KR20130022132A - Performance analysis method of reverse osmosis membrane for freshwater using dispersion analysis process and analysis equipment using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 해수담수화용 역삼투막의 성능분석 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해수담수화용 역삼투막의 성능을 측정하고, 측정된 결과를 분석하는 공정과 연계하는 해수담수화용 역삼투막의 성능분석 방법에 관한 것으로, 역삼투막의 성능을 측정한 결과 데이터를 저장, 관리 및 분석할 수 있는 분산분석 공정에 적용함으로써 안정화된 결과 데이터를 얻는 시간을 단축하고, 담수화 공정에서 얻은 데이터를 통해 성능시험 결과의 분석을 용이하게 할 수 있는 해수담수화용 역삼투막의 성능분석 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for analyzing the performance of a reverse osmosis membrane for seawater desalination and a device for performing the same, and more particularly, the performance of a seawater desalination reverse osmosis membrane for measuring the performance of the seawater desalination reverse osmosis membrane and analyzing the measured results. Analytical method, which measures the performance of the reverse osmosis membrane, and applies it to the analysis of variance that can store, manage and analyze the result data, thereby reducing the time for obtaining stabilized result data and performing the performance test results through the data obtained from the desalination process. The present invention relates to a method for analyzing the performance of a reverse osmosis membrane for seawater desalination and an apparatus for performing the same.
해수담수화 기술은 최근 대두되기 시작한 물 부족 문제를 해결할 수 있는 기술로서, 계절이나 기상조건에 상관없이 다량의 수자원의 확보가 가능한 해수를 담수화하는 기술을 말한다. 해수담수화 기술은 댐 건설에 비해 공사기간이 짧고 초기 투자비가 작으므로 지속적인 수자원 확보를 위한 대체 기술로 자리 잡고 있으며 저에너지, 대형화, 안정성, 친환경 등을 추구하는 기술이다.Seawater desalination technology is a technology that solves the water shortage problem that has recently begun to emerge, and refers to a technology for desalination of seawater capable of securing a large amount of water resources regardless of season or weather conditions. Since seawater desalination technology is shorter in construction period and lower initial investment cost than dam construction, it is positioned as an alternative technology for securing water resources, and pursues low energy, large size, stability, and eco-friendliness.
해수담수화 플랜트란 바닷물을 증발시키거나 막을 통과하여 염분뿐만 아니라 다수의 무기 염류를 제거하여 공업용수, 식수 등 인류가 사용할 수 있는 담수를 생산하는 공정과 설비를 총칭한다.A seawater desalination plant is a general term for processes and facilities that produce fresh water for human use such as industrial water and drinking water by removing salts as well as many inorganic salts by evaporating seawater or passing through membranes.
담수화 방식은 크게 열에너지와 물의 증발현상을 이용한 증류/증발법과 막의 차별성과 선택적 투과 능력을 이용한 역삼투(Reverse Osmosis; RO)법으로 나눌 수 있다. 해수담수화 플랜트의 주요 공법 중 역삼투(RO) 방식, 즉, 해수 역삼투(Seawater Reverse Osmosis; SWRO) 방식은 기존의 다단 플래쉬 증류법(Multi-Stage Flash Distillation; MSF)이나 다중효용 증발법(Multiple-Effect Evaporation; ME)보다 에너지 효율이 높아 최근 상업 실적이 증가하고 있다. 역삼투법은 압력을 이용하여 물은 통과시키고 용질은 투과시키지 않는 역삼투막에 해수를 가입하여 담수를 분리하는 공법이다.Desalination can be divided into distillation / evaporation method using heat energy and water evaporation and reverse osmosis (RO) method using membrane differentiation and selective permeability. Reverse osmosis (RO) method, that is, Seawater Reverse Osmosis (SWRO) method, is a conventional multi-stage flash distillation (MSF) or multiple-effect evaporation method (Multiple- Its energy efficiency is higher than that of Effect Evaporation (ME). Reverse osmosis is a method of separating fresh water by joining seawater to a reverse osmosis membrane that uses water to pass water but does not permeate solutes.
대한민국 특허공개공보 제2010-0097245호에는 예측 모델을 이용한 해수담수화 방법 및 이를 수행하는 장치에 관하여 기재되어 있는데, 이는 해수담수화 플랜트에서 축적된 데이터를 기반으로 인공 신경망이나 유전 프로그래밍에 의하여 구축된 예측 모델을 이용하여 에너지 효율을 극대화하는 해수담수화 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이고, 대한민국 특허공개공보 제2010-0076484호에는 분리막 여과수의 유량 연속측정장에 관한 것으로, 분리막으로부터 배출되는 여과수의 유량을 연속 측정함과 함께 그 정확성을 기할 수 있는 분리막 여과수의 유량 연속장치가 기재되어 있고, 대한민국 특허공개공보 제2007-0034875호에는 막분리를 이용한 고도정수처리장치의 막요염지수 연속 모니터링에 의한 응집 전처리 공정 제어장치 및 그 방법에 기재되어 있다.Korean Patent Publication No. 2010-0097245 discloses a seawater desalination method using a predictive model and a device for performing the same, which is based on data accumulated in a seawater desalination plant and is a predictive model constructed by artificial neural networks or genetic programming. The present invention relates to a seawater desalination method for maximizing energy efficiency and a device for performing the same, and to Korean Patent Publication No. 2010-0076484, which relates to a continuous flow rate measurement of the membrane filtration water. The flow rate continuous device of the membrane filtration water which can measure the accuracy along with the measurement is described, and the Republic of Korea Patent Publication No. 2007-0034875 discloses the coagulation pretreatment process by continuous monitoring of the membrane gloss index of the advanced water treatment system using membrane separation Described is a control device and method thereof.
