KR20130002666A - 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정 - Google Patents

유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정 Download PDF

Info

Publication number
KR20130002666A
KR20130002666A KR1020110063762A KR20110063762A KR20130002666A KR 20130002666 A KR20130002666 A KR 20130002666A KR 1020110063762 A KR1020110063762 A KR 1020110063762A KR 20110063762 A KR20110063762 A KR 20110063762A KR 20130002666 A KR20130002666 A KR 20130002666A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ionic liquid
hydrophilic ionic
forward osmosis
induction solution
osmosis process
Prior art date
Application number
KR1020110063762A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101328524B1 (ko
Inventor
임정애
서미래
김범식
박유인
권순일
남승은
김인철
Original Assignee
한국화학연구원
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 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020110063762A priority Critical patent/KR101328524B1/ko
Publication of KR20130002666A publication Critical patent/KR20130002666A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101328524B1 publication Critical patent/KR101328524B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/002—Forward osmosis or direct osmosis
    • B01D61/005—Osmotic agents; Draw solutions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/002—Forward osmosis or direct osmosis
    • B01D61/0022—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/002—Forward osmosis or direct osmosis
    • B01D61/0024—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/445—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by forward osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/14—Pressure control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/25—Recirculation, recycling or bypass, e.g. recirculation of concentrate into the feed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 사용하고 유입수를 공급하여 정삼투 공정을 수행하는 단계(단계 1); 상기 단계 1의 정삼투 공정 후 유도용액으로 친수성 이온성 액체에 유입된 물을 가압하에서 냉매와 혼합하여 냉매가 포함된 유도용액으로 친수성 이온성 액체층과 물층으로 상분리하는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2에서 상분리된 물층을 추출한 후 역삼투 공정을 수행하여 순수한 물을 수득하는 단계(단계 3);를 포함하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정에 관한 것이다.

