KR101881922B1 - 세라믹 나노여과막의 제조 방법, 그 제조 장치 및 여과 코팅 공정을 제어하는 컴퓨터 장치의 동작 방법 - Google Patents

세라믹 나노여과막의 제조 방법, 그 제조 장치 및 여과 코팅 공정을 제어하는 컴퓨터 장치의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

세라믹 여과막의 제조 방법, 여과 코팅 공정을 제어하는 컴퓨터 장치의 동작 방법 및 나노여과막 제조 장치가 제공된다. 이 방법은, 유입탱크에 담긴 코팅액을 세라믹 여과막으로 공급하여, 상기 코팅액을 상기 세라믹 여과막으로 여과시키는 단계, 그리고 상기 세라믹 여과막을 투과하지 못한 상기 코팅액의 일부 입자들이 상기 세라믹 여과막의 표면에 점착되고 상기 일부 입자들에 의해 상기 세라믹 여과막의 공극 일부가 차단된, 상기 입자들로 코팅된 세라믹 여과막을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 입자들의 크기는, 상기 공극의 크기보다 작다.

Description

세라믹 나노여과막의 제조 방법, 그 제조 장치 및 여과 코팅 공정을 제어하는 컴퓨터 장치의 동작 방법{METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING CERAMICS NANO FILTRATION MEMBRANE, OPERATION METHOD OF COMPUTER APPARATUS FOR CONTROLLING FILTRATION COATING PROCESS}
본 발명은 세라믹 나노여과막의 제조 방법, 그 제조 장치 및 여과 코팅 공정을 제어하는 컴퓨터 장치의 동작 방법에 관한 것이다.
최근 막여과(Membrane Filtration) 기술이 수처리 분야에 적용되고 있다. 막여과는 선택적 투과성을 지닌 막(Membrane)을 이용하여 특정 물질을 제거하는 공정을 의미한다. 막여과 기술에 사용되는 여과막은 공극(또는 간극) 크기에 따라 정밀여과막(Microfiltration membrane, MF), 한외여과막(Ultrafiltration membrane, UF), 나노여과막(Nano filtration membrane, NF), 역삼투압막(Reverse Osmosis membrane, RO)으로 구분할 수 있다.
정밀여과막(MF)은 현탁 물질, 세균, 초 미립자 등 대체로 0.1㎛ ~ 10㎛의 물질의 여과 공정에 이용되며, 공극 크기는 대략 0.025㎛ ~20㎛이다. 한외여과막(UF)은 단백질, 산소, 세균, 바이러스 등 1~100nm의 물질의 여과 공정에 이용되며, 공극 크기는 대략 0.01㎛ ~ 0.001㎛이다. 나노여과막(NF)은 정밀여과법에 이용되며 이온이나 저분자량(유기물, 농약, 맛/냄새물질, 합성세제, 칼슘이온, 마그네슘이온, 황산이온, 질산성질소 등) 물질의 여과 공정에 이용되고, 공극 크기는 대략 0.005㎛ ~ 0.001㎛이다. 역삼투압막(RO)은 이온 물질 제거를 목적으로 하는 막으로서, 담수용 역삼투막과 담수화 공정에 쓰이는 해수담수화용 역삼투막이 있으며, 금속이온제거, 해수중의 염소이온 등 이온물질의 여과 공정에 이용된다. 공극 크기는 대략, 0.001㎛ ~ 0.0001㎛이다.
특히, 나노여과막(NF)을 이용한 막여과 공정은 역삼투막(RO) 여과 공정에 비하여 상대적으로 높은 막 투과 유속(Flux)을 유지할 수 있고, 저분자량 유기물까지 제거할 수 있는 장점이 있어 고도 정수 처리 공정으로 각광을 받고 있다.
나노여과막(NF) 공정에서 주로 사용되는 여과막 소재는 비교적 값이 저렴하고 제작이 용이한 고분자로 이루어져 있으나, 고온 및 유기 용매에 취약하다는 단점을 지닌다. 이를 극복하기 위해 최근 일본을 중심으로 내열성, 내화학성, 내압성 등이 우수하고 반영구적 사용이 가능한 무기물로 이루어진 세라믹 나노여과막에 대한 연구와 기술 개발이 활발히 진행되고 있다.
한편, 현재 세라믹 여과막의 제조 공정은 실리카, 점토, 알루미나를 원료로 하여 압밀(Consolidation) 및 소성 과정을 통해 제작되고 있다. 그러나 제조적인 한계로 인해 세라믹 여과막의 평균 공극 크기가 정밀여과막 또는 한외여과막으로만 제조되는 실정이다.
최근 세라믹 여과막을 나노여과막으로 제조하기 위해 여과막 표면을 나노 물질로 코팅하는 딥코팅(Dip-coating), 스프레이 코팅(Spray-coating), 스핀 코팅(Spin-coating), 스퍼터링(Sputtering) 등과 같은 방법들이 적용되고 있다.
하지만, 이러한 방법들은 막의 균일한 코팅을 위해 클린 벤치(clean bench) 또는 진공 등의 조건들이 요구되고, 제조 장치 또한 필요하다는 단점을 지닌다.
따라서, 현재까지는 세라믹 나노여과막 제조 기술이 실험실 규모에서만 적용되며 상용화되기는 어려운 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 입자상 나노물질을 함유한 코팅액을 세라믹 막에 여과시키는 중에 투과되지 못하고 잔류하거나 또는 공극의 일부를 차단하는 나노물질로 세라믹 여과막이 코팅되어, 세라믹 여과막 표면 평균 공극 크기를 나노여과막으로 개질하는 세라믹 나노여과막의 제조 방법, 그 제조 장치 및 여과 코팅 공정을 제어하는 컴퓨터 장치의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 컴퓨터 장치를 통하여 입자상 나노물질을 함유한 코팅액이 세라믹 여과막을 투과하는 투과유량을 실시간 모니터링하여 코팅 정도를 제어하는 세라믹 나노여과막의 제조 방법, 그 제조 장치 및 여과 코팅 공정을 제어하는 컴퓨터 장치의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 코팅 세라믹 여과막의 제조 방법은, 유입탱크에 담긴 코팅액을 세라믹 여과막으로 공급하여, 상기 코팅액을 상기 세라믹 여과막으로 여과시키는 단계, 그리고 상기 세라믹 여과막을 투과하지 못한 상기 코팅액의 일부 입자들이 상기 세라믹 여과막의 표면에 점착되고 상기 일부 입자들에 의해 상기 세라믹 여과막의 공극 일부가 차단된, 상기 입자들로 코팅된 세라믹 여과막을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 입자들의 크기는, 상기 공극의 크기보다 작다.
