KR19990036202A - 역삼투를 이용한 고청정수 생성법 - Google Patents

역삼투를 이용한 고청정수 생성법 Download PDF

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KR19990036202A
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윌리암 브이 콜렌트로
앤드류 더블유 콜렌트로
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캐비쓰 포올 굿보이; 하이데이어트 후세인
제논 인바이런멘탈 인코포레이티드
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Abstract

고순도 물을 공급물 스트림(2)을 제공하고 이의 pH를 염기성 조건으로 조정함으로써 생성한다. 제 1 막과 제 1 리텐테이트를 생성하기 위해서 염기성 용액을 제 1 역삼투막 모듈의 고압측(12)으로 도입한다. 제 1 투과물의 pH를 산성 조건으로 조정하고, 이어서 제 2 리텐테이트 및 1 내지 10 메그옴-cm 이상의 범위의 고유저항을 지닌 제 2 투과물을 생성하는 제 2 역삼투 막(40)의 고압측(30)으로 도입한다.

Description

역삼투를 이용한 고청정수 생성법
과거에 이산화탄소를 제거하려는 시도는 부분적으로는 성공적이었으나 종종 결국에는 물을 더욱 오염시키게 되었다. 예를 들면, 미국 특허 제4,574,049호는 이중 통과 역삼투막을 사용하여 급수원으로부터 이산화탄소 및 기타 불순물을 제거하는 방법을 기재한다. 이 방법은 주입구, 생성물 배출구 및 함수 배출구를 갖는 제 1 역삼투 유닛을 제공하고; 주입구, 생성물 배출구 및 함수 배출구를 갖는 제 2 역삼투 유닛을 제공하며; 제 1 역삼투 유닛의 하류에 제 2 역삼투 유닛을 제공하며, 여기에서 제 1 역삼투 유닛의 생성물 배출구는 제 2 역삼투 유닛의 주입구에 커플링되며; 정화될 물을 제 1 역삼투 유닛의 주입구로 제공하며; 화학적인 전환에 의해 생성물의 이산화탄소 농도를 감소시키고 화학물질을 제거하기에 어려운 특정 물질을 다른 방법으로 이온화하기 위해서 제 2 역삼투 유닛의 상류 위치에 있는 역삼투 유닛으로부터의 생성물을 7을 초과하는 pH를 지닌 용액을 포함하는 화학 처리제로 처리한 다음; 제 2 역삼투 유닛으로부터의 생성물을 정화수의 사용 또는 저장의 지점 쪽으로 인도함을 포함한다.
하지만, pH를 증가시키기 위해서 보통 수산화나트륨을 사용하는 이러한 방법은 작은 이온 반경 때문에 후속 막에 의해서 제거하기 어려운 나트륨의 첨가를 초래한다. 또한, 수산화나트륨의 첨가는, 이산화탄소를 제거하는 일련의 반응이 역삼투 유닛 접촉 시간에 비교하여 상대적으로 느리다는 점에서 또다른 단점이 있다. 따라서, 작동의 효율은 수산화나트륨 반응에 의해서 제한되고, 추가로 이러한 방법은 암모니아를 제거하지 못한다.
미국 특허 제5,338,456호는 자치 도시 또는 유사 급수원에 보통 존재하는 유형의 용해된 고체를 제거하기 위한 정수 방법을 기재한다. 이 방법은 주입구 및 생성물 배출구를 갖는 강제 드래프트 이산화탄소 제거기, 주입구, 생성물 배출구 및 수위 센서를 갖는 진공 가스제거기, 및 주입구, 생성물 배출구 및 함수 배출구를 갖는 역삼투 유닛을 사용한다. 진공 가스제거기를 진공 가스제거기의 주입구에 생성물 배출구가 커플링되는 강제 드래프트 이산화탄소 제거기의 하류에 배치한다. 역삼투 유닛을 역삼투 유닛의 주입구에 생성물 배출구가 커플링되는 진공 가스제거기의 하류에 배치한다. 정화될 물을 예정 속도로 강제 드래프트 이산화탄소 제거기의 주입구에 제공한다. 본 발명에 따라서, 정화될 물을 강제 드래프 트 이산화탄소 제거기의 주입구에 제공하는 속도는 진공 가스제거기 내의 예정된 수위의 함수이다.
일본 특허 제4-22490호는 알칼리성 수용액 순환 라인이 투과물측에 부착되는, 예비-단계 역삼투막 모듈, 후-단계 역삼투막 모듈 및 친수성 다공성 막 모듈을 기재하고 있다. 즉, 일본 특허 제4-22490호는 화학 반응에 의해 용해된 이산화탄소를 제거하기 위해서 투과물측에 알칼리성 용액을 활용한다. 소수성 다공성 막 모듈을 예비-단계 모듈과 후-단계 모듈 사이에 배치하고 가스만을 투과시킬 수 있는 구멍을 지닌다. 불활성 가스 취입 파이프를 알칼리성 수용액 순환 라인에 설치한다.
일본 특허 제2-2802호는 일련의 처리수 라인에 배열된 역삼투 분리기 막 모듈 및 가스제거 막 모듈을 기재하고 있다. 가스제거 막을 다공성 지지체 막과 고분자 균질층 또는 지지체 층 상에 배열된 미세한 층에 의해 형성한다. 가스제거 막의 산소 분리 계수는 적어도 1.3이다.
미국 특허 제4,897,091호는 이산화탄소와 같은 가스를 풍부한 알콜액(예를 들면, 이산화탄소를 함유하는 메탄올)로부터 (1) 폴리아민과 (2) 폴리이소시아네이트 또는 폴리(카보닐 클로라이드)의 반응 산물인 막에의 가스의 통과에 의해 분리할 수 있음을 기재하고 있다.
미국 특허 제5,078,755호는 용해된 가스를 함유하는 액체를 막과 접촉하게 하고, 이로 인해 용해된 가스가 막을 선택적으로 투과하도록 함을 포함하는, 액체로부터의 용해 가스 제거를 기재하고 있다. 이 막은 다공성 지지체 및 다공성 지지체 상에 형성된 합성 수지의 비공성의 능동막으로 구성된 선택투과성 복합막이거나, 30℃에서의 질소 가스 투과율이 7x10-4내지 2x102Nm3m2·h·atm의 범위이고 투과물측 상의 압력을 40 mm Hg로 유지하면서 20℃의 물을 대기압 하에서 막에 공급할 때 투과된 스트림의 양이 100 g/m2·h 이하인 특성을 지닌 투과성 막이다.
미국 특허 제5,106,754호는 물의 총 유기 탄소 (TOC) 및 총 무기 탄소 (TIC) 모니터링이 수질 측정에 유용하다고 기재하고 있다. 통상적인 TOC 및 TIC 모니터링 기술은 무중력 상용성이지 않다. 비-분산성 적외선 분석기와 병행한 미세공성 소수성 낭의 첨가는 2-상, 액체 및 가스, 무중력 상용성 TOC 모니터링 기술을 허용한다.
미국 특허 제5,116,507호는 석탄 기화 동안 형성된 유출 알콜액과 같은 수성 알콜액을 처리하는 방법을 기재한다. 이 방법은 알콜액으로부터 페놀 화합물 및 "유리" 암모니아를 제거하기 위해서 알콜액을 탈페놀화 및 암모니아 제거 처리에 투입하고, 이어서 여전히 암모니아 화합물, 즉 "고정된" 암모니아를 함유하는 생성된 알콜액을 실질적으로 고정된 암모니아를 포함하여 불순물을 함유하지 않는 투과물을 생성하기 위해서 역삼투 처리함을 포함한다.