Description

유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정{Draw solution using hydrophilic and ionic liguid in forward osmosis}
본 발명은 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정에 관한 것이다.
정삼투(FO, Forward osmosis) 공정은 농도 차에 의해 발생하는 삼투압을 이용하는 기술이다. 물만 선택적으로 투과시키는 반투막을 사이에 두고 한쪽에는 저농도 염을 포함한 유입수를, 다른 한쪽에는 고농도 염을 포함하는 유도용액(Draw solution)을 흘려주면 반투막 사이에 존재하는 염 농도 차이에 의해 삼투압이 발생하고 이러한 삼투압에 의해서 저농도의 물이 고농도의 유도용액으로 투과되는 원리이다. 이때, 저농도 유입수의 물이 고농도의 유도용액 쪽으로 이동함으로써 유도용액의 염 농도가 점차 감소하고 반대로 저농도 유입수의 농도가 증가하는 현상을 동반하게 된다. 이러한 정삼투 공정은 열에 민감한 수용액을 농축하거나 막 오염이 심하게 일어나는 하·페수 농축 공정에 적합하다. 이는 기존 역삼투 공정과는 달리 가압에 의한 세척이 가능하기 때문이다. 이러한 정삼투 공정에서 발생하는 문제점 중에 유도 용액의 회수 재사용과 역확산이다.
종래 유도용액으로 사용되는 NaCl 용액의 경우에는 그 회수 및 분리가 어려워 해수와 담수가 만나는 지역에서 유도 용액의 회수 재활용 등이 필요하지 않은 공정이거나 상기에서 기술한 열에 민감한 물질을 농축하는 것을 목적으로 하는 경우에 주로 사용된다. 따라서 정삼투 공정을 적용하는데 한계가 있으므로, 역삼투 공정과 경쟁되는 기술로 정삼투 공정이 적용되는 곳에서는 일반적으로 유도용액으로 (NH4)2CO3 또는 NH4HCO3를 각각 또는 함께 사용한다. (NH4)2CO3와 NH4HCO3는 약 60℃로 가열하면 암모니아와 이산화탄소 기체로 분해되어 쉽게 제거할 수 있으나 암모니아가 물에 대한 용해도가 뛰어나 회수된 물의 사용처에 따라서 회수된 물에 존재하는 암모니아를 제거해야 하는 문제가 있다. 따라서 고온 감압 탈기 공정이 필요하다. 이러한 분리 방법은 물속에 존재하는 암모니아를 제거하는 공정이므로, 고운 감압 공정을 통해 이온 농도를 낮춘 후 역삼투공정(reverse osmosis, RO)를 다음 단계에 설치하여 원하는 품질의 물을 얻을 수 있다. 한편 NH4HCO3는 악취를 발생시키는 등의 조업의 어려움이 있다. 또한 NH4HCO3의 회수와 분리가 가능할지라도 분리 과정에서 가열 공정이 필요하고 물의 증발에 따른 손실을 막기 어렵다. 따라서 이러한 특성은 정삼투 공정의 효율성을 낮추어 공정의 활용성을 저해하는 요인이 된다.
또한 정삼투 공정에서 유도용액 고유의 특성과 농도에 따라 투과 성능이 좌우되므로, 전체 공정의 효율을 결정하게 된다. 기존 유도용액은 염 농도가 고농도여서 운전 시 온도 변화 등에 따른 결정 석출 등의 많은 문제점을 일으킬 수 있다.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 고농도 유도용액을 이용하여 높은 삼투압을 가지면서도 유도용액의 회수 및 분리가 용이하며 분리 과정에서 에너지 소비량이 적고, 독성이 없으며, 막에 영향을 주지 않는 정삼투 공정의 효율을 높일 수 있는 정삼투 공정 및 이의 활용 기술을 개발하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 사용하고 유입수를 공급하여 정삼투 공정을 수행하는 단계(단계 1); 상기 단계 1의 정삼투 공정 후 유도용액으로 친수성 이온성 액체에 유입된 물을 가압하에서 냉매와 혼합하여 냉매가 포함된 유도용액으로 친수성 이온성 액체층과 물층으로 상분리하는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2에서 상분리된 물층을 추출한 후 역삼투 공정을 수행하여 순수한 물을 수득하는 단계(단계 3);를 포함하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정을 제공한다.
본 발명에 따르면, 농축 공정에 정삼투 공정을 이용함으로써 가열에 따른 문제점을 해결할 수 있고, 역삼투 공정의 경우 역세척이 불가능하나 정삼투 공정의 경우 역세척이 가능하다.
또한, 물에 대한 용해도가 뛰어나고 높은 삼투압을 갖는 친수성 이온성 액체를 유도용액으로 사용하여 정삼투 공정을 효율적으로 수행할 수 있고, 사용된 유도용액의 고농도 농축 회수가 용이하므로, 정밀화학 제품 농축, 폐수 농축, 해수담수화 등 여러 분야에 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정인 실시예 1에서 유입수가 유도용액으로 투과됨에 따라 증가하는 압력을 나타낸 그래프이고;
도 2는 본 발명에 따른 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정인 실시예 2에서 유입수가 유도용액으로 투과됨에 따라 증가하는 압력을 나타낸 그래프이고;
도 3은 본 발명에 따른 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정인 실시예 3에서 유입수가 유도용액으로 투과됨에 따라 증가하는 압력을 나타낸 그래프이고; 및
도 4는 본 발명에 따른 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정인 실시예 4에서 유입수가 유도용액으로 투과됨에 따라 증가하는 압력을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 사용하고 유입수를 공급하여 정삼투 공정을 수행하는 단계(단계 1);
상기 단계 1의 정삼투 공정 후 유입수로부터 유입된 물을 포함하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 가압하에서 냉매와 혼합하여 냉매가 포함된 유도용액으로 친수성 이온성 액체층과 물층으로 상분리하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 상분리된 물층을 역삼투 공정을 수행하여 순수한 물을 수득하는 단계(단계 3);를 포함하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정에 있어서, 단계 1은 유동용액으로 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 사용하고 유입수를 공급하여 정삼투 공정을 수행하는 단계이다.