상기 생성하는 단계 이후, 서로 다른 크기의 나노 입자들이 수용된 코팅액으로 상기 여과시키는 단계 및 상기 생성하는 단계를 각각 수행하여, 상기 서로 다른 크기의 나노 입자 별로 상기 세라믹 여과막의 분획분자량을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 여과시키는 단계는, 상기 코팅액을 상기 세라믹 여과막으로 공급하는 단계, 그리고 압력 발생 장치를 이용하여 상기 코팅액에 압력을 가하여, 상기 세라믹 여과막으로 상기 코팅액을 여과시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 코팅액을 여과시키는 단계는, 상기 세라믹 여과막의 막간차압(TMP, trans-membrane pressure)을 발생시키는 일정한 압력을 상기 코팅액에 가할 수 있다.
상기 여과시키는 단계 이후, 상기 세라믹 여과막을 투과한 코팅액을 상기 유입탱크로 순환시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅액은, 입자상 나노물질을 포함하는 수용액이고, 상기 생성하는 단계는, 상기 나노물질로 코팅된 세라믹 나노여과막을 생성할 수 있다.
상기 세라믹 여과막은, 정밀여과막(Microfiltration membrane, MF) 또는 한외여과막(Ultrafiltration membrane, UF)을 포함할 수 있다.
상기 세라믹 여과막은, 중공사(Hollow fiber)막을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 컴퓨터 장치의 동작 방법은 세라믹 여과막이 코팅액을 여과시키는 중에 상기 세라믹 여과막을 투과하지 못한 상기 코팅액의 입자들로 상기 세라믹 여과막이 코팅되는 여과 코팅 공정을 제어하는 컴퓨터 장치의 동작 방법으로서, 압력계를 통하여 상기 세라믹 여과막의 막간차압(Trans-Membrane Pressure, TMP)을 측정하는 단계, 전자저울을 통하여 단위 시간 동안 상기 세라믹 여과막을 투과한 코팅액의 처리수량을 측정하는 단계, 상기 막간차압(TMP)과 상기 처리수량에 기초하여 단위 막 투과 유량을 계산하는 단계, 그리고 상기 단위 막 투과 유량의 변화 정보를 이용하여 상기 세라믹 여과막의 코팅 정도를 모니터링하는 단계를 포함한다.
상기 모니터링하는 단계 이후, 상기 단위 막 투과 유량이 정해진 범위에 포함되는지 판단하고, 포함 여부에따라 상기 여과 코팅 공정을 종료할지 또는 상기 여과 코팅 공정을 계속할지 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 막간차압(TMP)은, 제1 압력계를 통하여 측정한 상기 세라믹 여과막으로 유입되는 유입수의 제1 압력, 제2 압력계를 통하여 측정한 상기 세라믹 여과막을 투과한 처리수의 제2 압력 및 제3 압력계를 통하여 측정한 상기 세라믹 여과막이 배출하는 농축수의 제3 압력을 통하여 산출되고,
상기 막간차압(TMP)을 측정하는 단계 이후, 상기 막간차압(TMP)이 정해진 범위에 포함되는지 모니터링하여, 상기 기 정해진 범위를 벗어나면 상기 제1 압력을 조절하는 단계를 더 포함하며,
상기 제1 압력은, 상기 코팅액이 담긴 유입탱크에 압력 발생 장치를 통하여 가한 압력으로 인하여 발생하고,
상기 조절하는 단계는, 상기 압력 발생 장치가 가하는 압력을 조절할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 나노여과막 제조 장치는, 입자상 나노물질을 포함하는 코팅액이 담긴 유입탱크, 상기 유입탱크와 연결되어, 상기 코팅액이 흐르는 유로를 형성하는 제1 배관, 그리고 일단이 상기 제1 배관과 연결되고, 상기 제1 배관으로부터 유입된 코팅액을 여과시키는 세라믹 여과막이 내부 공간에 장착된 막 모듈을 포함하고, 상기 막 모듈은, 상기 세라믹 여과막을 투과하지 못한 상기 코팅액의 일부 나노물질이 상기 세라믹 여과막의 표면에 점착되고 상기 일부 나노물질에 의해 상기 세라믹 여과막의 공극 일부가 차단되어, 상기 나노물질로 코팅된 나노여과막을 생성하며, 상기 공극의 크기는, 상기 나노물질보다 크다.
일단이 상기 막 모듈의 타단과 연결되고, 타단이 상기 유입탱크와 연결되며,상기 막 모듈로부터 배출되는 농축수가 상기 유입탱크로 유입되는 순환유로를 형성하는 제2 배관, 상기 막 모듈과 연결되어 상기 세라믹 여과막을 투과한 처리수가 흐르는 유로를 형성하는 제3 배관, 상기 제1 배관에 장착되어, 상기 유입탱크로부터 유입되는 코팅액을 상기 막모듈로 펌핑하는 기어펌프, 그리고 상기 유입탱크와 연결되어, 상기 유입탱크내 압력을 증가시키는 압력 발생 장치를 더 포함하고, 상기 막 모듈은, 상기 유입탱크내 압력의 증가로 인하여 상기 코팅액의 압력이 증가하여, 상기 코팅액이 상기 세라믹 여과막의 막면에 대해 수직하게 여과될 수 있다.
상기 제1 배관에 장착되어, 상기 제1 배관을 흐르는 유입수의 압력을 측정하는 제1 압력계, 상기 제2 배관에 장착되어, 상기 제2 배관을 흐르는 농축수의 압력을 측정하는 제2 압력계, 그리고 상기 제3 배관에 장착되어, 상기 제3 배관을 흐르는 처리수의 압력을 측정하는 제3 압력계를 더 포함하고, 상기 막 모듈은, 상기 유입수의 압력, 상기 농축수의 압력 및 상기 처리수의 압력에 기초하여산출되는 상기 세라믹 여과막의 막간차압(TMP, trans-membrane pressure)으로 인하여 상기 코팅액을 여과시킬 수 있다.
