KR101318578B1 - 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치 - Google Patents
정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101318578B1 KR101318578B1 KR1020120056789A KR20120056789A KR101318578B1 KR 101318578 B1 KR101318578 B1 KR 101318578B1 KR 1020120056789 A KR1020120056789 A KR 1020120056789A KR 20120056789 A KR20120056789 A KR 20120056789A KR 101318578 B1 KR101318578 B1 KR 101318578B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- channel
- flow
- fluid
- induction
- forward osmosis
- Prior art date
Links
- 238000009292 forward osmosis Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000001249 flow field-flow fractionation Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000009285 membrane fouling Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 60
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 35
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 13
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 abstract description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 11
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 9
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 3
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001825 field-flow fractionation Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 231100001240 inorganic pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/08—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N7/00—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour
- G01N7/10—Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour by allowing diffusion of components through a porous wall and measuring a pressure or volume difference
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N2015/084—Testing filters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N2015/086—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials of films, membranes or pellicules
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
본 발명은 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 막 오염 평가 장치는 평가 대상인 분리막을 수용하며, 상기 분리막을 사이에 두고 흐름 채널과 유도 채널이 형성된 채널 유닛과; 상기 채널 유닛의 상기 흐름 채널 내부로 채널 유체를 유동시켜 채널 흐름을 형성하는 채널 흐름 형성부와; 상기 채널 유체가 정삼투 현상에 의해 상기 분리막을 투과하여 교차 채널을 형성하도록 상기 유도 채널 내부로 상기 채널 유체보다 농도가 높은 유도 유체를 공급하는 정삼투 형성부를 포함하며; 상기 정삼투 형성부는 상기 유도 유체가 저장되는 유도 유체 저장부와;상기 유도 유체 저장부에 저장된 상기 유도 유체를 상기 유도 채널로 유동시키는 유도 유체 공급 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법의 적용 한계를 극복하여 나노 여과막 뿐만 아니라 역삼투막, 정삼투막 등의 치밀막의 평가에 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법을 적용할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 역삼투 공정이나 나노 여과공정에서 사용되는 여과막과 입자물질, 콜로이드 및 유기물 등 사이의 막 오염을 정확하게 평가할 수 있는 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치에 관한 것이다.
막 여과 공정(Membrane filtration process) 관련 기술은 유기/무기 오염 물질, 폐수의 방류수내 유기 물질(EfOM) 등과 같은 오염 물질의 제거 효율의 측면에서 상수/하수 처리 및 하수나 폐수 재처리에 유효한 기술들 중의 하나로 인식되고 있다. 그럼에도 불구하고, EfOM 등에 의한 막 오염(Membrane fouling)은 막 여과 공정 관련 기술의 이용에 있어서 중요 장애 요인이 된다.
막 오염 현상은 오염 물질의 크기와 같은 수리학적 요소(Hydrodynamic element), 막의 특성, 오염 물질의 화학적 특성 등에 따른 정전기적 상호작용(반발력 또는 인력) 또는 소수성 상호작용에 의하여 영향을 받으며, 이러한 막과 오염 물질 사이의 상호작용은 막 표면으로부터의 오염 물질의 확산 계수에도 영향을 미치게 됨으로써, 막의 오염도가 전반적인 설비의 비용, 설계 및 작동에 중대한 영향을 미친다.
따라서, 여과막의 막 오염을 줄이기 위한 연구가 꾸준히 진행되고 있으며, 이에 발맞춰 막 오염을 측정하고 나아가 막 오염을 예측 및 평가하기 위한 연구도 활발히 진행되고 있는데, 근래에 크로마토그래피(Chromatography)처럼 분자량 및 입자 크기 분포의 측정에 유용한 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법을 활용하여, 천연 유기 물질의 분리 크로마토그램의 면적을 계산하여 막의 특성에 따른 흡착 정도를 분석함으로써 막의 오염도를 평가할 수 있는 기술이 Hartmann R.L. 등의 논문 "Flow-fiend flow fractionation as and analytical technique to rapidly quantitate membrane fouling, (J. Membr. Sci. 209, 93-106, 2002)"을 통해 제안되었다.
