정삼투 여과를 통해 중금속 제거 시 잔류성 유기물질에 의한 정삼투 여과 성능 변화 (The Change of Forward Osmosis Filtration Performance by Trace Organic Compounds in Heavy Metal Removal by Forward Osmosis Filtration)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 43권 / 3호 / 187 ~ 195페이지
· 저자명 : 조경근

초록

목적:중금속과 잔류성 유기물질이 존재하는 Feed 용액을 정삼투 여과로 처리 시 잔류성 유기물질의 존재가 정삼투 여과에서 중금속 제거율과 물 투과도에 어떤 영향을 미치는지에 대해 파악하고자 하였다.
방법:총 4가지 Feed 용액(① 중금속만을 포함, ② 중금속과 Trimethoprim을 포함, ③ 중금속과 Ibuprofen을 포함, ④ 중금속과 Triclosan을 포함)을 이용하여 정삼투 여과실험을 진행하였다. 그리고 Feed 용액에 따른 물 투과도와 중금속 제거율에 대한 실험결과를 비교 및 분석하였다.
결과 및 토의:물 투과도는 Ibuprofen을 제외한 유기물질을 포함하는 실험에서 더 높게 나타났다. 이는 멤브레인 지지층 내 유기물질의 흡착으로 인한 내부 농도 분극의 감소가 영향을 미쳤다고 판단된다. Ibuprofen을 포함하는 실험에서는 Gibbs-Donnan 효과로 역염투 여과도가 증가하여 물 투과도가 감소되었다고 판단된다. 중금속 제거율은 정삼투 여과에서 대부분 제거되는 중금속의 경우 유기물질의 영향이 없었지만, 그렇지 않은 중금속의 경우 유기물질이 포함될 때 제거율이 증가하는 모습을 보였다. 이는 주로 멤브레인 내 흡착에 따른 막힘현상이 영향을 미쳤다고 판단된다.
결론:이번 연구에서 Feed 용액 내 잔류성 유기물질의 존재가 물 투과도와 중금속 제거율에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 따라서 중금속과 다양한 유기물질을 포함하는 Feed 용액을 정삼투 여과로 처리할 시 용액의 구성에 따라 여과 성능이 변할 것으로 판단된다.

영어초록

Objectives:The purpose of this study was to examine how the presence of trace organic compounds (TROCs) affects water flux and heavy metal rejection in forward osmosis (FO) filtration when feed solution (FS) contains TROCs and heavy metals.
Methods:Four FS (① only heavy metals, ② heavy metals and Trimethoprim, ③ heavy metals and Ibuprofen, ④ heavy metals and Triclosan) were used, and the FO filtration experiments were conducted to perform comparative analysis on the water flux and the rejection rate depending on the FS type.
Results and Discussion:The water flux was higher when FS contained TROCs except Ibuprofen, compared to FS containing only heavy metals. It is speculated that the increased water flux was influenced by the decrease in the internal concentration polarization (ICP), which was caused by the adsorption of the TROCs in the support layer of the membrane. The water flux decreased when FS contained Ibuprofen, and this may be because reverse salt flux increased due to the Gibbs-Donnan effect. The rejection rate was not affected by TROCs when heavy metals were mostly rejected in FO filtration, but for the heavy metal that was not fully rejected, the rejection rate increased when FS contained TROCs. It is speculated that this was mainly due to clogging caused by the adsorption on the membrane.
Conclusions:It was demonstrated that the presence of TROCs in FS can affect water flux and the rejection rate of heavy metals. Therefore, when the FS containing heavy metals and various organic substances is treated by FO filtration, the performance of the filtration is expected to change depending on the composition of the solution.

참고자료

· 없음