KR102467306B1 - 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치 - Google Patents

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오주성
주성희
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Abstract

본 발명은 미세플라스틱을 포함한 제1상태의 물(w1)이 수용되는 농축조(10); 상기 농축조와 연결된 제1배관을 통해 상기 제1상태의 물(w2)을 공급받아 미세플라스틱을 농축하고 여과하는 전기보조 분리기(20); 상기 전기보조 분리기 내부 저면에서 소정 거리 이격되어 구비되는 필터(30); 상기 전기보조 분리기 저면에 구비되어, 상기 전기보조 분리기에서 상기 필터를 통과한 제2상태의 물(w2)을 배출하는 제2배관; 상기 전기보조 분리기 측면 중 상기 제1배관과 대향되는 측면에 구비되고, 상기 전기보조 분리기에서 상기 필터의 상측에 위치하는 제3상태의 물(w3)을 배출하는 제3배관; 및 상기 전기보조 분리기의 상면에 양의 전기장을 가하고 상기 전기보조 분리기의 하면에는 음의 전기장을 부여하는 정전기장 부가장치;를 포함하는 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치를 제공한다.

Description

미세플라스틱 입자 농축 분리 장치{Microplastic Separation and Concentration Apparatus}
본 발명은 중력 및 전기(정전기)를 포함한 다양한 힘의 장에서 물 속에서 미세 플라스틱(1 μm < d < 10 μm, d는 직경)를 분리하는 장치에 대한 것으로, 미세플라스틱 분석을 위한 전처리 장치로 이용할 수 있다. 구체적으로 보면, 본 발명은 미세플라스틱을 분리하는 장치로서 반복적 여과를 통해 물을 배출함으로써 미세플라스틱을 농축하여 분리하는 것으로 음전하를 띠는 미세플라스틱 입자를 전기력에 따른 작용력을 통해 필터 여과막의 막힘 현상을 극복하는 기술에 대한 것이다.
육지에서 해양으로 유입되는 플라스틱에는 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등의 재질이 있는데, 바다에 유입되는 과정에서 풍화 및 침식 작용으로 분해되어 작은 입자로 쪼개어 지고, 이렇게 작은 입자로 쪼개어진 입자들은 크기에 따라 매크로, 메조, 미세, 나노 플라스틱 등으로 분류된다. 이러한 미세플라스틱은 동·식물성 플랑크톤 및 바다생물체가 먹이로 오인하여 섭취함으로써 소화기 장애와 질병 및 죽음을 유발한다.
미세 플라스틱이 생태계에 악영향을 끼친다는 점을 고려하여, 해양수 또는 하천수 등의 물속에 존재하는 미세플라스틱을 제거하기 위한 노력이 전세계적으로 이루어지고 있다.
그런데, 해양수와 하천수 또는 기타 다양한 물 속에 함유된 미세플라스틱의 종류와 특성 등을 파악하거나 실험 연구를 위해서는 먼저 미세플라스틱을 분리하여야 할 필요가 있다.
종래의 플라스틱 입자를 분리하기 위한 기존 여과 장치의 문제점은 다음과 같다. 마이크로 플라스틱의 입자 크기가 10 μm 보다 작은 경우 미세플라스틱은 콜로이드 거동을 보이는데, 이때 체거름 및 밀도 분리를 기반으로 서브마이크론 여과 시간이 필터 표면의 케이크의 형성으로 인해 길어질 수 있다. 미세플라스틱이 여과되는 과정에서 필터표면에 쌓여서 필터 성능이 저하되거나 필터의 내구성이 떨어지게 된다. 그리고, 미세 플라스틱의 작은 질량과 부피는 확산을 분리에 필적할 수 있게 하여 고밀도 용액을 사용한 밀도 분리의 비효율을 초래한다.
본 발명은 물속에 존재하는 미세플라스틱을 분석하기 위해 미세플라스틱을 분리하는 전처리 장치를 제공하는 것이며, 구체적으로는 정전기를 이용하여 물속에 존재하는 미세플라스틱을 농축하면서 분리할 수 있는 기술을 제공하는 것이 목적이다.