그리고, 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법을 적용한 막 오염 예측/평가 방법이 한국등록특허 제10-0811199호에 개시되어 있으며, 도 1은 상기 한국등록특허에 개시된 막 오염 분석용 장비의 구성을 도시한 도면이다.
상기 한국등록특허에 개시된 막 오염 예측/평가 방법은 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법을 활용하여 극소량의 특정 오염 물질을 통해 막 오염 성향을 예측 및 평가하는 것을 가능하게 하며, 나노 여과막의 최적 선택과 최적 막 시스템 설계를 가능하게 한다.
그런데, 상기 한국등록특허를 비롯한 기존의 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법에서는 채널 흐름과 교차 흐름을 형성하기 위해 유체에 압력을 제공하는 압력 펌프가 적용되는데, 분리막으로 구성되는 채널에 적용할 수 있는 압력에 한계가 있다. 이에 따라, 적용 가능한 분리막으로 상기 한국등록특허에서 언급된 바와 같이, 나노 여과막이 그 한계로 인식되고 있다.
특히, 교차 흐름은 채널을 형성하는 분리막의 판면으로 진공 펌프에 의해 압력을 작용하기 때문에 기존의 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법을 적용한 막 오염 예측/평가 방법은 역삼투막의 막 오염을 예측 및 평가하는데 적용할 수 없는 한계가 있다.
이와 같은 한계는 Jihee Moon 등의 논문 "Membrane fouling indicator of effluent organic matter with nanofiltration for wastewater reclamation, as obtained from flow field-flow fractionation(Separation and Purification Technology 73. 164-172. 2010)"과, Seongbeen Lim 등의 논문 "Evaluatuion of biofouling potential of microorganism using flow field-flow fractionation(FI-FFF)(Desalination Volume 264, 236-242, 2010)"을 통해 확인할 수 있다.
도 2는 상기 Jihee Moon 등의 논문에 개시된 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법의 작동 조건을 나타낸 것으로, 나노 여과막에 대한 교차 흐름율(Cross-flow rate)이 3 ml/min(=32.2L/m2/hour)인 것으로 나타났다. 그리고, 도 3은 Seongbeen Lim 등의 논문에 개시된 그래프로, 역삼투막에 대한 교차 흐름율(Cross-flow rate)이 0.01 ml/min(=0.11L/m2/hour)인 것으로 나타났다.
이와 같은 결과는 나노 여과막의 운영을 위한 유량이 20~150L/m2/hour이고, 역삼투막의 운영을 위한 유량이 10~35L/m2/hour이라는 점을 고려할 때, 나노 여과막의 경우 상기 한국등록특허와 같이 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법의 적용이 가능하나, 역삼투막의 경우 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법의 적용이 어렵게 된다.
이에, 본 발명은 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법의 적용 한계를 극복하여 나노 여과막 뿐만 아니라 역삼투막, 정삼투막 등의 치밀막의 평가에 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법을 적용할 수 있는 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치에 있어서, 평가 대상인 분리막을 수용하며, 상기 분리막을 사이에 두고 흐름 채널과 유도 채널이 형성된 채널 유닛과; 상기 채널 유닛의 상기 흐름 채널 내부로 채널 유체를 유동시켜 채널 흐름을 형성하는 채널 흐름 형성부와; 상기 채널 유체가 정삼투 현상에 의해 상기 분리막을 투과하여 교차 채널을 형성하도록 상기 유도 채널 내부로 상기 채널 유체보다 농도가 높은 유도 유체를 공급하는 정삼투 형성부를 포함하며; 상기 정삼투 형성부는 상기 유도 유체가 저장되는 유도 유체 저장부와; 상기 유도 유체 저장부에 저장된 상기 유도 유체를 상기 유도 채널로 유동시키는 유도 유체 공급 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치에 의해서 달성된다.
