KR101959000B1 - Membrane system with electrode and measuring method for fouling using thereof - Google Patents

Membrane system with electrode and measuring method for fouling using thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101959000B1
KR101959000B1 KR1020160121255A KR20160121255A KR101959000B1 KR 101959000 B1 KR101959000 B1 KR 101959000B1 KR 1020160121255 A KR1020160121255 A KR 1020160121255A KR 20160121255 A KR20160121255 A KR 20160121255A KR 101959000 B1 KR101959000 B1 KR 101959000B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
input signal
fouling
output signal
membrane
Prior art date
Application number
KR1020160121255A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180032285A (en
Inventor
박철호
김대진
곽성조
박순철
장문석
전강민
Original Assignee
한국에너지기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020160121255A priority Critical patent/KR101959000B1/en
Publication of KR20180032285A publication Critical patent/KR20180032285A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101959000B1 publication Critical patent/KR101959000B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D65/00Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/10Testing of membranes or membrane apparatus; Detecting or repairing leaks
    • B01D65/109Testing of membrane fouling or clogging, e.g. amount or affinity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D65/00Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/10Testing of membranes or membrane apparatus; Detecting or repairing leaks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D65/00Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/24Quality control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/62Displays
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/90Additional auxiliary systems integrated with the module or apparatus
    • B01D2313/903Integrated control or detection device

Abstract

본 발명은 실시간으로 분리막의 파울링 정도, 파울링의 종류 또는 파울링된 부분을 측정할 수 있는 전극 일체형 분리막 시스템 및 이를 이용한 분리막의 파울링 측정 방법에 관한 것으로, 서로 다른 위치의 표면에 적어도 두 개 이상의 전극(110)이 형성된 분리막(100), 상기 전극(110)과 전기적으로 연결되어 상기 전극(110)에 입력신호를 인가하는 입력신호 생성부(200) 및 상기 전극(110)과 전기적으로 연결되어 상기 입력신호 생성부(200)가 한 전극에 입력신호를 인가하면, 다른 전극으로부터 출력신호를 측정하는 출력신호 측정부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an electrode-integrated separator system capable of measuring the degree of fouling, fouling or fouling of a separator in real time, and a method for measuring fouling of a separator using the same. More particularly, An input signal generator 200 electrically connected to the electrode 110 to apply an input signal to the electrode 110 and an input signal generator 200 electrically connected to the electrode 110, And an output signal measuring unit 300 for measuring an output signal from the other electrode when the input signal generating unit 200 applies an input signal to one electrode.

Description

전극 일체형 분리막 시스템 및 이를 이용한 분리막의 파울링 측정 방법{Membrane system with electrode and measuring method for fouling using thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrode-integrated separator system and a method for measuring fouling of a separator using the same.

본 발명은 전극 일체형 분리막 시스템 및 이를 이용한 분리막의 파울링 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 실시간으로 분리막의 파울링 정도, 파울링의 종류 또는 파울링된 부분을 측정할 수 있는 전극 일체형 분리막 시스템 및 이를 이용한 분리막의 파울링 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode-integrated separator system and a method for measuring fouling of a separator using the same, and more particularly, to an electrode-integrated separator system capable of measuring the degree of fouling of a separator, the type of fouling, And a method for measuring fouling of the membrane using the same.

분리막은 고순도, 고기능성 물질의 제조와 지구 환경 보호 등의 사회적 요구에 따라서 간단한 실험실적 규모로부터 산업분야의 대규모 공정에 이르기까지 광범위하게 응용되고 있다. 막분리 공정은 기화 및 응축을 반복하는 증류 공정과는 달리 단순한 물리 기계적인 분리 조작이므로, 증류 공정과 같은 공정에 비해 약 20~30%만의 에너지를 사용한다.Membranes are used extensively from simple experimental scale to large-scale industrial processes, depending on the social needs such as high purity, high-functional materials production and global environmental protection. Unlike the distillation process which repeats vaporization and condensation, the membrane separation process uses only about 20 to 30% energy compared to the same process as the distillation process because it is a simple physical-mechanical separation operation.

막분리 공정의 원리는 막을 분리막을 여과제로 사용하여 유체를 통과시켜, 유체 속의 불순한 물질을 분리 제거하는 방법이다. 이러한 막분리는 분리막의 재질, 모듈의 형태 및 여과방식에 따라 다양하게 분류되지만, 오래 사용하면 할수록 분리막의 파울링(Fouling, 오염)이 일어나게 된다는 특징이 있다. 분리막의 파울링은 막에 공급하는 공급유체 중 용질이 분리막의 저지에 따라 분리막 기공 막힘을 초래하는 것을 뜻하는데, 분리막의 파울링이 일어나면 분리막의 여과기능이 저하된다. 여과기능 저하는 직접적으로 에너지소비량과 비례하기 때문에, 막공정의 장점이 급격하게 감소하게 된다. 이렇기 때문에 분리막의 여과정도에 따라 주기적으로 이를 제거또는 세척하는 공정이 필수적으로 도입되게 되어, 전체 시스템 운용 비용 향상 및 복잡한 설계에 의해 생산비용 증가의 단점을 가져오게 된다. 따라서, 중/장기간 분리막 성능 감소가 없이 운용할 수 있는 시스템은 가격 경쟁이라는 산업경쟁사화에서 미래 핵심 기술로 인식되고 있다. The principle of the membrane separation process is to separate and remove impurities in the fluid by passing the fluid through the membrane using the membrane as a filtration agent. Such membrane separation is classified into various types according to the material of the membrane, the shape of the module, and the filtration method, but the membrane is characterized by fouling (contamination) of the membrane as it is used for a long time. The fouling of the membrane means that the solute in the feed fluid supplied to the membrane leads to the membrane pore closure according to the blocking of the membrane. When the membrane fouling occurs, the filtration function of the membrane deteriorates. Since the degradation of the filtration function is directly proportional to the energy consumption, the advantage of the membrane process is drastically reduced. Therefore, a process of periodically removing or cleaning the filter is required according to the filtration degree of the separation membrane, which leads to a disadvantage of an increase in production cost due to the improvement of the overall system operation cost and complicated design. Therefore, a system that can operate without medium / long separation membrane performance is recognized as a future core technology in industrial competitiveness of price competition.

