KR20170122034A - reverse osmosis module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 역삼투 분리막 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 염(salt)이 녹아있는 원수를 효과적으로 여과하는데 사용될 수 있는 역삼투 분리막 모듈에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
물은 투과시키지만 물에 용해되어 있는 용질(이온 및 분자)은 투과시키지 않고 용매인 물만을 투과시키는 성질을 가진 반투과성 멤브레인이 고농도 용액과 저농도 용액 사이에 위치하면 저농도 용액의 용매가 고농도 용액으로 이동하여 농도 차를 줄이려는 하는 자연현상을 삼투현상이라 하며, 이때 발생되는 고농도 용액과 저농도 용액 사이에 발생되는 수두 압력 차를 삼투압이라 한다. 상기 고농도 용액에 삼투압이상의 압력을 가하면 고농도 용액의 용매가 저농도 용액으로 반대로 이동하며 이를 역삼투 원리이다.When a semi-permeable membrane permeates water but does not permeate solutes (ions and molecules) dissolved in water but only water, which is a solvent, permeates, when a high-concentration solution and a low-concentration solution are positioned between the high concentration solution and the low concentration solution, the solvent of the low concentration solution moves to the high concentration solution The natural phenomenon to reduce the concentration difference is called osmotic phenomenon. The osmotic pressure difference between the high and low concentration solutions is called osmotic pressure. When a pressure higher than the osmotic pressure is applied to the high concentration solution, the solvent of the high concentration solution moves backward to the low concentration solution, and this is the reverse osmosis principle.
상기와 같은 역삼투 원리는 지구온난화에 의한 기후변화, 산업화에 따른 공업용수증가, 인구증가에 따른 물 수요의 증가로 심각해진 물 부족을 해결할 수 있는 방법의 하나인 바닷물을 이용한 해수 담수화 기술의 핵심이다. The reverse osmosis principle as described above is one of the ways to solve the serious water shortage due to climate change due to global warming, increase in industrial use due to industrialization, and increase in water demand due to population increase, which is the core of seawater desalination technology to be.
바닷물 속의 염을 제거하여 사용하기 위한 방법으로는 증발법과 역삼투법으로 크게 나눌 수 있다. 역삼투 방식은 압력을 이용하여 높은 농도의 용액에서 용매인 물을 낮은 농도의 용액쪽으로 이동시킴으로써 염과 물을 분리하는 것이다.Methods for removing salts in seawater can be roughly divided into evaporation and reverse osmosis. Reverse osmosis is the separation of salt and water by transferring water, a solvent in a high concentration solution, to a low concentration solution using pressure.
종래의 역삼투 분리막 모듈은 여과를 위한 멤브레인을 포함한다. 원수가 멤브레인에 체류하는 시간이 짧으면 여과된 후 회수되는 정수량이 감소되어 상대적으로 회수율이 낮게 된다. 따라서, 원수가 멤브레인에서 체류하는 시간을 증가시키기 위한 필요성이 요구되고 있다.Conventional reverse osmosis membrane modules include membranes for filtration. If the time required for the raw water to stay in the membrane is short, the amount of the purified water recovered after filtration is decreased, and the recovery rate is relatively low. Thus, there is a need for a need to increase the residence time of the raw water in the membrane.
본 발명의 목적은 원수의 체류 시간이 증가될 수 있게 한 역삼투 분리막 모듈을 제공하고자 한다. It is an object of the present invention to provide a reverse osmosis membrane module in which the residence time of raw water can be increased.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 운전 중 일부분이 변형되는 것을 방지할 수 있게 한 역삼투 분리막 모듈을 제공하고자 한다.It is still another object of the present invention to provide a reverse osmosis membrane module that can prevent a part of the operation from being deformed during operation.
본 발명의 일 측면에 따른 역삼투 분리막 모듈은 다공성 유출관, 상기 다공성 유출관에 권취된 멤브레인 및 상기 멤브레인의 적어도 일부분에 형성되어 상기 멤브레인에 유입된 유체의 흐름이 지그재그 형상이되도록 상기 유체의 흐름을 가이드하는 격벽을 포함한다.The reverse osmosis membrane module according to one aspect of the present invention includes a porous outflow tube, a membrane wound around the porous outflow tube, and a flow channel formed in at least a portion of the membrane, the flow of the fluid flowing into the membrane being zigzag As shown in FIG.
이때, 상기 멤브레인은 상기 격벽에 의해 유체가 유입되는 유입구간이 형성되고, 상기 유입구간의 폭은 상기 다공성 유출관에 권취되는 멤브레인의 길이보다 작을 수 있다.At this time, the membrane has an inlet section through which the fluid is introduced by the partition, and the inlet section may have a width smaller than a length of the membrane wound around the porous outlet tube.