삭제
그리고, 상기 정삼투 형성부는 상기 유도 채널로 유입되는 유도 유체의 유량을 측정하는 유입 유량 측정부와; 상기 유도 채널로부터 유출되는 유도 유체의 유량을 측정하는 유출 유량 측정부를 더 포함할 수 있다.
한편으로 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치에 있어서, 평가 대상인 분리막을 수용하며, 상기 분리막을 사이에 두고 흐름 채널과 유도 채널이 형성된 채널 유닛과; 상기 채널 유닛의 상기 흐름 채널 내부로 채널 유체를 유동시켜 채널 흐름을 형성하는 채널 흐름 형성부와; 상기 채널 유체가 정삼투 현상에 의해 상기 분리막을 투과하여 교차 채널을 형성하도록 상기 유도 채널 내부로 상기 채널 유체보다 농도가 높은 유도 유체를 공급하는 정삼투 형성부를 포함하며; 상기 채널 유닛은 상기 분리막과의 사이에 상기 흐름 채널을 형성하는 제1 스페이서 플레이트와; 상기 분리막과의 사이에 상기 유도 채널을 형성하는 제2 스페이서 플레이트를 포함하는 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치에 의해서 달성될 수 있다.
여기서, 상기 흐름 채널은 상기 교차 흐름 방향으로의 단면 형상이 부등변 사각형 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 흐름 채널은 상기 채널 흐름의 출력 측으로 갈수록 좁아지도록 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따라 본 발명에 따르면, 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법의 적용 한계를 극복하여 나노 여과막 뿐만 아니라 역삼투막, 정삼투막 등의 치밀막의 평가에 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법을 적용할 수 있게 된다.
도 1은 한국등록특허 제10-0811199호에 개시된 막 오염 분석용 장비의 구성을 도시한 도면이고,
도 2는 Jihee Moon 등의 논문에 개시된 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법의 작동 조건을 나타낸 도면이고,
도 3은 Seongbeen Lim 등의 논문에 개시된 그래프이고;
도 4는 본 발명에 따른 막 오염 평가 장치의 구성을 도시한 도면이고,
도 5는 도 4의 A 영역을 확대한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 막 오염 평가 장치의 채널 유닛의 구성의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 Jihee Moon 등의 논문에 개시된 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법의 작동 조건을 나타낸 도면이고,
도 3은 Seongbeen Lim 등의 논문에 개시된 그래프이고;
도 4는 본 발명에 따른 막 오염 평가 장치의 구성을 도시한 도면이고,
도 5는 도 4의 A 영역을 확대한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 막 오염 평가 장치의 채널 유닛의 구성의 예를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 A 영역을 확대한 도면이다. 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 막 오염 평가 장치는 채널 유닛(10), 채널 흐름 형성부(30) 및 정삼투 형성부(20)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 막 오염 평가 장치는 채널 유닛(10)이 설치된 분리막(100)의 막 오염을 평가하는 막 오염 평가부(40)를 포함할 수 있다.
채널 유닛(10)은 평가 대상인 분리막(100)을 수용한다. 그리고, 채널 유닛(10)에는 분리막(100)을 사이에 두고 흐름 채널(13)과 유도 채널(14)이 형성된다. 여기서, 흐름 채널(13)은 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법이 적용되는 유체의 흐름 경로이고, 유도 채널(14)에 대한 상세한 설명은 후술한다.
채널 흐름 형성부(30)는 채널 유닛(10)의 흐름 채널(13) 내부로 채널 유체, 예컨대 오염 유체를 유동시켜 흐름 채널(13) 내부에 채널 흐름을 형성한다. 여기서, 본 발명에 따른 채널 흐름 형성부(30)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 채널 유체를 구성하기 위한 용매를 저장하는 용매 저장부(32)와, 용매 저장부(32)에 저장된 용매를 채널 유닛(10)으로 공급하는 채널 흐름 압력 펌프(31)를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 채널 흐름 압력 펌프(31)에 의해 채널 유닛(10)으로 공급되는 용매에 용질, 즉 오염원이 합류하여 채널 유체를 형성하고, 형성된 채널 유체가 채널 유닛(10)으로 유입되는 것을 예로 하고 있다.