상기 제3 배관으로부터 배출되는 처리수의 양을 측정하는 전자저울, 그리고 상기 전자저울, 상기 제1 압력계, 상기 제2 압력계, 상기 제3 압력계, 상기 기어펌프 및 상기 압력 발생 장치와 연결되어, 상기 막 모듈의 여과 코팅 공정을 제어하는 컴퓨터 장치를 더 포함하고, 상기 컴퓨터 장치는, 상기 제1 압력계, 상기 제2 압력계 및 상기 제3 압력계를 통하여 측정한 상기 세라믹 여과막의 막간차압(Trans-Membrane Pressure, TMP)과, 상기 전자저울을 통하여 측정한 단위 시간 동안 상기 세라믹 여과막을 투과한 코팅액의 처리수량에 기초하여 상기 세라믹 여과막의 코팅 정도를 모니터링하고, 상기 코팅액의 입자 크기를 달리하여 상기 입자 크기 별로 각각의 세라믹 여과막의 분획분자량을 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 별도의 정교한 제조 장치를 구축하거나 진공 상태와 같은 복잡한 제조 조건을 형성하는 추가 장치 없이도, 여과 공정을 활용하여 세라믹 여과막 표면 평균 공극 크기를 나노여과막으로 개질하는 방식으로 세라믹 나노여과막을 생성할 수 있어, 경제적이고 효율적이다.
또한, 입자상 나노물질을 함유한 코팅액이 세라믹 여과막을 투과하는 투과유량을 실시간 모니터링 함으로써, 세라믹 여과막의 코팅 정도를 제어할 수 있다.
또한, 여과 운전 방식에 따라 다양한 형태의 세라믹 나노여과막을 제조할 수 있다.
또한, 목적에 따라 알루미늄, 지르코늄 이외의 무기물 나노입자 또는 유기물질을 유입수로 사용하여 다양한 세라믹 나노여과막을 제조할 수 있다.
또한, 종래처럼 실험실 규모의 세라믹 나노여과막 제작으로 국한되지 않고,실제 정수처리 시설에서 사용중인 대용량 세라믹 여과막을 나노여과막으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 세라믹 나노여과막 제조 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 세라믹 나노여과막 제조 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 세라믹 여과막의 공극을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 여과 코팅 공정을 설명하는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 장치의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 막 모듈의 내부도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 막 모듈의 측면 분해도이다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 막 모듈의 여과 코팅 공정을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 여과 코팅 공정으로 제작된 세라믹 여과막의 공극 크기를 비교한 도면이다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 여과 코팅 전과 여과 코팅 후의 공극 크기 비율을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 여과 코팅 전과 여과 코팅 후의 공극 크기 비율을 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 분획분자량(MWCO)의 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 하드웨어 블록도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 세라믹 나노여과막 제조 장치의 개략도이다. 이때, 세라믹 나노여과막 제조 장치의 구조는 본 발명의 실시예에 따른 설명을 위해 필요한 개략적인 구성을 도시할 뿐 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다.
세라믹 나노여과막 제조 장치는 다양한 형태의 막, 예를들면, 중공사, 평판막 등과 해당 막의 다양한 운전 조건, 예를들면, 막간차압, 막면속도, 처리용량 등을 이용한 운전조건의 막 여과 공정을 이용하여 여과 코팅 공정을 수행할 수 있다.
먼저, 도 1을 참조하면, 세라믹 나노여과막 제조 장치(100)는 유입 탱크(101), 유입 배관(103), 막 모듈(105), 순환 배관(107), 배출 배관(109), 압력 발생 장치(111), 압력 배관(113), 기어펌프(115), 용기(117)가 구비된 전자저울(119) 및 컴퓨터 장치(121)를 포함한다.
유입 탱크(101)는 유입 배관(103), 순환 배관(107) 및 압력 배관(113)과 연결되어 있다. 유입 배관(103)은 일단은 유입 탱크(101)와 연결되고, 타단은 막 모듈(105)과 연결된다. 유입 배관(103)은 유입 조절 밸브(V1)가 장착되어 있다. 순환 배관(107)은 일단은 막 모듈(105)과 연결되고, 타단은 유입 탱크(101)와 연결된다. 순환 배관(107)은 순환 조절 밸브(V2)가 장착되어 있다. 압력 배관(113)은 압력 조절 밸브(V3)가 장착되어 있다. 기어펌프(115)는 유입 배관(103)에 설치되는데, 유입 탱크(101)와 막 모듈(105) 사이에 설치된다. 유입 배관(103)에는 제1 압력계(P1)가 설치되는데, 기어펌프(115)와 막 모듈(105) 사이에 설치된다. 순환 배관(107)에는 제2 압력계(P2)가 설치된다. 배출 배관(109)에는 제3 압력계(P3)가 설치되고, 배출 배관(109)로부터 배출되는 처리수가 담기도록 전자저울(119)의 용기(117)가 배출 배관(109)에 연결되어 있다.
컴퓨터 장치(121)는 여과 코팅 공정을 제어하는 수단으로서, 제1 압력계(P1), 제2 압력계(P2), 제3 압력계(P3), 전자저울(119)과 연결되어, 막간차압(TMP, trans-membrane pressure) 및 막 투과 수량을 측정하여 막 모듈(105)의 코팅 정도를 모니터링한다.
이때, 컴퓨터 장치(121)는 압력 조절 밸브(V3), 기어펌프(115)와 연결되어, 막 모듈(105)의 코팅 정도를 모니터링한 결과에 따라, 압력 조절 밸브(V3)의 개폐, 기어펌프(115)의 구동을 전자적으로 제어할 수 있다.
또한, 컴퓨터 장치(121)는 유입 조절 밸브(V1) 및 순환 조절 밸브(V2)와 연결되어, 유입 조절 밸브(V1) 순환 조절 밸브(V2)의 개폐를 전자적으로 자동 제어할 수 있다.