실험실수준이 아닌 실제 양산화 수준에서 실시간으로 파울링을 측정할 수 있는 기술은 현재까지 없다. 실험실 수준에서는 광학적 방법뿐만 아니라, 이미 알고 있는 다양한 물리화학적 기술들이 도입되면서 실시간 파울링을 모니터링 할 수 있는 방법들을 제시하고 있다. 하지만, 실제 양산에서의 분리막은 평막 또는 중공사막의 구조를 가지고 있으며, 특히 평막의 경우에는 분리막 시장의 80%이상을 차지하고 있다. 즉 평막의 고집적화를 위해 Spiral type 또는 평막 적층형 구조를 가지게 되는데, 이때는 광학적 측정 방법으로는 불가능게 된다. No technology has been available to measure fouling in real-time at the actual mass-production level, not at the laboratory level. At the laboratory level, there are ways to monitor real-time fouling as well as optical methods, as well as the introduction of various physicochemical techniques that are already known. However, in actual mass production, the membrane has the structure of a flat membrane or a hollow fiber membrane, and in the case of a flat membrane, it occupies more than 80% of the membrane market. That is, in order to highly integrate the flat membrane, it has a spiral type or flat membrane laminate type structure, which can not be achieved by the optical measurement method.

현재 양산화 설비에서 파울링은 단순한 압력 증가에 의한 에너지 소비량 변화를 감지하는 실시간 파울링 모니터 기술이 일반적이다. 이때는 이미 많은 부분에서 파울링이 일어나게 되는데, 다공성 막의 경우 (Ultrafiltration, mircofiltration등)은 역쇄공정을 수행하여 어느정도 막 상태를 되돌릴 수 있으나, 나노분리막 및 역삼투막과 같은 매우 치밀한 구조를 가지는 분리막의 경우에는 화학적 처리 방법이 도입되어야 한다. 하지만, 이런 상태에서는 분리막의 성능이 비영구적으로 변화되어, 초기 상태의 높은 투과율을 가지지 못한 상태로 계속적으로 운영하게 된다. 즉, 결과적으로 전체 시스템에는 파울링에 의한 부하증가, 화학물질 처리 용량 증가등으로 인해 전체 생산단가 (에너지 소비량)은 급격하게 증가하게 된다. Currently, fouling in a mass production facility is a real-time fouling monitor technology that detects changes in energy consumption due to a simple increase in pressure. In this case, fouling occurs in many parts. Ultrafiltration, mircofiltration, etc., can be reversed to some extent by performing a back-chain process. However, in the case of a membrane having a very dense structure such as a nanoparticle membrane and a reverse osmosis membrane, Treatment methods should be introduced. However, in such a state, the performance of the separator changes non-permanently, so that it is continuously operated without having a high transmittance in the initial state. As a result, the total production cost (energy consumption) increases sharply in the whole system due to the increase in load due to fouling and the increase in chemical treatment capacity.

최근 몇가지 특허에서 기존과 다른 방법을 실시간 파울링 측정 기술을 보고 하였다. 예를 들면, 분리막 사이에서 방생하게 되는 전기적 포텐셜과 이들이 투과하면서 나타나는 streaming potential을 이용하는 방법이다. 본 기술은 이온들이 녹아 있는 수용액의 흐름과 분리막이라는 독특한 물리적 베리어에 의해 발생하는 자발적인 전기적인 신호로, 외부의 상태, 분리막의 상태등에 의해 매우 커다란 변동의 폭이 발생하게 된다. 특히, 이들 물리적인 현상에 의해 발생하는 전압은 낮아, 이들이 파울링에 의한 현상보다는 이온농도 변화 및 투과량의 변화에 의한 변동이 더욱 크게 작용하게 되어, 이들과 파울링 인자간의 직접적 관계를 해석하는 것 자체가 불가능하다. 하지만, 최근 한국등록특허 제10-1462565호("해수담수화 장치의 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시방법 및 실시간 막오염 포텐셜 감시기능을 가지는 해수담수화장치", 2014.12.04., 선행기술 1)에는 상기한 전기전도도를 이용한 방식이 개시되어 있다. 선행기술 1과 같은 방식은 실시간으로 분리막의 파울링 정도를 측정할 수 있는 효과가 있으나, 분리막에 발생하는 파울링의 종류를 알 수 없고, 분리막의 위치에 따른 파울링의 정도를 측정할 수 없으며, 단일 분리막의 파울링 정도만을 측정할 수 있고, 복수의 분리막이 결합되어 있는 모듈에서 분리막 각각의 파울링 정도를 측정할 수 없는 문제점이 있다.In recent patents, we have reported a real-time fouling measurement technique which is different from the conventional method. For example, it is a method to utilize the electric potential that is generated between the separators and the streaming potential that appears when they are transmitted. This technology is a spontaneous electrical signal generated by a unique physical barrier called the flow of the aqueous solution and the separation membrane in which the ions are dissolved, and a very large fluctuation range occurs due to the external state, the state of the separation membrane, and the like. Particularly, since the voltage generated by these physical phenomena is low, the fluctuation due to the change in ion concentration and the amount of permeation acts more largely than the phenomenon due to fouling, and the direct relationship between these and the fouling factor It is impossible in itself. However, recently, Korean Patent No. 10-1462565 (" Method for Monitoring Real Time Membrane Contamination Potential for Reverse Osmosis Membrane of Seawater Desalination System and Seawater Desalination System Having Real Time Membrane Contamination Monitoring Function, ", Apr. 1, 2014, Prior Art 1) A method using the above-mentioned electric conductivity is disclosed. The same method as in the prior art 1 has an effect of measuring the degree of fouling of the membrane in real time but it is not possible to know the type of fouling occurring in the membrane and the degree of fouling according to the position of the membrane can not be measured , Only the degree of fouling of the single separation membrane can be measured, and the degree of fouling of each separation membrane can not be measured in a module having a plurality of separation membranes coupled thereto.