정삼투 형성부(20)는 채널 유닛(10)의 유도 채널(14) 내부로 채널 유체보다 농도가 높은 유도 유체를 공급한다. 도 5를 참조하여 설명하면, 채널 유닛(10) 내부는 분리막(100)을 사이에 두고 흐름 채널(13)과 유도 채널(14)로 구획된다. 그리고, 흐름 채널(13)에는 상술한 바와 같이, 채널 유체가 유동하게 되고, 정삼투 형성부(20)에 의해 유도 채널(14)에는 유도 유체가 흐르게 된다.
이 때, 분리막(100)을 사이에 두고 분리막(100)의 양측에 위치하는 채널 유체와 유도 유체 간에 발생하는 농도차에 의한 정삼투 현상에 의해, 채널 유체를 구성하는 용매, 예컨대 물이 분리막(100)을 투과하여 흐름 채널(13)로부터 유도 채널(14)로 이동하게 됨으로써, 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법에 따른 교차 흐름을 형성하게 된다.
막 오염 평가부(40)는 채널 유닛(10)이 설치된 분리막(100)의 막 오염을 평가하는데, 채널 유닛(10)으로부터 유출되는 채널 유체의 유량을 측정하는 채널 유량 측정부(41)와, 자외선 검출기나 형광 검출기 등과 같은 평가 장비(42)를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 통해 유도 유체의 농도를 조절하여 채널 유체와 유도 유체 간의 삼투압을 조절함으로써, 교차 흐름의 압력을 조절 가능하게 된다. 따라서, 교차 흐름의 압력을 조절하기 위해 진공 펌프와 같은 장비의 교체나 고사양의 장비를 사용하지 않고도 유도 용액의 농조 조절 만으로 교차 흐름의 원하는 압력을 얻을 수 있게 된다.
예를 들어, 통상적으로 진공압 방식의 펌프의 경우 교차 흐름을 형성하기 위한 압력을 1 bar 내외로 적용할 수 있고, 가압 방식의 펌프의 경우 20~25 bar로 적용할 수 있는 반면, 본 발명에 따른 막 오염 평가 장치에서는 정삼투압의 적용 범위인 250 bar(NaCl 0.6 M 정도로 적용 가능)까지의 압력을 교차 흐름을 형성하기 위한 압력으로 적용이 가능하게 된다.
또한, 높은 압력의 생성을 위해 높은 에너지를 소비하지 않고 단지 유도 유체의 농도를 가변시키는 방법으로 높은 압력의 생성이 가능하게 되어, 에너지 소비를 현저히 줄일 수 있게 된다.
그리고, 교차 흐름에 높은 압력의 적용이 가능하게 됨으로써, 실제 막 여과 공정의 보다 정확한 모사가 가능하게 되며, 분리막(100) 사이의 삼투압이 발생하는 나노 여과막, 역삼투막, 정삼투막 등의 치밀막의 평가를 흐름장 흐름 분획(Flow Field Flow Fractionation) 기법을 통해 평가함으로써, 보다 정확한 평가가 가능하게 된다.
이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 막 오염 평가 장치의 구체적인 구성의 예들에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 막 오염 평가 장치의 정삼투 형성부(20)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 유도 유체 저장부(22) 및 유도 유체 공급 펌프(21)를 포함할 수 있다. 유도 유체 저장부(22)는 채널 유닛(10)의 유도 채널(14)에 공급될 유도 유체가 저장된다. 그리고, 유도 유체 공급 펌프(21)는 유도 유체 저장부(22)에 저장된 유도 유체를 유도 채널(14)로 유동시킨다.