본 발명에서 사용된 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 물에 대한 용해 특성이 뛰어나며 거의 모든 농도 범위에서 물과 완전한 수용액을 형성할 수 있으며, 액상을 유지하는 온도범위가 매우 넓다. 상기와 같은 특성은 온도가 낮아지는 겨울철에도 사용할 수 있는 특성이 있다. 이때, 유도용액의 종류와 특성은 정삼투 공정의 효율과 밀접한 관련을 가지며, 재농축이 용이하고 용해도가 높은 것을 사용한다. 따라서, 본 발명에서는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 유도용액으로 사용하여 고효율로 정삼투 공정을 수행할 수 있다.
상기 단계 1의 유도용액으로 친수성 이온성 액체는 단독 또는 수용액 상태로 사용함으로써, 농축하고자하는 유입수의 농도보다 높은 농도를 가짐으로써 농도차에 의해 정삼투 공정이 수행될 수 있으며, 정삼투 현상에 의해 저농도 유입수로부터 물이 유도 용액쪽으로 투과되어 유도 용액의 농도를 낮추게 된다. 이때, 상기 유도용액으로 친수성 이온성 액체로는 이미다졸리움계, 암모니움계, 콜린계, 포스포늄계, 설포늄계, 피리니듐계, 피라졸늄계 등을 사용할 수 있으며, 더욱 구체적으로 1-부틸-3-메틸-이미다졸리움-테트라플로오로보레이트, 1-부틸-3-메틸-이미다졸리움-클로라이드, 1-부틸-3-메틸-이미다졸리움-아세테이트, 1-부틸-3-메틸-이미다졸리움-브롬아이드, 1-에틸-3-메틸-이미다졸리움-테트라플로오로보레이트, 1-에틸-3-메틸-이미다졸리움-브롬아이드, 1-에틸-3-메틸-이미다졸리움-아세테이트, 1-에틸-3-메틸-이미다졸리움-에틸설포네이트, 1-에틸-3-메틸-이미다졸리움-트리플루오로메틸설포네이트 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1의 정삼투 공정 후 유입수로부터 유입된 물을 포함하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 냉매와 혼합하여 냉매가 포함된 유도용액으로 친수성 이온성 액체층과 물층으로 상분리하는 단계이다.
삼투압 공정 후 유도용액으로 친수성 이온성 액체는 유입수로부터 유입된 물을 포함하여 수용액 형태로 얻어지며, 이는 냉매를 이용하여 유도용액으로 친수성 이온성 액체층과 물층으로 상분리할 수 있다. 이때, 상기 단계 2의 냉매는 CFC, HCFC 및 HFC로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, R22, R134 또는 이들의 혼합물도 사용할 수 있고, 상온에서 기체이고 쉽게 액화가 가능한 물질이다.
상기 유입수로부터 유입된 물을 포함하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체와 냉매를 혼합하기 위해서는 냉매를 액화시키기 위해 10 기압 이하의 압력, 더욱 구체적으로 2 - 10 기압인 것이 바람직하고, 냉매를 혼합하여 냉매의 혼합량을 증가시킴으로써 냉매와 유도용액으로 친수성 이온성 액체의 혼합액; 및 물과 부생성 염의 혼합액;인 2상으로 분리함으로써 액-액 추출이 가능하다.
본 발명에 따른 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정에 있어서, 단계 3은 상기 단계 2에서 상분리된 물층을 역삼투 공정을 수행하여 순수한 물을 수득하는 단계이다.
상기 단계 2에서 상분리된 물층은 역삼투 공정을 통해 순수한 물을 얻을 수 있고, 상기 단계 3의 상기 상분리된 물층은 감압처리하는 단계를 거친 후 역삼투 공정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정에 있어서, 상기 정삼투 공정은 상기 단계 2의 유도용액으로 친수성 이온성 액체층을 감압처리하여 냉매를 분리함으로써 유도용액으로 친수성 이온성 액체 및 냉매를 각각 수득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 단계 2에서 상분리된 유도용액으로 친수성 이온성 액체층에 포함되어 있는 냉매는 감압에 의해 탈기되고, 유도용액으로 친수성 이온성 액체는 역삼투 공정을 거쳐 순수한 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 수득할 수 있고, 상기 수득된 유도용액으로 친수성 이온성 액체 및 냉매를 정삼투 공정에 재활용할 수 있다. 상기 감압은 압력을 1 기압으로 낮추어 주는 것만으로 쉽게 유도용액으로 친수성 이온성 액체와 냉매로 분리할 수 있으며, 분리된 냉매는 가압에 의해 액화시켜 상기에서 기술한 바와 같이 냉매로 재활용할 수 있다.
또한, 본 발명은 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 사용하고 유입수를 공급하여 정삼투 공정을 수행하는 단계(단계 1); 상기 단계 1의 정삼투 공정 후 유입수로부터 유입된 물을 포함하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 가압하에서 냉매와 혼합하여 냉매가 포함된 유도용액으로 친수성 이온성 액체층과 물층으로 상분리하는 단계(단계 2); 및 상기 단계 2에서 상분리된 물층을 역삼투 공정을 수행하여 순수한 물을 수득하는 단계(단계 3);를 포함하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정을 포함하는 해수담수화 방법 및 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정을 사용하는 해수담수화 장치를 제공한다. 이는, 상기 유입수로 해수를 사용하여 해수담수화를 수행할 수 있으며, 이를 수행하는 해수담수화 장치는 본 발명에 따른 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용하여 정삼투 공정이 수행될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