그러나, 상기와 같이 종래기술에는 해수담수화 처리를 하여 그 성능을 측정하고 제어하는 기술은 있으나, 해수담수화 처리를 하여 그 성능을 측정하고, 측정된 데이터를 보관 및 분석하는 방법이나 장치 등은 현재까지 보고된 바가 없어 해수담수화 처리 후의 성능을 비교분석하는 기술의 개발이 필요하다. However, in the prior art as described above, there is a technique for measuring and controlling the performance by performing seawater desalination, but the method or apparatus for measuring the performance by performing seawater desalination, and storing and analyzing the measured data until now As there is no report, it is necessary to develop a technique for comparing and analyzing the performance after seawater desalination treatment.
본 발명이 해결하고자 하는 첫번째 과제는 The first problem to be solved by the present invention
전처리된 해수를 15-60 bar의 압력으로 십자 흐름(cross flow)으로 테스트셀에 공급하는 단계;Supplying the pretreated seawater to the test cell in a cross flow at a pressure of 15-60 bar;
상기 셀에 공급된 해수는 역삼투막을 통과하여 염분이 제거되어 담수로 추출 및 분리되는 단계;Sea water supplied to the cell is passed through the reverse osmosis membrane to remove the salt is extracted and separated into fresh water;
상기 해수 및 담수의 인자를 측정하는 단계; 및Measuring factors of the sea water and fresh water; And
상기 측정된 인자를 이용하여 물투과율 및 염제거율을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수담수화용 역삼투막의 성능측정 방법을 제공하는 것이다.Comprising the step of calculating the water permeation rate and salt removal rate using the measured factor; to provide a performance measurement method of the reverse osmosis membrane for seawater desalination.
본 발명이 해결하고자 하는 두번째 과제는The second problem to be solved by the present invention is
전처리된 해수를 15-60 bar의 압력으로 십자 흐름으로 테스트셀에 공급하는 단계;Supplying the pretreated seawater to the test cell in a cross flow at a pressure of 15-60 bar;
상기 셀에 공급된 해수는 역삼투막을 통과하여 염분이 제거되어 담수로 추출 및 분리되는 단계;Sea water supplied to the cell is passed through the reverse osmosis membrane to remove the salt is extracted and separated into fresh water;
상기 해수 및 담수의 인자를 측정하는 단계;Measuring factors of the sea water and fresh water;
상기 측정된 인자를 이용하여 역삼투막의 물투과율 및 염제거율을 산출하는 단계; 및Calculating the water permeability and the salt removal rate of the reverse osmosis membrane using the measured factor; And
상기 산출된 물투과율 또는 염제거율의 값으로 분산분석하여 역삼투막의 성능을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수담수화용 역삼투막의 성능분석 방법을 제공하는 것이다.Analyzing the performance of the reverse osmosis membrane by variance analysis to the value of the calculated water permeation rate or salt removal rate; to provide a performance analysis method of the reverse osmosis membrane for seawater desalination.
본 발명이 해결하고자 하는 세번째 과제는The third problem to be solved by the present invention is
전처리된 해수를 15-60 bar의 압력으로 십자 흐름으로 테스트셀에 공급하는 단계;Supplying the pretreated seawater to the test cell in a cross flow at a pressure of 15-60 bar;
상기 셀에 공급된 해수는 역삼투막을 통과하여 염분이 제거되어 담수로 추출 및 분리되는 단계;Sea water supplied to the cell is passed through the reverse osmosis membrane to remove the salt is extracted and separated into fresh water;
상기 해수 및 담수의 인자를 측정하는 단계;Measuring factors of the sea water and fresh water;
상기 측정된 인자를 이용하여 역삼투막의 물투과율 및 염제거율을 산출하는 단계;Calculating the water permeability and the salt removal rate of the reverse osmosis membrane using the measured factor;
상기 측정된 인자 데이터를 ROM-C(역삼투막 측정셀; Reverse Osmosis Membrane-cell)과 ROM-DF(역삼투막 데이터폴더; Reverse Osmosis Membrane-Data cell)에 저장하는 단계;Storing the measured factor data in a ROM-C (Reverse Osmosis Membrane-cell) and a ROM-DF (Reverse Osmosis Membrane-Data cell);
상기 측정된 인자 데이터로부터 산출된 물투과율과 염제거율 데이터를 ROM-F(역삼투막 파일; Reverse Osmosis Membrane-File)에 작성하는 단계;Writing water permeability and salt removal rate data calculated from the measured factor data in a ROM-F (Reverse Osmosis Membrane-File);
상기 ROM-F에 작성된 물투과율과 염제거율을 변수 값으로 설정하는 단계;Setting water permeability and salt removal rate written in the ROM-F to variable values;
분산분석 기법을 통하여 상기 설정된 인자의 특성분석 단계;Characterizing the set factor through analysis of variance;
이상치, 결측치를 선별하고 분산분석 기법을 통하여 평균, 중앙값, 산포도, 분산, 표준편차를 산출하는 단계; 및Selecting outliers and missing values and calculating mean, median, scatter, variance and standard deviation through variance analysis; And
상기 산출된 자료의 빈도분석, 히스토그램, 그래프와 분석 모형을 도출하는 단계;에 따라 분산분석 기법을 통한 해수담수화용 역삼투막의 성능을 분석하는 것을 특징으로 하는 해수담수화용 역삼투막의 성능분석 장치를 제공하는 것이다.According to the step of deriving the frequency analysis, histogram, graph and analysis model of the calculated data; to provide a performance analysis device of the seawater desalination reverse osmosis membrane, characterized in that for analyzing the performance of the seawater desalination reverse osmosis membrane through the analysis of variance will be.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 해수담수화용 역삼투막의 성능측정 방법은 하기의 단계를 포함할 수 있다.According to one preferred embodiment of the present invention, the method for measuring the performance of the reverse osmosis membrane for seawater desalination may include the following steps.