이때, 상기 멤브레인은 상기 격벽에 의해 유체가 유입되는 유입구간, 유체가 이송되는 이송구간 및 유체가 배출되는 배출구간으로 구분되고, 상기 멤브레인에 유입된 유체는 상기 유입구간에서 상기 다공성 유출관과 나란한 제1 방향으로 이동하고, 방향을 변경하여 상기 이송구간에서는 상기 제1방향과 반대 방향인 제2 방향으로 이동하고, 방향을 재차 변경하여 상기 배출구간에서는 상기 제1 방향으로 이동할 수 있다.At this time, the membrane is divided into an inflow section through which the fluid is introduced by the partition, a transfer section through which the fluid is transferred, and a discharge section through which the fluid is discharged, and the fluid introduced into the membrane flows along the porous outflow tube Moving in a first direction, changing a direction, moving in a second direction opposite to the first direction in the transporting section, changing the direction again, and moving in the first direction in the discharge section.
이때, 상기 멤브레인은 상기 격벽에 의해 유체가 유입되는 유입구간, 유체가 이송되는 이송구간 및 유체가 배출되는 배출구간으로 구분되고, 상기 격벽은, 상기 다공성 유출관에 대해 직교하도록 형성되고, 어느 하나의 일단은 상기 다공성 유출관에 연결되어 상기 유입구간의 폭을 형성하고, 다른 하나의 일단은 상기 멤브레인의 끝부분에 연결되어 상기 배출구간의 폭을 형성하는 두 개의 제1 가이드 벽 및 상기 다공성 유출관과 나란하게 형성되며, 일단이 상기 두 개의 제1 가이드 벽 각각의 단부에 연결된 두 개의 제2 가이드 벽을 포함할 수 있다.The membrane is divided into an inlet section through which the fluid is introduced by the partition wall, a transfer section through which the fluid is transferred and a discharge section through which the fluid is discharged. The partition wall is formed to be perpendicular to the porous outlet pipe, One end of which is connected to the porous outlet pipe to form the width of the inlet section and the other end of which is connected to the end of the membrane to form the width of the outlet section, And one end may include two second guide walls connected to the ends of the two first guide walls.
이때, 상기 멤브레인의 끝부분을 따라 형성된 제3 가이드 벽을 더 포함할 수하는 있다.At this time, a third guide wall may be formed along the end portion of the membrane.
이때, 상기 격벽은 액체 상태의 접착액을 상기 멤브레인 내부에 주입한 다음 경화시킨 것일 수 있다.At this time, the barrier ribs may be formed by injecting an adhesive liquid in a liquid state into the membrane and then curing.
본 발명의 역삼투 분리막 모듈은 격벽을 포함하여 원수의 체류시간을 증가시킴으로써, 일반적인 역삼투 분리막 모듈과 비교하여 정수량이 증가되면서 회수율이 증가될 수 있다. 따라서, 멤브레인이 보다 효율적으로 사용될 수 있다.The reverse osmosis membrane module of the present invention increases the retention time by increasing the retention time of raw water including the septum, thereby increasing the recovery rate while increasing the purified water amount compared with the general reverse osmosis membrane module. Thus, the membrane can be used more efficiently.
또한, 본 발명에 따른 역삼투 분리막 모듈은 유입수 유로에 형성되는 격벽은 접착액을 사용하여 경화시켜 형성함으로써, 운전하면서 발생할 수 있는 변형이 최소화됨으로써 분리막 모듈의 내구성이 향상될 수 있다.Further, in the reverse osmosis membrane module according to the present invention, the partition walls formed in the inflow water channel are formed by curing using an adhesive liquid, thereby minimizing deformation that may occur during operation, thereby improving the durability of the membrane module.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 역삼투 분리막 모듈은 격벽에 의해 유체 선속도가 증가됨으로써, 멤브레인 표면의 오염지수가 개선될 수 있다.In addition, since the reverse osmosis membrane module according to the present invention increases the fluid linear velocity by the partition walls, the contamination index of the membrane surface can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 역삼투 분리막 모듈에서 멤브레인이 다공성 유출관으로부터 펼쳐진 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 격벽의 형상의 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 멤브레인이 다공성 유출관에 권취된 상태에서 압력에 따른 분리막 모듈의 변형 상태를 실험하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 압력에 따른 멤브레인의의 변형 상태를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 별도의 접착액이나 접착 테이프를 사용하지 않고 다공성 유출관에 멤브레인을 권취한 분리막 모듈에 압력을 가한 후의 상태를 촬영한 사진이다.
도 7은 접착 테이프로 격벽을 형성하여 멤브레인을 다공성 유출관에 권취한 분리막 모듈에 압력을 가한 후의 상태를 촬영한 사진이다.