각 구성에 대하여 자세히 설명하면, 다음과 같다. 유입탱크(101)는 코팅액을 저장하고, 여과 공정시 코팅액을 기어펌프(115)로 배출한다. 이때, 컴퓨터 장치(121)의 자동 제어에 따라 자동으로 개방된 밸브1(V1)으로 인하여, 유입탱크(101)에 저장된 코팅액은 유입 배관(103)으로 배출되어, 기어펌프(115)로 유입된다.
밸브1(V1)은 제1 배관(103)에 설치되어, 컴퓨터 장치(121)의 제어에 따라 개폐도가 조절되어, 유입탱크(101)로부터 막 모듈(105)로 배출되는 유입수의 유량을 조절한다.
여기서, 코팅액은 막 모듈(105)에 장착된 여과막에 코팅하고자 하는 입자들을 함유한다. 코팅액은 여과막의 공극 크기보다 작은 크기의 입자들을 함유한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 여과막은 세라믹(알루미나, 지르코니아, 탄화규소, 질화알루미늄 등) 여과막을 포함한다. 코팅액은 세라믹 여과막을 나노여과막으로 개질하기 위해서, 입자상 나노물질, 즉, 1nm ~ 50nm 크기의 나노물질을 함유한다. 이러한 나노물질은 알루미나(AlO2), 지르코니아(ZrO), 이산화규소(SiO2), 이산화타이나튬(TiO2), 알루미나-지르코니 등을 포함하고, 이외에도, 유기물질 또는 무기물질을 포함할 수 있다.
유입탱크(101)는 질소 가스로 압력을 받아 일정한 압력으로 내부의 코팅액을 배출할 수 있다.
압력 발생 장치(111)는 압축 질소 봄베를 포함할 수 있는데, 이는 질소 가스를 고압의 압축 기체로 해서 넣는 고압의 용기로서, 보통 두꺼운 강철제의 원통형 용기로, 상부에 밸브(V3)가 달린 압력 배관(113)이 설치되어 있다. 압력 발생 장치(111)와 유입탱크(101)는 압력 배관(113)으로 연결되고, 압력 배관(113)을 통해 유입 탱크(101)의 내부에 질소 가스가 충진되면, 유입 탱크(101)의 압력이 증가하면서, 유입 탱크(101)에 있는 코팅액이 유입 배관(103)으로 배출된다.
유입 배관(103)은 유입 탱크(101) 및 막 모듈(105)과 연결되어, 유입 탱크(101)로부터 막 모듈(105)로 코팅액이 흐르는 유로를 형성한다.
막 모듈(105)은 여과막의 운전이 가능하게 만들어진 가장 작은 단위이다. 막 모듈(105)은 여러가지의 모듈 설계가 가능하나, 평판과 관형의 2가지 형태의 막 외형에 기초할 수 있다.
막 모듈(105)은 세라믹(알루미나, 지르코니아, 탄화규소, 질화알루미늄 등)여과막을 장착할 수 있다. 예를들면, 장착된 세라믹 여과막은 평균 공극 크기가 정밀여과막 또는 한외여과막 수준의 알루미나 세라믹 중공사 막일 수 있다.
막 모듈(105)은 일측이 유입 배관(103)과 연결되어, 유입 배관(103)을 통해 유입되는 코팅액을 세라믹 여과막으로 여과시킨다. 이때, 막 모듈(105)은 세라믹 여과막의 양면에서의 압력차, 농도차 및 전위차 중에서 적어도 하나를 이용하여 코팅액이 세라믹 여과막을 투과하도록 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 가압식 막 모듈(105)에 대하여 설명한다. 가압식 막 모듈(105)은 압력을 통하여 내부에 유입수를 유입시켜 막 여과한다. 이때, 외압식(Out-In)은 세라믹 여과막의 바깥쪽에 유입수를 흘려보내 세라믹 여과막의 안쪽에서 세라믹 여과막을 투과한 처리수를 추출한다. 내압식(In-Out)은 세라믹 여과막의 안쪽에 유입수를 흘려보내 세라믹 여과막의 바깥쪽에서 세라믹 여과막을 투과한 처리수를 추출한다. 이러한 두가지 방식을 모두 이용할 수 있으며, 특정 방식에 국한되지 않는다.
막 모듈(105)은 내부에 코팅액을 흐르게 하고, 막 모듈(105)의 외부로부터 이러한 코팅액에 압력을 가한다. 그리고, 세라믹 여과막의 공극 크기에 기초하여, 어느 정도의 유속을 얻을 수 있는 조건 내에서 여과를 실시한다.
막 모듈(105)에 장착된 세라믹 여과막은 정밀여과막(Microfiltration membrane, MF) 또는 한외여과막(Ultrafiltration membrane, UF) 등을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 세라믹 여과막은 중공사형(hollow fiber type membrane), 평판형(flat sheet type membrane), 관형(tubular type membrane), 와권형(spiralwound membrane) 중 어느 하나의 형태일 수 있다.
막 모듈(105)의 일단은 유입 배관(103)과 연결되고, 타단은 순환 배관(107)과 연결되며, 다른 타단은 배출 배관(109)과 연결된다.
막 모듈(105)은 유입 배관(103)을 통하여 세라믹 여과막으로 유입된 코팅액의 일부 나노물질이 세라믹 여과막을 투과하지 못하고 세라믹 여과막의 표면에 점착되고 이러한 일부 나노물질에 의해 세라믹 여과막의 공극 일부가 차단되어, 나노물질로 코팅된 나노여과막을 생성한다.
순환 배관(107)은 막 모듈(105)로부터 배출되는 농축수가 유입 탱크(101)로 유입될 수 있도록 순환 유로를 형성한다. 따라서, 코팅액은 유입 배관(103), 순환 배관(107)을 통하여 장치(100) 내에서 순환한다.
배출 배관(109)은 막 모듈(105)에서 배출되는 처리수, 즉, 세라믹 여과막을 투과한 처리수가 흐르는 유로를 형성한다.