본 발명은 미세플라스틱을 포함한 제1상태의 물(w1)이 수용되는 농축조(10); 상기 농축조와 연결된 제1배관을 통해 상기 제1상태의 물(w2)을 공급받아 미세플라스틱을 농축하고 여과하는 전기보조 분리기(20); 상기 전기보조 분리기 내부 저면에서 소정 거리 이격되어 구비되는 필터(30); 상기 전기보조 분리기 저면에 구비되어, 상기 전기보조 분리기에서 상기 필터를 통과한 제2상태의 물(w2)을 배출하는 제2배관; 상기 전기보조 분리기 측면 중 상기 제1배관과 대향되는 측면에 구비되고, 상기 전기보조 분리기에서 상기 필터의 상측에 위치하는 제3상태의 물(w3)을 배출하는 제3배관; 및 상기 전기보조 분리기의 상면에 양의 전기장을 가하고 상기 전기보조 분리기의 하면에는 음의 전기장을 부여하는 정전기장 부가장치(E);를 포함하는 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치를 제공한다.
상기 제3배관의 일단은 상기 전기보조 분리기의 측면에 연결되고, 타단은 상기 농축조에 연결되어 있어서, 상기 제3상태의 물이 상기 농축조로 재공급되고, 상기 제1배관 또는 상기 제3배관에는 물을 순환시키는 펌프가 구비된다.
상기 필터에 구비되는 투과막은 상기 미세플라스틱은 통과하지 못하는 크기의 공극이 형성되어 있어서, 상기 제3상태의 물은 상기 제1상태의 물 보다 미세플라스틱의 함량비율이 높아지고, 상기 제2상태의 물은 미세플라스틱을 포함하지 않게 된다.
상기 정전기장 부가장치에 의해 전기보조 분리기 상하면에 부가되는 전기장에 의해 미세플라스틱 입자는 상방향의 정전기력을 받아서 상기 필터의 여과막의 상측에 미세플라스틱이 축적되어 막히는 현상을 방지된다.
상기 전기보조 분리기(20)의 너비와 길이와 높이를 각각 W, L, H라 할 때, 상기 정전기장 부가장치에 의해 부가되는 정전기의 크기는 높이(cm) 당 10V 내지 60V인 것이 좋다. 즉, 높이가 1cm이면 전압은 10~60V로 가하게 된다.
상기 농축조(10)의 최초 물의 양을 Q0라고 할 때, 상기 제3상태의 물이 상기 농축조로 재공급되는 물의 양이 최초 물의 양을 Q0의 10% 이하가 되었을 때 상기 농축조의 재공급을 중단하는 것이 좋다. 즉, 최초 물의 양의 90% 이상이 배제될 때까지 농축과정을 진행하도록 한다.
본 발명은 물속에 존재하는 미세플라스틱을 농축하여 분리할 수 있는 장치를 제공함으로써, 물 속에 존재하는 미세플라스틱을 연구하는 분야의 전처리 과정에 필요한 장비를 제공하는 유리한 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명에 따른 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치의 개념적인 모식도이며,
도 2는 본 발명에 따른 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치에서의 제어 체적에 따른 물질수지 흐름도 등을 보여주고 있으며,
도 3은 음전하로 대전된 미세입자가 물 속에서 받는 힘을 보여주고 있으며,
도 4는 본 발명에 따른 미세플라스틱 분리를 위한 전기보조여과(EAS) 장치 구성도이며,
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서 이온 강도가 0.01 ~ 0.5M(담수와 해수의 이온 강도)인 다양한 QP/Q0 비율에서 요구되는 다양한 제타 전위를 갖는 미세플라스틱의 임계 전기장(Ec)을 보여준다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들이며 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 정전기장을 적용하여, 마이크로 입자 크기의 플라시틱을 농축하면서 분리하는 기술이며, 구체적으로는 미세플라스틱을 포함하지 않는 물만을 분리하여 배출하는 작업을 반복하여 미세플라스틱의 농도를 높이는 것이며 이 과정에서 필터 막에 미세플라스틱이 쌓이는 것을 방지하기 위해 정전기력을 부가하는 것이 특징이다. 이하 본 발명에 대해서 도면을 참고하여 설명한다.