전처리된 해수를 15-60 bar의 압력으로 십자 흐름으로 테스트셀에 공급하는 단계;Supplying the pretreated seawater to the test cell in a cross flow at a pressure of 15-60 bar;
상기 셀에 공급된 해수는 역삼투막을 통과하여 염분이 제거되어 담수로 추출 및 분리되는 단계;Sea water supplied to the cell is passed through the reverse osmosis membrane to remove the salt is extracted and separated into fresh water;
상기 해수 및 담수의 인자를 측정하는 단계; 및Measuring factors of the sea water and fresh water; And
상기 측정된 인자를 이용하여 물투과율 및 염제거율이 산출되는 단계.The water permeability and the salt removal rate is calculated using the measured factor.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 해수담수화용 역삼투막의 성능분석 방법은 하기의 단계를 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the performance analysis method of the reverse osmosis membrane for seawater desalination may include the following steps.
전처리된 해수를 15-60 bar의 압력으로 십자 흐름으로 테스트셀에 공급하는 단계;Supplying the pretreated seawater to the test cell in a cross flow at a pressure of 15-60 bar;
상기 셀에 공급된 해수는 역삼투막을 통과하여 염분이 제거되어 담수로 추출 및 분리되는 단계;Sea water supplied to the cell is passed through the reverse osmosis membrane to remove the salt is extracted and separated into fresh water;
상기 해수 및 담수의 인자를 측정하는 단계;Measuring factors of the sea water and fresh water;
상기 측정된 인자를 이용하여 역삼투막의 물투과율 및 염제거율을 산출하는 단계; 및Calculating the water permeability and the salt removal rate of the reverse osmosis membrane using the measured factor; And
상기 산출된 물투과율 또는 염제거율의 값으로 분산분석하여 역삼투막의 성능을 분석하는 단계.Analyzing the performance of the reverse osmosis membrane by variance analysis with the calculated water permeability or salt removal rate.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 해수담수화용 역삼투막의 성능분석장치는 하기의 단계에 따라 해수담수화용 역삼투막의 성능을 분석할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the performance analysis apparatus of the seawater desalination reverse osmosis membrane according to the present invention can analyze the performance of the seawater desalination reverse osmosis membrane.
전처리된 해수를 15-60 bar의 압력으로 십자 흐름으로 테스트셀에 공급하는 단계;Supplying the pretreated seawater to the test cell in a cross flow at a pressure of 15-60 bar;
상기 셀에 공급된 해수는 역삼투막을 통과하여 염분이 제거되어 담수로 추출 및 분리되는 단계;Sea water supplied to the cell is passed through the reverse osmosis membrane to remove the salt is extracted and separated into fresh water;
상기 해수 및 담수의 인자를 측정하는 단계;Measuring factors of the sea water and fresh water;
상기 측정된 인자를 이용하여 역삼투막의 물투과율 및 염제거율을 산출하는 단계;Calculating the water permeability and the salt removal rate of the reverse osmosis membrane using the measured factor;
상기 측정된 인자 데이터를 ROM-C와 ROM-DF에 저장하는 단계;Storing the measured parameter data in the ROM-C and the ROM-DF;
상기 측정된 인자 데이터로부터 산출된 물투과율과 염제거율 데이터를 ROM-F에 작성하는 단계;Writing water permeability and salt removal rate data calculated from the measured factor data into a ROM-F;
상기 ROM-F에 작성된 물투과율과 염제거율을 변수 값으로 설정하는 단계;Setting water permeability and salt removal rate written in the ROM-F to variable values;
분산분석 기법을 통하여 상기 설정된 인자의 특성분석 단계;Characterizing the set factor through analysis of variance;
이상치, 결측치를 선별하고 분산분석 기법을 통하여 평균, 중앙값, 산포도, 분산, 표준편차를 산출하는 단계; 및Selecting outliers and missing values and calculating mean, median, scatter, variance and standard deviation through variance analysis; And
상기 산출된 자료의 빈도분석, 히스토그램, 그래프와 분석 모형을 도출하는 단계.Deriving the frequency analysis, histogram, graph and analysis model of the calculated data.