정삼투 현상을 확인하기 위해 압력에 견디며 물과 유도용액으로 친수성 이온성 액체의 흐믈을 관찰할 수 있도록 투명 폴리카보네이트(polycarbonate)를 사용하여 정압용 정삼투용 셀을 제작하였으며, 유도용액으로 친수성 이온성 액체의 사용을 줄이며 정삼투 현상을 관찰하기 위해 정압용 정삼투용 셀을 통해 실험을 수행하였다. 물의 투과에 의해서 유도용액 측에 압력이 발생되는 현상을 관찰함으로써 유입수의 유도 용액으로 투과되는 현상을 확인할 수 있으며, 반대로 셀로 나가는 유입수의 이온 농도를 측정함으로써 유도용액으로 친수성 이온성 액체의 역확산 정도를 확인할 수 있다.
유도용액으로 친수성 이온성 액체인 1-부틸-3-메틸-이미다졸리움-테트라플루오로보레이트(BMImBF4) 5 질량%를 사용하고 18 ㎖의 유입수를 공급하여 정삼투 공정을 수행하였다. 상기 정삼투 공정 후 유입수로부터 유입된 물을 포함하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 10 기압하에서 냉매인 R22와 혼합하여 상평형도의 2상 영역으로 조성을 조절하였으며, 냉매가 포함된 유도용액으로 친수성 이온성 액체층과 물층으로 상분리되었다. 상기 상분리된 물층을 1 기압의 압력으로 감압처리하고 역삼투 공정을 수행하여 순수한 물을 수득하였다. 또한, 추가적으로 상기 상분리된 냉매를 포함하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체층은 1 기압의 압력에서 냉매인 R22를 기화시켜 순수한 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 수득하였으며, 기화된 냉매를 수득하였다. 이때, 염소이온은 감지되지 않았다.
<실시예 2>
유도용액으로 친수성 이온성 액체인 1-부틸-3-메틸-이미다졸리움-테트라플루오로보레이트(BMImBF4) 10 질량%로 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실시예 3>
유도용액으로 친수성 이온성 액체인 1-부틸-3-메틸-이미다졸리움-테트라플루오로보레이트(BMImBF4) 15 질량%로 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실시예 4>
유도용액으로 친수성 이온성 액체인 1-부틸-3-메틸-이미다졸리움-테트라플루오로보레이트(BMImBF4) 99 질량%로 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실험예 1> 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정에서의 압력 변화 분석
본 발명에 따른 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정에서 유입수가 유도용액으로 투과됨에 따라 증가하는 압력을 실시간을 측정하고, 그 결과를 도 1, 2, 3 및 4에 나타내었다.
도 1, 2 및 3에 나타난 바와 같이, 200 분간 압력을 측정한 결과 정삼투 공정 수행시간이 150 분 경과하였을 때 압력은 정상상태에 도달하였으며, 발생한 압력은 실시예 1의 경우에는 5.85 bar였고, 실시예 2의 경우에는 10.73 bar였으며, 실시예 3의 경우에는 14.43 bar였다.
또한, 도 4에 나타난 바와 같이, 실시예 4의 경우에는 정삼투 공정 수행시간이 10 분 경과하였을 때부터 압력이 급격하게 상승하는 것을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 사용하고 유입수를 공급하여 정삼투 공정을 수행하는 단계(단계 1);
    상기 단계 1의 정삼투 공정 후 유도용액으로 친수성 이온성 액체에 유입된 물을 가압하에서 냉매와 혼합하여 냉매가 포함된 유도용액으로 친수성 이온성 액체층과 물층으로 상분리하는 단계(단계 2); 및
    상기 단계 2에서 상분리된 물층을 추출한 후 역삼투 공정을 수행하여 순수한 물을 수득하는 단계(단계 3);를 포함하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 유도용액으로 친수성 이온성 액체는 이미다졸리움계, 암모니움계, 콜린계, 포스포늄계, 설포늄계, 피리니듐계 및 피라졸늄계로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 유도용액으로 친수성 이온성 액체는 1-부틸-3-메틸-이미다졸리움-테트라플로오로보레이트, 1-부틸-3-메틸-이미다졸리움-클로라이드, 1-부틸-3-메틸-이미다졸리움-아세테이트, 1-부틸-3-메틸-이미다졸리움-브롬아이드, 1-에틸-3-메틸-이미다졸리움-테트라플로오로보레이트, 1-에틸-3-메틸-이미다졸리움-브롬아이드, 1-에틸-3-메틸-이미다졸리움-아세테이트, 1-에틸-3-메틸-이미다졸리움-에틸설포네이트, 1-에틸-3-메틸-이미다졸리움-트리플루오로메틸설포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정.
  4. 제1항에 있어서, 상기 단계 2의 냉매는 CFC, HCFC 및 HFC로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정.
  5. 제1항에 있어서, 상기 단계 2의 가압은 2 - 10 기압인 것을 특징으로 하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정.
  6. 제1항에 있어서, 상기 단계 3의 상기 상분리된 물층은 감압처리하는 단계를 거친 것을 특징으로 하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정.
  7. 제1항에 있어서, 상기 정삼투 공정은 상기 단계 2의 유도용액으로 친수성 이온성 액체층을 감압처리하여 냉매를 분리함으로써 유도용액으로 친수성 이온성 액체 및 냉매를 각각 수득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정.
  8. 제7항에 있어서, 상기 수득된 유도용액으로 친수성 이온성 액체 및 냉매를 재활용하는 것을 특징으로 하는 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정.
  9. 제1항의 정삼투 공정을 포함하는 해수담수화 방법.
  10. 제1항의 정삼투 공정을 사용하는 해수담수화 장치.