도 8은 접착액으로 격벽을 형성하여 멤브레인을 다공성 유출관에 권취한 분리막 모듈에 압력을 가한 후의 상태를 촬영한 사진이다.1 is a perspective view illustrating a reverse osmosis membrane module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a state in which a membrane is unfolded from a porous outlet pipe in the reverse osmosis membrane module of FIG. 1;
3 is a view showing another example of the shape of the partition wall.
4 is a view illustrating a process of testing a deformation state of a separation membrane module according to a pressure in a state where the membrane is wound on a porous outflow tube.
5 is a graph for explaining the deformation state of the membrane according to the pressure.
6 is a photograph of a state after pressure is applied to a separation membrane module in which a membrane is wound around a porous outlet pipe without using any adhesive liquid or adhesive tape.
7 is a photograph of a state after pressure is applied to a separation membrane module in which a partition wall is formed with an adhesive tape and the membrane is wound around a porous outflow tube.
8 is a photograph of a state after forming a partition wall with an adhesive liquid and applying a pressure to a separation membrane module in which a membrane is wound around a porous outflow tube.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.In addition, in the various embodiments, elements having the same configuration are denoted by the same reference numerals and only representative embodiments will be described. In other embodiments, only the configurations other than the representative embodiments will be described.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" between other parts. Also, when a part is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 역삼투 분리막 모듈에서 멤브레인이 다공성 유출관으로부터 펼쳐진 상태를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a perspective view illustrating a reverse osmosis membrane module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view illustrating a state in which a membrane is opened from a porous outlet tube in the reverse osmosis membrane module of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈은 다공성 유출관(110), 멤브레인(130) 및 격벽(120)을 포함할 수 있다.1 and 2, the reverse osmosis membrane module according to an embodiment of the present invention may include a
다공성 유출관(110)은 유체가 출입되는 부분이다. 이러한 다공성 유출관(110)의 상세한 구조에 대해서는 후술하기로 한다.The
멤브레인(130)은 원수를 여과한다. 멤브레인(130)은 일례로 원수의 여과에 사용되는 역삼투 평막을 다공성 유출관(110)의 외주면에 권취한 것이다. 이러한 멤브레인(130)은 유체가 이동될 수 있는 유입수 유로 형성체인 메쉬(mesh)와 함께 다공성 유출관(110) 외주면에 권취된다. 이러한 유로 형성체인 메쉬는 유체가 유입되는 유입수 유로 및 유체가 유출되는 유출수 유로가 형성될 수 있다.
즉, 멤브레인(130)은 염을 제거할 수 있는 평막 형태의 역삼투 분리막으로 통상적인 구성일 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.That is, the
멤브레인(130)의 외부는 하우징(미도시)에 의해 보호될 수 있다. 이러한 하우징은 일반적인 역삼투 분리막 모듈에 포함된 구성요소이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The exterior of the
격벽(120)은 멤브레인(130)의 적어도 일부분에 형성되어 멤브레인(130)에 유입된 유체의 흐름이 지그재그 형상이 되도록 유체의 흐름을 가이드한다. 이를 위하여 격벽(120)은 멤브레인(130) 내부를 여러 부분으로 구획할 수 있다. 이에 따라, 멤브레인(130) 내부에는 유입수 유로 및 유출수 유로가 형성될 수 있다.The
한편, 멤브레인(130)은 격벽(120)에 의해 유체가 유입되는 유입구간(F1), 유체가 이송되는 이송구간(F2) 및 유체가 배출되는 배출구간(F3)으로 구분될 수 있다. The
멤브레인(130)으로 유입된 유체는 유입구간(F1)에서 다공성 유출관(110)과 나란한 제1 방향으로 이동하고, 방향을 변경하여 이송구간(F2)에서는 제1방향과 반대 방향인 제2 방향으로 이동하고, 방향을 재차 변경하여 배출구간(F3)에서는 제1 방향으로 이동할 수 있다.The fluid introduced into the
여기서, 유입구간(F1)의 폭(L1) 및 배출구간(F3)의 폭(L2)은 역삼투 분리막 모듈(100)의 설계에 따라 다양하게 가변될 수 있으나, 유입구간(F1)의 폭(L1)은 일례로 다공성 유출관(110)에 권취되는 멤브레인(130)의 길이보다 작을 수 있다.Here, the width L1 of the inlet section F1 and the width L2 of the outlet section F3 may be variously changed according to the design of the reverse
