파일럿 스케일 막 증류 시스템에서 막오염 및 막젖음이 일어난 막의 성능 회복 (Restoration of the Performance of Membranes Fouled and Wetted in a Pilot-scale Membrane Distillation Process)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 46권 / 11호 / 676 ~ 686페이지
· 저자명 : 임주완, 손광표, 강승모, 조형락, 이상호, 김승현, 박병규

초록

목적:막 증류 공정에서 발생한 막 오염 및 막 젖음 문제는 막의 성능을 심각하게 저하시켜 공정 효율에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구의 목적은 중동 지역에서 운전된 막 증류 파일럿 플랜트의 막을 대상으로, 다양한 세척 방법을 통한 막 성능 회복을 평가하고, 그 중 최적의 방법을 찾는 것이다. 이를 통해 회복된 막의 재사용으로 공정 성능의 장기적 유지와 파일럿 플랜트의 운영 효율을 향상시킬 수 있다.
방법:파일럿 플랜트 모듈에서 채취한 오염된 중공사 막의 주요 오염 물질을 분석하기 위해 FTIR, XRD, SEM 등의 분석 기법을 활용하였으며, 실험실 규모의 모듈로 제작하여 세척 방법을 적용하였다. 막성능 회복을 위해 구연산을 이용하여 세척하였으며, 막의 성능은 세척 전후의 수투과도 및 전도도를 통해 평가되었다.
결과 및 토의:FTIR 및 XRD 분석 결과, 파일럿 플랜트에서 사용된 막의 주요 오염 물질은 NaCl, CaCO3, CaSO4로 나타났다. SEM, ICP 분석을 통해 모듈에서 원수의 유입구 부근의 막이 유출구 부근보다 더 많은 오염이 일어났음을 확인하였다. 인위적 막 젖음 후 펌프 순환을 통한 세척 방법이 가장 효과적인 성능 회복을 나타냈으며, 특히 구연산의 농도가 높은 경우 막 표면의 거의 모든 오염 물질이 제거되었고, 막의 성능이 원래 상태에 가깝게 회복되었다.
결론:막 증류 공정에서 막 오염 및 막 젖음이 일어난 막에 대해서는, 인위적 젖음 후 펌프 순환을 통한 세척 방법이 막 성능을 성공적으로 회복할 수 있는 최적의 방법으로 확인되었다.

영어초록

Objectives:The fouling and wetting of membranes in membrane distillation processes can significantly reduce membrane performance, thereby affecting overall process efficiency. The purpose of this study is to develop methods for restoring the performance of membranes used in a membrane distillation pilot plant operated in the Middle East by testing and optimizing various cleaning methods. This aims to maintain the long-term performance and improve the operational efficiency of the pilot plant through the reuse of restored membranes.
Methods:To analyze the main fouling substances on the hollow fiber membranes collected from a module operated in a pilot plant, FTIR, XRD, and SEM analysis techniques were employed. A lab-scale module was fabricated using the collected membranes, and cleaning methods were applied. Citric acid was used for cleaning to restore membrane performance, which was evaluated by measuring water permeability and conductivity before and after cleaning.
Results and Discussion:FTIR and XRD analyses revealed that the main fouling substances on the membranes used in the pilot plant were NaCl, CaCO3, and CaSO4. SEM and ICP analyses confirmed that the membranes near the feed inlet of the module experienced severer fouling compared to those near the outlet. The cleaning method involving pump circulation after inducing artificial wetting was found to be the most effective for restoring membrane performance. Notably, when a high concentration of citric acid was used, almost all fouling substances on the membrane surface were removed, restoring membrane performance to nearly its original state.
Conclusion:The cleaning method involving artificial wetting followed by pump circulation was determined to be the optimal method for successfully restoring the performance of membranes fouled and wetted in membrane distillation processes.

참고자료

· 없음