기어펌프(115)는 유입 탱크(101)에서 배출되는 코팅액이 막 모듈(105)에 일정한 막면속도(Cross flow velocity)로 흘러가도록 유지시켜준다. 즉, 일정 압력(정압) 또는 일정 유량(정유량)으로 코팅액을 펌핑하여 막 모듈(105)에 공급한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 15 cm/s 이상으로 비교적 높은 막면속도를 설정함으로써, 세라믹 여과막 표면에 나노물질이 얇고 고르게 코팅 될 수 있는 효과를 나타낸다.
이때, 기어펌프(115)가 배출하는 코팅액의 유량은 기어의 회전수에 비례하므로, 회전수를 일정하게 할 수도 있다.
제1 압력계(P1)는 유입 배관(103)으로부터 막 모듈(105)로 유입되는 코팅액, 즉, 유입수의 압력을 측정한다.
제2 압력계(P2)는 막 모듈(105)로부터 순환 배관(107)으로 배출되는 농축수의 압력을 측정한다.
제3 압력계(P3)는 막 모듈(105)로부터 배출 배관(109)으로 배출되는 처리수의 압력을 측정한다.
이처럼, 코팅액은 흐르는 배관에 따라 유입수, 농축수, 처리수로 구분된다.
컴퓨터 장치(121)는 세라믹 여과막의 코팅 정도를 모니터링하고 모니터링 결과에 따라 여과 코팅 공정을 제어한다.
컴퓨터 장치(121)는 막간차압(TMP) 및 단위 막 투과 유량을 측정한다. 막 모듈(105)로 유입된 코팅액이 세라믹 여과막을 통해 여과된 후, 그 처리수가 배출 배관(109)을 통하여 전자 저울의 용기(117)로 배출되면, 컴퓨터 장치(121)는 전자 저울(119)이 측정한 값을 수신한다. 그리고 수신한 측정값을 토대로 단위 시간, 예를들면 분 단위로 막 투과 유량을 측정한다. 여기서, 단위 막 투과 유량(Jv, l/m2·h·bar)은 다음 수학식 1을 통해 산출될 수 있다.
Figure 112017061467376-pat00001
여기서, Q는 전자저울(119)이 측정한 처리수량(l/h)이고, A는 유효 막면적(m2)이며, △P는 막간 차압(TMP)(bar)이다.
Q는 단위 시간 동안의 처리수량을 측정한 후 부피로 환산하여 처리수량을 계산한다. 유효 막면적은 사전에 설정된 값이고, 막간차압(TMP)은 제1 압력계(P1), 제2 압력계(P2), 제3 압력계(P3) 를 통하여 측정된다. 막간차압(TMP)은 막 전단의 압력계(P1)과 막 후단의 압력계(P2) 상에 표시된다. 이러한 막간차압은 다음 수식을 통해 산출될 수 있다.
Figure 112017061467376-pat00002
또한, 컴퓨터 장치(121)는 나노 입자 크기를 조절하여 막 표면의 공극 크기를 조절할 수 있다. 컴퓨터 장치(121)는 막간차압(△P), 물의 점성(μ), 막 자체 저항(Rm)이 동일한 조건에서 코팅 입자의 크기에 따른 막 오염 저항(Rc)값이 변화함에 따라 변화하는 유량을 모니터링함으로써, 막의 코팅 정도를 모니터링할 수 있다.
코팅 나노입자 평균 크기가 작을수록 막 표면의 저항(Rc)이 커지고, 이는 더 작은 공극 크기로 막 표면이 코팅된 것을 의미한다. 이것을 막 평균 공극 크기를 측정하는 대표적인 방법인 분획분자량 실험을 통해 연관성이 있음을 확인 할 수 있으며, 도 14와 같다. 여기서, 분획분자량(molecular weight cut-off, MWCO)은 막의 투과 성능을 평가하는 대표적인 방법으로 Dextran 및 Polyethlyene glycol (PEG)을 사용하며, 해당 물질이 막에 의해 90%가 제거되는 분자량(Da)을 분획분자량이라고 하며 이는 평균 공극 크기를 나타낸다.
Figure 112017061467376-pat00003
여기서, Pf는 막 공급수의 압력이고, Pb는 농축수의 압력이며, Pp는 막 여과수의 압력이다.
세라믹 여과막을 통해 코팅액을 여과하기 위해서는 압력 또는 진공 상태를 유지시킬 수 있는 막간 차압이 발생해야 한다. 일정한 유량은 세라믹 여과막을 통한 침투 흐름을 일정하게 유지시키기 위하여 유입 압력이 시간에 따라 증가되는 것을 말한다.
컴퓨터 장치(121)는 단위 막 투과 유량과 막간차압(TMP)을 실시간으로 모니터링하고, 코팅액의 나노물질이 세라믹 여과막에 코팅됨으로 인해 감소하는 단위 막 투과 유량(Jv)를 통해 코팅 정도를 조절한다.
컴퓨터 장치(121)는 단위 막 투과 유량이 감소하면, 코팅 정도를 늘리기 위해서,세라믹 여과막으로 코팅액을 공급하는 기어펌프(115)의 펌핑 속도를 증가시킬 수 있다.
컴퓨터 장치(121)는 압력 발생 장치(111)의 압력을 순차적으로 조정하여 해당 압력에서의 단위 막 투과 유량을 측정하여 비교함으로써, 코팅 정도를 확인할 수 있다.
컴퓨터 장치(121)는 막간차압(TMP)이 정해진 범위에 속하도록 압력 발생 장치(111)가 발생시키는 압력을 조절할 수 있다.
컴퓨터 장치(121)는 제1 압력계(P1)가 측정한 압력이 일정수준 이상의 고압일 경우 압력 밸브(113)를 잠궈, 압력 발생 장치(111)의 구동을 중단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 세라믹 나노여과막 제조 방법의 순서도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 세라믹 여과막의 공극을 나타낸 도면이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 여과 코팅 공정을 설명하는 예시도이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 여과 코팅 공정은 유입탱크(101)에 담긴 코팅액을 기어펌프(115)를 통해 펌핑하여 막 모듈(105)의 세라믹 여과막으로 공급한다(S101).