본 발명에 따른 해수담수화용 역삼투막의 성능분석 방법 및 이를 수행하는 장치에 의하면, 해수담수화용 역삼투막의 성능이 측정되고, 그 측정된 값이 역삼투막의 성능시험에 대한 결과를 분석하는 공정에서 역삼투막의 성능의 측정결과가 저장, 관리 및 분석됨으로써 안정화된 결과 데이터를 얻는 시간이 단축되고, 상기 데이터를 이용하여 성능시험 결과의 분석을 용이하게 할 수 있는 효과를 갖는다.According to the performance analysis method of the seawater desalination reverse osmosis membrane according to the present invention and the device for performing the same, the performance of the seawater desalination reverse osmosis membrane is measured, the measured value is the performance of the reverse osmosis membrane in the process of analyzing the results for the performance test of the reverse osmosis membrane By storing, managing, and analyzing the measurement results, the time for obtaining stabilized result data is shortened, and the data can be used to facilitate the analysis of the performance test results.
도 1은 본 발명에 따른 해수담수화용 역삼투막의 선정 및 분석과정을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 해수담수화용 역삼투막의 성능분석 방법을 나타낸 공정도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 해수담수용 역삼투막의 염배제율의 측정결과가 분석 공정에서 분석된 그래프이다.
도 4는 종래의 해수담수화 과정을 나타낸 공정도이다.
도 5는 해수를 역삼투막에 투과하기 전에 처리하는 전처리 공정을 나타낸 공정도이다.1 is a process chart showing the selection and analysis of the reverse osmosis membrane for seawater desalination according to the present invention.
Figure 2 is a process chart showing the performance analysis method of the reverse osmosis membrane for seawater desalination according to the present invention.
3A to 3C are graphs of the result of measuring the salt excretion rate of the reverse osmosis membrane for seawater desalination according to the present invention.
4 is a process chart showing a conventional seawater desalination process.
5 is a process chart showing a pretreatment step of treating sea water before permeating the reverse osmosis membrane.
본 발명에서는 해수담수화용 역삼투막의 성능을 측정하고, 그 측정한 결과값으로 성능을 분석하는 기능이 내장된 성능분석 장치에서, 담수화 공정에서 얻어진 역삼투막의 성능 측정결과 데이터를 통해 역삼투막의 성능측정 결과가 저장되고 분석될 수 있음을 확인하였다.In the present invention, the performance measurement of the reverse osmosis membrane through the performance measurement result data of the reverse osmosis membrane obtained in the desalination process in the performance analysis device having a function of measuring the performance of the seawater desalination reverse osmosis membrane, and the performance analysis results It was confirmed that it can be stored and analyzed.
본 발명에 따른 해수담수화용 역삼투막의 성능측정 방법은Performance measurement method of the reverse osmosis membrane for seawater desalination according to the present invention
전처리된 해수를 15-60 bar의 압력으로 십자 흐름으로 테스트셀에 공급하는 단계;Supplying the pretreated seawater to the test cell in a cross flow at a pressure of 15-60 bar;
상기 셀에 공급된 해수는 역삼투막을 통과하여 염분이 제거되어 담수로 추출 및 분리되는 단계;Sea water supplied to the cell is passed through the reverse osmosis membrane to remove the salt is extracted and separated into fresh water;
상기 해수 및 담수의 인자를 측정하는 단계; 및Measuring factors of the sea water and fresh water; And
상기 측정된 인자를 이용하여 물투과율 및 염제거율이 산출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And calculating the water permeability and the salt removal rate using the measured factor.
본 발명에 따른 해수담수화용 역삼투막의 성능측정 방법에 있어서, 상기 전처리는 해수를 역삼투막에 통과시키기 전에 막여과장치에서 전처리를 하는 것으로서, 도 5를 참고로 하면, 원수조(110)로부터 해수를 공급받아 해수 내에 포함되어 있는 탁도물질, 즉 콜로이드, 유기물, 무기물, 미생물 등을 1차적으로 제거한 상태를 말한다. 상기 막여과장치(120)는 역삼투막 장치(130)에 의한 본격적인 해수 담수화 처리 이전에 적용되는 전처리 장치로서, 일 실시예로, 가압식 중공사 형태의 정밀여과막, 한외여과막 등을 사용하여 구성될 수 있다.In the method for measuring the performance of the seawater desalination reverse osmosis membrane according to the present invention, the pretreatment is a pretreatment in a membrane filtration device before passing the seawater through the reverse osmosis membrane, referring to FIG. 5, the seawater is supplied from the
본 발명에 따른 해수담수화용 역삼투막의 성능측정 방법에 있어서, 테스트셀에 공급하는 단계에서, 해수가 펌프로 15-60 bar의 압력으로 십자 흐름으로 테스트셀에 공급하는 것이 바람직한데, 이는 하기 삼투압식을 이용하여 해수조건(35000ppm NaCl, 25℃)에 적용하면 212.38 psi, 14.64bar의 삼투압이 얻어진다. 따라서 역삼투는 삼투압보다 높은 압력이 필요하므로 15 bar 미만이면 삼투압보다 낮기 때문에 역삼투 공정에 바람직하지 않고, 해수담수화 공정 조건이 55 bar에서 이루어지기 때문에 최대 압력을 대략 60 bar로 설정한 것이다.In the method of measuring the performance of the seawater desalination reverse osmosis membrane according to the present invention, in the step of supplying the test cell, it is preferable to supply the seawater to the test cell in a cross flow at a pressure of 15-60 bar with a pump, which is When applied to seawater conditions (35000ppm NaCl, 25 ℃) using an osmotic pressure of 212.38 psi, 14.64bar is obtained. Therefore, reverse osmosis is not preferable for reverse osmosis process because the osmotic pressure is higher than osmotic pressure is lower than the osmotic pressure is less than 15 bar, because the seawater desalination process conditions are made at 55 bar, the maximum pressure is set to approximately 60 bar.