미국 특허 제5,250,183호는 급수원의 전처리를 위한 이산화탄소 제거기/가스제거기 및 역삼투 장치를 다중 효과 증발기의 상부 스트림에 설치함을 특징으로 하는 초-정수 제조 장치를 기재한다.
미국 특허 제5,254,143호는 두 면(적어도 한 면은 친수성이고 막에 존재하는 미세공의 표면은 소수성임)을 갖는 막을 포함하는 가스-액체 접촉을 위한 격막을 기재한다. 액체가 막의 친수성 표면과 접촉하고 가스가 다른 한 표면과 접촉하는 접촉 장치에 격막을 사용한다.
미국 특허 제5,306,427호는 공급물 스트림에서 하나 이상의 덜 투과성인 성분으로부터 하나 이상의 좀더 투과성인 성분의 분리 방법을 기재한다. 이 방법은 공급물을 제 1 단계의 저압측으로 도입하고 제 1 단계로부터의 투과물 스트림을 압축하여 제 2 단계의 고압측으로 도입하며, 제 2 단계로부터의 비-투과물 스트림을 제 1 단계의 고압측으로 재순환시키는, 일련의 2 막분리 단계를 제안한다.
미국 특허 제5,413,763호는 액체의 총 유기 탄소 (TOC) 함량 측정을 위한 방법 및 장치를 기재한다. 액체내 무기 탄소를 이산화탄소로 전환하여 액체로부터 제거한다. 동시에, 산소를 액체에 첨가한다. 이어서 액체를 자외선 조사에 노출시키고 이렇게 하여 유기 탄소를 산화한다.
일본 특허 제4-176303호는 액체에 용해된 가스를 제거하기 위해서 공동-섬유 형태 소수성 가스-투과막을 함유하는 가스-투과막 모듈을 기재한다. 액체가 주입구로부터 공급되고, 막의 개구로부터 막의 내측을 통과하여 막의 다른 한 말단으로 보내진다. 캐리어 가스가 배출구로부터 도입되어 막 다발 주위를 지나고 배출구로부터 배출된다. 배출구를 이러한 조건 하에서 진공 펌프와 같은 진공원에 연결하며, 이에 따라 액체에 용해된 가스가 막을 통하여 외부로 투과되고, 가스제거가 고효율로 실행된다.
미국 특허 제5,156,739호에는, 정화되고 가스제거될 물을 정화수 스트림 및 고압 폐수 스트림을 생성하는 역삼투 단계를 통과시킴을 기재한다. 진공을 생성하기 위해서 고압 폐수를 추출기에 통과시킨다. 정수 스트림을 가스제거기의 제 1 용적으로 보내고 진공을 가스제거기의 제 2 용적으로 인도한다. 가스제거기의 제 1 및 제 2 용적을 소수성 막에 의해 분리한다.
이러한 기재에도 불구하고, 예를 들면 약학적 용도에 유용한 2 내지 10 메그옴-cm 범위의 고유저항을 지닌 고청정수를 제공하기 위해서 물로부터 이산화탄소 및/또는 암모니아 및 약, 강 이온화 물질 모두로부터의 기타 이온을 매우 낮은 수준으로 추가의 오염없이 경제적이고 효율적인 제거를 허용하는 방법의 큰 필요성이 여전히 존재한다.
본 발명은 물 정화에 관한 것이고, 좀더 구체적으로 말해서 이산화탄소, 암모니아와 같은 물질 및 기타 약이온화 물질을 역삼투막을 사용하여 제거하기 위한 물 정화에 관한 것이다.
물 내의 이산화탄소 및/또는 암모니아 가스의 존재는 고청정수, 예를 들면, 4 메그옴-cm 이상의 고유저항을 지닌 물의 생산능을 매우 제한한다. 심지어 이중 통과 역삼투 유닛이 고청정수(1 메그옴-cm 이상의 고유저항)를 생성하는 능력은 이산화탄소 또는 암모니아 및 기타 약이온화 물질의 존재에 의해 매우 제한된다.
이산화탄소는 평형 반응에서 연계된 이온화 상수로 물과 반응하며, 이에 따라 하이드로늄 이온과 바이카보네이트 이온이 생성된다. 다수의 급수원에 있어서, 바이카보네이트의 퍼센티지(일반적으로 "메틸 오렌지" 알칼리도로서 측정되고 표현됨)는 존재하는 음이온의 상대적으로 높은 퍼센티지이다. 이것은 총 용존 고체 수준이 증가함에 따라 특히 사실적이다. 강물 및 지하수 원에 있어서, 바이카보네이트 이온은 일반적으로 총 음이온의 주의할만한 퍼센티지이다. 더 낮은 pH 값이 더 높은 농도의 하이드로늄 이온과 관련되어 더욱 높은 농도의 이산화탄소를 생성하므로, 바이카보네이트 이온과 관련된 이산화탄소의 양은 pH 값의 직접 함수이다.
이산화탄소 또는 암모니아 및 약이온화 물질을 물로부터 제거하는 것은 어렵다. 예를 들면, 이산화탄소 또는 암모니아는 가스로서 통상적인 이중 통과, 생성물 단계 역삼투 유닛에 사용되는 통상적인 반염수 역삼투막을 직접 통과한다. 막을 통과하면서 평형이 재-성립되기에는 시간이 불충분하다. 바이카보네이트 이온으로서 이산화탄소를 제거하게 되는 비교적 느린 이온 교환 방법과는 달리, 역삼투막은 바이카보네이트 이온으로서 이산화탄소를 제거하지 않을 것이다. 결과적으로, 이중 통과 생성물 단계 역삼투 유닛으로부터의 생성된 물의 청정성은 공급수 내의 이산화탄소 및 암모니아 농도에 좌우된다. 즉, 이산화탄소, 암모니아 및 기타 약이온화 물질은 고유저항을 감소시키면서 역삼투 시스템을 통과하여 생성된 물에 평형을 재-성립한다.
도 1은 약이온화 물질을 제거하기 위한 제 1 및 제 2 역삼투 작업, 및 조정을 도시하는 본 발명 방법의 계략도이다.
도 2는 단계간 소수성 막을 포함하는, 도 1에서 언급된 본 발명 방법의 계략도이다.
