[환경공학]이온교환에 의한 폐수처리

*윤*
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2000.09.20
최종 저작일
2000.09
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목차

Ⅰ. 이온교환장치의 이론적 배경

1. 개요

2. 이온교환의 원리

3. 이온교환수지의 종류 및 특성
1. 양이온 교환수지
2. 음이온 교환수지
3. 다공도(Porosity)
4. 입자의 크기
5. Macro porosity

4. 이온교환수지의 재생

5. 이온교환장치의 종류와 특성
1. 이온교환수지탑 설비의 선택기준
2. 복상식 순수 제조장치(2B3T)
3. 혼상식 순수제조장치(mixed bed)

6. 혼상식(MB)순수장치의 운전방법
1. 재생공정
2. 통수공정

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

8. 이온교환 장치의 사용상 주의 사항

Ⅱ. 이온교환장치의 실험방법

1. 이온교환장치의 기기운전

2. 전도도측정
1. Service
2. Back Wash
3. Settling
4. Acid Injection
5. Acid Displacement
6. NaOH Injection
7. NaOH Displacement
8. Rapid Rinse
9. Drain Down
10. Air Mixing
11. Fillup
12. Final Rinse

Ⅲ. 이온교환장치의 실험결과 분석 및 고찰

1. 실험결과 및 분석
1. 시간에 따른 전도도 변화
2. 시간에 따른 효율 변화

2. 결과 고찰

[ 참고문헌 ]

본문내용

1. 개요

이온교환이란 본질적으로 불용성 고체에 부착되어 있는 이온이 용액 내에 있는 이온과 교체되어서 불용성 고체에 부착되는 단위 공정이다. 이 공정이 가장 흔히 사용되는 곳은 상수의 연수화로서, 양이온 교환 수지로부터 소디움(Na) 이온이 처리수의 칼슘과 마그네슘 이온과 치환되어 경도를 제거하게 된다. 폐수처리 과정에서는 중금속(유해금속)을 이온교환 할 목적으로 사용되기도 한다.
총용존 고형물을 제거하기 위하여 음이온 교환수지와 양이온 교환수지를 같이 사용하여야 한다. 폐수를 먼저 양이온 교환수지에 통과시킴으로써 양이온을 수소이온으로 교환하고, 다음에 음이온 교환수지에 통과시킴으로써 음이온을 수한화이온으로 교환한다.
이렇게 되면 액상으로 해리된 수소이온과 수산화이온은 서로 반응하여 물이 된다. 교환능력이 소진된 양이온 수지는 황산액이나 염산액을 통과시켜 재생하며 음이온 수지는 수산화나트륨액을 통과시켜서 재생한다.
이온교환수지층의 깊이는 0.5~2m 정도이고, 물의 통과속도는 0.2~0.4m/min 정도이다. 공업용 수지의 이온교환능력은 대체로 50,000~80,000g CaCO3/㎥이다. 이와는 달리 양이온 교환수지와 음이온 교환수지를 혼합하여 단일 탑내에서 충진해서 사용할 수도 있으며. 그 때의 통과속도도 비슷하다.
이온교환법은 통과수중에 현탁고형물과 유기물질이 있을 때 처리의 어려움이 발생하는데 즉 고형물은 이온교환수지 입자층을 막히도록 하며. 유기물질도 미생물을 입자표면에 부착증식 시킴으로써 입자층을 막히게 한다. 유기물질이 없더라도 소나 인 등 영양물질이 수중에 있는 경우, 장기적으로 미생물을 증식시켜 입자층의 폐쇄를 초래할 수 있다. 그러므로 이러한 유기물 등은 이온교환 전에 사여과, 활성탄흡착등의 전처리를 하는 것이 필요하다.
이온교환수지는 선택성이 강하므로, 모든 이온을 비슷하게 제거하지는 않는다. 그렇지만 90%이상의 이온제거가 가능하다. 한편, 이 방법에서는 이온교환수지 재생 때 배출된 폐수의 별도처분이 필요하게 된다.

참고 자료

1. 폐수처리공학, Metcalf & Eddy 저, 고광백․김영관․윤주환․이병헌․외 3인 공역, 동화기술, 1998
2. 폐수처리공학, W.Wesley Ecken felder, Jr 저, 조영일, 정연규, 이수구외 3인 공역, 대영사, 1992
3. 물리․화학적 수처리 원리와 응용(수처리의 테크노테스), 곽종운 저, 도서출판 지샘, 1998
4. 산업폐수처리, 기문봉․김낙주․이시진공저, 동화기술, 1997
5. http://ns.sj-h2o.co.kr/pro_menu7.htm
6. http://nspc.chungnam.ac.kr/~cyber/sub-10/제13장이온교환반응.htm
7. http://members.tripod.lycos.co.kr/eco2000/h-data.htm
8. http://sugok.chongju-e.ac.kr/~parkcata/chem2/polymer/html/s7202.html
9. http://my.netian.com/~jhha/

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