상기 테스트셀에 공급하는 단계에서, 상기 십자 흐름은 막 여과장치의 운전조작 방법의 하나로 막 공급수를 막 면을 따라 흘려, 막을 투과하는 물이 공급수와는 직각 방향으로 흐르도록 하는 여과방식으로서, 십자류 여과방식이라 칭하기도 한다. 막 공급수를 막면과 평행하게 흐르게 함으로써, 막 공급수 중의 현탁물질이나 콜로이드 등이 막면에 퇴적, 부착하는 것을 제어하는 것을 목적으로 하고 있는 것이다. 상기 십자 흐름(이하, 십자류 여과 방식이라 칭하기도 함.)에는 농축수를 순환시키는 순환방식과 계외로 배출하는 일과방식이 있지만, 일과방식은 회수율이 떨어지는 단점이 있어, 순환방식이 바람직하다. 정밀여과 법에서는 십자류 여과방식과 dead end 여과방식의 어느 것이나 채용할 수 있지만, 한외여과법이나 역삼투 법에서는 cross flow 여과방식으로 운전되는 것이 많다.In the supplying to the test cell, the cross flow is a filtration method in which the membrane feed water flows along the membrane surface as one of the operating methods of the membrane filtration device so that water passing through the membrane flows in a direction perpendicular to the feed water. It is also called cross-flow filtration. The purpose is to control the deposition and adhesion of suspended solids and colloids in the membrane feed water to the membrane surface by flowing the membrane feed water in parallel with the membrane surface. The cross flow (hereinafter, also referred to as cross flow filtration method) includes a circulation method for circulating concentrated water and a routine method for discharging out of the system, but the daily method has a disadvantage in that a recovery rate is low, and a circulation method is preferable. Both microfiltration and dead end filtration can be used in the microfiltration method, but the ultrafiltration and reverse osmosis methods are often operated by cross flow filtration.
상기 담수로 추출 및 분리되는 단계에서, 상기 역삼투막(130)은 상기 막여과장치(120)를 통해 처리된 처리수로부터 염분을 제거하고 담수를 추출, 분리하는 역할을 한다.In the step of extracting and separating into fresh water, the
상기 인자를 측정하는 단계에서, 상기 인자는 담수 인자(염도, pH, 보론 농도, 염소 농도 및 온도) 및 해수 인자(염도, pH, 보론 농도, 염소 농도 및 온도), 및 역삼투막의 단위 면적당과 단위 시간당 통과한 담수의 질량이며, 상기 해수 인자는 해수가 역삼투막을 투과하기 전의 해수의 인자(염도, pH, 보론 농도, 염소 농도 및 온도)를 말한다.In the step of measuring the factor, the factor is a freshwater factor (salinity, pH, boron concentration, chlorine concentration and temperature) and seawater factor (salinity, pH, boron concentration, chlorine concentration and temperature), and per unit area of reverse osmosis membrane The mass of fresh water passed per hour, wherein the seawater factor refers to the seawater factor (salinity, pH, boron concentration, chlorine concentration and temperature) before the seawater penetrates the reverse osmosis membrane.
상기 해수의 역삼투막에 의한 분리 공정은 해수조건 30,000-40,000 mg/l NaCl 용액, 압력 15-60 bar, 온도 실온에서 수행된다. 염투과성을 포함한 이온 농도 변화와 pH는 공급 용액과 투과 용액의 이온 농도를 전도도 측정기(conductivity meter)를 이용하여 측정하고 하기식을 통해 계산하여 산출한다.The separation process of the reverse osmosis membrane of the seawater is carried out at seawater conditions 30,000-40,000 mg / l NaCl solution, pressure 15-60 bar, temperature room temperature. The ion concentration change and pH, including salt permeability, are calculated by measuring the ion concentration of the feed solution and the permeate solution using a conductivity meter and calculated by the following equation.
[수학식 1][Equation 1]
상기 식은 염투과성에 관해 수율 계산식을 적용한 것으로서, Cf는 역삼투막을 통과하기 전에 공급 용액의 염농도, Cp는 역삼투막을 투과한 용액의 염농도, R은 역삼투막의 염제거율(%)을 의미한다. 따라서 상기 식은 공급용액에 대해서 공급용액과 투과용액의 차이에 관한 비율을 계산함으로써 역삼투막의 염 제거 능력을 측정하는 것이다.The above formula is a yield calculation formula for salt permeability, where C f is the salt concentration of the feed solution before passing through the reverse osmosis membrane, C p is the salt concentration of the solution passed through the reverse osmosis membrane, R is the salt removal rate (%) of the reverse osmosis membrane. Therefore, the above equation is to measure the salt removal ability of the reverse osmosis membrane by calculating the ratio of the difference between the feed solution and the permeate solution.
상기 물투과율을 산출하는 단계에서, 상기 물투과율은 시간당 역삼투막의 단위 면적당 투과하는 물의 양을 측정할 수 있으며, 단위는 ℓ/m2h이다. In the step of calculating the water permeability, the water permeability can measure the amount of water permeated per unit area of the reverse osmosis membrane per hour, the unit is ℓ / m 2 h.