다음, 압력 발생 장치(111)를 통하여 유입탱크(101)내 압력을 증가시켜 코팅액에 압력을 가한다(S103). 즉, 막간차압(TMP)(bar)이 발생할 수 있도록 유입탱크(101)의 내부에 일정한 압력을 가한다.
그러면, S103 단계의 압력에 의하여 코팅액을 세라믹 여과막으로 강제로 밀어주게 되어, 코팅액이 세라믹 여과막으로 투과한다(S105). 이때, 세라믹 여과막을 투과한 농축수는 유입탱크(101)로 순환한다(S107). 따라서, 시간이 경과함에 유입탱크(101)내의 농도가 커진다.
이후, 세라믹 여과막을 투과하지 못한 코팅액의 일부 입자들이 세라믹 여과막의 표면에 점착되고 이러한 일부 입자들에 의해 세라믹 여과막의 공극 일부가 차단됨으로써, 코팅액의 입자들로 코팅된 세라믹 여과막을 생성한다(S109).
도 3을 참조하면, 세라믹 여과막을 확장한 측면 예시도로서, 공극이 형성되어 있다. 이러한 세라믹 여과막에 코팅액을 여과시키면, 도 4와 같이, 공극의 크기가 나노물질보다 크기 때문에, 코팅액의 입자들, 즉, 나노물질이 공극을 통과한다.
이때, 코팅액을 세라믹 여과막의 외부에서 내부로 막면에 대해 수직(화살표방향)하게 전량 여과시킨 실시예를 도시하였지만, 세라믹 여과막의 내부에서 외부로 막면에 수직하게 전량 여과시킬 수도 있다.
도 4의 A를 확대하면, 도 5와 같이, 세라믹 여과막이 코팅액의 입자들을 계속해서 걸러내는 과정에서 세라믹 여과막의 공극이 코팅액의 입자들에 의해 막히게 된다. 즉, 코팅액의 입자들이 세라믹 여과막의 표면에 침투하여 잔류함으로써 점착되고 공극을 막게 된다. 이러한 원리를 이용하여 세라믹 여과막을 나노물질로 개질하여 세라믹 나노여과막이 생성된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 장치의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 컴퓨터 장치(121)는 전술한 것처럼, 세라믹 여과막의 막간차압(TMP)을 측정(S201)한다. 그리고 막간차압(TMP) 및 전자저울(119)로부터 전달(S203)받은 단위 시간 동안 세라믹 여과막을 투과한 코팅액의 처리수량에 기초하여 단위 막 투과 유량을 계산한다(S205).
컴퓨터 장치(121)는 S201, S203, S205 단계를 실시간으로 반복하여, 단위 막 투과 유량의 변화를 모니터링한다(S207).
일정한 압력이 유지될때, 코팅이 진행되므로, 코팅이 진행되면서 점차 유량은 감소하고, 최종적으로 단위 막 투과 유량이 일정한 구간에서 코팅을 완료한다. 따라서, 컴퓨터 장치(121)는 단위 막 투과 유량의 변화를 모니터링하여, 일정하면 코팅을 완료하고, 일정하지 않으면, 코팅이 완료되지 않은 상태이므로, S201 단계로 회귀한다.
또한, 컴퓨터 장치(121)는 S201 단계에서 측정한 막간차압(TMP)이 정해진 범위에 포함되는지 판단(S213)하여, 포함되면, S201 단계를 수행한다. 그러나 포함되지 않으면, 유입수의 압력을 증가시키도록 제어할 수 있다(S215). 여기서, 막간차압(TMP)은 0~20 bar로 고정시켜 막면속도를 일정하게 함으로써, 막 표면을 균일하게 나노물질로 코팅시킬 수 있다. 유입수의 압력을 증가시키기 위해서는 압력 발생 장치(111)가 유입탱크(101)에 가하는 압력을 증가시킬 수 있다.
이어서 본 발명의 실시예에 따른 막 모듈의 세부적인 구성을 통해 여과 코팅 공정에 대해 설명한다. 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 막 모듈의 내부도이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 막 모듈의 측면 분해도이며, 도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 막 모듈의 여과 코팅 공정을 설명하는 도면이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 막 모듈(105)의 모듈 하우징(123)은 세라믹 여과막(125)을 배치하도록 일정 크기의 내부 공간을 구비하고, 일정 높이를 갖는 중공형 원통부재로 이루어질 수 있다. 여기서, 세라믹 여과막(125)을 모듈 하우징(123)의 내부에 하나 구비하였지만, 이것은 한 실시예일뿐이므로, 이에 국한되지 않는다.
모듈 하우징(123)의 일단에는 유입 배관(103)과 연결되어 코팅액을 공급받는 유입부(125)가 구비되어 있다. 그리고 모듈 하우징(123)의 타단에는 순환 배관(107)과 연결되어 농축수를 배출하는 농축수 배출부(129)가 구비되어 있다. 모듈 하우징(123)의 또 다른 타단에는 배출 배관(109)과 연결되어 처리수를 배출하는 처리수 배출부(131)가 구비되어 있다.
유입부(125)를 통하여 코팅액이 유입되면, A 방향 및 B 방향으로 코팅액이 흐른다. A 방향은 코팅액이 모듈 하우징(123)의 내부 공간을 입체적으로 흐르는 방향을 의미한다. 이렇게 모듈 하우징(123)의 내부에서 흐르는 코팅액은 압력이 가해지면, 세라믹 여과막(125)으로 투과된다. 투과한 처리수는 처리수 배출부(131)를 통하여 외부로 배출된다. 또한, 세라믹 여과막(125)을 투과하지 못한 농축수는 세라믹 여과막(125)의 외부에서 그대로 농축수 배출부(129)로 향하여 외부로 배출된다.
여기서, 세라믹 여과막(125)을 외압(OUT-IN) 방식으로 도시하였지만, 내압(IN-OUT) 방식을 적용하여도 그 원리는 동일하다.
도 8을 참조하면, 세라믹 여과막(125)은 막 하우징(133)에 의해 모듈 하우징(123)에 고정된다. 세라믹 여과막(125)의 일단은 마개(135)에 고정되어 있다. 마개(135)를 열면, 도 9와 같이, 배출 배관(109)과 연결하여 세라믹 여과막(125)을 투과한 처리수를 모아 배출 배관(109)을 통해 외부 용기(111)로 배출한다.