한국등록특허 제10-1462565호("해수담수화 장치의 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시방법 및 실시간 막오염 포텐셜 감시기능을 가지는 해수담수화장치", 2014.12.04.)Korean Patent No. 10-1462565 (" Method for Monitoring Real Time Membrane Contamination Potential for Reverse Osmosis Membrane of Seawater Desalination System and Seawater Desalination System Having Real Time Membrane Contamination Potential Monitoring Function ", 2014.12.04.)

따라서 본 발명에 의한 전극 일체형 분리막 시스템 및 이를 이용한 분리막의 파울링 측정 방법은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 전극 일체형 분리막 시스템 및 이를 이용한 분리막의 파울링 측정 방법의 목적은 실시간으로 분리막의 파울링 정도를 측정할 수 있고, 분리막에 일어나는 파울링의 종류를 측정할 수 있으며, 분리막의 특정 위치에 따른 파울링 정도를 측정할 수 있는 전극 일체형 분리막 시스템 및 이를 이용한 분리막의 파울링 측정 방법을 제공함에 있다.Therefore, the electrode-integrated separator system according to the present invention and the method for measuring the fouling of the separator using the same have been devised to solve the above-mentioned problems. Thus, the electrode-integrated separator system according to the present invention and the fouling measurement method using the same Is an electrode-integrated membrane system capable of measuring the degree of fouling of a membrane in real time, measuring the type of fouling occurring in the membrane, measuring the degree of fouling depending on a specific position of the membrane, and And to provide a method for measuring fouling of a separation membrane.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 전극 일체형 분리막 시스템은 서로 다른 위치의 표면에 적어도 두 개 이상의 전극(110)이 형성된 분리막(100), 상기 전극(110)과 전기적으로 연결되어 상기 전극(110)에 입력신호를 인가하는 입력신호 생성부(200) 및 상기 전극(110)과 전기적으로 연결되어 상기 입력신호 생성부(200)가 한 전극에 입력신호를 인가하면, 다른 전극으로부터 출력신호를 측정하는 출력신호 측정부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an electrode-integrated separator system including a separation membrane (100) having at least two electrodes (110) formed on different surfaces thereof, An input signal generating unit 200 for applying an input signal to the electrode 110 and an input signal generator 200 electrically connected to the electrode 110 to apply an input signal to one electrode of the input signal generating unit 200, And an output signal measuring unit 300 for measuring a signal.

또한, 복수의 상기 전극(110)은 상기 입력신호 생성부(200) 및 출력신호 측정부(300)와 각각 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.The plurality of electrodes 110 are connected in parallel to the input signal generator 200 and the output signal controller 300, respectively.

또한, 상기 입력신호 생성부(200)는 입력신호를 지속적으로 인가하며, 상기 출력신호 측정부(300)에서 측정한 상기 입력신호에 대응되는 출력신호를 지속적으로 디스플레이하는 모니터링부(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The input signal generating unit 200 may further include a monitoring unit 400 for continuously applying an input signal and continuously displaying an output signal corresponding to the input signal measured by the output signal measuring unit 300 .

또한, 상기 분리막(100)은 다수가 모듈화 되는 것을 특징으로 한다.In addition, the separation membrane 100 is characterized in that a plurality of the separation membranes 100 are modularized.

본 발명에 의한 분리막의 파울링 측정 방법은 상기 전극 일체형 분리막 시스템을 이용한 파울링 측정 방법으로, 상기 두 개 이상의 전극(110) 중 하나에 입력신호를 인가하는 제1단계, 상기 제1단계에서 전기신호를 인가한 전극이 아닌 다른 전극으로부터 출력신호를 측정하는 제2단계 및 상기 출력신호를 분석하는 제3단계것을 특징으로 한다.The method for measuring fouling of a separation membrane according to the present invention is a method for measuring fouling using the electrode-integrated separation membrane system, comprising: a first step of applying an input signal to one of the two or more electrodes (110) A second step of measuring an output signal from an electrode other than the electrode to which the signal is applied, and a third step of analyzing the output signal.

또한, 상기 제1단계는 입력신호의 주파수와 진폭을 조절하여 상기 전극(110)에 인가하는 것을 특징으로 한다.In the first step, the frequency and the amplitude of the input signal are adjusted and applied to the electrode 110.

또한, 상기 제2단계는 사용자가 측정하고자 하는 위치에 형성된 전극(110)에서의 출력신호를 측정하는 것을 특징으로 한다.In the second step, the output signal from the electrode 110 formed at a position to be measured by the user is measured.