본 발명에 따른 해수담수화용 역삼투막의 성능분석 방법은Performance analysis method of the reverse osmosis membrane for seawater desalination according to the present invention
전처리된 해수를 15-60 bar의 압력으로 십자 흐름(cross flow)으로 테스트셀에 공급하는 단계;Supplying the pretreated seawater to the test cell in a cross flow at a pressure of 15-60 bar;
상기 셀에 공급된 해수는 역삼투막을 통과하여 염분이 제거되어 담수로 추출 및 분리되는 단계;Sea water supplied to the cell is passed through the reverse osmosis membrane to remove the salt is extracted and separated into fresh water;
상기 해수 및 담수의 인자를 측정하는 단계;Measuring factors of the sea water and fresh water;
상기 측정된 인자를 이용하여 역삼투막의 물투과율 및 염제거율을 산출하는 단계; 및Calculating the water permeability and the salt removal rate of the reverse osmosis membrane using the measured factor; And
상기 산출된 물투과율 또는 염제거율의 값으로 분산분석하여 역삼투막의 성능을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And analyzing the performance of the reverse osmosis membrane by variance analysis with the calculated water permeability or salt removal rate.
상기 분석하는 단계에서, 상기 분석은 데이터 입력과 관리, 집계, 분산 분석 등의 작업이 수행되는 것으로, 분석 결과를 일목요연한 표와 그래프로 나타내는 공정으로서, 교차분석, 상관분석, 회귀분석, 분산분석, 판별분석, 요인분석 등 복잡한 다변량 분석이 가능하다. 상기 분산분석 공정은 그 종류에 특별히 한정이 없고, SPSS(Statistical Package for the Social Sciences) 분산분석 공정 및 SAS 분산분석 공정 등이 있다. 상기 SAS 공정은 직접 명령어를 입력하는 방식이고, SPSS 공정은 일반적인 공정의 인터페이스를 채용하는 것으로 사용하기가 용이하여 SPSS 공정을 사용하는 것이 더 바람직하다.In the analyzing step, the analysis is performed such as data input and management, aggregation, analysis of variance, etc. A process of presenting the analysis results in a clear table and graph, cross analysis, correlation analysis, regression analysis, analysis of variance Complex multivariate analysis is possible, including discriminant analysis and factor analysis. The analysis of variance is not particularly limited in kind, and there are a statistical package for the social sciences (SPSS) analysis and a SAS analysis. The SAS process is a method of directly inputting a command, and the SPSS process adopts an interface of a general process and is easy to use, so it is more preferable to use the SPSS process.
상기 분석하는 단계에서, 상기 분산분석의 과정은 구체적으로 다음과 같다.In the analyzing step, the variance analysis process is as follows.
측정된 인자 데이터를 ROM-C와 ROM-DF에 저장하는 단계;Storing the measured parameter data in the ROM-C and the ROM-DF;
상기 측정된 인자 데이터로부터 산출된 물투과율과 염제거율 데이터를 ROM-F에 작성하는 단계;Writing water permeability and salt removal rate data calculated from the measured factor data into a ROM-F;
상기 ROM-F에 작성된 물투과율과 염제거율을 변수 값으로 설정하는 단계;Setting water permeability and salt removal rate written in the ROM-F to variable values;
분산분석 기법을 통하여 상기 설정된 인자의 특성분석 단계;Characterizing the set factor through analysis of variance;
이상치, 결측치를 선별하고 분산분석 기법을 통하여 평균, 중앙값, 산포도, 분산, 표준편차를 산출하는 단계; 및Selecting outliers and missing values and calculating mean, median, scatter, variance and standard deviation through variance analysis; And
상기 산출된 자료의 빈도분석, 히스토그램, 그래프와 분석 모형을 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.Deriving the frequency analysis, histogram, graph and analysis model of the calculated data; may include.
상기 저장하는 단계에서, 상기 측정된 인자 데이터는 해수 및 담수의 인자, 즉 해수의 염도, pH, 보론 농도, 염소 농도 및 온도 및 담수의 염도, pH, 보론 농도, 염소 농도 및 온도와 역삼투막의 단위 면적당과 단위 시간당 통과한 담수의 질량일 수 있다.In the storing step, the measured factor data is a factor of seawater and freshwater, that is, salinity, pH, boron concentration, chlorine concentration and temperature of seawater and salinity, pH, boron concentration, chlorine concentration and temperature and unit of reverse osmosis membrane of fresh water. It can be the mass of fresh water passed per area and per unit time.
도 3을 살펴보면, 본 발명에 따른 해수담수화용 역삼투막의 성능측정 방법에 따라 측정된 인자를 이용하여 산출된 염투과율의 데이터 값이 분산분석 공정에 적용되어 분석한 결과를 나타낸 것이다.Referring to FIG. 3, the data values of the salt permeability calculated using the factors measured according to the method for measuring the performance of the seawater desalination reverse osmosis membrane according to the present invention are shown in the analysis of variance analysis.
도 3을 참고로 하면, 시간에 따른 염제거율과 물투과성의 결과 데이터를 이용하여 선그래프와 영역도표를 도시하고 있고, 염제거율과 투과유량이 상승하고 있음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, a line graph and an area diagram are shown using the resultant data of salt removal rate and water permeability over time, and it can be seen that the salt removal rate and permeate flow rate are increasing.