공급수를 전처리 단계(6)를 통하여 라인(2)을 따라 라인(8)으로 도입한다. 펌프(4)는 공급수를 라인(8)으로부터 라인(9)을 따라 역삼투 유닛(10)의 고압측(12)으로 전달한다. 고압측(12)으로 들어가기에 앞서, 고압측으로 도입된 공급수가 조절된 pH 범위를 지니도록 보장하기 위해서 공급수의 pH를 조정한다. 펌프(4) 앞뒤에서 조정할 수 있지만 일반적으로 펌프(4) 앞에서 조정이 이루어진다. 보통, 약이온화 물질을 이온화하는 조절된 범위로 pH를 변화시키기 위해서 염기성 물질을 첨가함으로써 조정한다. 약이온화 물질로부터의 농축된 이온 및 기타 이온을 갖는 리텐테이트를 라인(16)을 따라 제거한다. 제 1 역삼투막 모듈(10)의 저압측(14)으로부터의 투과물을 라인(22)을 따라 고압측(30)으로 펌핑하기 전에 라인(18)을 따라 펌프(20)로 전달한다. 펌프(20)로 도입되기에 앞서, 산성 pH로 pH를 낮추기 위해서 투과물의 pH를 조정한다. 이러한 조정은 염기성 용액에서 이온화되지 않는 나머지 약이온화 물질의 이온화에 필수적이다. 산성 상태로의 pH 조정후, 펌프(20)는 액체를 제 2 역삼투막 유닛(40)의 고압측(30)으로 펌핑한다. 유닛(40)에서, 제 1 막 유닛(10)을 통과하는 약이온화 물질로부터의 이온 및 기타 이온을 유닛(40)의 고압측(30)의 리텐테이트에서 농축하고 라인(42)을 따라 제거한다. 약 2 내지 10 메그옴-cm, 전형적으로 4 내지 10 메그옴-cm 이상의 범위의 고유저항을 갖는 고순도의 생성수를 제공하기 위해서 고압측(30)으로 도입된 물의 일부를 저압측(44)내 투과물로서 제거한다.
본 발명에서 높은 수준의 순도로 정화할 수 있는 공급수에는 예를 들면, 강물 및 저수지와 호수로부터의 물과 같은 지표수가 포함된다. 다수의 경우에, 공급수를 제 1의 주요 역삼투 단계로 도입하기에 앞서 연화하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 수원은 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 바륨, 알루미늄 및 스트론튬 양이온을 함유한다 (수원에 따라 마그네슘과 칼슘이 보통 더욱 높은 수준으로 존재함). 보통, 지하수원은 주요 양이온으로서 칼슘과 마그네슘을, 주요 음이온으로서 바이카보네이트(결합된 이산화탄소로)와 설페이트를 함유한다. 나트륨과 클로라이드 수준은 보통 지하수에 대한 총 양이온 및 음이온 농도의 20 내지 25% 이하이다.
마그네슘과 칼슘과 같은 스케일 형성 양이온의 존재 때문에, 막 스케일링이 주요 역삼투 모듈(10)에서 일어날 수 있다. 따라서 본 발명의 목적상, 스케일 형성 양이온을 제거하기 위해서는 공급수를 전처리하는 것이 바람직하다. 통상적으로, 이러한 전처리는 물의 연화를 포함한다. 하지만, 이것은 연화제의 재생에 대량의 염이 요구되는 단점이 있다. 따라서, 본 발명의 목적상, 연화 또는 미세여과 막을 이용하는 공급수의 전처리가 또한 허용된다. 미세여과 막은 반염수의 정화용에 사용되는 역삼투막에 요구되는 압력의 약 1/4 내지 1/3 (즉, 60 내지 120 psig)에서 작동한다. 따라서, 주요 역삼투막을 오염시키도록 작동하는 스케일 형성 침전물, 콜로이드 및 유기 물질을 제거하기 위해서 공급수의 전처리에 미세여과를 사용할 수 있다. 미세여과 막은 큰 이온 반경 이온 및 라디칼, 예를 들면, 칼슘, 마그네슘, 설페이트 및 매우 적은 정도로 바이카보네이트의 약 80%까지 제거함에 있어 효과적이다. 작은 이온 반경으로 인하여 나트륨과 클로라이드 이온은 효과적으로 제거되지 않는다 (미세여과에 의해서 약 20 내지 40% 제거됨). 따라서, 공급수의 pH 조정을 위해서 가성알칼리를 사용할 경우, 다가 양이온을 제거하기 위해서 물 연화 또는 미세여과를 사용해야 한다. 전처리로서 미세여과의 사용은 다량의 재생염의 사용 또는 재생 폐용액의 처분을 요하지 않는 통상적인 연화보다 나은 장점이 있다. 또한, 전처리로서 미세여과의 사용은 오염된 미세여과 막이 통상적인 역삼투막에 비하여 소제하기에 훨씬 쉽다는 장점이 있다.
본 발명에 유용한 미세여과 막은 NF-40 또는 NF-70라는 명칭하에 Dow Chemical Company의 분점인 Filmtec으로부터 입수가능하다. 전형적으로, 본 발명에 유용한 미세여과막은 0.005 내지 0.5 ㎛, 바람직하게는 0.008 내지 0.02 ㎛ 범위의 구멍 크기를 갖는다. 본 발명에서, 200 ppm 이상의 총 용해된 고체, 및 칼슘 및 마그네슘 이온과 같은 양이온으로 인한 높은 퍼센트 경도, 예를 들면, 75% 이상의 경도를 지닌 공급수의 전처리를 위해 미세여과가 바람직하다. 미세여과는 스케일-형성 침전물의 50 내지 80%를 제거하기 위해서 작동한다.
또한, 염소화 및 염소와 흄산과 같은 유기물의 반응으로부터 유발된 고수준의 트리할로메탄을 감소시키기 위해서 암모니아를 물에 첨가함으로부터 생성되는 일부의 자연 발생 물질, 및 염소 및 클로라민 화합물과 같은 잔여 살균제를 제거하기 위해서 활성탄 전처리를 제공할 수 있다.
이온제거시, 이온류를 교환 부위로 강하게 유인함으로써 약이온화 물질을 제거한다. 이것은 화학적 평형을 깨뜨리고, 약이온화 물질과 결합된 비-이온화 물질을 이온 상태로 강압한다. 하지만, 신속한 과정인 역삼투는 약이온화 물질의 평형을 깨뜨리지 않는다.
약이온화 물질의 존재가 생성된 물의 순도에 현저한 영향을 미치는 것으로 발견되었다. 하지만, 약이온화 물질의 비-이온화된 부분은 역삼투에 의해서 제거되지 않고, 역삼투막을 통과하여 시스템으로부터의 투과 생성수내에 평형을 재-성립한다. 특별한 평형과 연계된 이온화도는 역삼투 적용에 대해 pH 의존성이다. 역삼투의 화학에 중요하고, 고순도 물을 제공하기 위해서 낮은 수준으로 제거하기에 매우 어려운 약이온화 물질에 있어서 두가지 평형은 하기와 같다:
1. 이산화탄소-바이카보네이트-하이드록사이드 평형
CO2+ 2H2O ↔ H3O++ HCO3 -
HCO3 -+ H2O ↔ H3O++ CO3 =
2. 암모늄 평형
NH3+ H2O ↔ NH4 ++ OH-
등식 2에서, 암모늄 평형은 반응에 의해서 생성된 하이드록사이드 이온이 산의 주입에 의해 pH 5.5 값까지는 신속히 고갈되기 때문에, 낮은 pH, 예를 들면 5.5에 동등한 pH에서 덜 현저하다. 즉, 하이드록실 이온 및 하이드로늄 이온은 하기의 등식에 의하여 물을 생성하기 위해서 반응한다:
H3O++ OH-→ 2H2O
하이드록사이드 이온의 제거는 이러한 등식을 우측으로 가게 하여, 암모니아 이온의 존재를 암모늄 이온으로의 완전한 전환에 의해서 제거하게 된다. 이러한 상황에서, 역삼투 시스템은 이온성 물질을 거부할 것이고 암모늄 가스가 통과하도록 허용한다. 예로서, 약 9.0의 pH에서, 평형시, 각 몰의 암모늄 이온에 대해 1몰의 암모니아 가스가 존재한다. 역삼투막이 암모늄 이온만을 제거할 것이므로, 초기 암모니아 이온 농도에 동등한 잔류 암모니아 가스는 생성물의 순도를 현저히 감소시키면서 제 2 역삼투 유닛으로부터 투과 생성수에 평형을 재성립시킬 것이다.