일반적으로 물 속의 미립자는 대부분 음전하를 띠기 때문에 정전기장에서 이러한 미립자는 전극의 양극 표면에 수집되게 된다. 이러한 원리를 이용하여 미세플라스틱을 분리하는 기술에 적용할 수 있다. 물에서 미립자의 움직임을 제어하는 세 가지 힘은 중력, 정전기 그리고 농도이다. 미세플라스틱 입자의 경우, 분포하는 농도가 작기때문에 확산에 대한 이동은 중요하지 않고, 하전된 콜로이드 입자의 이동을 위해, 중력 및 정전기가 주요 이동을 일으키는 힘이 된다. 이 원리를 이용하여 미세플라스틱 입자의 분리 장치를 설계한 것이다.
본 발명에 따른 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치는 전기적인 힘을 이용하는 것이며, 전기보조 분리기(도 1의 20)를 이용하며, 상기 전기보조 분리기를 이하에서는 'EAS 셀' 또는 'EAS'라고도 한다(EAS, electrically-assisted separator).
물속에 존재하는 미세플라스틱 입자를 분석하고 연구를 하기 위해서는 먼저 미세플라스틱을 효율적으로 분리할 수 있어야 한다. 본 발명은 미세플라스틱 분석의 전단계 기술로 미세플라스틱을 선택적으로 농축하여 분리하여 입자성 물질을 수집하는 장치이다. 생성된 농축물은 무기 입자 및 바이오 고형물을 제거하기 위한 전처리에 적합하며, 앞서 언급한 종래 기술의 여과방식의 단점을 극복할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 전기장의 도움을 받아 용액에서 플라스틱 입자를 분리하기 위해 전기 보조 분리기로서, 미세플라스틱의 분리를 위해 EAS는 스트림 분리기를 사용하여 여과함으로써, 플라스틱 입자의 여과막의 막힘 없이 농축을 수행한다. 전기장의 사용은 미세플라스틱이 필터의 투과막에 쌓여 압력이 상승하고 손실이 발생하는 것을 방지하여 농축 스트림에 미세플라스틱을 유지하도록 한다. 그리고, 임계 전기장, EAS 장치의 농도 계수 및 저수지의 농도 변화를 계산하고 모델링할 수 있다.
[수학적 모델 개발]
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 개념적인 도면으로 반응조와 통합된 EAS 셀 장치의 설계를 보여준다. EAS 셀 장치는 메쉬 스크린을 사용하여 중력에 대한 전기장이 있는 상태에서 흐름을 분리한다. 전기의 도움으로 미세플라스틱 입자는 저장소(10)로 되돌아가는 농축액에 유지될 수 있다. 메쉬 스크린(30, 필터)은 스트림 분리기 역할을 한다. 도면에서 전기보조 분리기(20, EAS)는 미세플라스틱의 농축이 일어나는 곳이다. 농축조(10)는 미세플라스틱의 농도가 동일한 연속 교반 탱크 반응기(CSTR)로 간주된다. EAS에서 미세플라스틱의 움직임과 농축조의 농도 변화를 설명하는 수학적 모델은 여기에서 파생된다.
[EAS 장치]
유속과 입자 수는 EAS의 농축실에서 균형을 이룬다. 도 2에서 볼 수 있듯이 위치 x의 제어 볼륨이 너비가 W, 높이가 H, 길이가 Δx인 경우 유입되는 물(Qx)은 유출되는 물(Qx+Δx)의 합과 같으며 스페이서를 통해 투과된 물(QP,x), 물의 흐름(Qx 및 Qx+Δx)은 수평 속도(ux)에 횡단 흐름에 수직인 단면적(W×H)을 곱한 값으로 표시된다. 투과 흐름은 물의 수직 속도(vw)에 횡단 흐름과 평행한 단면적(W×Δx)을 곱한 것과 같다. Δx가 0에 무한히 접근할 때식 38은 식 39와 같이 미분 형식으로 다시 쓸 수 있다. 적분 형태는 Eq. x의 함수 ux를 표현하는 적분형식은 식 40과 같다.