KR1020110063762A 2011-06-29 2011-06-29 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정 KR101328524B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110063762A KR101328524B1 (ko) 2011-06-29 2011-06-29 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110063762A KR101328524B1 (ko) 2011-06-29 2011-06-29 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130002666A true KR20130002666A (ko) 2013-01-08
KR101328524B1 KR101328524B1 (ko) 2013-11-20

Family

ID=47835236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110063762A KR101328524B1 (ko) 2011-06-29 2011-06-29 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101328524B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016027280A2 (en) 2014-08-20 2016-02-25 Council Of Scientific & Industrial Research Dewatering process through forward osmosis using deep eutectic solvents with or without dispersed magnetic nanopartscles as novel draw solutions
CN107162108A (zh) * 2017-05-26 2017-09-15 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 一种用于正渗透过程的离子液体汲取液及其循环再生方法和系统
CN113117523A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 财团法人工业技术研究院 正渗透提取材料、其制备方法及使用其的正渗透水淡化系统
US11241655B2 (en) * 2014-03-25 2022-02-08 Nanyang Technological University Draw solute for a forward osmosis process

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102463595B1 (ko) * 2021-02-16 2022-11-03 부산대학교 산학협력단 액체건조제를 이용한 저에너지 담수화 시스템 및 이를 이용한 담수화 방법
US11502322B1 (en) 2022-05-09 2022-11-15 Rahul S Nana Reverse electrodialysis cell with heat pump
US11502323B1 (en) 2022-05-09 2022-11-15 Rahul S Nana Reverse electrodialysis cell and methods of use thereof
US12040517B2 (en) 2022-11-15 2024-07-16 Rahul S. Nana Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell and methods of use thereof
US11855324B1 (en) 2022-11-15 2023-12-26 Rahul S. Nana Reverse electrodialysis or pressure-retarded osmosis cell with heat pump

