역삼투막을 이용한 무기물 분리 실험

문서 내 토픽

1. 역삼투(Reverse Osmosis) 공정

역삼투는 삼투압보다 높은 압력을 고농도 용액에 가할 때 순수한 용매가 반투막을 통해 저농도 용액으로 이동하는 현상이다. 역삼투 공정은 30~100기압의 압력구배를 구동력으로 하여 반투과성 막을 통해 염이나 유기물질을 분리한다. 연속 공정이 용이하며 상온에서 조작 가능하고 해수 담수화, 폐수 처리, 식품 농축 등에 활용된다. 현재 세계 담수화 물의 50% 이상이 역삼투압 공정으로 생산된다.
2. 막(Membrane) 분리

막은 물질로 구성된 하나의 층으로 두 개의 상의 경계에 위치하며, 물리화학적 성질에 의해 물질 및 에너지의 교환 속도가 결정된다. 반투과성 분리막을 이용한 여과로 분리 제거하는 방법으로 공정이 간단하고 상변화를 수반하지 않으며 고온처리가 필요하지 않다. 분리하고자 하는 물질의 크기, 형상, 분자량, 극성 등의 물리화학적 특성과 조업 조건에 따라 활용 종류가 달라진다.
3. Pusch 선형 모델

역삼투 공정의 투과모델로 비가역과정의 열역학과 투과 현상에 근거한 두 모델을 종합한 것이다. 배제도(Rejection), 투과량(Permeate flux), 농축도(Degree of Concentration)를 주요 지표로 한다. 배제도가 높을수록 상수 A는 1에 가깝고 B는 작은 값이 나오며, A 값이 1에 가까울수록 유용한 막이라 할 수 있다.
4. NaCl 수용액의 전도도 측정

표준 곡선 작성을 통해 전도도와 농도의 관계식을 도출하여 Permeate와 Concentrate의 농도를 계산한다. 실험에서 NaCl 농도 0~10000ppm에 따른 전도도 변화를 측정하고, 이를 통해 역삼투 공정 후 용액의 농도 변화를 추적한다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 역삼투(Reverse Osmosis) 공정

역삼투 공정은 현대 수처리 기술에서 가장 효과적인 담수화 및 정수 방법 중 하나입니다. 반투막에 외부 압력을 가하여 용매가 용질로부터 분리되는 원리는 매우 효율적이며, 해수 담수화, 산업용수 처리, 의료용수 정제 등 다양한 분야에서 광범위하게 활용됩니다. 다만 막의 오염, 높은 에너지 소비, 초기 설치비용 등이 단점으로 작용합니다. 향후 에너지 효율성 개선과 막 기술 발전을 통해 더욱 경제적이고 지속가능한 공정으로 발전할 것으로 예상됩니다.
2. 막(Membrane) 분리

막 분리 기술은 입자 크기, 분자량, 전하 등의 특성에 따라 물질을 선택적으로 분리할 수 있는 강력한 도구입니다. 미세여과, 한외여과, 나노여과, 역삼투 등 다양한 막 분리 방식은 각각의 장점을 가지고 있으며, 산업 전반에서 활용되고 있습니다. 막 분리의 주요 과제는 막의 오염과 수명 단축이며, 이를 해결하기 위한 전처리 기술과 막 재료 개발이 중요합니다. 지속적인 기술 혁신을 통해 더욱 효율적이고 경제적인 분리 공정이 개발될 것으로 기대됩니다.
3. Pusch 선형 모델

Pusch 선형 모델은 벤토나이트와 같은 팽창성 점토의 거시적 거동을 예측하기 위해 개발된 구성 모델입니다. 이 모델은 점토의 압축, 팽창, 전단 특성을 선형적으로 표현하여 지반공학 및 방사성폐기물 처분장 설계에 유용하게 적용됩니다. 그러나 실제 점토의 비선형적 거동을 완전히 포착하지 못하는 한계가 있으며, 복잡한 응력 경로에서의 정확성이 제한적입니다. 더욱 정교한 비선형 모델의 개발과 함께 Pusch 모델의 개선된 버전들이 계속 연구되고 있습니다.
4. NaCl 수용액의 전도도 측정

NaCl 수용액의 전도도 측정은 용액의 이온 농도를 정량적으로 파악하는 기본적이면서도 중요한 분석 방법입니다. 전도도는 온도, 농도, 이온의 종류에 따라 변하므로 정확한 측정을 위해서는 온도 보정과 표준화가 필수적입니다. 이 방법은 간단하고 빠르며 비파괴적이라는 장점이 있어 수질 관리, 산업 공정 모니터링, 연구실 분석 등에 널리 사용됩니다. 다만 다양한 이온이 혼재된 복잡한 용액에서는 특정 이온의 농도를 직접 파악하기 어려운 제한이 있습니다.

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