또한, 본 발명에 따른 정상투 형성부는 유도 채널(14)로 유입되는 유도 유체의 유량을 측정하는 유입 유량 측정부(23)와, 유도 채널(14)로부터 유출되는 유도 유체의 유량을 측정하는 유출 유량 측정부(24)를 포함할 수 있다. 이를 통해, 유출 유량 측정부(24)와 유입 유량 측정부(23)에 의해 측정된 유량의 편차를 통해 교차 흐름에 의해 흐름 채널(13)로부터 유도 채널(14)로 유입되는 유량의 검출이 가능하게 되어, 삼투압 등의 예측이나 유도 유체의 농도 조절 등의 자료로 활용할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 막 오염 평가 장치는 흐름 채널(13)에 교차 흐름 방향으로 집중 흐름 유체를 공급하기 위한 집중 흐름 압력 펌프(50)를 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명에서는 집중 흐름 유체로 상술한 용매 저장부(32)에 저장된 용매가 사용되는 것을 예로 하며, 이에 따라 집중 흐름 압력 펌프(50)는 용매 저장부(32)에 저장된 용매를 채널 유닛(10)의 흐름 채널(13)에 일정 압력으로 공급하게 된다.
여기서, 집중 흐름 유체는 채널 유체가 채널 흐름을 형성하는 초기에 기 설정된 시간 동안 공급되는데, 이를 통해 채널 유체 내의 오염원 등의 용질이 집중 흐름 유체에 의해 그 유동이 지체되어 채널 유체 내부에서 재 정렬 등이 이루어질 수 있게 된다.
이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 막 오염 평가 장치의 채널 유닛(10)의 구성의 예에 대해 설명한다. 본 발명에 따른 채널 유닛(10)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 스페이서 플레이트(11) 및 제2 스페이서 플레이트(12)를 포함할 수 있다. 제1 스페이서 플레이트(11)는 분리막(100)과의 사이에 흐름 채널(13)을 형성하고, 제2 스페이서 플레이트(12)는 분리막(100)과의 사이에 유도 채널(14)을 형성한다.
본 발명에서는 제1 스페이서 플레이트(11)가 분리막(100)과의 사이에 형성되는 흐름 채널(13)을 교차 흐름 방향으로의 단면 형상이 부등변 사각형 형상을 갖도록 마련되는 것을 예로 한다. 즉, 본 발명에 따른 흐름 채널(13)은 교차 흐름 방향으로의 단면이 부등변 사각형 형상을 갖는 것을 예로 한다.
도 4에서는 흐름 채널(13)의 입구와 출구에 의해 단면이 육각형 형태를 갖는 것으로 도시하고 있으나, 흐름 채널(13)의 입구와 출구를 배제한 전체적인 흐름 채널(13)의 형상은 부등변 사각형 형상을 갖게 된다. 또한, 흐름 채널(13)은 채널 흐름의 출력 측으로 갈수록 좁아지도록 형성되는 것을 예로 한다.
상기와 같은 흐름 채널(13)의 구성에 따라 흐름 채널(13) 내부에서 채널 유체가 일정한 유속을 유지한 상태로 분리막(100)의 평가가 진행될 수 있어, 보다 정확한 막 오염 평가가 가능하게 된다.