더욱 상세하게 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈에서 유입구간(F1)의 폭(L1) 및 배출구간(F3)의 폭(L2)은 다공성 유출관(110)에 권취되는 멤브레인(130)의 길이의 1/3일 수 있다. 이때, 유입구간(F1), 이송구간(F2) 및 배출구간(F3)의 폭은 유사할 수 있다.2, the width L1 of the inlet section F1 and the width L2 of the outlet section F3 in the reverse osmosis membrane module according to an embodiment of the present invention are the same as those of the porous outlet May be 1/3 of the length of the
이와 다르게, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 일실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈(200)에서 유입구간(F1)의 폭(L3)은 다공성 유출관(110)에 권취되는 멤브레인(130)의 길이의 1/2일 수 있다. 그라고, 배출구간(F3)의 폭(L4)은 다공성 유출관(110)에 권취되는 멤브레인(130)의 길이의 1/4일 수 있다. 즉, 이송구간(F2)의 폭도 배출구간(F3)과 유사할 수 있다.3, the width L3 of the inflow section F1 of the reverse
전술한 격벽(120)은 일례로 두 개의 제1 가이드 벽(120a)과 두 개의 제2 가이드 벽(120b)을 포함할 수 있다.The
두 개의 제1 가이드 벽(120a)은 상기 다공성 유출관(110)에 대해 직교하도록 형성되고, 어느 하나의 일단은 상기 다공성 유출관(110)에 연결되어 상기 유입구간(F1)의 폭을 형성하고, 다른 하나의 일단은 상기 멤브레인(130)의 끝부분에 연결되어 상기 배출구간(F3)의 폭을 형성한다.The two
두 개의 제2 가이드 벽(120b)은 다공성 유출관(110)과 나란하게 형성되며, 일단이 상기 두 개의 제1 가이드 벽(120a) 각각의 단부에 연결된다.The two
이러한 제1 가이드 벽(120a)은 역삼투 분리막 모듈의 유입구간(F1)의 폭(L1 또는 L3) 및 배출구간(F3)의 폭(L2 또는 L4)을 조절할 수 있다. 그리고, 제2 가이드 벽(120b)은 역삼투 분리막 모듈에서 유입구간(F1)과 이송구간(F2) 경계의 간격 및 이송구간(F2)과 배출구간(F3) 경계의 간격을 조절할 수 있다. 또한, 제2 가이드 벽(120b)은 유체가 유입구간(F1), 이송구간(F2) 및 배출구간(F3)에서 안정적으로 이동될 수 있게 한다.The
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈은 제3 가이드 벽(120c)을 더 포함할 수 있다. 제3 가이드 벽(120c)은 멤브레인(130)의 끝부분을 따라 형성된다.Meanwhile, the reverse osmosis membrane module according to an embodiment of the present invention may further include a
전술한 격벽(120)은 액체 상태의 접착액을 멤브레인(130) 내부에 주입한 다음 경화시킨 것일 수 있다. 여기서, 접착액은 일례로 본드, 글루(glue), 폴리우레탄 및 폴리에폭시 중 선택된 어느 하나일 수 있다. 이와 같은 방법에 의해 형성된 격벽(120)의 두께는 1㎜ 내지 10㎜의 범위에 포함될 수 있다.The
전술한 멤브레인(130)은 소정의 두께로 이루어진 평막 형태로서, 상기와 같이 접착액을 도포 후 권취하게 되면, 멤브레인-유입수 유로형성체(메쉬)-멤브레인의 샌드위치 구조가 접착액이 도포된 영역이 서로 결합되어 유입수의 흐름을 조절하여 유입수가 유입구간(F1) 이송구간(F2) 배출구간(F3)으로 순차적인 흐름을 유도하게 될 수 있다.When the adhesive liquid is applied and wound as described above, the membrane-inlet channel structure (mesh) -the sandwich structure of the membrane is coated with the adhesive liquid, So that the inflow water can be guided in a sequential flow to the inlet section F1 and the F2 outlet section F3 by controlling the flow of the inflow water.
이하에서는 전술한 구조들로 이루어진 역삼투 분리막 모듈(100, 200)이 비교예의 역삼투 분리막 모듈과 비교하여 회수율 및 선속도가 개선되었다는 것을 설명하기로 한다.Hereinafter, it will be described that the reverse
여기서, 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 따른 역삼투 분리막 모듈에 포함된 멤브레인은 평막 형태일 수 있으며, 평막의 두께는 0.15㎜이고, 폭은 250mm이며 길이는 1,150㎜이었다. 평막과 함께 권취되는 여과수 유로 형성체(메쉬)의 두께는0.558mm 이었다. 따라서, 비교예의 역삼투 분리막 모듈의 멤브레인의 여과유로 단면적은 유로 형성체의 두께와 평막의 길이를 곱한 0.000643m2 이다. Here, the membrane included in the reverse osmosis membrane module according to Examples 1, 2, and Comparative Example may be in the form of a flat membrane, and the flat membrane has a thickness of 0.15 mm, a width of 250 mm, and a length of 1,150 mm. The thickness of the filtrate flow path forming member (mesh) wound together with the flat membrane was 0.558 mm. Therefore, the cross-sectional area of the filtration flow path of the membrane of the reverse osmosis membrane module of the comparative example is 0.000643 m 2 multiplied by the thickness of the flow path forming body and the length of the flat membrane.