pH 5.5에서의 이산화탄소-바이카보네이트-하이드록사이드 평형에 있어서, pH의 감소가 CO2및 바이카보네이트에 연계된 평형을 좌측으로 가게 하면서 하이드로늄 이온을 용액에 첨가하므로 현저한 양의 이산화탄소가 존재한다. 하기의 표는 바이카보네이트 및 유리 이산화탄소 값에 대한 pH의 영향을 나타낸다.
pH 상대적인 HCO3 -농도 상대적인 CO2농도
9.0 670 1
8.5 220 1
8.0 67 1
7.5 22 1
7.0 6.7 1
6.5 2.0 1
6.0 0.67 1
5.5 0.20 1
5.0 0.07 1
pH가 5.5의 값으로 감소할 경우, 이산화탄소와 바이카보네이트 사이의 평형은 물질의 약 1/6이 이온화되고 5/6이 가스성 상태가 되도록 한다. pH 9.0과 같이 높은 pH 값에서, 바이카보네이트 값은 이산화탄소 값의 670배이다. 전형적으로, 급수원에 대하여, 바이카보네이트 농도는 200 내지 300 ppm 이하이다. 값은 일반적으로 메틸 오렌지 (MO) 알칼리도로서 표현한다. 용액의 pH가 9.0이고 공급수의 바이카보네이트 농도가 200 ppm이라고 가정할 때, 이산화탄소의 농도는 0.3 ppm일 것이다. 역삼투 시스템으로부터의 생성수내 평형의 재성립후, CO2전환과 연계된 생성되는 바이카보네이트 농도는 약 0.4 ppm이다.
비이온화 물질 또는 약이온화 물질의 일부가 투과물의 샘플을 적정함으로써 제 1 통과 역삼투 처리후에 투과물내에 잔존하는 것으로 발견되었다. pH가 5.0이 될 때까지, 0.01 표준 황산 용액으로 샘플을 적정한다. 샘플은 pH를 9.12에서 6.50으로 감소시키는 데 2.37 ㎖이 요구된다. 계산은 이러한 감소에 대해 계산된 산의 용적이 불과 1.36 mls이었음을 나타낸다. 이러한 사실은 약이온화 물질이 존재함을 명백히 보여준다. 약이온화 물질은 적정이 개시될 때까지 잔존한다.
용액을 적정할 때, 샘플 중의 비이온화된 물질이 이온으로 전환되도록 평형이 이루어진다. 이 특정 샘플에 대한 계산량 이상으로 요구되는 과량의 산은 존재하는 모든 화합물이 전부 이온화될 때 요구되는 것보다 42.6% 더 크다. 또한, pH가 감소함에 따라 전도성이 증가됨을 관찰할 수 있는데, 이는 전에 비이온화된 물질이 이온 물질로 전환되었음을 의미한다.
암모니아의 경우, 이것의 존재는 가끔 트리할로메탄 수준을 감소시키기 위해 염소 및 암모니아 (클로라민)로 물을 소독시키는 것에 기인한다. 그러나, 잔여 클로라민 화합물을 제거하기 위해 역삼투 이전에 활성탄 전처리로는 암모니아를 제거하지 못한다. 이리하여, 기체 형태의 암모니아는 직접적으로 역삼투막을 통과할 수 있다. 비록 미량이지만, 암모니아 착체는 약하게 이온화되는 암모니아와 결합된 비이온화되는 물질의 저장고를 제공한다. 이리하여, 본 발명을 위해, 역삼투막에 의해 제거될 수 있는 형태로 암모니아를 이온화시키기 위해 pH를 감소시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라, 전처리 후, 공급수의 pH를 약 7.5 내지 10.5, 바람직하게는 8 내지 9.5 범위로 조정한다. 전형적으로는, 펌프(4) 앞의 라인(8)으로 가성알칼리 용액을 주입시켜 공급수의 pH를 조정한다. 주지된 바와 같이, 증가된 pH는 CO2와 같이 약이온화 물질을 이온화시키는 효과를 가지고 있어서, 이 이온 형태가 역삼투막에 의해 좀더 효과적으로 거부될 수 있다. 수산화칼륨, 인산 3나트륨, 인산 2나트륨, 중탄산 나트륨 및 탄산 나트륨을 포함하여, 다른 염기를 사용할 수 있다.
이 pH 범위를 유지하는 것이 중요하다. 또한, 지시한 순으로 pH를 조정하는 것이 중요하다. 즉, 제 1 역삼투 처리 이전에는 높은 pH가 사용되고 제 2 역삼투 처리 이전에는 낮은 pH가 사용된다.
전처리된 공급수의 pH를 조정한 후, 나트륨, 클로라이드, 설페이트, 바이카보네이트 및 실리카와 같이 이온화되는 물질 및 기타 이온이 거부되고 라인(16)을 따라 제거되는 막 모듈(10)의 고압측(12)으로 이것을 도입한다. 저압측(14)에서 생성된 투과물은 실질적으로 이러한 이온이 없다. 그러나, 앞서 주지된 바와 같이, 암모니아와 같은 특정 물질은 높은 pH에서 잘 해리되지 않아 기체 형태로 제 1 막을 통과한다. 따라서, 물 속의 암모니아는 제 1 역삼투 유닛(10)에서 제거되지 않는다.
비록 제 2 역삼투를 받을지라도, 암모니아는 막을 통과할 것이다. 그러나, 제 1 역삼투 유닛(10)으로부터의 투과물을 산성화하면, 투과물 중에 남아있는 암모니아와 같은, 약이온화 물질이 이온화됨이 관찰된다. 이온화되는 물질은 제거 또는 거부받기 쉽고 역삼투 유닛(40) 중의 막에 의해 농축된다. 농축물은 라인(42)을 따라 제거된다.
본 발명을 위해, 제 1 역삼투 유닛(10)으로부터의 농축물의 pH를 7이하로, 바람직하게는 약 5 내지 7, 가장 바람직하게는 범위인 약 5.5 내지 6.5로 감소시킨다. 이 pH 범위를 유지하는 것이 중요하다. 7보다 높은 pH를 사용하면, 모든 비이온화된 물질이 이온화된 형태로 전환되지 않기 때문에 제 2 역삼투 유닛으로부터의 생성수의 질이 저하될 것이다. pH가 5 이하인 경우에, 제 2 통과 역삼투 유닛으로부터의 생성수의 질도 또한 저하된다. 이러한 질의 저하는 매우 높은 당량 전도성을 가진 하이드로늄 이온의 존재와 관련이 있는 것으로 믿어진다.
제 1 역삼투 유닛(10)으로부터의 투과물의 pH를 낮추는 여타 방법을 사용할 수 있다. 그러나, pH를 감소시키면서 이온성 물질의 최소량을 첨가하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 바이패스 밸브, 산 주입으로 또는 반전해조를 사용하여 양이온 폴리싱에 의해 원하는 범위로 pH를 감소시킬 수 있다.