여기서, 도 6에서 일점 쇄선으로 나타낸 부분은 채널 유닛(10) 전체 틀을 형성하는 하우징을 나타낸 것으로, 하우징은 제1 스페이서 플레이트(11) 및 제2 스페이서 플레이트(12)와 일체로 마련되거나 독립적으로 마련될 수 있음은 물론이다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
10 : 채널 유닛 11 : 제1 스페이서 플레이트
12 : 제2 스페이서 플레이트 13 : 흐름 채널
14 : 유도 채널 20 : 정삼투 형성부
21 : 유도 유체 공급 펌프 22 : 유도 유체 저장부
23 : 유입 유량 측정부 24 : 유출 유량 측정부
30 : 채널 흐름 형성부 31 : 채널 흐름 압력 펌프
32 : 용매 저장부 40 : 막 오염 평가부
41 : 채널 유량 측정부 42 : 평가 장비
50 : 집중 흐름 압력 펌프 100 : 분리막
12 : 제2 스페이서 플레이트 13 : 흐름 채널
14 : 유도 채널 20 : 정삼투 형성부
21 : 유도 유체 공급 펌프 22 : 유도 유체 저장부
23 : 유입 유량 측정부 24 : 유출 유량 측정부
30 : 채널 흐름 형성부 31 : 채널 흐름 압력 펌프
32 : 용매 저장부 40 : 막 오염 평가부
41 : 채널 유량 측정부 42 : 평가 장비
50 : 집중 흐름 압력 펌프 100 : 분리막
Claims (6)
- 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치에 있어서,
평가 대상인 분리막을 수용하며, 상기 분리막을 사이에 두고 흐름 채널과 유도 채널이 형성된 채널 유닛과;
상기 채널 유닛의 상기 흐름 채널 내부로 채널 유체를 유동시켜 채널 흐름을 형성하는 채널 흐름 형성부와;
상기 채널 유체가 정삼투 현상에 의해 상기 분리막을 투과하여 교차 채널을 형성하도록 상기 유도 채널 내부로 상기 채널 유체보다 농도가 높은 유도 유체를 공급하는 정삼투 형성부를 포함하며;
상기 정삼투 형성부는
상기 유도 유체가 저장되는 유도 유체 저장부와;
상기 유도 유체 저장부에 저장된 상기 유도 유체를 상기 유도 채널로 유동시키는 유도 유체 공급 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 정삼투 형성부는
상기 유도 채널로 유입되는 유도 유체의 유량을 측정하는 유입 유량 측정부와;
상기 유도 채널로부터 유출되는 유도 유체의 유량을 측정하는 유출 유량 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치. - 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치에 있어서,
평가 대상인 분리막을 수용하며, 상기 분리막을 사이에 두고 흐름 채널과 유도 채널이 형성된 채널 유닛과;
상기 채널 유닛의 상기 흐름 채널 내부로 채널 유체를 유동시켜 채널 흐름을 형성하는 채널 흐름 형성부와;
상기 채널 유체가 정삼투 현상에 의해 상기 분리막을 투과하여 교차 채널을 형성하도록 상기 유도 채널 내부로 상기 채널 유체보다 농도가 높은 유도 유체를 공급하는 정삼투 형성부를 포함하며;
상기 채널 유닛은
상기 분리막과의 사이에 상기 흐름 채널을 형성하는 제1 스페이서 플레이트와;
상기 분리막과의 사이에 상기 유도 채널을 형성하는 제2 스페이서 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치. - 제4항에 있어서,
상기 흐름 채널은 상기 교차 흐름 방향으로의 단면 형상이 부등변 사각형 형상을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치. - 제5항에 있어서,
상기 흐름 채널은 상기 채널 흐름의 출력 측으로 갈수록 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120056789A KR101318578B1 (ko) | 2012-05-29 | 2012-05-29 | 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120056789A KR101318578B1 (ko) | 2012-05-29 | 2012-05-29 | 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101318578B1 true KR101318578B1 (ko) | 2013-10-16 |
Family
ID=49638547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120056789A KR101318578B1 (ko) | 2012-05-29 | 2012-05-29 | 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101318578B1 (ko) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101560524B1 (ko) | 2015-03-05 | 2015-10-15 | 성균관대학교산학협력단 | 정삼투막 베셀 내 실시간 막오염 감시 장치 및 방법 |
| KR101674831B1 (ko) * | 2015-10-02 | 2016-11-23 | 성균관대학교산학협력단 | 정삼투막 베셀의 세정 진단 장치 및 방법 |