Figure 112021150686496-pat00001
제어 체적 개념은 입자 수의 균형에도 적용된다. EAS 농축실의 입자 농도는 x 방향으로만 변한다고 가정한다. 도 2에서 볼 수 있듯이 단위 시간(#/sec)당 제어 체적으로 들어가는 입자의 수는 Qx(cm3/sec)와 Cx(#/cm3)의 곱과 같다. 입자는 위치 x+Δx(Qx+Δx
Figure 112021150686496-pat00002
Cx+Δx)에서 수평 흐름으로 또는 분리기를 가로질러 투과하는 수직 흐름으로 제어 볼륨을 나갈 수 있다. 수직 입자 플럭스는 위치 x에서의 입자 투과 플럭스(Nz,x)에 분리기의 단면적(WΔx)을 곱하여 표시된다. 따라서 입자의 number balance는 다음과 같이 표현된다(식 41). Qx를 WDux로 대체하고 Δx를 무한히 작게 접근함으로써 식41의 미분 형태는 식 42와 같이 얻어진다.
Figure 112021150686496-pat00003
여기서, 항 d(Cxux)에 대한 곱 규칙의 적용은 식 42를 식 43으로 변환하며 이는 입자의 number balance에서 governing equation식이 된다. 수직 입자 플럭스는 전기장에 의해 달성된 종단 속도(vt)와 수직 물 속도(vw)에 따라 결정된다. 전기장은 입자가 수직 투과 속도에 대해 이동할 수 있게 한다는 점을 고려하면 vt와 vw가 같을 때 임계 전기장(Ec)을 정의할 수 있다. MP를 다루기 때문에 최종 속도에서 순 중력의 영향을 고려해야 한다(식 25). Ec는 식 44와 같이 표현될 수 있다. E ≥ Ec에서 vt > vw로 투과물이 있는 제어 체적을 떠나는 입자는 없으며 Nz,x = 0이 된다. 그러나 E < Ec 및 vw > vt이면 입자가 수직 투과물이 있는 제어 볼륨(도 2의 (d))을 떠나게 된다. 농도 Cx(#/cm3)에서 입자가 균일하게 분산되어 있음을 고려하면 Nz,x(#/sec-cm2)는 Cx(vw-vt)로 표시된다. E ≥ Ec이고 Nz,x = 0이면 Cx/C0의 해는 식 45a와 같이 풀린다. E< Ec이고 Nz,x = Cx(vw-vt)인 경우 해는 식 45b와 같이 제공e된다. x = L일 때 EAS 장치의 농도 계수(CF)는 식 34.와 같이 출구 농도 대 입구 농도(CL/C0)의 비율로 계산된다.
Figure 112021150686496-pat00004
Figure 112021150686496-pat00005
여기서,
Figure 112021150686496-pat00006
이다.
[농축조(10)의 농도 증가]
미세플라스틱을 원하는 수준으로 농축하기 위해 농축 스트림을 농축조(10, CSTR)로 되돌리는 EAS가 지속적으로 작동된다. 결과적으로 SCSTR의 입자 농도는 지속적으로 증가할 것이며 이 섹션의 초점은 시간의 함수로서 CSTR의 입자 농도 변화를 설명하는 것이다.
모델 개발을 단순화하기 위해 다음과 같은 가정을 한다.
(1) CSTR의 농도가 잘 혼합되어 있다. 시간 t에서 EAS 단위로 들어가는 농도는 CSTR, Ct의 농도와 같다.
(2) EAS의 유량, 즉 Q0, QC 및 QP는 일정한다. EAS의 농도 계수(CF, Ct,out/Ct)는 작동 중에 동일하다.
(3) EAS 장치의 유지 시간(τ)은 총 작동 시간(~3시간)에 비해 매우 짧다(~3분). 따라서 1 τ 내에서 Ct의 변동은 무시할 수 있으므로 Ct,C를 Ct×CF로 나타낼 수 있다.