양이온 폴리싱은 일반적으로 약 7-15 ppm TDS를 포함하는 제 1 통과 역삼투의 투과물 중에 존재하는 주요 양이온인 나트륨 이온과 같은 이온을 제거함으로써 pH를 낮춘다. 양이온 폴리싱제는 하이드로늄 형태의 강산 양이온 교환 수지를 포함한다. 물이 양이온 폴리싱제를 통과할 때, 다음의 반응과 같이, 양이온(대개 나트륨)이 제거되고, 하이드로늄 이온이 방출된다:
R-H3O++ Na+→ R-Na++ H3O+
하이드로늄 이온은 제 1 통과 생성수 pH(제 1 통과 역삼투로부터의 투과물)에서 과량의 하이드록사이드 이온을 중화시키고, 결국 pH 7.0 이하의 생성수를 생성하기 시작한다. 양이온 폴리싱제는 필요한 것보다 좀더 많은 하이드로늄 이온을 도입할 수 있어, pH 4-5가 되게 한다. 이 상황을 최소화하기 위해서, 양이온 폴리싱제 주위에 바이패스 스로틀링 밸브를 놓는다. 예를 들면, pH를 6.0 내지 6.5로 맞추기 위해 밸브의 개폐를 조정한다.
사용될 수 있는 산은 황산, 염산 및 질산을 포함한다. 설페이트 라디칼은 상대적으로 큰 이온 반경을 가지고 있고 염산으로부터 클로라이드와 같은 작은 이온보다 쉽게 거부되기 때문에 황산과 같은 산을 사용하는 것이 바람직하다.
본원에서 참조문헌으로 인용된 [문헌; Gary C. Ganzi et al., The Production of Pharmaceutical Grades of Water Using Continuous Deionization Post-Reverse Osmosis 및 William E. Katz, State-of-the-Art of the Electrodialysis Reversal (EDR) Process, 1983] 논문에서는 사용가능한 반전해조의 예를 제공하고 있다.
제 1 역삼투 유닛(10)으로부터의 투과물을 요구되는 pH 범위로 조정한 후, 이것을 역삼투 유닛(40)의 고압측에 첨가하거나 재-가압하고 유닛(40)에 공급한다. 약이온화 물질의 이온을 고압측(30)에서 농축시키고 라인(42)을 따라 제거한다. 이 방법으로 재도입을 위해 라인(42)을 라인(8)이나 라인(18)으로 재순환시킬 수 있다. 라인(46)을 따라 저압측(44)으로부터 고순도 물을 제거한다.
제 1 역삼투 유닛(10)으로부터의 투과물 중에 약이온화 물질의 양은 0 내지 20 ppm 범위일 수 있다. 약이온화 물질뿐만 아니라, 유닛(10)으로부터의 투과물은 나트륨, 클로라이드, 설페이트 및 바이카보네이트와 같은 이온을 포함할 수 있다. 전형적으로, 이러한 이온은 1 내지 25 ppm 범위로 존재한다.
유닛(10)을 하나의 역삼투 유닛으로 나타내었지만, 한 쌍의 평행하게 연결된 역삼투 유닛을 사용할 수 있고 유닛(40)의 고압측으로 도입하기 위해 두 유닛으로부터의 투과물을 합할 수 있다.
역삼투 유닛(10) 및 (40)에 이용될 수 있는 적당한 막은 BW30-4040(10) 및/또는 BW 30HR-4040(40)라는 명칭하에, Dow Chemical Company의 분점인 Filmtec로부터 입수용이하다.
또한, 두 유닛 (10) 및 (40)을 나타내는 경우, 이온의 효과적인 제거를 보장하기 위해 회송되어 제 1 유닛으로 재도입된 제 2 유닛으로부터의 리텐테이트와 시리즈로 유닛(10)을 설치할 수 있다. 이와 마찬가지로, 유닛(40)은 원하는 높은 수준의 정화를 보장하기 위해, 유닛(40)을 포함하는 제 1 유닛의 고압측으로 재순환된 리텐테이트와 연속으로 연결된 두 역삼투 유닛으로 이루어질 수 있다.
특정의 경우에서, 공급수의 알칼리도가 매우 높은, 예를 들면, 200ppm 이상인 때에, pH를 산성 조건으로 낮춘 후 유닛(10)으로부터의 투과물을 기체-액체 분리 단계로 투입하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 이러한 양태에 따라, 주요 역삼투 유닛(10)(도 2)으로부터의 투과물을 기체-액체 분리 모듈(60)의 고압측(54)으로 도입한다. 기체-액체 분리 모듈(60)에서, 막(62)은 이러한 물질이 소모된 투과물을 제공하기 위해 물에서 이산화탄소 및/또는 암모니아의 분리용으로 제공된다. 막(62)은 이산화탄소 및/또는 암모니아를 투과시킬 수 있는 소수성 막이다. 즉, 이산화탄소 및/또는 암모니아는 소수성 막을 통해 통과하고, 이러한 방법으로 적어도 이의 일부분이 고압측(54)에서 액체로부터 분리된다.
본 발명에서, 역삼투 유닛(10)으로부터의 투과물은 기체-액체 분리 모듈(660)의 고압측(54)으로 도입하기 전에 염기성이거나 산성일 수 있다. 즉, 투과물을 염기성 또는 산성 조건하에서 고압측(54)으로 도입할 수 있다.
주요 역삼투 유닛(10)으로부터의 투과물에서 CO2의 제거를 증진시키기 위해, 투과물의 pH를, CO2제거의 최고 수준을 보장하기 위해 소수성 막 유닛(60)의 고압측(54)으로 도입하기 전에 CO2기체가 좀더 우세한, 약 4.5 내지 8, 바람직하게는 5 내지 7.5 범위의 pH로 조정할 수 있다. 주요 역삼투 유닛(10)으로부터의 투과물에서 NH3의 제거를 증진시키기 위해, 투과물이 pH를 8이상, 예를 들면, 8 내지 11, 바람직하게는 NH3의 최고 제거율을 보장하기 위해 소수성 막 유닛(60)의 고압측(54)으로 도입하기 전에 8 내지 10 범위로 조정할 수 있다.
일부의 예에서는 두 소수성 막을 연속적으로 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 제 1 소수성 막은 CO2제거를 최대화하기 위해, 예를 들면, 5.5 내지 7.5로 조정된 pH를 가질 수 있다. 제 2 소수성 막은 NH3기체의 제거를 유리하게 하기 위해 상향 조정된 제 1 소수성 막으로부터의 리텐테이트의 pH, 예를 들면, 8 내지 10 범위를 가질 수 있다. 그 후, 제 2 소수성 막 유닛으로부터의 리텐테이트의 pH를 제 2 통과 역삼투 유닛(40)으로 공급하기 위해 산성 또는 중성 조건으로 조정한다. 분리된 소수성 막 유닛에서 CO2및 NH3를 제거하는 순서는 제 1 통과 역삼투(10)로부터의 투과물이 염기성 pH를 가지는 경우에 역전될 수 있다. 이렇게 함으로써 pH 조정 단계가 회피된다.
막을 통해 이산화탄소 및/또는 암모니아를 제거하는 속도는 막 표면 구멍으로의 이산화탄소 또는 암모니아 이동 속도에 의존하기 때문에, 새롭고 또는 신선한 액체를 막 표면의 구멍에 연속적으로 제공하거나 이와 접촉시켜 고압측(54) 중의 액체에 액체 배플링 또는 혼합 작용을 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 교반을 제공하고 이산화탄소 또는 암모니아가 이동할 수 있는 미세한 기포면을 제공하기 위해 불활성 기체 스파지, 예를 들면, 아르곤을 적용할 수 있다. 아르곤 스파지는 이와 함께 흡장된 이산화탄소 또는 암모니아를 운반하는 소수성 막을 통해 제거할 수 있다.