상기한 바와 같은 다양한 실시 예에 따른 본 발명에 의한 전극 일체형 분리막 시스템 및 이를 이용한 분리막의 파울링 측정 방법에 의하면, 실시간으로 분리막에 일체형으로 형성되는 전극에 전기적 신호를 인가하고, 이의 출력신호를 분석함으로써 실시간으로 분리막의 파울링 정도를 측정할 수 있는 효과가 있다.According to the electrode-integrated separator system and the method for measuring the fouling of the separator using the same according to various embodiments of the present invention as described above, an electrical signal is applied to an electrode formed integrally with the separator in real time, The fouling degree of the separation membrane can be measured in real time.

또한 본 발명에 의하면, 분리막의 다양한 위치에 전극을 형성하고, 서로 다른 전극에 전기적 신호를 인가함으로써 분리막의 위치별 파울링 정도를 측정할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, an electrode is formed at various positions of a separation membrane, and an electrical signal is applied to different electrodes, whereby the degree of fouling of the separation membrane can be measured.

또한 본 발명에 의하면, 전극에 인가하는 전기적 신호의 출력신호를 분석함으로써 분리막에 발생한 파울링의 종류를 측정할 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, there is an effect that the type of fouling occurring in the separation membrane can be measured by analyzing the output signal of the electrical signal applied to the electrode.

도 1은 본 발명의 개략도.
도 2는 파울링의 종류에 따른 입력신호와 출력신호의 그래프.
도 3은 파울링의 다른 종류에 따른 입력신호와 출력신호의 그래프.
도 4는 본 발명의 분리막의 다른 실시예.
도 5는 본 발명의 분리막이 모듈화 된 실시예.
1 is a schematic view of the present invention.
2 is a graph of an input signal and an output signal according to the type of fouling.
3 is a graph of an input signal and an output signal according to different kinds of fouling.
4 is another embodiment of the separator of the present invention.
FIG. 5 is a view of a module according to the present invention. FIG.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 전극 일체형 분리막 시스템에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an electrode-integrated separator system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 전극 일체형 분리막 시스템의 개략도를 도시한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 전극 일체형 분리막 시스템은 분리막(100), 입력신호 생성부(200) 및 측정부(300)를 포함한다.FIG. 1 is a schematic view of an electrode-integrated separator system according to the present invention. As shown in FIG. 1, the electrode-integrated separator system according to the present invention includes a separator 100, an input signal generator 200, 300).

상기 분리막(100)은 배경기술에서 설명한 분리막과 동일하게 공급수를 여과하는 구성으로, 서로 다른 위치의 표면에 적어도 두 개 이상의 전극(110)이 형성되고, 사용시 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(10)의 내부에 채워진 용액(20)에 잠기게 된다.The separation membrane 100 is configured to filter the supply water in the same manner as the separation membrane described in the background art. At least two electrodes 110 are formed on the surfaces at different positions. In use, 10 is immersed in the solution 20 filled in the inside thereof.

상기 전극(110)은 전기신호를 인가하기 위해 설치되는 것으로써, 상기 전극(110) 외에도 도 1에 도시된 바와 같이 상기 전극(110)에 연결된 도선(120) 또한 상기 분리막(100)의 표면에 설치된다. 상기 전극(110) 및 도선(120)은 상기 분리막(100)과 화학적 결합에 의해 일체화 될 수 있다.The electrode 110 is installed to apply an electric signal and the conductive wire 120 connected to the electrode 110 as shown in FIG. 1 is also connected to the surface of the separator 100, Respectively. The electrode 110 and the lead 120 may be integrated with the separator 100 by chemical bonding.

상기 전극(110)은 적어도 두 개 이상이 형성된다. 이는 하나의 전극(110a)에 전기신호, 즉 입력신호를 인가하면 나머지 다른 전극(110b)은 상기 전극(110a) 및 분리막의 표면을 통해 전달되는 전기신호, 즉 출력신호를 측정하기 위한 것이다. 도 1에는 두 개의 전극(110a, 110b)과, 이를 통해 전달되는 입력신호와 출력신호가 도시되어 있다.At least two electrodes 110 are formed. That is, when an electric signal, that is, an input signal is applied to one electrode 110a, the other electrode 110b measures an electric signal, that is, an output signal transmitted through the surface of the electrode 110a and the separator. In FIG. 1, two electrodes 110a and 110b, an input signal and an output signal transmitted through the two electrodes 110a and 110b are shown.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 입력신호 생성부(200)는 상기 전극(110)과 전기적으로 연결되어 상기 전극(110)에 입력신호를 인가한다. 상기 입력신호 생성부(200)와 전극(110)은 상기 도선(120)을 통해 전기적으로 연결되며, 상기 전극(110)에 인가하는 입력신호는 주파수와 강도, 즉 진폭을 가지는 교류신호이다. 상기 입력신호 생성부(200)에서 입력신호를 상기 전극(110)에 인가하기 위해서는 기준이 되는 전극이 필요하며, 이 전극은 용액 내부에 위치하게 된다.As shown in FIG. 1, the input signal generator 200 is electrically connected to the electrode 110 to apply an input signal to the electrode 110. The input signal generator 200 and the electrode 110 are electrically connected to each other through the lead 120. An input signal applied to the electrode 110 is an AC signal having frequency and intensity or amplitude. In order to apply the input signal to the electrode 110 in the input signal generating unit 200, a reference electrode is required, and the electrode is positioned inside the solution.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 출력신호 측정부(300)는 상기 전극(110)과 전기적으로 연결되어 상기 입력신호 생성부(200)가 한 전극에 입력신호를 인가하면, 다른 전극으로부터 출력신호를 측정한다. 이를 도 1을 참고하여 설명하면, 상기 입력신호 생성부(200)가 도 1의 왼쪽에 위치한 전극(110a)에 입력신호를 인가하면, 이 입력신호는 상기 전극(110a)을 거쳐 상기 분리막(100)의 표면을 따라 우측에 위치한 전극(110b)으로 인가된다. 상기 전극(110b)에 인가된 출력신호는 상기 출력신호 측정부(300)에서 측정가능하다. 즉, 상기 입력신호가 상기 전극(110b)로 인가되는 과정에서 상기 분리막(100)의 표면을 따라 전송되고, 이때 상기 분리막(100)의 표면에 형성된 파울링의 종류 또는 파울링의 정도에 따라 변조되며, 상기 출력신호 측정부(300)에서는 이 변조된 입력신호, 즉 출력신호를 측정함으로써 상기 분리막(100)에 형성된 파울링의 종류, 정도를 알 수 있다.1, the output signal measuring unit 300 is electrically connected to the electrode 110 so that when the input signal generating unit 200 applies an input signal to one electrode, . 1, when the input signal generator 200 applies an input signal to the electrode 110a located on the left side of FIG. 1, the input signal passes through the electrode 110a, To the electrode 110b positioned on the right side along the surface of the electrode 110b. The output signal applied to the electrode 110b is measurable by the output signal measuring unit 300. [ That is, the input signal is transmitted along the surface of the separation membrane 100 during the application of the input signal to the electrode 110b. At this time, depending on the type of fouling or the degree of fouling formed on the surface of the separation membrane 100, And the output signal measuring unit 300 can determine the type and degree of fouling formed in the separation membrane 100 by measuring the modulated input signal, that is, the output signal.