CSTR의 입자에 대한 질량 균형은 식 48이고, QC = Q0 - QP 및 Ct,C = Ct×CF를 이용하면 식 49로 표현된다. 식 47에서와 같이 Vt의 관계를 기반으로 d(VtCt)에 곱 규칙을 적용하면 지배 방정식은 식 50이 된다.
Figure 112021150686496-pat00007
Figure 112021150686496-pat00008
식 50에 대한 해는 식 51로 표현된다. 방정식은 Ct/C0의 변화가 초기 샘플 부피에 대한 투과 유량의 비율(QP/V0), 투과 유량에 대한 입력 유량의 비율(Q0/QP) 및 EAS 단위의 농도 계수에 의존함을 시사한다. (CF).
Figure 112021150686496-pat00009
[집중 계수 및 임계 전기장의 시뮬레이션]
EAS 장치의 농도 계수(CF)는 MP 분리의 효율성을 결정하는 핵심 매개변수이다. 식 46에 따르면 CF는 수직 투과 속도(vw)와 전기장에 의해 구동되는 종단 속도의 영향을 크게 받는다. 따라서 다양한 조건에서 임계 전기장(Ec)을 아는 것은 매우 중요하다. 이 섹션에서는 EAS 셀의 치수가 너비 2.5cm, 길이 20cm, 높이 1cm라고 가정한다. 입구 유량(Q0)은 1분의 τ에 해당하는 25mL/분으로 고정된다. 전기장은 중력에 대해 적용된다. 아래 [EAS 상태표]에 제시된 바와 같이 QP/Q0 비율은 투과물의 유량(QP)과 수직 투과 속도(vw)를 결정한다.
도 5에서 이온 강도가 0.01 ~ 0.5M(담수와 해수의 이온 강도)인 다양한 QP/Q0 비율에서 요구되는 다양한 제타 전위를 갖는 미세플라스틱의 임계 전기장(Ec)을 나타낸다. 시뮬레이션은 수직 투과 속도(vw)의 증가로 인해 Ec가 QP/Q0 값에 따라 증가함을 나타낸다. 즉, 입자가 투과와 함께 이동하는 것을 방지할 수 있는 vt를 얻기 위해서는 더 큰 E가 필요하다. 정전기력은 제타 전위에 비례하므로 플라스틱이 더 많은 음전하를 띠면 EC가 감소한다. PMMA(플라스틱의 한 종류)와 PS(플라스틱의 한 종류)의 제타 전위 범위는 -40~-60mV이다. 이 경우 Ec는 20~60V/cm로 실용적인 범위이다. 더 작은 입자 크기에서 더 큰 Ec 값은 특히 미립자의 반경이 이중층 두께에 필적할 때 미립자로 인한 전기장의 왜곡을 수정하는 헨리의 인자에서 비롯된다.
제타전위 ζ = -40 mV 의 전위를 가지고 있는　　ρs = 1.2 g/cm3 의 밀도의 PS, PMMA　미세플라스틱 입자 크기가 <10 um 크기까지는 90% 농축효율로 60 V/cm 이하에서 적용할수 있음을 확인하였다. 즉, 상기 조건에서 10um 입자까지　60 V/cm 의 전력세기에서 90% 제거 효율을 얻을수 있습니다. 여기서, V/cm 단위는 전기보조 분리기(EAS)의 단위 높이당 전위값을 의미한다.
상기 전기보조 분리기(20)의 너비와 길이와 높이를 각각 W, L, H라 할 때, 상기 정전기장 부가장치에 의해 부가되는 정전기의 크기는 높이(cm) 당 10V 내지 60V인 것이 좋다. 즉, 높이가 1cm이면 전압은 10~60V로 가하게 된다.
도 5는 0.01M, 0.05M, 0.1M 및 0.5M의 이온 강도에서 -40mV의 제타 전위를 갖는 MP의 Ec를 요약하고 이중층 두께(κ-1)는 3.0nm, 1.4nm, 1.0nm 및 0.4이다. nm, 각각. Henry의 보정 계수 f(α)는 r < 0.1κ-1에서 1.0, r > 100κ-1에서 1.5에 접근하므로 MP의 크기가 κ-1에 필적할 때 전기 영동 이동도가 작다. 따라서 Ec에 대한 이온 강도의 영향은 낮은 이온 강도에서 작은 크기에서만 나타난다.