상기 데이터 분석과정에서 도시할 수 있는 도표의 이용방법은 하기와 같다.How to use the chart that can be shown in the data analysis process is as follows.
데이터 분석공정에서 그래프를 도시하기 위하여 그래프 메뉴를 선택한 후, 도시하고자 하는 도표의 종류(막대도표, 점도표, 선도표, 리본도표, 하락-선도표, 영역도표, 원도표, 상자도표, 오차 막대도표, 산점도 등)를 클릭하면 대화상자가 나타난다.In the data analysis process, select the graph menu to display the graph, and then select the type of chart (bar chart, viscosity chart, diagram, ribbon chart, drop-plot chart, area chart, circle chart, box chart, error bar chart, and scatter plot). Etc.), a dialog box appears.
도 3a, 3b는 선도표이며, 선도표의 경우, 그래프 항목에서 선도표를 선택한 후 단순, 다중, 하락-선 중 원하는 도표 유형을 클릭하고 도표에 표시할 데이터인 케이스 집단들의 요약값, 개별 변수의 요약값, 각 케이스의 값 중 원하는 항목을 선택하고 알고자하는 데이터를 변수와 범주축에 입력 후 산출 도표를 확인한다.3A and 3B are diagrams, and in the case of a diagram, select a diagram from the graph item, click the desired chart type among simple, multiple, and drop-lines, and summarize the values of the case groups and summary values of the individual variables. After selecting the desired item among each case's value, input the data to know in the variable and category axis and check the output chart.
도 3c는 영역도표 대화상자를 클릭 후 단순, 수직누적 형태 중 원하는 도표를 클릭으로 선택, 도표에 표시할 데이터를 선택 후 변수와 범주축, 영역 기준변수에 입력한다. 변수창에 결과를 보기 위한 항목을 개별 선택 후 각각의 결과 도표를 확인한다.FIG. 3C shows the area chart dialog box and then clicks on the desired table from the simple and vertical accumulation form, selects the data to be displayed on the table, and inputs it into the variable, the category axis, and the area reference variable. After selecting each item to see the result in the variable window, check each result table.
바람직한 일 실시예로서, 도 3은 하나의 역삼투막의 성능평가와 내염소성 실험 결과 데이터를 분산분석 공정단계에서 분석한 것으로, 시간당(30, 60, 90, 120, 160, 180 min) Flux(L/m2h)와 Rejection(%)에 관한 그래프이다. 실험결과 값을 입력하면, 총평균과 총평균에 대한 편차와 잔차가 산출되고 실험 결과 데이터의 유의성과 그래프를 확인할 수 있다. 실험값의 유의성과 총평균과 편차, 잔차 등의 연산이 산출된다. As a preferred embodiment, Figure 3 is a performance analysis of one reverse osmosis membrane and chlorine resistance test results data analyzed in the analysis step of variance, per hour (30, 60, 90, 120, 160, 180 min) Flux (L / m 2 h) and Rejection (%). By inputting the experimental result value, the deviation and the residual for the total mean and the total mean are calculated, and the significance and graph of the experimental result data can be confirmed. The significance of the experimental values and the calculation of total mean, deviation and residual are calculated.
본 발명에 따른 해수담수화용 역삼투막의 성능분석장치는 Performance analysis device of the reverse osmosis membrane for seawater desalination according to the present invention
전처리된 해수를 15-60 bar의 압력으로 십자 흐름으로 테스트셀에 공급하는 단계;Supplying the pretreated seawater to the test cell in a cross flow at a pressure of 15-60 bar;
상기 셀에 공급된 해수는 역삼투막을 통과하여 염분이 제거되어 담수로 추출 및 분리되는 단계;Sea water supplied to the cell is passed through the reverse osmosis membrane to remove the salt is extracted and separated into fresh water;
상기 해수 및 담수의 인자를 측정하는 단계;Measuring factors of the sea water and fresh water;
상기 측정된 인자를 이용하여 역삼투막의 물투과율 및 염제거율을 산출하는 단계;Calculating the water permeability and the salt removal rate of the reverse osmosis membrane using the measured factor;
상기 측정된 인자 데이터를 ROM-C와 ROM-DF에 저장하는 단계;Storing the measured parameter data in the ROM-C and the ROM-DF;
상기 측정된 인자 데이터로부터 산출된 물투과율과 염제거율 데이터를 ROM-F에 작성하는 단계;Writing water permeability and salt removal rate data calculated from the measured factor data into a ROM-F;
상기 ROM-F에 작성된 물투과율과 염제거율을 변수 값으로 설정하는 단계;Setting water permeability and salt removal rate written in the ROM-F to variable values;
분산분석 기법을 통하여 상기 설정된 인자의 특성분석 단계;Characterizing the set factor through analysis of variance;
이상치, 결측치를 선별하고 분산분석 기법을 통하여 평균, 중앙값, 산포도, 분산, 표준편차를 산출하는 단계; 및Selecting outliers and missing values and calculating mean, median, scatter, variance and standard deviation through variance analysis; And
상기 산출된 자료의 빈도분석, 히스토그램, 그래프와 분석 모형을 도출하는 단계;에 따라 역삼투막의 성능을 분석하는 것을 특징으로 한다.Deriving the frequency analysis, histogram, graph and analysis model of the calculated data; characterized in that for analyzing the performance of the reverse osmosis membrane.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.