상기 입력신호 생성부(200)는 상기 입력신호를 지속적으로 상기 전극(110a)에 인가하고, 상기 출력신호 측정부(300)에서는 상기 전극(110a) 및 분리막(100)의 표면을 거쳐 변조되는 입력신호, 즉 출력신호를 지속적으로 측정함으로써, 상기 분리막(100)의 파울링의 종류 및 정도를 실시간으로 측정가능하며, 이 출력신호 측정부(300)에서 측정된 출력신호를 별도의 모니터링부(400)에 디스플레이하여 사용자가 보다 용이하게 상기 분리막(100)의 파울링 정도 및 종류를 실시간으로 측정 가능하다.The input signal generating unit 200 continuously applies the input signal to the electrode 110a and the output signal measuring unit 300 receives the input signal modulated through the electrode 110a and the surface of the separator 100 The output signal measured by the output signal measuring unit 300 can be measured by a separate monitoring unit 400 (not shown). The monitoring unit 400 can measure the type and degree of fouling of the separation membrane 100 in real time, The user can more easily measure the degree and type of fouling of the separation membrane 100 in real time.

상기 입력신호 및 출력신호가 파울링의 종류에 따라 달라지는 예는 도 2 및 3에 도시되어 있다. 도 2는 상기 분리막(100)의 표면에 칼슘염에 의한 파울링이 발생했을 때의 입력신호와 출력신호를 도시한 것이고, 도 3은 부식산(휴믹산, Humic Acid)에 의한 파울링이 발생했을 때의 입력신호와 출력신호를 도시한 것이다. 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 도 2의 입력신호는 비교적 주파수가 작으며, 도 3의 입력신호는 도 2에 비해 주파수가 크다. 이와 같이 파울링의 종류에 따라 서로 다른 강도 및 주파수의 입력신호가 필요할 수 있으며, 이는 실험을 통해 알아낼 수 있다. 파울링 인자들은 중금속 및 희귀 금속 등일 수 있어, 실제 수질 상태 모니터링과 매칭을 시킬 수 있다.Examples in which the input signal and the output signal vary depending on the type of fouling are shown in FIGS. 2 shows an input signal and an output signal when fouling due to calcium salt occurs on the surface of the separation membrane 100, and FIG. 3 shows a case where fouling due to humic acid (humic acid) The input signal and the output signal are shown. As shown in FIGS. 2 and 3, the input signal of FIG. 2 is relatively small in frequency, and the input signal of FIG. 3 is large in frequency as compared to FIG. In this way, input signals of different intensity and frequency may be required depending on the type of fouling, which can be found through experiments. Fouling factors can be heavy metals and rare metals, and can be monitored and matched to actual water quality conditions.

상기 전극(110)은 부착되는 위치와 개수에 따라서 다양한 실시예가 있을 수 있으며, 그 중 하나가 도 4에 도시되어 있다. 도 4에서 전극은 3행 3열로 총 9개가 분리막(100)의 표면에 형성되어 있으며, 각각 도선(120)과 연결된다. 사용자는 도 4에 도시된 모든 전극(110)에 상기 입력신호 생성부(200) 및 출력신호 측정부(300)를 연결하고, 사용자의 선택에 따라 특정 전극에 입력신호를 인가한 뒤, 나머지 전극에서의 측정신호를 측정할 수 있으며, 도 4를 참고하여 이를 구체적인 예로 설명한다.The electrode 110 may have various embodiments depending on the position and the number of the electrodes 110, one of which is shown in FIG. 4, nine electrodes are formed on the surface of the separator 100 in three rows and three columns, and are connected to the lead 120 respectively. The user connects the input signal generating unit 200 and the output signal measuring unit 300 to all the electrodes 110 shown in FIG. 4, applies an input signal to a specific electrode according to a user's selection, Which will be described with reference to FIG. 4, as a specific example.