아래 표는 본 발명에 따른 시뮬레이션의 예시이며, QO 는 EAS로 투입되는 물의 시간당 양이며, QP 는 EAS에서 방출되는 배출구에서의 각각의 시간당 배출양이다. 본 실시예에서 EAS 유닛의 크기는 폭(W)과 길이(L) 및 높이(H)가 각각 아래와 같다.
W × L × H = 2.5 cm × 20 cm × 1 cm, Q0 = 50 mL/min
Figure 112021150686496-pat00010
[EAS 상태표]
도 3을 참조하면, 물에서 미립자의 움직임을 제어하는 세 가지 분야는 중력, 정전기 그리고 농도라고 할 수 있다. 미세플라스틱 입자의 경우, 농도가 작기 때문에 확산에 대한 이동은 중요하지 않고, 하전된 콜로이드 입자의 이동을 위해, 중력 및 정전기가 주요 이동을 일으키는 힘이 주된 요인이 된다. 도 3을 보면, 미세입자는 정전기 힘에 의해 위로 향하는 힘을 받고 또한 중력에 의해 아래로 향하는 힘을 받게 된다.
본 발명에서의 농축과정이 이루어지는 장치를 요약하면, 미세플라스틱을 포함한 제1상태의 물(w1)이 수용되는 농축조(10)와, 상기 농축조와 연결된 제1배관을 통해 상기 제1상태의 물(w2)을 공급받아 미세플라스틱을 농축하고 여과하는 전기보조 분리기(20, EAS)와, 상기 전기보조 분리기 내부 저면에서 소정 거리 이격되어 구비되는 필터(30)와, 상기 전기보조 분리기 저면에 구비되어, 상기 전기보조 분리기에서 상기 필터를 통과한 제2상태의 물(w2)을 배출하는 제2배관과, 상기 전기보조 분리기 측면 중 상기 제1배관과 대향되는 측면에 구비되고, 상기 전기보조 분리기에서 상기 필터의 상측에 위치하는 제3상태의 물(w3)을 배출하는 제3배관과, 상기 전기보조 분리기의 상면에 양의 전기장을 가하고 상기 전기보조 분리기의 하면에는 음의 전기장을 부여하는 정전기장 부가장치(E)로 이루어진다.
상기 제3배관의 일단은 상기 전기보조 분리기의 측면에 연결되고, 타단은 상기 농축조에 연결되어 있어서, 상기 제3상태의 물이 상기 농축조로 재공급되고, 상기 제1배관 또는 상기 제3배관에는 물을 순환시키는 펌프가 구비된다.
상기 필터에 구비되는 투과막은 상기 미세플라스틱은 통과하지 못하는 크기의 공극이 형성되어 있어서, 상기 제3상태의 물은 상기 제1상태의 물 보다 미세플라스틱의 함량비율이 높아지고, 상기 제2상태의 물은 미세플라스틱을 포함하지 않게 된다.
상기 정전기장 부가장치에 의해 전기보조 분리기 상하면에 부가되는 전기장에 의해 미세플라스틱 입자는 상방향의 정전기력을 받아서 상기 필터의 여과막의 상측에 미세플라스틱이 축적되어 막히는 현상을 방지된다.
상기 전기보조 분리기(20)의 너비와 길이와 높이를 각각 W, L, H라 할 때, 상기 정전기장 부가장치에 의해 부가되는 정전기의 크기는 상기 높이(H)의 단위 cm 당 10V 내지 60V로 부가하면(V/cm), 미세플라스틱의 입자 크기가 10um 입자까지 효과적으로 농축되는 것을 확인하였다.