Claims (6)
상기 셀에 공급된 해수는 역삼투막을 통과하여 염분이 제거되어 담수로 추출 및 분리되는 단계;
상기 해수 및 담수의 인자를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 인자를 이용하여 물투과율 및 염제거율을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수담수화용 역삼투막의 성능측정 방법.Supplying the pretreated seawater to the test cell in a cross flow at a pressure of 15-60 bar;
Sea water supplied to the cell is passed through the reverse osmosis membrane to remove the salt is extracted and separated into fresh water;
Measuring factors of the sea water and fresh water; And
Computing the water permeability and salt removal rate using the measured factor; Performance measurement method of the reverse osmosis membrane for seawater desalination comprising a.
상기 셀에 공급된 해수는 역삼투막을 통과하여 염분이 제거되어 담수로 추출 및 분리되는 단계;
상기 해수 및 담수의 인자를 측정하는 단계;
상기 측정된 인자를 이용하여 역삼투막의 물투과율 및 염제거율을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 물투과율 또는 염제거율의 값으로 분산분석하여 역삼투막의 성능을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수담수화용 역삼투막의 성능분석 방법.Supplying the pretreated seawater to the test cell in a cross flow at a pressure of 15-60 bar;
Sea water supplied to the cell is passed through the reverse osmosis membrane to remove the salt is extracted and separated into fresh water;
Measuring factors of the sea water and fresh water;
Calculating the water permeability and the salt removal rate of the reverse osmosis membrane using the measured factor; And
Analyzing the performance of the reverse osmosis membrane by variance analysis to the value of the calculated water permeability or salt removal rate; performance analysis method of the desalination reverse osmosis membrane comprising a.
상기 측정된 인자 데이터를 ROM-C(역삼투막 측정셀; Reverse Osmosis Membrane-cell)과 ROM-DF(역삼투막 데이터폴더; Reverse Osmosis Membrane-Data cell)에 저장하는 단계;
상기 측정된 인자 데이터로부터 산출된 물투과율과 염제거율 데이터를 ROM-F(역삼투막 파일; Reverse Osmosis Membrane-File)에 작성하는 단계;
상기 ROM-F에 작성된 물투과율과 염제거율을 변수 값으로 설정하는 단계;
분산분석 기법을 통하여 상기 설정된 인자의 특성분석 단계;
이상치, 결측치를 선별하고 분산분석 기법을 통하여 평균, 중앙값, 산포도, 분산, 표준편차를 산출하는 단계; 및
상기 산출된 자료의 빈도분석, 히스토그램, 그래프와 분석 모형을 도출하는 단계.The method of claim 2, wherein in the analyzing, the analysis of variance comprises the following steps.
Storing the measured factor data in a ROM-C (Reverse Osmosis Membrane-cell) and a ROM-DF (Reverse Osmosis Membrane-Data cell);
Writing water permeability and salt removal rate data calculated from the measured factor data in a ROM-F (Reverse Osmosis Membrane-File);
Setting water permeability and salt removal rate written in the ROM-F to variable values;
Characterizing the set factor through analysis of variance;
Selecting outliers and missing values and calculating mean, median, scatter, variance and standard deviation through variance analysis; And
Deriving the frequency analysis, histogram, graph and analysis model of the calculated data.
상기 셀에 공급된 해수는 역삼투막을 통과하여 염분이 제거되어 담수로 추출 및 분리되는 단계;
상기 해수 및 담수의 인자를 측정하는 단계;
상기 측정된 인자 데이터를 이용하여 역삼투막의 물투과율 및 염제거율을 산출하는 단계;
상기 측정된 인자 데이터를 ROM-C와 ROM-DF에 저장하는 단계;
상기 측정된 인자 데이터로부터 산출된 물투과율과 염제거율 데이터를 ROM-F에 작성하는 단계;
상기 ROM-F에 작성된 물투과율과 염제거율을 변수 값으로 설정하는 단계;
분산분석 기법을 통하여 상기 설정된 인자의 특성분석 단계;
이상치, 결측치를 선별하고 분산분석 기법을 통하여 평균, 중앙값, 산포도, 분산, 표준편차를 산출하는 단계; 및
상기 산출된 자료의 빈도분석, 히스토그램, 그래프와 분석 모형을 도출하는 단계;에 따라 역삼투막의 성능을 분석하는 것을 특징으로 하는 해수담수화용 역삼투막의 성능분석장치.Supplying the pretreated seawater to the test cell in a cross flow at a pressure of 15-60 bar;
Sea water supplied to the cell is passed through the reverse osmosis membrane to remove the salt is extracted and separated into fresh water;
Measuring factors of the sea water and fresh water;
Calculating the water permeability and the salt removal rate of the reverse osmosis membrane using the measured factor data;
Storing the measured parameter data in the ROM-C and the ROM-DF;
Writing water permeability and salt removal rate data calculated from the measured factor data into a ROM-F;
Setting water permeability and salt removal rate written in the ROM-F to variable values;
Characterizing the set factor through analysis of variance;
Selecting outliers and missing values and calculating mean, median, scatter, variance and standard deviation through variance analysis; And
Deriving a frequency analysis, histogram, graph and analysis model of the calculated data; Performance analysis apparatus for seawater desalination reverse osmosis membrane, characterized in that for analyzing the performance of the reverse osmosis membrane.
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