도 4를 기준으로, 가장 좌측 아래에 위치한 전극(110c)에 연결된 도선(120)에 상기 입력신호 생성부(200)를 연결하고, 상기 전극(110c)의 상부에 위치한 전극(110d)과 출력신호 생성부(300)를 도선(120)으로 연결한다. 이후 상기 입력신호 생성부(200)에서 입력신호를 인가하면, 이 입력신호는 상기 전극(110c), 분리막(100)의 표면 및 상기 전극(110d)을 통해 상기 출력신호 생성부(300)로 이동하면서, 변조되어 출력신호가 된다. 이 출력신호는 입력신호가 좌측 하단에 위치한 전극(110c)과 그 상측에 위치한 전극(110d) 사이에서 변조된 것이므로 이 출력신호를 분석하면 전극(110c)과 전극(110d) 사이의 파울링 정도 및 종류를 측정할 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 전극(110)이 분리막(100)의 표면에 패턴화되어 형성되고, 사용자는 필요에 따라 특정 전극에 입력신호를 인가하고, 특정 위치의 전극으로부터 이 입력신호에 대한 출력신호를 측정함으로써 상기 분리막(100)의 특정 위치에 대한 파울링을 측정할 수 있다.Referring to FIG. 4, the input signal generator 200 is connected to the lead 120 connected to the leftmost electrode 110c, and the electrode 110d positioned above the electrode 110c and the output signal The generator 300 is connected to the wire 120. When the input signal is applied to the input signal generator 200, the input signal is transmitted to the output signal generator 300 through the electrode 110c, the surface of the separation membrane 100, and the electrode 110d. Modulated to become an output signal. Since the output signal is modulated between the electrode 110c positioned at the lower left and the electrode 110d located above the input signal, analysis of this output signal indicates the degree of fouling between the electrode 110c and the electrode 110d, The type can be measured. That is, as shown in FIG. 4, a plurality of electrodes 110 are formed on the surface of the separator 100 by patterning, and a user applies an input signal to a specific electrode as needed, The fouling of the separator 100 with respect to a specific position can be measured by measuring an output signal with respect to the input signal.

도 4에는 다수의 전극(110)에 연결된 도선 중, 두 개만 상기 입력신호 생성부(200) 및 출력신호 측정부(300)와 연결되었지만, 모든 전극이 상기 입력신호 생성부(200)와 출력신호 측정부(300)와 병렬로 연결될 수 있으며, 멀티플렉서(Multiplexer) 및 디멀티플렉서(Demultiplexer)와 같은 소자를 통해 특정 전극에만 입력신호를 인가하고, 특정 전극에서만 출력신호를 측정할 수 있다.4, only two of the leads connected to the plurality of electrodes 110 are connected to the input signal generator 200 and the output signal measurer 300, but all the electrodes are connected to the input signal generator 200 and the output signal And may be connected in parallel with the measuring unit 300. An input signal may be applied only to a specific electrode through a device such as a multiplexer and a demultiplexer and an output signal may be measured only by a specific electrode.

상기 전극(110)이 상기 분리막(100)의 표면에 형성되는 위치는 도 1 및 4에 도시된 바와 같이 상기 분리막(100)의 일면일 수 도 있고, 양면에 동시에 형성될 수 도 있다.The electrode 110 may be formed on the surface of the separation membrane 100 as shown in FIGS. 1 and 4, or may be formed on both sides of the separation membrane 100 at the same time.

도 5는 상기 분리막(100)은 다수가 서로 평행하게 이격되도록 배치되고, 다수의 분리막(100)이 결합되도록 상기 분리막(100)의 상하측에서 결합되는 결합구(500)를 통해 모듈화 된 실시예를 도시한 것으로, 이 때, 모듈을 이루는 각각의 분리막의 표면에 다수의 전극을 부착하면 분리막 각각의 파울링 정도 및 종류를 측정하면서도 모듈 전체의 파울링 정도 및 종류 또한 측정할 수 있다. 즉, 도 5의 전극(110)들은 상기 분리막(100)의 위치, 상기 분리막(100)의 표면상의 위치에 따라 3차원 좌표를 가지며, 사용자는 이 전극(110)들의 3차원 위치를 활용해 특정 분리막(100), 분리막(100) 표면의 위치에 따른 파울링을 측정할 수 있다.5 is a sectional view of the separation membrane 100 according to another embodiment of the present invention in which a plurality of separation membranes 100 are arranged to be spaced apart from each other in parallel and through a coupling hole 500, In this case, if a plurality of electrodes are attached to the surface of each separation membrane forming the module, the degree and kind of fouling of the entire module can be measured while measuring the degree and type of fouling of each separation membrane. That is, the electrodes 110 in FIG. 5 have three-dimensional coordinates according to the position of the separation membrane 100 and the position on the surface of the separation membrane 100, and the user can utilize the three- The fouling can be measured according to the position of the surface of the separation membrane 100 and the separation membrane 100.

상기한 실시예들을 포함한 모든 실시예에서 상기 출력신호 측정부(300)에 의해 측정된 출력신호는 패턴별로 데이터베이스화 하여 공급유체의 압력, 유속, 유량, 유체의 종류, 시간에 따라 트렌드 분석 및 예측이 가능하다.In all embodiments including the above-described embodiments, the output signals measured by the output signal measuring unit 300 are converted into a database on a pattern-by-pattern basis, and analyzed according to the pressure, flow rate, flow rate, This is possible.

상기한 바와 같은 본 발명의 구성을 통해 실시간으로 분리막의 파울링 종류 및 정도를 측정 및 활용함으로써 분리막의 세정 및 전처리 시기 및 정도를 예측 또는 알 수 있어 분리막 시스템의 효율적인 운용이 가능한 효과가 있다.As a result, it is possible to estimate and know the timing and extent of washing and pretreatment of the separation membrane by measuring and using the type and degree of fouling of the separation membrane in real time through the construction of the present invention as described above, thereby effectively operating the separation membrane system.