그리고, 실시예 1의 역삼투 분리막 모듈(100)의 유입구간(F1) 및 배출구간(F3) 각각의 멤브레인(130)의 여과유로 단면적은 0.000643m2 의 1/3인 0.000214m2 이다. 그리고, 실시예 2의 역삼투 분리막 모듈(200)의 유입구간(F1)의 멤브레인(130)의 여과유로 단면적은 0.000643m2 의 1/2인 0.000321이고, 배출구간(F3)의 멤브레인(130)의 여과유로 단면적은 0.000643m2 의 1/4인 0.000161m2 이다.And, a first embodiment of the reverse osmosis membrane filtration flow path cross-sectional area of the inlet section of the module (100), (F1) and a discharge section (F3), each of the
이와 같은 상태에서 격벽이 형성되지 않은 비교예의 역삼투 분리막 모듈은 원수의 유량은 42L/hr이고, 생산수의 유량은 12.6L/hr이므로, 회수율은 30%이다. 그러나, 실시예 1 및 실시예 2의 역삼투 분리막 모듈(100)에서 원수의 유량은 25.2L/hr이고, 생산수의 유량은 12.6L/hr이다. 따라서, 회수율은 50%이다.In the reverse osmosis membrane module of Comparative Example in which no partition was formed in this state, the flow rate of the raw water was 42 L / hr and the flow rate of the produced water was 12.6 L / hr, so that the recovery rate was 30%. However, in the reverse
이와 같이 실시예 1 및 실시예 2에 따른 역삼투 분리막 모듈(100, 200)은 비교예의 역삼투 분리막 모듈과 비교하여 회수율이 증가됨을 확인할 수 있다.As described above, it can be seen that the recovery rates of the reverse
그리고, 전술한 각각의 역삼투 분리막 모듈의 유체 선속도는 다음의 수학식 1과 같다. The fluid linear velocities of the respective reverse osmosis membrane modules are represented by the following equation (1).
여기서, V는 유체 선속도, Q는 유량 및 A는 여과유료 단면적이다.Where V is the fluid linear velocity, Q is the flow rate and A is the filtration cross sectional area.
수학식 1에 의하여, 비교예의 역삼투 분리막 모듈의 유입구간(F1)의 유체 선속도는 유입구간(F1)의 유량 42L/hr를 유입구간(F1)의 여과유로 단면적인 0.000643m2으로 나눈 값인 0.018m/s이다. 그리고, 비교예의 역삼투 분리막 모듈의 배출구간(F3)의 유체 선속도는 0.013m/s이다.According to
그러나, 실시예 1에 따른 역삼투 분리막 모듈(100)의 유입구간(F1)의 유체 선속도는 0.033m/s이고, 배출구간(F3)의 유체 선속도는 0.016m/s이다. 그리고, 실시예 2에 따른 역삼투 분리막 모듈(200)의 유입구간(F1)의 유체 선속도는 0.022m/s이고, 배출구간(F3)의 유체 선속도는 0.022m/s이다.However, the fluid linear velocity of the inlet section F1 of the reverse
이와 같이 실시예 1 및 실시예 2에 따른 역삼투 분리막 모듈(100, 200) 모두 비교예의 역삼투 분리막 모듈과 비교하여 유체 선속도가 증가되었음을 확인할 수 있다.As described above, it can be confirmed that the fluid linewidths of the reverse
특히, 실시예 1에 따른 역삼투 분리막 모듈(100)은 비교예의 역삼투 분리막 모듈과 비교예와 비교하여 유입구간(F1)의 유체 선속도가 현저하게 증가되었고, 실시예 2에 따른 역삼투 분리막 모듈(200)은 비교예의 역삼투 분리막 모듈과 비교하여 배출구간(F3)의 유체 선속도가 현저하게 증가되었다. 이러한 결과를 확인하여 볼 때, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 역삼투 분리막 모듈(100, 200) 모두 비교예의 역삼투 분리막 모듈과 비교하여 유체 선속도가 증가됨으로써, 멤브레인(130) 표면의 오염지수가 개선될 수 있음을 확인할 수 있다.In particular, the reverse
또한 본 발명의 일실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈(100, 도 2 참조)은 격벽(120)을 접착액으로 형성함으로써, 제1 가이드 벽(120a) 및 제2 가이드 벽(120b)과 멤브레인(130)이 결합된 부분은 견고하게 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 운전과정에서의 차압에 의한 형태 변형을 방지할 수 있다.2, the reverse
따라서, 유체가 제1 가이드 벽(120a) 및 제2 가이드 벽(120b)과 멤브레인(130)이 결합된 부분에서 누수되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 액체 상태의 접착액을 멤브레인(130)에 도포하여 제조함으로써, 멤브레인(130)과 경화된 격벽(120)이 견고하게 결합될 수 있다. 즉, 격벽(120)에 의해 멤브레인(130) 자체의 내구성이 더욱 향상될 수 있다.Therefore, it is possible to prevent the fluid from leaking from the portion where the