막(62)을 투과한 이산화탄소 또는 암모니아를 제거하기 위해, 저압측(64)에서 막(62)의 표면으로부터 이산화탄소 또는 암모니아를 제거하는 질소 퍼어지 또는 스위프를 사용할 수 있다. 막(62)의 투과물측 또는 저압측(64)은 액체가 없어서 기체 퍼어지를 허용함이 이해될 수 있다. 투과물측의 액체는 막(62)의 소수성 특징을 방해할 수 있기 때문에 본 발명에 유해하다. 저압측에서 액체를 유지함으로 인한 다른 단점은 압력에 있어서의 변동 또는 변화이다. 이것은 막의 수명에 특히 위험하다.
기체, 예를 들면, 질소, 퍼지를 라인(66)을 따라 도입하고 막의 투과물 측면으로부터 이산화탄소 또는 암모니아를 스위핑하기 위해 라인(68)을 따라 제거한다. 본 발명에서는, 저압측(64) 중의 압력을 대략 대기압하에서 유지하는 것이 바람직하다. 이것은 막의 수명을 상당히 연장시키는 이점을 가진다.
고압측(54)내의 액체로부터 이산화탄소 또는 암모니아를 제거하기 위한 추가의 보조로서, 저압측(64)을 진공상태로 할 수 있다. 적용된 진공 수준은 막을 통과하는 이산화탄소 또는 암모니아를 제거할 수준 바로 이하여야 하고, 이에 따라 제거를 위한 추진력이 증가된다. 즉, 진공 수준은 이산화탄소 및/또는 암모니아 기체를 제거할 정도로 충분해야 하고 단지 미세공성의 기체-액체 막을 통해 물을 끌어당기지 못할 정도로 충분히 낮아야 한다. 설계상, 액체에 의해 가해진 정압 또는 관입압을 최소화하도록 막을 위치시키는 것이 바람직하다.
고압측의 액체에 의한 내침투성이 있고 이산화탄소 및/또는 암모니아에 의해 투과가능한 여타 유형의 막도 소수성 막(62)으로 사용할 수 있다. 관입압에 높은 저항을 가진 소수성 막이 바람직하지만, 이 막은 액체와 접촉할 수 있고 이산화탄소 및 암모니아와 같은 기체를 통과시킬 수 있는 다공성 구조를 나타내야 한다. 본 발명에 유용한 소수성 물질은 물과 90°이상의 접촉각을 가지는 것이다. 이러한 소수성 물질은 폴리올레핀, 불소 수지 및 염소 함유 수지; 실리콘 수지; 폴리술폰 및 폴리페닐렌 설파이드를 포함한다. 소수성 막으로 적당한 물질로는 테플론(폴리테트로 플루오로에틸렌), 폴리설펜, 폴리에틸렌 및 폴리비닐리덴 플루오라이드를 포함한다. 테플론은 물에 의한 침투 또는 투과에 대한 높은 저항성 때문에 막(62)을 위한 바람직한 물질이 된다. 관입압이란 막을 통과하는 액체에 가해진 무리한 힘을 극복하기 위한 압력을 의미한다. 본 발명에 있어서, 소수성 막이 0.05 내지 1.5㎛ 범위의 세공 크기를 가지는 것이 바람직하다. 폴리프로필렌과 같은 지지체 물질을 막으로 사용할 수 있다.
본 발명의 방법에서, pH 감소의 하류부문을 설치할 수 있다면 이산화탄소를 약 0.5 내지 20 ppm에서 0.1 내지 0.2 ppm 수준으로 감소시킬 수 있다.
유닛(60)에서 이산화탄소 및/또는 암모니아를 원하는 수준으로 제거한 후, 고압측(54)으로부터의 리텐테이트를 라인(33)을 따라 유닛(40)의 고압측(30)으로 전달시킨다.
하기의 실시예는 본 발명을 추가로 설명한다:
본 발명의 목적은 고청정수 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이산화탄소 및/또는 암모니아 및 기타 약이온화 물질을 물로부터 제거하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
이에 더하여, 본 발명의 다른 목적은 이산화탄소 및/또는 암모니아 및 기타 불순물을 pH를 조정하고 이의 평형 성분을 제거함으로써 물로부터 제거하기 위해서 역삼투막을 활용하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 적어도 하나의 역삼투막을 제공하고 이온화 평형을 약이온화 물질을 이온화하도록 추진하기 위해서 공급수를 염기성 용액으로 조정한 후, 이온화 평형을 약이온화 물질을 이온화하도록 추진하기 위해서 투과물을 산성 용액으로 조정하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 고유저항이 2 내지 10 메그옴-cm 이상인 고청정수를 제공하기 위해서, 이중 통과 역삼투막을 제공하고 막에 의해 제거가능한 이온화 물질을 생성하기 위해서 평형 반응을 추진함으로써 약이온화 물질을 선택적으로 제거하고 이에 따라 이산화탄소 및/또는 암모니아와 같은 약이온화 물질을 물로부터 제거하도록 각각의 막에 대한 공급 물질의 pH를 조정하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 2 내지 10 메그옴-cm 이상의 고유저항을 갖는 투과물을 제공하기 위해서, 공급수를 8 내지 9.5 범위의 pH로 조정된 제 1 역삼투막 모듈로 제공하고, 제 1 역삼투막으로부터의 투과물을 제 2 역삼투막 모듈에 대한 공급물로서 5.5 내지 7 범위의 pH로 조정하는 것이다.
이들 및 기타 목적은 명세서, 청구의 범위 및 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다.
이들 목적에 따라서, 2 내지 10 메그옴-cm 이상 범위의 고유저항을 갖는 정제수를 생성할 수 있는, 물로부터 용해 물질을 제거함으로써 물을 정화하는 방법을 제공한다. 본 방법은 정화될 물 공급 스트림을 제공하고, 염기성 용액에서 이온화되는 제 1 약이온화 물질의 평형을 추진하기 위해서 염기성 수용액을 제공하는 물 공급 스트림의 pH를 조정함을 포함한다. 염기성 수용액을 제 1 역삼투막 모듈의 고압측으로 도입하고, 물이 제 1 역삼투막을 통과하게 하여 농축된 제 1 약이온화 물질로부터의 이온을 갖는 제 1 리텐테이트, 및 제 1 약이온화 물질로부터의 이온이 고갈된 제 1 투과물를 제공한다. 산성 용액에서 이온화되는 제 2 약이온화 물질의 평형을 추진하기 위해서 산성 수용액을 제공하도록 제 1 투과물의 pH를 조정한다. 산성 수용액을 제 2 역삼투막의 고압측으로 전달하고 산성 수용액의 적어도 일부분을 제 2 역삼투막에 통과시킴으로써 정화하여 산성 용액에서 이온화되는 제 2 약이온화 물질의 이온을 함유하는 제 2 리텐테이트를 제공하고, 제 2 약이온화 물질로부터의 이온이 고갈된, 1 내지 10 메그옴-cm 이상의 범위의 고유저항을 갖는 제 2 투과물을 제공한다.