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101147480B1 (ko) * 2005-03-04 2012-05-21 주식회사 씨트리 친수성 이온성 액체의 제조방법
KR100912232B1 (ko) 2008-11-28 2009-08-14 삼성엔지니어링 주식회사 이온성 액체를 사용하여 물-수용성 유기용매 함유 용액으로부터 수용성 유기용매를 분리하는 방법
KR101144316B1 (ko) * 2009-10-28 2012-05-11 한국건설기술연구원 정삼투와 역삼투 조합형 막분리 하폐수 고도처리장치와, 상기 하폐수 고도처리를 위한 막분리공정 제어장치 및 제어방법
KR20110067748A (ko) * 2009-12-15 2011-06-22 한국건설기술연구원 담수화 소요 에너지 절감형 이중 삼투장치 및 이를 이용한 담수화 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11241655B2 (en) * 2014-03-25 2022-02-08 Nanyang Technological University Draw solute for a forward osmosis process
WO2016027280A2 (en) 2014-08-20 2016-02-25 Council Of Scientific & Industrial Research Dewatering process through forward osmosis using deep eutectic solvents with or without dispersed magnetic nanopartscles as novel draw solutions
CN107162108A (zh) * 2017-05-26 2017-09-15 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 一种用于正渗透过程的离子液体汲取液及其循环再生方法和系统
CN113117523A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 财团法人工业技术研究院 正渗透提取材料、其制备方法及使用其的正渗透水淡化系统
CN113117523B (zh) * 2019-12-31 2023-02-03 财团法人工业技术研究院 正渗透提取材料、其制备方法及使用其的正渗透水淡化系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR101328524B1 (ko) 2013-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101328524B1 (ko) 유도용액으로 친수성 이온성 액체를 이용한 정삼투 공정
Cai et al. Energy-efficient desalination by forward osmosis using responsive ionic liquid draw solutes
KR20170071502A (ko) 리튬 함유 용액의 농축을 위한 정삼투 공정
Somrani et al. Study on lithium separation from salt lake brines by nanofiltration (NF) and low pressure reverse osmosis (LPRO)
Lin et al. Integrated loose nanofiltration-electrodialysis process for sustainable resource extraction from high-salinity textile wastewater
AU2009326257B2 (en) Improved solvent removal
KR101398352B1 (ko) 열 담수화
AU2016298326B2 (en) Osmotic desalination methods and associated systems
US20130112603A1 (en) Forward osmotic desalination device using membrane distillation method
WO2016133464A1 (en) Regenerable draw solute for osmotically driven processes
KR20180019556A (ko) 리튬-함유 염수의 정제
EP3253478A1 (en) Brine Concentration
van Linden et al. Separation of natural organic matter and sodium chloride for salt recovery purposes in zero liquid discharge
CN103102031A (zh) 一种低压海水淡化装置
Song et al. Analysis of nanofiltration membrane performance during softening process of simulated brackish groundwater
Darvishmanesh et al. Forward osmosis using draw solutions manifesting liquid-liquid phase separation
TW201808974A (zh) 用於正滲透程序的離子液體與正滲透程序
Guezguez et al. XPS and contact angle characterization of surface modified cellulose acetate membranes by mixtures of PMHS/PDMS
US20240116002A1 (en) Systems and methods for direct lithium hydroxide production
KR20150070895A (ko) 유기산 염을 이용한 정삼투용 유도 용액 및 이의 용도
Belkhouche et al. Zinc rejection from leachate solutions of industrial solid waste—effects of pressure and concentration on nanofiltration membrane performance
US10676377B2 (en) Selective separation process
Loh et al. Simultaneous phosphate recovery and sodium removal from brackish aquaculture effluent via diafiltration-nanofiltration process
KR20180017586A (ko) 해수의 담수화 과정에서 발생하는 브라인의 처리 장치
EP3243562B1 (en) Method for improving inhibition performance of semipermeable membrane

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161006

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181101

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191001

Year of fee payment: 7