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈은 격벽을 접착액을 사용하여 형성함으로써, 운전과정에서 발생되는 변형을 최소화할 수 있다. 종래의 역삼투 분리막 모듈은 투과수 유로형성체(트리코트)와 멤브레인 및 유입수 유로 형성체(메쉬)를 샌드위치 형태로 다공성 유출관에 권취하여 제조하는 것이 일반적이며, 멤브레인과 유입수 유로 형성체(메쉬)는 화학적 결합 없이 이웃하여 접촉하고 있다. 상기 이유로 운전 중에 발생되는 유입구간(F1)과 배출구간(F3)의 압력차인 차압에 의하여 모듈의 형태가 변형되는 경우가 다수 발생할 수 있다.In addition, the reverse osmosis membrane module according to an embodiment of the present invention can minimize the deformation caused during the operation by forming the barrier ribs using an adhesive liquid. The conventional reverse osmosis membrane module is generally manufactured by winding a permeate flow path forming body (tricot), a membrane, and an inflow channel forming body (mesh) into a porous outlet pipe in the form of a sandwich, ) Are adjacent to each other without chemical bonding. For this reason, there may be many cases in which the shape of the module is deformed due to the differential pressure, which is a pressure difference between the inflow section F1 and the discharge section F3, generated during operation.
이를 해소하고자, 전술한 격벽을 접착액이 아닌 접착 테이프로 형성하는 경우, 접착 테이프들의 연결 부분에서 유체의 누수가 발생될 수 있다. 이유인 즉, 접착 테이프와 멤브레인의 접착력이 상대적으로 약하기 때문에 구조적인 문제점인 운전과정에서의 차압에 의한 형태 변형을 해결하기 어려울 수 있다. 또한 접착 테이프를 사용하여 역삼투 분리막 모듈을 제조하는 과정에서 접착 테이프의 일부분이 접히거나 휘어질 수 있으므로, 제조가 완료된 역삼투 분리막 모듈에서 불량이 발생될 가능성이 높다.In order to solve this problem, when the above-described partition is formed of an adhesive tape rather than an adhesive liquid, a leakage of fluid may occur at the connection portion of the adhesive tapes. That is, since the adhesive force between the adhesive tape and the membrane is relatively weak, it may be difficult to solve the deformation caused by the differential pressure in the operation process, which is a structural problem. Also, since a part of the adhesive tape may be folded or curved during the process of manufacturing the reverse osmosis membrane module using the adhesive tape, there is a high possibility that defects occur in the manufactured reverse osmosis membrane module.
그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈(100)은 전술한 바와 같이 본드나 글루와 같은 접착액으로 멤브레인(130) 내부에 격벽(120)을 형성하면 접착액이 멤브레인(130) 내부로 스며들었다가 경화됨으로써, 권취된 모듈의 견고함이 더욱 향상될 수 있다. 이와 같은 내용은 다음의 테스트로부터 확인할 수 있다. However, if the
도 4는 다공성 유출관에 멤브레인이 권취된 상태에서 압력에 따른 분리막 모듈의 변형 상태를 실험하는 과정을 도시한 도면이다.4 is a view illustrating a process of testing a deformation state of a separation membrane module according to a pressure in a state where a membrane is wound on a porous outflow pipe.
압력에 따른 역삼투 분리막 모듈(100)의 변형 실험은 다공성 유출관(110)에 멤브레인(130)이 권취된 상태에서 테스트 장비(10)를 사용하여 다공성 유출관(110)의 일단에 축 방향으로 소정의 크기의 압력을 가한 후 텔레스코핑 현상(telescoping)이 발생된 멤브레인(130)의 일부분의 변위를 측정한 것이다.The deformation test of the reverse
한편, 압력에 따른 역삼투 분리막 모듈(100)의 변형 실험에서 실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈(100)은 접착액을 사용하여 멤브레인(130) 내부에 격벽(120)을 형성한 것이다. 그리고, 비교예1에 따른 역삼투 분리막 모듈은 별도의 접착액이나 접착 테이프를 사용하지 않고 다공성 유출관에 멤브레인을 권취한 것이다. 또한, 비교예 2에 따른 역삼투 분리막 모듈은 접착 테이프를 사용하여 멤브레인 내부에 격벽을 형성한 것이다.Meanwhile, in the deformation test of the reverse
도 5는 압력에 따른 멤브레인의 변형 상태를 설명하기 위한 그래프이다.5 is a graph for explaining the deformation state of the membrane according to the pressure.