약 9 내지 10 범위의 pH를 가진 공급수의 샘플을 본 발명에 따라 처리한다. 샘플에서, 제 1 통과 역삼투 이전에 TDS를 측정하고 제 1 통과 역삼투로부터의 투과물에 대해 TDS 및 pH를 측정한다. 제 2 통과 역삼투로 공급하기 위해 투과물의 pH를 지시한 것과 같이 조정한다. 제 2 통과 역삼투로부터의 투과물 또는 생성수에 전도성을 제공한다. 표 2에서는, 제 1 통과 역삼투로부터의 투과물을 산성 pH로 조정할 때, 투과물 또는 생성수의 전도성이 0.2 마이크로시멘/㎝(㎲/㎝) 이하로 또는 5.0 메그옴-㎝ 이상의 고유저항으로 떨어짐이 주목될 것이다. 각각의 샘플에서, 양이온 폴리싱을 가함으로써 제 1 통과 역삼투로부터의 투과물을 산성화시킨다.
샘플 9은 pH가 5.5 이하로 감소할 때, 전도성이 증가함을 나타낸다. 또한, 샘플 10은 pH가 6.5 이상으로 증가할 때, 전도성이 증가함을 나타낸다.
샘플번호 공급수 제 1 통과 투과물 제 2 통과 역삼투를위한 pH 조정 공급물 제 2 통과 역삼투로부터의 투과물최종 생성물 전도성 (㎲/㎝) 고유저항메그옴-㎝
TDS TDS (ppm) pH
1 115 20.5 10.2 10.2 18.9 0.053
2 110 23.0 10.1 10.1 - -
3 110 12.5 10.2 10.2 - -
4 110 12.5 10.0 10.0 19.7 0.051
5 125 20.0 10.0 10.0 17.6 0.057
6 120 15.0 10.0 6.0 1.6 0.625
7 120 14.0 9.9 9.6 8.9 0.112
8 130 4.5 - 6.5 0.25 4.00
9 130 6.0 - 4.8 0.90 1.11
10 130 7.5 - 7.1 0.50 2.00
11 140 7.5 9.1 4.9 0.90 1.11
12 145 19.5 9.7 8.8 8.8 0.114
13 140 - 9.9 9.1 1.0 1.00
14 145 8.0 9.6 5.1 4.4 0.227
15 155 14.5 10.0 9.3 15.0 0.067
16 157 12.5 9.9 9.3 11.0 0.091
17 160 13.0 9.9 6.5 0.17 5.88
18 165 14.0 9.9 6.3 0.11 9.09
19 167 16.5 10.1 6.9 0.14 7.14
20 170 16.0 10.0 6.3 0.15 6.67
21 175 14.0 9.9 9.7 9.5 0.105
22 177 30.0 9.9 8.7 2.1 0.576
본 발명을 바람직한 양태의 견지에서 기재하였지만, 본원에 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 취지내에 포함되는 기타 양태를 포함하고자 한다.

Claims (27)

  1. 4 내지 10 메그옴-㎝ 범위의 고유저항을 가진 정화된 물을 생성할 수 있는, 용해 물질을 제거함으로써 물을 정화시키는 방법에 있어서,
    (a) 정화될 물 공급 스트림을 제공하고;
    (b) 제 1 약이온화 물질의 평형을 염기성 용액에서의 이온화 개시쪽으로 추진하기 위해서 물 공급 스트림의 pH를 염기성 수용액으로 되게 조정하며;
    (c) 제 1 역삼투막 모듈의 고압측에 상기의 염기성 수용액을 도입하며;
    (d) 농축된 제 1 약이온화 물질로부터의 이온을 가진 제 1 리텐테이트 및 제 1 약이온화 물질로부터의 이온이 고갈된 제 1 투과물을 제공하기 위해 제 1 역삼투막으로 물을 통과시키며;
    (e) 제 2 약이온화 물질의 평형을 산성 용액에서의 이온화 개시 쪽으로 추진하기 위해서 제 1 투과물의 pH를 산성 수용액으로 되게 조정하며;
    (f) 제 2 역삼투막의 고압측으로 산성 수용액을 이송시킨 다음;
    (g) 산성 용액에 이온화된 제 2 약이온화 물질의 이온을 함유하는 제 2 리텐테이트, 및 1 내지 10 메그옴-㎝ 범위의 고유저항을 가지는 제 2 투과물을 제공하기 위해 제 2 역삼투막으로 산성 수용액의 적어도 일부를 통과시킴으로써 산성 수용액을 추가 정화시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 약이온화 물질이 이산화탄소인 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 2 약이온화 물질이 암모니아인 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 공급수의 pH를 7.5 내지 10.5 범위로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 공급수의 pH를 8 내지 9.5 범위로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 제 1 투과물의 pH를 7이하로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, pH를 5 내지 7 범위로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, pH를 5.5 내지 6.5 범위로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 하이드록사이드 물질을 첨가하여 물 공급 스트림의 pH를 조정하는 것을 포함하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 조정 단계 이전에 물 공급 스트림을 미세여과 단계로 투입하는 것을 포함하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 산성 용액을 제공하도록 pH를 조정하기 위해 황산을 제 1 투과물로 첨가하는 것을 포함하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 이산화탄소 및/또는 암모니아 고갈된 리텐테이트를 제공하기 위해 제 1 투과물을 소수성 막의 고압측으로 첨가하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 제 2 역삼투막의 고압측으로 전달시키기 위해 이산화탄소 및/또는 암모니아 고갈된 리텐테이트의 pH를 산성 수용액이 되도록 조정하는 것을 포함하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 소수성 막의 고압측에 제 1 투과물을 첨가하는 단계 이전에 제 1 투과물의 pH를 산성 조건으로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  15. 4 내지 10 메그옴-㎝ 또는 그 이상의 범위의 고유저항을 가지는 정화된 물을 생성할 수 있는, 용해 물질을 제거함으로써 물을 정화시키는 방법에 있어서,
    (a) 정화될 물 공급 스트림을 제공하고,
    (b) 이산화탄소로 이루어진 제 1 약이온화 물질의 평형을 염기성 용액에서의 이온화 개시쪽으로 추진하기 위해서 물 공급 스트림의 pH를 7.5 내지 10.5 범위의 pH를 가지는 염기성 수용액으로 되게 조정하며;
    (c) 제 1 역삼투막 모듈의 고압측으로 염기성 수용액을 도입하며;
    (d) 농축된 제 1 약이온화 물질로부터의 이온을 가진 제 1 리텐테이트 및 제 1 약이온화 물질로부터의 이온이 고갈된 제 1 투과물을 제공하기 위해 제 1 역삼투막을 통해 물을 통과시키며;
    (e) 암모니아로 이루어진 제 2 약이온화 물질의 평형을 산성 용액에서의 이온화 개시쪽으로 추진하기 위해서 제 1 투과물의 pH를 산성 수용액으로 되게 조정하며;
    (f) 제 2 역삼투막의 고압측으로 산성 수용액을 이송시킨 다음;
    (g) 산성 용액에서 이온화된 제 2 약이온화 물질의 이온을 함유하는 제 2 리텐테이트, 및 1 내지 10 메그옴-㎝ 이상 범위의 고유저항을 가지는 제 2 투과물을 제공하기 위해 제 2 역삼투막으로 산성 수용액의 적어도 일부를 통과시킴으로써 산성 수용액을 추가로 정화시키는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 염기성 수용액이 8 내지 9.5 범위의 pH를 가지는 방법.