| KR20170109332A (ko) * | 2016-03-21 | 2017-09-29 | 고려대학교 산학협력단 | 정삼투 막오염 예측 장치 및 정삼투 막오염 예측 방법 |
| KR101816340B1 (ko) * | 2014-07-14 | 2018-01-08 | 고려대학교 산학협력단 | 다중분리막에 의한 방사능물질 처리장치 |
| KR20180100010A (ko) | 2017-02-28 | 2018-09-06 | 성균관대학교산학협력단 | 정삼투-역삼투 처리 공정에서 분말활성탄을 이용한 물리 세정 방법 |
| KR20180100009A (ko) | 2017-02-28 | 2018-09-06 | 성균관대학교산학협력단 | 정삼투-역삼투 처리 공정에서 나노 마이크로버블을 이용한 물리 세정 방법 |
| KR20180100011A (ko) | 2017-02-28 | 2018-09-06 | 성균관대학교산학협력단 | 정삼투-역삼투 처리 공정에서 삼투압 역세정을 이용한 물리 세정 방법 |
| CN112345413A (zh) * | 2020-09-18 | 2021-02-09 | 武汉大学 | 微喷灌溉条件下入渗水和无机溶质全局性分布测试方法 |
| KR20220155885A (ko) * | 2021-05-17 | 2022-11-24 | 고려대학교 세종산학협력단 | 수처리 시스템 및 그를 이용한 수처리 방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100811199B1 (ko) | 2006-11-13 | 2008-03-07 | 광주과학기술원 | 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 예측/평가 방법 |
| KR20110045941A (ko) * | 2009-10-28 | 2011-05-04 | 한국건설기술연구원 | 정삼투와 역삼투 조합형 막분리 하폐수 고도처리장치와, 상기 하폐수 고도처리를 위한 막분리공정 제어장치 및 제어방법 |
| KR20120009982A (ko) * | 2010-07-23 | 2012-02-02 | 한국과학기술원 | 정삼투압 방식의 담수화 공정 설계 방법 및 이를 위한 기록매체 |
-
2012
- 2012-05-29 KR KR1020120056789A patent/KR101318578B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100811199B1 (ko) | 2006-11-13 | 2008-03-07 | 광주과학기술원 | 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 예측/평가 방법 |
| KR20110045941A (ko) * | 2009-10-28 | 2011-05-04 | 한국건설기술연구원 | 정삼투와 역삼투 조합형 막분리 하폐수 고도처리장치와, 상기 하폐수 고도처리를 위한 막분리공정 제어장치 및 제어방법 |
| KR20120009982A (ko) * | 2010-07-23 | 2012-02-02 | 한국과학기술원 | 정삼투압 방식의 담수화 공정 설계 방법 및 이를 위한 기록매체 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101816340B1 (ko) * | 2014-07-14 | 2018-01-08 | 고려대학교 산학협력단 | 다중분리막에 의한 방사능물질 처리장치 |
| KR101560524B1 (ko) | 2015-03-05 | 2015-10-15 | 성균관대학교산학협력단 | 정삼투막 베셀 내 실시간 막오염 감시 장치 및 방법 |
| WO2016140412A1 (ko) * | 2015-03-05 | 2016-09-09 | 성균관대학교 산학협력단 | 정삼투막 베셀 내 실시간 막오염 감시 장치 및 방법 |
| KR101674831B1 (ko) * | 2015-10-02 | 2016-11-23 | 성균관대학교산학협력단 | 정삼투막 베셀의 세정 진단 장치 및 방법 |
| KR20170109332A (ko) * | 2016-03-21 | 2017-09-29 | 고려대학교 산학협력단 | 정삼투 막오염 예측 장치 및 정삼투 막오염 예측 방법 |
| KR20180100010A (ko) | 2017-02-28 | 2018-09-06 | 성균관대학교산학협력단 | 정삼투-역삼투 처리 공정에서 분말활성탄을 이용한 물리 세정 방법 |
| KR20180100009A (ko) | 2017-02-28 | 2018-09-06 | 성균관대학교산학협력단 | 정삼투-역삼투 처리 공정에서 나노 마이크로버블을 이용한 물리 세정 방법 |
| KR20180100011A (ko) | 2017-02-28 | 2018-09-06 | 성균관대학교산학협력단 | 정삼투-역삼투 처리 공정에서 삼투압 역세정을 이용한 물리 세정 방법 |
| CN112345413A (zh) * | 2020-09-18 | 2021-02-09 | 武汉大学 | 微喷灌溉条件下入渗水和无机溶质全局性分布测试方法 |
| KR20220155885A (ko) * | 2021-05-17 | 2022-11-24 | 고려대학교 세종산학협력단 | 수처리 시스템 및 그를 이용한 수처리 방법 |
