이온교환 - ion exchange

소개글

이온교환

목차

1.이온교환 (ion-exchange reaction)

2. 이온교환 공정의 종류
(1) 회분식 공정
(2) 연속공정

3. 이온교환 부대시설

4. 이온교환체
(1)무기이온 교환체
(2)합성수지

5. 이온교환 수지의 재생

6. 이온교환 적용
(1) 중금속 제거
(2) 방사성 폐기물 제거
(3) 연수화
(4) 총탈염화
(5) 질소제어
(6) 총용존성분의 제거

7. 이온교환 설비의 선택기준

8. 이온교환장치의 대표적인 시스템
(1) 2단계 양이온-음이온 교환 시스템
(2) 혼합수지 교환 운전
(3) DESAL 공정

9. 이온교환 장치의 사용상 주의사항

10. 기능저하의 원인과 대책

본문내용

1.이온교환 (ion-exchange reaction)

비용해성 교환 물질 (고체상물질)로부터 분리된 이온과 용해상태(액체상물질)에 있는 다른 물질과의 자리바꿈을 하는 것으로, 양전하와 음전하를 띤 입자들로 된 두 물질 사이에서 하나 이상의 이온 성분을 교환하여 일어나는 화학반응이다.




[그림1. 합성흡착설비]

2. 이온교환 공정의 종류

(1) 회분식 공정 : 반응조에서 처리하고자 하는 물과 반응이 완전히 일어날 때 까지 혼합시킨다. 사용되어진 수지는 침전에 의하여 제거된 후 계속적으로 재생하고 재사용된다.

(2) 연속공정 (column식) : 교환물질은 상이나 충진 칼럼에 놓이게 되고, 처리하고자 하는 물을 통과시킨다. 연속적인 이온교환은 일반적으로 하향류의 충진 칼럼형태로 운전된다. 하수는 칼럼의 상부에서 압력으로 주어지고, 수지상을 통하여 하향류로 흐르고, 하부에서 제거되어진다. 교환 용량이 소진되었을 때, 칼럼은 붙잡혀 있는 고형물을 제거하기 위하여 역세척한 후 재생되어진다.
아래의 [그림2-1]는 나트륨으로 충전된 이온교환수지로서 물의 연수화에 사용하는 고정상 칼럼의 전형적인 장치의 개요그림이다.
이 그림은 이온교환 칼럼, 염 저장탱크(salt storage tank), 재생용액탱크와 기타 부속장치로 구성되어 있다.
3. 이온교환 부대시설

(1) 나트륨/칼륨 이온교환 펌프

이온교환 펌프는 세포 밖으로 K+을 수송하고 세포 내로는 Na+을 수송하는 것이다.
이 수송은 개별적인 용질에 특이한 운반체단백질이 관여하여 ATP를 소비하는 능동수송이다.
능동수송에는 막에 있는 운반체에 의해 이동되는 원자, 이온, 분자들이 포함되고, 큰 부피의 물질을 받아들이거나 배출하므로 막의 많은 부분이 이에 관여한다. 이러한 능동수송의 특성은 물질의 농도기울기에 상관없이 이동이 이루어지고, 세포 내에 있는 화학적 에너지를 소모한다는 것이다.

참고 자료

1. 폐수처리공학, Metcalf & Eddy 저, 고광택 ․ 김영관 ․ 윤주환 ․ 이병헌 ․ 외 3인 공역,
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3. 기초폐수처리, 유성환, 이승목, 이헌모, 은종극, 정용태, 최석순, 동화기술
4. 수처리공학, 이규성, 이수구, 조웅현, 안준구, 형설출판사
5. 산업폐수처리, 기문봉, 김낙주, 이시진 공저, 동화기술 1997