  17. 4 내지 10 메그옴-㎝ 또는 그 이상 범위의 고유저항을 가지는 정화된 물을 생성할 수 있는, 용해 물질을 제거함으로써 물을 정화시키는 방법에 있어서,
    (a) 정화될 물 공급 스트림을 제공하고;
    (b) 제 1 약이온화 물질의 평형을 염기성 용액에서의 이온화 개시쪽으로 추진하기 위해서 물 공급 스트림의 pH를 염기성 수용액으로 되게 조정하며;
    (c) 제 1 역삼투막 모듈의 고압측에 염기성 수용액을 도입하며;
    (d) 농축된 제 1 약이온화 물질로부터의 이온을 가진 제 1 리텐테이트 및 제 1 약이온화 물질로부터의 이온이 고갈된 제 1 투과물을 제공하기 위해 제 1 역삼투막으로 물을 통과시키며;
    (e) 암모니아로 이루어진 제 2 약이온화 물질의 평형을 산성 용액에서의 이온화 개시쪽으로 추진하기 위해서 제 1 투과물의 pH를 5 내지 7 범위의 pH를 가지는 산성 수용액으로 되게 조정하며;
    (f) 제 2 역삼투막의 고압측으로 산성 수용액을 이송시킨 다음;
    (g) 산성에서 이온화된 제 2 약이온화 물질의 이온을 함유하는 제 2 리텐테이트, 및 1 내지 10 메그옴-㎝ 이상 범위의 고유저항을 가지는 제 2 투과물을 제공하기 위해 제 2 역삼투막으로 산성 수용액의 적어도 일부를 통과시킴으로써 산성 수용액을 추가 정화시키는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 산성 수용액의 pH를 5.5 내지 6.5 범위로 유지시키는 방법.
  19. 4 내지 10 메그옴-㎝ 또는 그 이상 범위의 고유저항을 가지는 정화된 물을 생성할 수 있는, 용해 물질을 제거함으로써 물을 정화시키는 방법에 있어서,
    (a) 정화될 물 공급 스트림을 제공하고;
    (b) 이산화탄소로 이루어진 제 1 약이온화 물질의 평형을 염기성 용액에서의 이온화 개시쪽으로 추진하기 위해서 물 공급 스트림의 pH를 8 내지 9.5 범위의 pH를 가지는 염기성 수용액으로 되게 조정하며;
    (c) 제 1 역삼투막 모듈의 고압측에 염기성 수용액을 도입하며;
    (d) 농축된 제 1 약이온화 물질로부터의 이온을 가진 제 1 리텐테이트 및 제 1 약이온화 물질로부터의 이온이 고갈된 제 1 투과물을 제공하기 위해 제 1 역삼투막으로 물을 통과시키며;
    (e) 암모니아로 이루어진 제 2 약이온화 물질의 평형을 산성 용액에서의 이온화 개시쪽으로 추진하기 위해서 제 1 투과물의 pH를 5.0 내지 7이하 범위의 pH를 가지는 산성 수용액으로 되게 조정하며;
    (f) 제 2 역삼투막의 고압측으로 산성 수용액을 이송시킨 다음;
    (g) 산성 용액에서 이온화된 제 2 약이온화 물질의 이온을 함유하는 제 2 리텐테이트, 및 1 내지 10 메그옴-㎝ 이상 범위의 고유저항을 가지는 제 2 투과물을 제공하기 위해 제 2 역삼투막으로 산성 수용액의 적어도 일부를 통과시킴으로써 산성 수용액을 추가 정화시키는 단계를 포함하는 방법.
  20. 4 내지 10 메그옴-㎝ 범위의 고유저항을 가진 정화된 물을 생성할 수 있는, 역삼투막을 사용하여 약이온화 물질을 포함한 용해 물질을 제거함으로써 물 공급 스트림을 정화시키는 방법에 있어서:
    (a) 제 1 약이온화 물질의 평형을 염기성 용액에서의 이온화 개시쪽으로 추진하기 위해서 물 공급 스트림을 염기성 수용액으로 되게 제공하고;
    (b) 제 1 역삼투막 모듈의 고압측에 염기성 수용액을 도입하며;
    (c) 농축된 제 1 약이온화 물질로부터의 이온을 가진 제 1 리텐테이트 및 제 1 약이온화 물질로부터의 이온이 고갈된 제 1 투과물을 제공하기 위해 제 1 역삼투막으로 물을 통과시키며;
    (d) 제 2 약이온화 물질의 평형을 산성 용액에서의 이온화 개시쪽으로 추진하기 위해서 제 1 투과물의 pH를 산성 수용액으로 되게 조정하며;
    (e) 제 2 역삼투막의 고압측에 산성 수용액을 이송시킨 다음;
    (f) 산성 용액에서 이온화된 제 2 약이온화 물질의 이온을 함유하는 제 2 리텐테이트, 및 1 내지 10 메그옴-㎝ 이상 범위의 고유저항을 가지는 제 2 투과물을 제공하기 위해 제 2 역삼투막으로 산성 수용액의 적어도 일부를 통과시킴으로써 산성 수용액을 추가 정화시키는 개선된 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 제 1 약이온화 물질이 이산화탄소인 방법.
  22. 제 20 항에 있어서, 제 2 약이온화 물질이 암모니아인 방법.
  23. 제 20 항에 있어서, 공급수의 pH를 7.5 내지 10.5 범위로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  24. 제 20 항에 있어서, 공급수의 pH를 8 내지 9.5 범위로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  25. 제 20 항에 있어서, pH를 5 내지 7 범위로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  26. 제 1 항에 있어서, pH를 5.5 내지 6.5 범위로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  27. 4 내지 10 메그옴-㎝ 범위의 고유저항을 가진 정화된 물을 생성할 수 있는, 역삼투막을 사용하여 약이온화 물질을 포함한 용해 물질을 제거함으로써 물 공급 스트림을 정화시키는 방법에 있어서:
    (a) 이산화탄소로 이루어진 제 1 약이온화 물질의 평형을 염기성 용액에서의 이온화 개시쪽으로 추진하기 위해서 물 공급 스트림을 pH 8 내지 9.5 범위의 염기성 수용액으로 되게 제공하고;
    (b) 제 1 역삼투막 모듈의 고압측으로 염기성 수용액을 도입하며;
    (c) 농축된 제 1 약이온화 물질로부터의 이온을 가진 제 1 리텐테이트 및 제 1 약이온화 물질로부터의 이온이 고갈된 제 1 투과물을 제공하기 위해 제 1 역삼투막으로 물을 통과시키며;
    (d) 암모니아로 이루어진 제 2 약이온화 물질의 평형을 산성 용액에서의 이온화 개시쪽으로 추진하기 위해서 제 1 투과물의 pH를 5 내지 7 범위의 pH를 가진 산성 수용액으로 되게 조정하며;
    (e) 제 2 역삼투막의 고압측으로 산성 수용액을 이송시킨 다음;
    (f) 산성 용액에서 이온화된 제 2 약이온화 물질의 이온을 함유하는 제 2 리텐테이트, 및 1 내지 10 메그옴-㎝ 이상 범위의 고유저항을 가지는 제 2 투과물을 제공하기 위해 제 2 역삼투막으로 산성 수용액의 적어도 일부를 통과시킴으로써 산성 수용액을 추가 정화시키는 개선된 방법.
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