상기 농축조(10)의 최초 물의 양을 Q0라고 할 때, 상기 제3상태의 물이 상기 농축조로 재공급되는 물의 양이 최초 물의 양을 Q0의 10% 이하가 되었을 때 상기 농축조의 재공급을 중단하는 것이 좋다. 즉, 최초 물의 양의 90% 이상이 배제될 때까지 농축과정을 진행하도록 한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 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 (8)

  1. 미세플라스틱을 포함한 제1상태의 물(w1)이 수용되는 농축조(10); 상기 농축조와 연결된 제1배관을 통해 상기 제1상태의 물을 공급받아 미세플라스틱을 농축하고 여과하는 전기보조 분리기(20); 상기 전기보조 분리기 내부 저면에서 소정 거리 이격되어 구비되는 필터(30); 상기 전기보조 분리기 저면에 구비되어, 상기 전기보조 분리기에서 상기 필터를 통과한 제2상태의 물(w2)을 배출하는 제2배관; 상기 전기보조 분리기 측면 중 상기 제1배관과 대향되는 측면에 구비되고, 상기 전기보조 분리기에서 상기 필터의 상측에 위치하는 제3상태의 물(w3)을 배출하는 제3배관; 상기 전기보조 분리기의 상면에 양의 전기장을 가하고 상기 전기보조 분리기의 하면에는 음의 전기장을 부여하는 정전기장 부가장치(E);를 포함하고,
    상기 전기보조 분리기(20)의 너비와 길이와 높이를 각각 W, L, H라 할 때,
    상기 정전기장 부가장치에 의해 부가되는 정전기의 크기와 상기 높이(H)의 관계는 상기 높이(cm) 당 10V 내지 60V인 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치.
  2. 제1항에 있어서
    상기 제3배관의 일단은 상기 전기보조 분리기의 측면에 연결되고, 타단은 상기 농축조에 연결되어 있어서,
    상기 제3상태의 물이 상기 농축조로 재공급되는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1배관 또는 상기 제3배관에는 물을 순환시키는 펌프가 구비되는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 필터에 구비되는 투과막은 상기 미세플라스틱은 통과하지 못하는 크기의 공극이 형성되어 있어서,
    상기 제3상태의 물은 상기 제1상태의 물 보다 미세플라스틱의 함량비율이 높아지고, 상기 제2상태의 물은 미세플라스틱을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1배관 및 상기 제3배관에는 물을 순환시키는 펌프가 구비되는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 정전기장 부가장치에 의해 전기보조 분리기 상하면에 부가되는 전기장에 의해 미세플라스틱 입자는 상방향의 정전기력을 받아서 상기 필터의 여과막의 상측에 미세플라스틱이 축적되어 막히는 현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 농축조(10)의 최초 물의 양을 Q0라고 할 때, 상기 제3상태의 물이 상기 농축조로 재공급되는 물의 양이 최초 물의 양을 Q0의 10% 이하가 되었을 때 상기 농축조의 재공급을 중단하는 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치.
  8. 미세플라스틱을 포함한 제1상태의 물(w1)이 수용되는 농축조(10); 상기 농축조와 연결된 제1배관을 통해 상기 제1상태의 물을 공급받아 미세플라스틱을 농축하고 여과하는 전기보조 분리기(20); 상기 전기보조 분리기 내부 저면에서 소정 거리 이격되어 구비되는 필터(30); 상기 전기보조 분리기 저면에 구비되어, 상기 전기보조 분리기에서 상기 필터를 통과한 제2상태의 물(w2)을 배출하는 제2배관; 상기 전기보조 분리기 내부의 물을 배출하되, 상기 필터의 상측에 위치하는 물을 배출하여 상기 농축조로 공급하는 제3배관; 상기 전기보조 분리기의 상면에 양의 전기장을 가하고 상기 전기보조 분리기의 하면에는 음의 전기장을 부여하는 정전기장 부가장치(E);를 포함하고,
    상기 전기보조 분리기(20)의 너비와 길이와 높이를 각각 W, L, H라 할 때,
    상기 정전기장 부가장치에 의해 부가되는 정전기의 크기와 상기 높이(H)의 관계는 상기 높이(cm) 당 10V 내지 60V인 것을 특징으로 하는 미세플라스틱 입자 농축 분리 장치.
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