도 5를 참조하면, 비교예 1에 따른 역삼투 분리막 모듈은 압력 값이 대략 10kgf/㎠에서 20kgf/㎠의 범위에서는 멤브레인에서 텔레스코핑 현상이 발생되지 않았다. 그러나, 압력 값이 20kgf/㎠인 시점부터 멤브레인에서 텔레스코핑 현상이 발생되면서 압력 값이 60kgf/㎠이 될 때까지 점차 증가하였다. 그리고, 압력 값이 60kgf/㎠인 시점에서는 멤브레인의 일부분이 파손되어 이후의 Y축의 값은 도시하지 않았다.Referring to FIG. 5, in the reverse osmosis membrane module according to Comparative Example 1, the telescoping phenomenon did not occur in the membrane when the pressure value was in the range of about 10 kgf /
비교예 2에 따른 정삼투 장치는 압력 값이 대략 10kgf/㎠ 인 상태에서 압력이 점차 증가됨에 따라, 멤브레인에서 텔레스코핑 현상이 더욱 증가됨을 하였으나, 압력 값이 12kgf/㎠를 초과하면서 멤브레인의 일부분이 파손되었다. 따라서, 압력 값이 12kgf/㎠를 초과하는 경우의 Y축의 값은 도시하지 않았다.In the case of the positive osmosis device according to Comparative Example 2, the pressure was increased to 10 kgf /
실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈은 압력 값이 초기값에서 대략 90kgf/㎠이 될 때까지 텔레스코핑 현상이 발생되지 않았다. 이와 같은 실험 결과를 통하여 멤브레인 자체의 결합력이 현저하게 향상되었음을 확인할 수 있다.In the reverse osmosis membrane module according to the embodiment, the telescoping phenomenon did not occur until the pressure value reached approximately 90 kgf /
도 6은 별도의 접착액이나 접착 테이프를 사용하지 않고 다공성 유출관에 멤브레인을 권취한 것에 압력을 가한 후의 상태를 촬영한 사진이고, 도 7은 접착 테이프로 격벽을 형성하여 멤브레인을 다공성 유출관에 권취한 것에 압력을 가한 후의 상태를 촬영한 사진이고, 도 8은 접착액으로 격벽을 형성하여 멤브레인을 다공성 유출관에 권취한 것에 압력을 가한 후의 상태를 촬영한 사진이다.FIG. 6 is a photograph of a state after applying a pressure to a membrane that is wound around a porous outflow tube without using a separate adhesive liquid or adhesive tape. FIG. 7 is a photograph showing a state in which a membrane is formed by a porous tape Fig. 8 is a photograph of a state after pressure is applied to a film obtained by forming a partition wall with an adhesive liquid and winding the membrane on a porous outlet tube. Fig.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 역삼투 분리막 모듈은 소정의 압력에서 텔레스코핑 현상(Telescoping)이 발생됨을 확인할 수 있다. 이와 다르게, 도 8에 도시된 바와 같이 실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈은 소정의 압력이 가해지더라도 텔레스코핑 현상이 발생되지 않았음을 확인할 수 있다.As shown in FIGS. 6 and 7, it can be seen that the telescoping phenomenon occurs at a predetermined pressure in the reverse osmosis membrane module according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Alternatively, as shown in FIG. 8, it can be seen that the telescoping phenomenon does not occur even if a predetermined pressure is applied to the reverse osmosis membrane module according to the embodiment.
전술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈은 격벽을 포함한다. 격벽이 원수의 체류시간을 증가시킴으로써, 정수량이 증가되어 일반적인 역삼투 분리막 모듈과 비교하여 회수율이 증가될 수 있다. 따라서, 멤브레인이 보다 효율적으로 사용될 수 있다.As described above, the reverse osmosis membrane module according to an embodiment of the present invention includes a partition wall. By increasing the retention time of the raw water, the water content is increased and the recovery rate can be increased as compared with a general reverse osmosis membrane module. Thus, the membrane can be used more efficiently.