| KR102628263B1 (ko) * | 2021-05-17 | 2024-01-23 | 고려대학교 세종산학협력단 | 수처리 시스템 및 그를 이용한 수처리 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101318578B1 (ko) | 정삼투 및 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 평가 장치 | |
| Qasim et al. | Reverse osmosis desalination: A state-of-the-art review | |
| Malaeb et al. | Reverse osmosis technology for water treatment: State of the art review | |
| US8834696B2 (en) | Amplified electrokinetic fluid pumping switching and desalting | |
| KR101462565B1 (ko) | 해수담수화 장치의 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시방법 및 실시간 막오염 포텐셜 감시기능을 가지는 해수담수화장치 | |
| US7186331B2 (en) | Monitoring unit for monitoring the condition of a semi-permeable membrane | |
| KR101367155B1 (ko) | 여과막 오염 지수 측정 장치 | |
| US8596110B2 (en) | Device and method for testing reverse osmosis membranes | |
| KR20130074104A (ko) | 다중수원 유입수 및 해수 유도용액을 이용한 정삼투와 역삼투의 조합형 해수담수화 장치 이를 위한 삼투막 공정제어 시스템 및 그 방법 | |
| Verliefde et al. | Construction and validation of a full-scale model for rejection of organic micropollutants by NF membranes | |
| KR100811199B1 (ko) | 흐름장 흐름 분획 기법을 이용한 막 오염 예측/평가 방법 | |
| KR101441493B1 (ko) | 여과막 오염 지수 측정 방법 | |
| Emadzadeh et al. | Hybrid forward osmosis/ultrafiltration membrane bag for water purification | |
| Rahimpour et al. | Development of pilot scale nanofiltration system for yeast industry wastewater treatment | |
| Zhan et al. | Application of fouling index for forward osmosis hybrid system: A pilot demonstration | |
| KR101560524B1 (ko) | 정삼투막 베셀 내 실시간 막오염 감시 장치 및 방법 | |
| Abbasi-Garravand et al. | Identification of the type of foulants and investigation of the membrane cleaning methods for PRO processes in osmotic power application | |
| KR20180100011A (ko) | 정삼투-역삼투 처리 공정에서 삼투압 역세정을 이용한 물리 세정 방법 | |
| Grote et al. | Integration of reverse‐osmosis unit operations in biotechnology process design | |
| Salamon et al. | Analysis of reverse osmosis filter permeability | |
| Habib et al. | Predicting colloidal fouling of tap water by silt density index (SDI): Pore blocking in a membrane process | |
| KR101766457B1 (ko) | 막오염 지수 측정 장치 | |
| Wang et al. | Negative Pressure Membrane Distillation: A Novel Strategy for Wetting Mitigation | |
| US20180319681A1 (en) | Contactless Ion Concentration Method & Apparatus Using Nanoporous Membrane with Applied Potential | |
| Bellman | Identification of low potential onset of concentration polarization and concentration polarization mitigation in water desalination membranes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160928 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181008 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191001 Year of fee payment: 7 |