이하 본 발명에 의한 분리막의 파울링 측정 방법에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for measuring fouling of a separation membrane according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 의한 분리막의 파울링 측정 방법은 상술한 전극 일체형 분리막 시스템을 이용하는 것으로, 제1단계, 제2단계 및 제3단계로 구성된다.The method for measuring fouling of a separation membrane according to the present invention uses the above-described electrode-integrated separation membrane system, and comprises a first step, a second step and a third step.

상기 제1단계는 다수의 전극(110) 중 하나에 입력신호를 인가하는 제1단계이다. 상술했듯, 파울링의 종류에 따라 필요한 입력신호의 강도와 주파수는 달라질 수 있으므로, 공급수의 종류, 상기 분리막(100)의 사용시간 또는 여과처리방법에 따라 서로 다른 강도와 주파수의 입력신호를 선택하여 상기 전극(110)에 인가할 수 있다.The first step is a first step of applying an input signal to one of the plurality of electrodes 110. As described above, since the intensity and frequency of the input signal required can be changed according to the type of fouling, input signals of different intensities and frequencies are selected according to the type of the feed water, the use time of the separation membrane 100, To the electrode (110).

상기 제2단계는 상기 제1단계에서 전기신호를 인가한 전극이 아닌 다른 전극으로부터 출력신호를 측정하는 단계이다. 전극이 두 개일 경우 상기 제2단계에서 측정하는 전극은 정해지지만, 전극의 개수가 그 이상일 경우 사용자는 남은 복수의 전극중 원하는 전극을 선택하여 출력신호를 측정할 수 있으며, 이를 통해 상기 분리막(100)의 특정 위치에서의 파울링을 측정할 수 있다.The second step is a step of measuring an output signal from an electrode other than the electrode to which the electric signal is applied in the first step. When the number of electrodes is two or more, the electrode to be measured in the second step is determined. However, if the number of electrodes is greater than the number of electrodes, the user can select a desired one of the plurality of remaining electrodes to measure an output signal, The fouling can be measured at a particular position of the fouling body.

제3단계는 상기 출력신호를 분석하는 단계로, 상기 입력신호와 출력신호를 공급유체의 압력, 유속, 유량, 유체의 종류 및 시간 등을 고려해 분석하여, 상기 분리막(100)의 특정 위치에서의 파울링을 측정하거나 여러 가지 인자에 따라 상기 분리막(100)의 파울링 변화와 같은 결과를 분석하는 단계이다.The third step is a step of analyzing the output signal. The input signal and the output signal are analyzed in consideration of pressure, flow rate, flow rate, type and time of fluid, And measuring the fouling or analyzing the results such as the fouling change of the separation membrane 100 according to various factors.

100 : 분리막
110 : 전극
120 : 도선
200 : 입력신호 생성부
300 : 출력신호 측정부
400 : 모니터링부
500 : 결합구
100: membrane
110: electrode
120: lead
200: input signal generating unit
300: output signal measuring unit
400: Monitoring section
500:

Claims (7)

서로 다른 위치의 표면에 적어도 두 개 이상의 전극(110)이 형성되는 분리막(100);
상기 전극(110)에 입력신호를 인가하는 입력신호 생성부(200); 및
상기 전극(110)으로부터 상기 입력신호 생성부(200)에서 인가한 입력신호에 대한 출력신호를 측정하는 출력신호 측정부(300);
를 포함하되,
상기 전극(110)은 단일의 분리막(100)의 동일한 일면에 형성되고,
상기 분리막(100)에 형성된 복수의 상기 전극(110)은 상기 입력신호 생성부(200)와 상기 출력신호 측정부(300) 각각에 병렬 및 전기적으로 연결되며,
상기 입력신호 생성부(200)는 특정 전극에 입력신호를 인가하면, 상기 출력신호 측정부(300)는 상기 입력신호가 인가된 전극 외의 전극에서 상기 입력신호에 대한 출력신호를 측정해, 상기 분리막(100)의 특정 부분에 대한 파울링을 측정하는 것을 특징으로 하는 전극 일체형 분리막 시스템.
A separation membrane (100) having at least two electrodes (110) formed on the surface at different positions;
An input signal generator 200 for applying an input signal to the electrode 110; And
An output signal measuring unit 300 for measuring an output signal of the input signal generated by the input signal generating unit 200 from the electrode 110;
, ≪ / RTI &
The electrode 110 is formed on the same side of the single separation membrane 100,
The plurality of electrodes 110 formed on the separation membrane 100 are connected to the input signal generator 200 and the output signal measurement unit 300 in parallel and electrically,
When the input signal generator 200 applies an input signal to a specific electrode, the output signal measurer 300 measures an output signal of the input signal at an electrode other than the electrode to which the input signal is applied, Wherein the fouling of the specific portion of the electrode assembly (100) is measured.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 입력신호 생성부(200)는
입력신호를 지속적으로 인가하며,
상기 출력신호 측정부(300)에서 측정한 상기 입력신호에 대응되는 출력신호를 지속적으로 디스플레이하는 모니터링부(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 일체형 분리막 시스템.
2. The apparatus of claim 1, wherein the input signal generator (200)
The input signal is continuously applied,
Further comprising a monitoring unit (400) for continuously displaying an output signal corresponding to the input signal measured by the output signal measuring unit (300).
제 1항에 있어서, 상기 분리막(100)은
다수가 모듈화 되는 것을 특징으로 하는 전극 일체형 분리막 시스템.
The method of claim 1, wherein the separation membrane (100)
And a plurality of the electrodes are modularized.
제1항, 제3항, 제4항 중 선택되는 어느 한 항의 전극 일체형 분리막 시스템을 이용한 분리막의 파울링 측정 방법에 있어서,
상기 두 개 이상의 전극(110) 중 하나에 입력신호를 인가하는 제1단계;
상기 제1단계에서 전기신호를 인가한 전극이 아닌 다른 전극으로부터 출력신호를 측정하는 제2단계; 및
상기 출력신호를 분석하는 제3단계;
것을 특징으로 하는 분리막의 파울링 측정 방법.
A method for measuring fouling of a separation membrane using an electrode-integrated separation membrane system according to any one of claims 1, 3, and 4,
A first step of applying an input signal to one of the two or more electrodes 110;
A second step of measuring an output signal from an electrode other than the electrode to which the electric signal is applied in the first step; And
A third step of analyzing the output signal;
Wherein the fouling of the membrane is measured.
제 5항에 있어서, 상기 제1단계는
입력신호의 주파수와 진폭을 조절하여 상기 전극(110)에 인가하는 것을 특징으로 하는 분리막의 파울링 측정 방법.
6. The method of claim 5, wherein the first step comprises:
Wherein the frequency and amplitude of the input signal are adjusted and applied to the electrode (110).
제 5항에 있어서, 상기 제2단계는
사용자가 측정하고자 하는 위치에 형성된 전극(110)에서의 출력신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 분리막의 파울링 측정 방법.
6. The method of claim 5, wherein the second step comprises:
Wherein an output signal from the electrode (110) formed at a position intended to be measured by a user is measured.
KR1020160121255A 2016-09-22 2016-09-22 Membrane system with electrode and measuring method for fouling using thereof KR101959000B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160121255A KR101959000B1 (en) 2016-09-22 2016-09-22 Membrane system with electrode and measuring method for fouling using thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160121255A KR101959000B1 (en) 2016-09-22 2016-09-22 Membrane system with electrode and measuring method for fouling using thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180032285A KR20180032285A (en) 2018-03-30
KR101959000B1 true KR101959000B1 (en) 2019-03-19