뿐만 아니라, 본 발명의 일실시예에 따른 역삼투 분리막 모듈은 격벽을 접착액을 사용하여 형성함으로써, 멤브레인의 내구성이 향상될 수 있다.In addition, the reverse osmosis membrane module according to one embodiment of the present invention can improve the durability of the membrane by forming the septum using an adhesive liquid.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And are not used to limit the scope of the present invention described in the scope. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
100: 역삼투 분리막 모듈
110: 다공성 유출관
120: 격벽
120a: 제1 가이드 벽
120b: 제2 가이드 벽
120c: 제3 가이드 벽
130: 멤브레인
F1: 유입구간
F2: 이송구간
F3: 배출구간100: reverse osmosis membrane module 110: porous outlet tube
120:
120b:
130: Membrane F1: Inflow section
F2: Transfer section F3: Discharge section
Claims (8)
상기 다공성 유출관에 권취된 멤브레인; 및
상기 멤브레인의 적어도 일부분에 형성되어 상기 멤브레인에 유입된 유체의 흐름이 지그재그 형상이되도록 상기 유체의 흐름을 가이드하는 격벽;
을 포함하는 역삼투 분리막 모듈.Porous effluent pipe;
A membrane wound around the porous outlet tube; And
A partition wall formed on at least a portion of the membrane to guide the flow of the fluid such that the flow of the fluid introduced into the membrane is zigzag;
And a reverse osmosis membrane module.
상기 멤브레인은 상기 격벽에 의해 유체가 유입되는 유입구간이 형성되고,
상기 유입구간의 폭은 상기 다공성 유출관에 권취되는 멤브레인의 길이보다의 작은 역삼투 분리막 모듈.The method according to claim 1,
The membrane is formed with an inflow section through which the fluid is introduced by the partition,
Wherein the width of the inlet section is smaller than the length of the membrane wound on the porous outlet tube.
상기 멤브레인은 상기 격벽에 의해 유체가 유입되는 유입구간, 유체가 이송되는 이송구간 및 유체가 배출되는 배출구간으로 구분되고,
상기 멤브레인에 유입된 유체는 상기 유입구간에서 상기 다공성 유출관과 나란한 제1 방향으로 이동하고, 방향을 변경하여 상기 이송구간에서는 상기 제1방향과 반대 방향인 제2 방향으로 이동하고, 방향을 재차 변경하여 상기 배출구간에서는 상기 제1 방향으로 이동하는 역삼투 분리막 모듈.The method according to claim 1,
The membrane is divided into an inflow section through which the fluid is introduced by the partition, a transfer section through which the fluid is transferred, and a discharge section through which the fluid is discharged.
The fluid introduced into the membrane moves in a first direction parallel to the porous outlet pipe in the inlet section, changes direction and moves in a second direction opposite to the first direction in the transfer section, And is moved in the first direction in the discharge section.
상기 멤브레인은 상기 격벽에 의해 유체가 유입되는 유입구간, 유체가 이송되는 이송구간 및 유체가 배출되는 배출구간으로 구분되고,
상기 격벽은,
상기 다공성 유출관에 대해 직교하도록 형성되고, 어느 하나의 일단은 상기 다공성 유출관에 연결되어 상기 유입구간의 폭을 형성하고, 다른 하나의 일단은 상기 멤브레인의 끝부분에 연결되어 상기 배출구간의 폭을 형성하는 두 개의 제1 가이드 벽; 및
상기 다공성 유출관과 나란하게 형성되며, 일단이 상기 두 개의 제1 가이드 벽 각각의 단부에 연결된 두 개의 제2 가이드 벽;을 포함하는 역삼투 분리막 모듈.The method according to claim 1,
The membrane is divided into an inflow section through which the fluid is introduced by the partition, a transfer section through which the fluid is transferred, and a discharge section through which the fluid is discharged.
Wherein,
One end of which is connected to the porous outlet pipe to form a width of the inlet section and the other end of which is connected to an end of the membrane to define a width of the outlet section Two first guide walls to form the first guide walls; And
And two second guide walls formed in parallel with the porous outlet pipe and having one end connected to an end of each of the two first guide walls.
상기 멤브레인의 끝부분을 따라 형성된 제3 가이드 벽을 더 포함하는 역삼투 분리막 모듈.5. The method of claim 4,
Further comprising a third guide wall formed along an end of the membrane.
상기 격벽은 액체 상태의 접착액을 상기 멤브레인 내부에 주입한 다음 경화시킨 것인 역삼투 분리막 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the partition wall is formed by injecting an adhesive liquid in a liquid state into the membrane and then curing the membrane.
상기 접착액은 본드, 글루(glue), 폴리우레탄 및 폴리에폭시 중 선택된 어느 하나인 역삼투 분리막 모듈.The method according to claim 6,
Wherein the adhesive liquid is any one selected from the group consisting of a bond, a glue, a polyurethane, and a polyepoxy.
상기 격벽의 두께는 1㎜ 내지 10㎜의 범위에 포함된 역삼투 분리막 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the partition wall is in the range of 1 mm to 10 mm.
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KR1020160051098A KR20170122034A (en) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | reverse osmosis module |
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---|---|---|---|---|
WO2021141149A1 (en) * | 2020-01-07 | 2021-07-15 | 도레이첨단소재 주식회사 | Reverse osmosis membrane module for water treatment |
-
2016
- 2016-04-26 KR KR1020160051098A patent/KR20170122034A/en unknown
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