지구온난화, 환경오염, 가뭄 등의 재해현상으로 인한 물 부족 현상이 진행됨에 따라 수자원의 활용성을 증가시키기 위한 원천기술의 개발과 연구들이 진행되고 있다. 그중 수처리 분리막 기술은 기존 물리화학적 및 생물학적 공정보다 수질 개선 효과가 우수하고 약품 사용이 배제된 환경친화적인 공정이다. 수처리 분리막은 오폐수처리, 정수처리, 해수담수처리, 이온교환 공정, 초순수 제조, 유기용매 분리 등 다양한 분야에 적용되며 분리막을 이용한 수처리 기술은 점차 응용 범위가 넓어지고 있는 추세이다. 수처리 분리막의 핵심 기술은 분리성능을 조절하기 위한 기공 사이즈를 조절하는 것으로써 더 나은 성능을 나타내는 분리막을 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 총설에서는 수처리용 분리막의 특허 및 논문의 기술경쟁력 평가를 통하여 국가별, 기관별 발표 빈도수를 정리하였으며, 오폐수처리용 분리막, 정수처리용 분리막, 해수담수화용 분리막, 그리고 이온교환공정용 분리막에 대한 평가를 진행하고, 향후 연구 방향에 대하여 제시해 보고자 한다.
해상에 설치되는 담수화 공장의 가동에 따른 환경영향평가를 위하여 고온고염 배출수의 확산을 예측하였다. 진해만에 설치될 담수화 공장에서는 200ton/일의 해수를 유입하여 50ton은 담수화 하고 150ton은 고온고염수로서 배출한다. 배출되는 해수의 수온은 15℃ 상승되며, 염분은 약 1.33배 증가된다. 배출수의 확산예측에서는 2차원 조류모델로 이류를 계산하며, 몬테카르로 방법으로 난류확산을 재현한다. 배출수에 의한 수온상승의 예측에서는 대기를 통한 열량 방출을 감소요인으로 고려하였으며, 100일간의 계산을 통하여 평형상태의 확산분포를 재현하였다. 고염수에 의한 확산에서는 감쇠가 없는 것으로 간주하였으며, 약 1년간의 계산을 통하여 평형상태의 확산분포를 재현하였다. 평형상태에서 배출수에 의한 수은상승과 염분상승은 배수구 근처에 국한되어 나타났으며, 각각 약 0.01℃와 0.001‰의 상승폭을 보였다.
Electrodialysis (ED) is known to be a useful membrane process for desalination, concentration, separation, and purification in many fields. In this process, it is desirable to work at high current density in order to achieve fast desalination with the lowest possible effective membrane area. In practice, however, operating currents are restricted by the occurrence of concentration polarization phenomena. Many studies showed the occurrence of a limiting current density (LCD). The limiting current density in the electrodialysis process is an important parameter which determines the electrical resistance and the current utilization. Therefore, its reliable determination is required for designing an efficient electrodialysis plant. The purpose of this study is the development of a predictive model of the limiting current density in an electrodialysis process using response surface methodology (RSM). A two-factor central composite design (CCD) of RSM was used to analyze the effect of operation conditions (the initial salt concentration (C) and the linear flow velocity of solution to be treated (u)) on the limiting current density and to establish a regression model. All experiments were carried out on synthetic brackish water solutions using a laboratory scale electrodialysis cell. The limiting current density for each experiment was determined using the Cowan-Brown method. A suitable regression model for predicting LCD within the ranges of variables used was developed based on experimental results. The proposed mathematical quadratic model was simple. Its quality was evaluated by regression analysis and by the Analysis Of Variance, popularly known as the ANOVA.
This study was aimed at ultrafiltration (UF) as a pretreatment before reverse osmosis (RO) within the scheme of hybrid reverse osmosis-multistage flush (RO-MSF) desalination. Seawater at elevated temperature (after MSF heat-exchangers) was used as a feed in this process. The pretreatment system was represented as a set of functionally-linked technological segments such as: UF filtration, backwashing, chemical- enhanced backwashing, cleaning, waste disposal, etc. The process represents the sequences of operating cycles. The cycle, in turn, consists of the following unit operations: filtration, backwashing and chemical-enhanced backwashing (CEB). Quantitative assessment was based on the following indicators: normalized permeability, transmembrane pressure, specific energy and water consumption, specific waste generation. UF pre-treatment is accompanied by the following waste streams: $W1=1.19{\times}10$ power of $-2m^3$ (disposed NaOCl with 0.0044% wt.)/$m^3$ (filtrate); $W2=5.95{\times}10$ power of $-3m^3$ (disposed $H_2SO_4$ with 0.052% wt.)/$m^3$(filtrate); $W3=7.26{\times}10$ power of $-2m^3$ (disposed sea water)/$m^3$ (filtrate). Specific energy consumption is $1.11{\times}10$ power of $-1kWh/m^3$ (filtrate). The indicators evaluated over the cycles with conventional (non-chemical) backwashing were compared with the cycles accompanied by CEB. A positive impact of CEB on performance indicators was demonstrated namely: normalized UF resistance remains unchanged within the regime accompanied by CEB, whereas the lack of CEB results in 30% of its growth. Those quantitative indicators can be incorporated into the target function for solving different optimization problems. They can be used in the software for optimisation of operating regimes or in the synthesis of optimal flow- diagram. The cycle characteristics, process parameters and water quality data are attached.
In this study, the effect of chemically enhanced backwash(CEB) coping with algal(Heterosigma Akashiwo) inflow was evaluated in the seawater desalination pretreatment process using ceramic membrane. In order to confirm the possibility of long-term filtration operation, the recovery rate of transmembrane pressure(TMP) due to the CEB using NaOCl was examined. When the membrane flow rate was 83.3 LMH, the TMP was maintained within 200 kPa for 84 hours in seawater influent. As the algal counts of 30,000 cell/mL were injected into the influent of seawater, however, the TMP rapidly increased and exceed maximum value. Membrane fouling caused by the algae was very poorly recovered by usual physical backwash. The CEB was performed for 30 min(3 min circulation / 27 min immersion) with 300 mg/L of NaOCl. As a result of the CEB application, it was possible to maintain a stable operating of filtration during 10 days and the average recovery rate of TMP by the CEB was 98.1%. It has been confirmed that the CEB using NaOCl is very effective in removal of membrane fouling by algae, resulted in stable membrane filtration for the long-term operation.
Thamilselvan, Annadurai;Nesaraj, A Samson;Noel, Michael;James, E.J.
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제6권4호
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pp.139-145
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2015
Capacitive deionization (CDI) process is a novel approach for desalination of an aqueous salt solution. In the present study, an activated carbon cloth (ACC) is proposed as effective electrode material. Initially the carbon cloth was activated in 1 M and 8 M HNO3 for 9 hours at room temperature. The untreated and chemically activated carbon cloth (ACC) electrode materials were subjected to BET surface area measurements in order to get information about their specific surface area, average pore size, total pore volume and micropore area. The above materials were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) also. The electrochemical studies for the electrodes were done using cyclic voltammetry (CV) in 0.1 M Na2SO4 medium. From the studies, it was found that resistivity of the activated carbon cloth electrodes (treated in 1 M and 8 M HNO3) was decreased significantly by the chemical oxidation in nitric acid at room temperature and its capacitance was found to be 90 F/g (1 M HNO3) and 154 F/g (8 M HNO3) respectively in 0.1 M Na2SO4 solution. The capacitive deionization behavior of a single cell CDI with activated carbon cloth electrodes was also studied and reported in this work.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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