세라믹 여과막(125)의 타단은 볼트와 같은 폐쇄부재(137)로 고정되면서 실링되어 세라믹 여과막(125)을 모듈 하우징(123)에 확고히 고정함과 동시에 막 하우징(133) 내로 공급된 코팅액 이 불필요한 영역으로 유출되는 것을 방지한다.
오링(oring)(139)은 세라믹 여과막(125)과 일단이 장착되고, 막 하우징(133)의 내부에 장착되어, 막 하우징(133)의 내부로 유입된 코팅액이 막 하우징(133)의 외부로 스며나오지 않도록 막아준다. 즉, 코팅액이 세라믹 여과막(125)을 투과하지 않고 막 하우징(133)의 외부로 스며나오는 것을 방지한다.
지지대(141)는 막 하우징(133)이 높은 압력에도 견딜 수 있도록 막 하우징(133)이 결합된 모듈 하우징(123)의 양단에 결합되어 고정한다.
도 9의 C를 확대하면, 세라믹 여과막(125)의 중공으로 유입된 코팅액은 외부 압력으로 인하여 상하 ① 방향으로 투과된다. 이때, 중공에 코팅액이 가득차있다고 가정한다. 세라믹 여과막(125)을 투과한 처리수는 ② 방향으로 배출된다.
이상 기술한, 막 모듈(105)의 구성 자체는 본 발명의 핵심적인 내용은 아니며, 본 명세서 및 종래의 기술을 습득하면, 다양하게 변형가능한 것으로 이해할 수 있는 바, 본 명세서에서는, 도 7 ~ 도 10에서 도시한 형태로 막 모듈의 그 종류나 구조를 특별하게 한정하지는 않는다.
이어서 본 발명의 실시예에 따른 여과 코팅을 통해 세라믹 여과막의 측정하는 실험을 진행한 결과를 설명한다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 여과 코팅 공정으로 제작된 세라믹 여과막의 공극 크기를 비교하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 여과 코팅 전의 세라믹 여과막의 표면을 관찰한 영상 데이터이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 여과 코팅 후의 세라믹 여과막의 표면을 관찰한 영상 데이터이다. 이때, 주사전자현미경을 200,000 배율로 관찰한 것이다.
도 11을 참고하면, 여과 코팅 전의 세라믹 여과막 표면의 공극이 도 12의 여과 코팅 후에는 좁아진 것을 확인할 수 있다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 여과 코팅 전과 여과 코팅 후의 공극 크기 비율을 나타낸 그래프로서, Porometer 장치로 여과 코팅 전, 후의 세라믹 여과막 표면의 공극 분포도(Pore Size Distribution)(%)를 분석한 결과를 나타낸다.
도 13을 참조하면, 여과 코팅 후, 세라믹 여과막의 평균 공극 크기가 20 배 가까이 줄어든 것을 확인할 수 있다.
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 분획분자량(MWCO)의 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 14를 참조하면, 코팅 입자 크기가 50nm일 때 분획분자량(MWCO)은 1000(Da)이고, 코팅 입자 크기가 125nm일 때 분획분자량(MWCO)은 6000(Da)이다. 이와 같이, 코팅 입자 크기에 따라 분획분자량이 달라짐을 알 수 있다. 즉, 코팅 입자 크기에 따라 코팅 정도를 조절할 수 있는 것이다.
여기서, 분획분자량(MWCO)은 해당 물질, 즉, 코팅 입자가 막에 의해 90%가 제거되는 분자량(Da)을 분획분자량이라고 한다. 코팅 입자 크기가 50nm일때보다 코팅 입자 크기가 125nm일 때 분획분자량이 더 적다. 따라서, 코팅 입자가 작을수록 막에 의해 제거되는 분자량이 작으므로, 평균 공극 크기를 더 작게 조절할 수 있다.
한편, 도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 하드웨어 블록도이다.
도 15를 참고하면, 컴퓨팅 장치(200)는 프로세서(201), 메모리 장치(203), 저장 장치(205), 그리고 입출력장치(207) 등을 포함하는 하드웨어로 구성되고, 하드웨어와 결합되어 실행되는 다양한 소프트웨어/프로그램이 지정된 장소에 저장된다. 하드웨어는 본 발명의 방법을 실행할 수 있는 구성과 성능을 가진다.
컴퓨팅 장치(200)는 본 발명의 세라믹 나노여과막을 제조하기 위한 여과 코팅 공정을 모니터링하고 제어하는 프로그래밍 언어로 작성된 프로그램을 하드웨어에 탑재한다. 프로세서(201)는 메모리 장치(203) 등의 하드웨어와 결합하여 프로그램을 구동함으로써, 도 1 ~ 도 14를 통하여 설명한 본 발명을 실행한다. 컴퓨팅 장치(200)는 도 1 ~ 도 14를 통하여 설명한 본 발명의 방법을 구동하기 위한 소프트웨어/프로그램을 탑재하고, 이를 실행할 수 있는 성능의 컴퓨터, 서버, 단말 등의 장치일 수 있다.
이와 같이, 별도의 코팅 장치 없이도 막 여과 장치를 활용하여 나노입자를 세라믹 막에 여과하는 방식으로 표면 공극 크기를 나노여과막으로 조절하여 코팅할 수 있고, 막 여과 코팅 진행 시 투과 유량을 모니터링하여 막의 공극크기를 조절할 수 있다. 또한, 제조된 세라믹 나노여과막은 기존의 고분자 소재의 나노여과막의 사용이 제한되는 고온 및 강산/강염기의 가혹한 수질 조건에서도 사용될 수 있는 이점을 활용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 유입탱크에 담긴 코팅액을 세라믹 여과막으로 공급하여, 상기 코팅액을 상기 세라믹 여과막으로 여과시키는 단계,
    상기 세라믹 여과막을 투과하지 못한 상기 코팅액의 일부 입자들이 상기 세라믹 여과막의 표면에 점착되고 상기 일부 입자들에 의해 상기 세라믹 여과막의 공극 일부가 차단된, 상기 입자들로 코팅된 세라믹 여과막을 생성하는 단계, 그리고
    서로 다른 크기의 나노 입자들이 수용된 코팅액을 상기 세라믹 여과막으로 각각 공급하여, 상기 세라믹 여과막을 여과시킨 후, 상기 서로 다른 크기의 나노 입자들로 코팅된 상기 세라믹 여과막을 생성하여, 상기 서로 다른 크기의 나노 입자 별로 상기 세라믹 여과막의 분획분자량을 조절하는 단계를 포함하고,
    상기 입자들의 크기는, 상기 공극의 크기보다 작은, 코팅 세라믹 여과막의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 여과시키는 단계는,
    상기 코팅액을 상기 세라믹 여과막으로 공급하는 단계, 그리고
    압력 발생 장치를 이용하여 상기 코팅액에 압력을 가하여, 상기 세라믹 여과막으로 상기 코팅액을 여과시키는 단계
    를 포함하는, 세라믹 여과막의 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 코팅액을 여과시키는 단계는,
    상기 세라믹 여과막의 막간차압(TMP, trans-membrane pressure)을 발생시키는 일정한 압력을 상기 코팅액에 가하는, 세라믹 여과막의 제조 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 여과시키는 단계 이후,
    상기 세라믹 여과막을 투과한 코팅액을 상기 유입탱크로 순환시키는 단계
    를 더 포함하는, 세라믹 여과막의 제조 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 코팅액은,
    입자상 나노물질을 포함하는 수용액이고,
    상기 생성하는 단계는,
    상기 나노물질로 코팅된 세라믹 나노여과막을 생성하는, 세라믹 여과막의 제조 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 세라믹 여과막은,
    정밀여과막(Microfiltration membrane, MF) 또는 한외여과막(Ultrafiltration membrane, UF)을 포함하는, 세라믹 여과막의 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 세라믹 여과막은,
    중공사(Hollow fiber)막을 포함하는, 세라믹 여과막의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 입자상 나노물질을 포함하는 코팅액이 담긴 유입탱크,
    상기 유입탱크와 연결되어, 상기 코팅액이 흐르는 유로를 형성하는 제1 배관,
    일단이 상기 제1 배관과 연결되고, 상기 제1 배관으로부터 유입된 코팅액을 여과시키는 세라믹 여과막이 내부 공간에 장착된 막 모듈, 그리고
    상기 막 모듈의 여과 코팅 공정을 제어하는 컴퓨터 장치를 포함하고,
    상기 막 모듈은,
    상기 세라믹 여과막을 투과하지 못한 상기 코팅액의 일부 나노물질이 상기 세라믹 여과막의 표면에 점착되고 상기 일부 나노물질에 의해 상기 세라믹 여과막의 공극 일부가 차단되어, 상기 나노물질로 코팅된 나노여과막을 생성하며,
    상기 공극의 크기는, 상기 나노물질보다 크며,
    상기 여과 코팅 공정은,
    상기 코팅액의 입자 크기를 달리하여 상기 입자 크기 별로 각각의 세라믹 여과막의 분획분자량을 조절하는, 나노여과막 제조 장치.
  13. 제12항에서,
    일단이 상기 막 모듈의 타단과 연결되고, 타단이 상기 유입탱크와 연결되며,상기 막 모듈로부터 배출되는 농축수가 상기 유입탱크로 유입되는 순환유로를 형성하는 제2 배관,
    상기 막 모듈과 연결되어 상기 세라믹 여과막을 투과한 처리수가 흐르는 유로를 형성하는 제3 배관,
    상기 제1 배관에 장착되어, 상기 유입탱크로부터 유입되는 코팅액을 상기 막모듈로 펌핑하는 기어펌프, 그리고
    상기 유입탱크와 연결되어, 상기 유입탱크내 압력을 증가시키는 압력 발생 장치를 더 포함하고,
    상기 막 모듈은,
    상기 유입탱크내 압력의 증가로 인하여 상기 코팅액의 압력이 증가하여, 상기 코팅액이 상기 세라믹 여과막의 막면에 대해 수직하게 여과되는, 나노여과막 제조 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 제1 배관에 장착되어, 상기 제1 배관을 흐르는 유입수의 압력을 측정하는 제1 압력계,
    상기 제2 배관에 장착되어, 상기 제2 배관을 흐르는 농축수의 압력을 측정하는 제2 압력계, 그리고
    상기 제3 배관에 장착되어, 상기 제3 배관을 흐르는 처리수의 압력을 측정하는 제3 압력계를 더 포함하고,
    상기 막 모듈은,
    상기 유입수의 압력, 상기 농축수의 압력 및 상기 처리수의 압력에 기초하여산출되는 상기 세라믹 여과막의 막간차압(TMP, trans-membrane pressure)으로 인하여 상기 코팅액을 여과시키는, 나노여과막 제조 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 제3 배관으로부터 배출되는 처리수의 양을 측정하는 전자저울을 더 포함하고,
    상기 컴퓨터 장치는,
    상기 전자저울, 상기 제1 압력계, 상기 제2 압력계, 상기 제3 압력계, 상기 기어펌프 및 상기 압력 발생 장치와 연결되어, 상기 막 모듈의 여과 코팅 공정을 제어하고,
    상기 제1 압력계, 상기 제2 압력계 및 상기 제3 압력계를 통하여 측정한 상기 세라믹 여과막의 막간차압(Trans-Membrane Pressure, TMP)과, 상기 전자저울을 통하여 측정한 단위 시간 동안 상기 세라믹 여과막을 투과한 코팅액의 처리수량에 기초하여 상기 세라믹 여과막의 코팅 정도를 모니터링하고,
    상기 단위 막 투과 유량이 정해진 범위에 포함되는지 판단하고, 포함 여부에 따라 상기 여과 코팅 공정을 종료할지 또는 상기 여과 코팅 공정을 계속할지 결정하고,
    상기 막간차압(TMP)이 정해진 범위에 포함되는지 모니터링하여, 상기 기 정해진 범위를 벗어나면 상기 제1 압력계를 통하여 측정한 상기 세라믹 여과막으로 유입되는 유입수의 압력을 조절하는, 나노여과막 제조 장치.
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