Family

ID=61900069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160121255A KR101959000B1 (en) 2016-09-22 2016-09-22 Membrane system with electrode and measuring method for fouling using thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101959000B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011002397A (en) * 2009-06-22 2011-01-06 Hitachi Ltd Sensor for water quality evaluation, water quality evaluation method of supply water using the same, and operation control method of water treatment plant
JP2011020047A (en) * 2009-07-15 2011-02-03 Toraitekku:Kk Method and apparatus for detecting membrane defect, and membrane module
US20140076030A1 (en) * 2007-09-14 2014-03-20 Inphaze Pty Ltd In SItu Membrane Monitoring

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2637989A1 (en) * 2006-01-24 2007-08-02 The Regents Of The University Of California Method and system for monitoring reverse osmosis membranes
KR101462565B1 (en) 2009-12-15 2014-12-04 한국건설기술연구원 Monitoring method real-time fouling potential in Reverse Osmosis Process for Seawater Desalination and Desalination equipment having such monitoring function

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140076030A1 (en) * 2007-09-14 2014-03-20 Inphaze Pty Ltd In SItu Membrane Monitoring
JP2011002397A (en) * 2009-06-22 2011-01-06 Hitachi Ltd Sensor for water quality evaluation, water quality evaluation method of supply water using the same, and operation control method of water treatment plant
JP2011020047A (en) * 2009-07-15 2011-02-03 Toraitekku:Kk Method and apparatus for detecting membrane defect, and membrane module

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180032285A (en) 2018-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9845252B2 (en) Water desalination/purification and bio-agent preconcentration by ion concentration polarization
Jiang et al. On the origin of ionic rectification in DNA-stuffed nanopores: the breaking and retrieving symmetry
Demirer et al. Energetic performance optimization of a capacitive deionization system operating with transient cycles and brackish water
Kavanagh et al. Fouling of reverse osmosis membranes using electrical impedance spectroscopy: measurements and simulations
EP2255180B1 (en) Ion detector and system
US10222314B2 (en) Flow channel device, complex permittivity measuring apparatus, and dielectric cytometry system
US10099945B2 (en) Ion concentration polarization-electrocoagulation hybrid water treatment system
US20160115045A1 (en) Purification of ultra-high saline and contaminated water by multi-stage ion concentration polarization (icp) desalination
Roelofs et al. Microfluidic desalination techniques and their potential applications
CN100549683C (en) Multifunctional micro-electrode chip circulation detecting pool device
WO2011163215A1 (en) Method and apparatus for desalination and purification
US9873129B1 (en) Multi-planar microelectrode array device and methods of making and using same
US9956529B2 (en) Microfabricated ion-selective filter for filtration of ions and molecules
EP2747879A1 (en) Three- electrode buffer generator and method
CN109843418B (en) Electrodialysis capillary suppressor for suppressing conductivity ion chromatography
He et al. Optimization of constant-current operation in membrane capacitive deionization (MCDI) using variable discharging operations
Zhao Theory and operation of capacitive deionization systems
KR101959000B1 (en) Membrane system with electrode and measuring method for fouling using thereof
JP2007152285A (en) Liquid treatment method and apparatus
CN107328699A (en) Fouling membrane monitoring device and method based on In situ spectroscopic electrochemical analysis techniques
CN113811513A (en) In-line water hardness sensor and water softener control system
ITPD20130065A1 (en) EQUIPMENT FOR THE PURIFICATION OF A FLUID AND A PURIFICATION METHOD OF A FLUID, IN PARTICULAR THROUGH THE ABOVE EQUIPMENT
JP6052866B2 (en) Water treatment method
CN211627444U (en) In-situ online electrochemical spectroscopy monitoring device for ion exchange membrane pollution
JP2008522143A (en) Electrokinetic method for determining the electrostatic charge state of a porous membrane during filtration and its use

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant