KR20210039953A - 공급측 유로재 및 분리막 엘리먼트 - Google Patents

공급측 유로재 및 분리막 엘리먼트 Download PDF

Info

Publication number
KR20210039953A
KR20210039953A KR1020200124870A KR20200124870A KR20210039953A KR 20210039953 A KR20210039953 A KR 20210039953A KR 1020200124870 A KR1020200124870 A KR 1020200124870A KR 20200124870 A KR20200124870 A KR 20200124870A KR 20210039953 A KR20210039953 A KR 20210039953A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
supply
side channel
channel member
separation membrane
membrane element
Prior art date
Application number
KR1020200124870A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102436315B1 (ko
Inventor
김태형
김대헌
박태영
이필
민경훈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Publication of KR20210039953A publication Critical patent/KR20210039953A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102436315B1 publication Critical patent/KR102436315B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/10Spiral-wound membrane modules
    • B01D63/103Details relating to membrane envelopes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/10Spiral-wound membrane modules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D65/00Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/08Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/08Flow guidance means within the module or the apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/14Specific spacers
    • B01D2313/143Specific spacers on the feed side

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 명세서는 공급측 유로재 및 이를 포함하는 분리막 엘리먼트를 제공한다.

Description

공급측 유로재 및 분리막 엘리먼트{FEED SPACER AND SEPARATION MEMBRANE ELEMENT}
본 출원은 2019년 10월 02일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2019-0122323호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 공급측 유로재 및 분리막 엘리먼트에 관한 것이다.
나권형 분리막 엘리먼트는 원수가 흐를 수 있는 일정 공간이 필요하기 때문에 일반적으로 그물망 모양의 유로재(mesh-type spacer)를 사용하고 있다.
하지만 유로재의 역할은 단순히 유로를 확보해주는 것뿐만 아니라, 분리막 계면 근처에서 발생하는 이온 분극 현상(Concentration Polarization)을 완화해주기 위해 원수 채널에 더 많은 유동의 대류(flow convection)를 발생시키고자 함에 있다.
따라서, 나권형 분리막 엘리먼트의 성능 향상을 위한 유로재의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
한국 특허공개공보 제10-2014-0107214호
본 명세서는 공급측 유로재 및 차압 감소 및 염제거율이 향상된 분리막 엘리먼트를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 공급측 유로재는 망목 구조를 포함하고, 상기 망목 구조는 육각형의 눈을 포함하며, 상기 육각형의 눈은 공급액의 흐름 방향에 대하여 평행하는 한 쌍의 평행부; 및 상기 공급액의 흐름 방향에 대하여 사선 방향으로 배치되는 경사부를 포함하며,
상기 평행부의 길이는 1 mm 내지 5 mm이고,
상기 경사부의 길이는 5 mm 내지 10 mm이며,
상기 경사부 중 서로 접하는 변들이 이루는 각은 50° 내지 80°인 것인 공급측 유로재를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 공급측 유로재; 분리막; 및 투과측 유로재를 포함하는 분리막 엘리먼트를 제공한다.
본 명세서에 따른 공급측 유로재를 분리막 엘리먼트에 적용하는 경우, 차압을 저감시키고, 농도 분극을 최적화시킬 수 있다.
도 1 및 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 공급측 유로재를 도시한 것이다.
도 3은 비교예의 공급측 유로재를 도시한 것이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 분리막 엘리먼트를 도시한 것이다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태는 공급측 유로재는 망목 구조를 포함하고, 상기 망목 구조는 육각형의 눈을 포함하며, 상기 육각형의 눈은 공급액의 흐름 방향에 대하여 평행하는 한 쌍의 평행부; 및 상기 공급액의 흐름 방향에 대하여 사선 방향으로 배치되는 경사부를 포함하며,
상기 평행부의 길이는 1 mm 내지 5 mm이고,
상기 경사부의 길이는 5 mm 내지 10 mm이며,
상기 경사부 중 서로 접하는 변들이 이루는 각은 50° 내지 80°인 것인 공급측 유로재를 제공한다.
공급측 유로재를 통해 원수 채널에 더 많은 유동의 대류를 만들어 주면 분극 현상이 완화되어 생산수의 염 제거율이나 투과율 등의 물성은 개선된다. 그러나 증가된 유동 마찰로 인한 압력손실(pressure loss)은 나권형 분리막 엘리먼트 구조에서 더 큰 차압을 발생시켜 운영 원가(operating cost)의 상승을 초래한다.
이에 본 출원인은 분리막 표면에서 효과적인 유동의 대류를 발생시킴과 동시에 원수 채널의 압력 손실을 최소화할 수 있는 공급측 유로재를 발명하였다.
구체적으로, 본 명세서에 따른 공급측 유로재는 기존의 다이아몬드형의 눈을 포함하는 망목 구조를 육각형의 눈을 포함하는 망목 구조로 함으로써, 상기 공급측 유로재를 포함하는 분리막 엘리먼트의 염 제거율을 유지하면서도 차압을 최소화할 수 있다.
상기 차압을 최소화한다는 것에서 '차압'이란, 분리막 엘리먼트 공급수와 농축수의 압력의 차이를 의미한다. 구체적으로, 일정 압력으로 분리막 엘리먼트에 공급되는 원수가 상기 분리막 엘리먼트 내 공급측 유로재(Feed spacer)를 통과하면서 공급측 유로재의 망목 구조(net)에 따라 발생하는 마찰력에 의해 감소되는 압력 차이를 의미한다.
기존의 다이아몬드형의 눈을 포함하는 망목 구조의 공급측 유로재는 난류 (turbulent flow)를 유발하여, 분리막 표면의 염수 농도를 감소시킨다. 그러나 이러한 난류는 원수의 흐름을 방해하고, 차압을 발생시킬 수 있다.
차압을 저감시키기 위해서는 난류를 감소시키는 것이 필요하지만, 난류 감소(섞임 감소)는 농도 분극(concentration polarization)를 증가시켜, 분리막 엘리먼트의 염 제거율 또는 유량의 감소를 초래할 수 있다.
상기 농도 분극이란, 일정 농도로 공급되는 원수가 분리막 표면에서 여과되면서 일정 부분 농축되어 공급되는 원수의 농도보다 높아지는 현상을 의미한다. 유로재의 구조형태에 따라 발생하는 난류의 정도는 분리막 표면의 섞임 현상에 영향을 주게 되고 결국 농도 분극에 영향을 줄 수 있다.
반면, 난류의 증가에 의한 분리막 표면 농도의 감소는 일정 수준 이상에서 한계점을 보이게 된다. 결국, 과도한 난류 생성은 차압만 증가시키고 분리막 표면 농도 감소에는 기여하지 못하게 되므로 이의 최적화가 필요하다.
이에 본 명세서에 따른 공급측 유로재는 육각형의 눈을 포함하는 망목 구조를 포함하고, 상기 망목 구조를 구성하는 제1 구성사 및 제2 구성사의 배열, 각도를 최적화하여, 농도 분극의 증가를 최소화시켜, 염 제거율을 유지하며, 차압 감소도 최소화할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 공급측 유로재는 분리막 엘리먼트에 있어서, 공급 통로를 통해 유입되는 공급액이 흘러나갈 수 있는 공간을 만들어주는 유로 역할을 수행하는 직물 도는 편물을 의미하며, 원수가 흘러나갈 수 있는 공간을 만들어 줄 수 있도록 다공성 표면 구조를 갖는다. 상기 공급측 유로재는 피드 스페이서(feed spacer)를 의미할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 망목 구조(網目構造)란 그물망처럼 서로 얽혀있는 구조를 의미할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 육각형의 눈의 "육각형"은 변이 여섯 개인 도형을 의미할 수 있다, 상기 여섯 개의 변 중 두 개의 변이 한 쌍의 평행부를 구성하며, 나머지 네 개의 변이 두 쌍의 경사부를 구성한다.
본 명세서에 있어서, 상기 "육각형의 눈"은 하나의 육각형의 눈을 의미한다. 즉, 하나의 육각형의 눈을 반복되는 단위 구조로 하여 상기 망목 구조를 형성할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 공급액의 흐름 방향이란, 상기 공급측 유로재를 포함하는 분리막 엘리먼트에 포함되는 중심관의 길이 방향을 의미한다. 즉, 상기 중심관의 축심에 평행한 방향을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 평행이란 반드시 기하학적의 절대적 정의를 만족하여야 하는 것은 아니며, 연장하였을 때 서로 만나지 않고 나란하게 나열된 것을 의미할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 사선이란 상기 공급액의 흐름 방향과 평행하지 않는 방향을 의미한다. 즉, 상기 공급액의 흐름 방향과 서로 만나도록 나열된 것을 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 육각형의 눈은 두 쌍의 경사부를 포함할 수 있다. 상기 두 쌍의 경사부 중 마주보고 있는 각각의 경사부는 평행할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 평행부의 길이는 1 mm 내지 5 mm이다. 구체적으로 상기 평행부의 길이는 1 mm 내지 4 mm이다. 더욱 구체적으로 상기 평행부의 길이는 1.44 mm 내지 3.5 mm 이다.
본 명세서에 있어서, 상기 "평행부의 길이"는 전술한 하나의 육각형의 눈에 포함되는 한 쌍의 평행부 중 한 변의 평행부의 길이를 의미한다. 구체적으로, 도 1을 참고하면, b로 표시된 부분의 길이를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 경사부의 길이는 5 mm 내지 10 mm이다. 구체적으로 상기 경사부의 길이는 5 mm 내지 6 mm이다. 일 예로서, 상기 경사부의 길이는 5.1 mm 내지 6 mm 이다. 더욱 구체적으로 상기 경사부의 길이는 5.1 mm 내지 5.7 mm이다. 일 예로서, 상기 경사부의 길이는 5.4 mm 내지 5.7 mm 이다. 더욱 구체적으로 상기 경사부의 길이는 5.42 mm 내지 5.7 mm이다.
본 명세서에 있어서, 상기 "경사부의 길이"는 전술한 하나의 육각형의 눈에 포함되는 두 쌍의 경사부 중 한 변의 경사부의 길이를 의미한다. 구체적으로, 도 1을 참고하면, c로 표시된 부분의 길이를 의미한다.
상기 경사부의 길이가 상기 범위를 만족하는 경우, 특히, 5.1 mm 내지 5.7 mm의 범위를 만족하는 경우, 공급액 흐름 방향의 저항이 작아져 차압이 감소할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 경사부 중 서로 접하는 변들이 이루는 각은 50° 내지 80°이다. 구체적으로 50° 내지 75°이고, 더욱 구체적으로 55° 내지 59°이다.
상기 "경사부 중 서로 접하는 변들이 이루는 각"은 상기 경사부를 이루는 직선이 만나 이루는 각을 의미할 수 있다.
상기 경사부 중 서로 접하는 변들이 이루는 각이 상기 범위를 만족하는 경우, 공급액 흐름 방향에 대한 저항이 낮아져 차압이 감소할 수 있다.
구체적으로 상기 경사부 중 서로 접하는 변들이 이루는 각이 상기 범위를 만족하는 경우, 특히 55° 내지 59°인 경우, 공급액 흐름 방향에 대한 저항이 낮아져 차압이 감소할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 망목 구조는 제1 구성사 및 제2 구성사를 포함한다.
상기 제1 구성사 및 상기 제2 구성사의 재료는 특별히 제한되지 않으며 이 분야에서 공지된 일반적인 재료를 적절히 채용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 육각형의 눈은 제1 구성사 및 제2 구성사를 포함하며, 상기 제1 구성사 및 제2 구성사가 평행부를 구성하는 경우, 상기 제1 구성사 및 제2 구성사는 서로 맞닿아 있다.
상기 서로 맞닿아 있다는 것이란, 상기 평행부를 구성하는 상기 제1 구성사 및 제2 구성사가 꼬인 부분이 없이 나란히 배열되어 접촉하고 있다는 것을 의미할 수 있다. 일 예에 있어서, 상기 나란히 배열되어 접촉하고 있다는 것은 융착된 것을 의미할 수 있다.
상기 공급측 유로재는 참고문헌 "Purchas, D. B.; Sutherland, K. Handbook of Filter Media; Elsevier, 2002 Chapter 6 Screens and Meshs" 에 기재된 제조방법 및 조건을 참고하여 제조할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 구성사 및 상기 제2 구성사의 두께는 각각 독립적으로 300 ㎛ 내지 500 ㎛이다.
상기 제1 구성사 및 제2 구성사의 두께는 현미경을 이용하여 Top-view 에서 측정할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 경사부는 공급액의 흐름 방향에 대하여 동일한 방향으로 사선으로 배치된다.
상기 경사부가 공급액의 흐름 방향에 대하여 동일한 방향으로 사선으로 배치된다는 것은 도 1과 같이 어느 하나의 경사부가 어느 하나의 평행부로부터 a1의 각도로 기울어진 경사각을 지닌다는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 경사부는 공급액 흐름 방향에 대하여 번갈아가며 반대 방향으로 사선으로 배치된다.
상기 경사부가 공급액의 흐름 방향에 대하여 번갈아가며 반대 방향으로 사선으로 배치된다는 것은 도 2와 같이 하나의 경사부가 하나의 평행부로부터 a1의 각도로 기울어진 경사각을 지니며, 다른 하나의 경사부가 다른 하나의 평행부로부터 a2의 각도로 기울어진 경사각을 지닌다는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태는 전술한 공급측 유로재; 분리막; 및 투과측 유로재를 포함하는 분리막 엘리먼트를 제공한다.
상기 공급측 유로재 이외의, 분리막 엘리먼트에 포함되는 구성요소들은 특별히 제한되지 아니하고 당 기술분야에서 사용되는 구성요소들이 적절히 채용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 막 면적 400 ft2, 온도 25℃, 압력 225psi, NaCl 2,000ppm, 44 GPM 평균 유량 조건에서 상기 분리막 엘리먼트의 차압이 1.3 psi 이하이다.
상기 44 GPM 평균 유량의 차압은 농축수 유량 10 GPM 내지 60 GPM에서 개별 차압을 바탕으로 회귀 방정식을 이용하여 구하였다. 평균 유량은 공급수 유량 및 농축수 유량의 산술평균 값을 의미한다.
본 명세서에 있어서 "GPM"은 Gallons per Minute으로 분당 유량 단위를 나타낸다.
구체적으로 상기 차압은 1 psi 내지 1.3 psi 이하일 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 차압은 1.08 psi 내지 1.27 psi일 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 차압은 1.08 psi 내지 1.15 psi일 수 있다.
상기 분리막 엘리먼트가 상기 차압 조건을 만족하는 경우, 특히 하·폐수 또는 재활용수를 처리하는 플랜트(Plant) 일반 차압 제품 대비 일정 차압 도달 시 진행하는 CIP(Clean in place, 세척) 주기 연장 및 급격한 차압 증가에 따른 엘리먼트 파손을 줄일 수 있다. 참고로, 반복된 CIP는 수처리 플랜트(Plant)의 생산 중단 및 CIP에 사용되는 화학물질의 비용 증가를 가져올 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 2,000ppm NaCl, 압력 225 psi, 회수율 15%의 조건에서, 상기 분리막 엘리먼트의 염 제거율이 99.5% 내지 99.6% 이다. 구체적으로 상기 염 제거율은 99.5% 내지 99.56%이다.
상기 염 제거율은 하기의 계산식으로 측정할 수 있다.
[계산식]
Figure pat00001
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 공급측 유로재; 분리막; 및 투과측 유로재는 중심관에 권취된 나권형 분리막 엘리먼트이다.
상기 중심관에 권취된 것이란, 상기 중심관 외측에 상기 공급측 유로재; 분리막; 및 투과측 유로재가 감겨진 것을 의미할 수 있다.
상기 중심관은 튜브로 표현될 수 있으며, 상기 중심관은 여과된 생산수(정제수)가 유입되어 배출되는 통로 역할을 수행한다.
상기 중심관의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니나, 상기 나권형 모듈의 중심에 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 중심관은 생산수가 배출 될 수 있도록 일 측면이 개방될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 중심관은 다수 개의 공극을 포함할 수 있으며, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 나권형 모듈에 의해 수처리가 진행되면 생산수가 상기 중심관의 다수 개의 공극을 통하여 상기 중심관의 내부에 유입된 후, 유입된 생산수는 상기 중심관의 개방되어 있는 일 측면을 통하여 배출되게 된다.
상기 중심관의 소재는 특별히 한정되는 것은 아니고, 이 분야에서 공지된 일반적인 소재를 사용할 수 있다.
도 1은 실시예 1 및 실시예 3 내지 6에 따른 공급측 유로재를 도시한 것이다. 도 1의 공급측 유로재는 경사부(c)가 공급액의 흐름 방향에 대하여 동일한 방향으로 사선으로 배치된 것이다. 상기 "공급액의 흐름 방향에 대하여 동일한 방향으로 사선으로 배치된 것"이란, 공급액의 흐름 방향에 대하여 경사부(c)가 a1의 각도로 배치된 것을 의미한다.
도 2는 실시예 2에 따른 공급측 유로재를 도시한 것이다. 도 2의 공급측 유로재는 경사부(c)가 공급액 흐름 방향에 대하여 번갈아가며 반대 방향으로 사선으로 배치된 것이다. 상기 "공급액 흐름 방향에 대하여 번갈아가며 반대 방향"이란, 공급액의 흐름 방향에 대하여 경사부(c)가 a1 및 a2의 각도로 번갈아가며 배치된 것을 의미한다. 즉, a1의 각도에 대하여 반대 방향의 각도는 a2를 의미한다.
도 3은 비교예 1 내지 3에 따른 공급측 유로재를 도시한 것이다. 도 3의 공급측 유로재는 본 명세서에 따른 공급측 유로재와 다르게 다이아몬드형의 눈으로 구성되어 있다. 이와 같은 다이아몬드형의 눈은 공급액의 흐름 방향에 대하여 평행하는 한 쌍의 평행부를 포함하고 있지 않으며, 공급액의 흐름 방향에 대하여 사선 방향으로 배치되는 경사부를 포함한다.
도 1 내지 3에 있어서, “Feed Flow”란 본 명세서에 따른 “공급액의 흐름 방향”을 의미한다.
도 4는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 분리막 엘리먼트를 도시한 것이다. 구체적으로, 분리막 엘리먼트는 중심관(40), 공급측 유로재(Feed spacer)(20), 분리막(10), 투과측 유로재(30) 등을 포함하여 구성된다. 분리막 엘리먼트 원수를 흘려 보내주면, 수처리 모듈 내 공급측 유로재(20)를 통해, 원수가 유입된다. 하나 이상의 분리막(10)은 중심관(40)으로부터 외측 방향으로 연장되고, 중심관(40) 둘레로 권취되게 된다. 공급측 유로재(20)는 외부로부터 원수가 유입되는 통로를 형성하며, 하나의 분리막(10)과 다른 하나의 분리막(10) 사이의 간격을 유지시키는 역할을 수행한다. 이를 위해, 공급측 유로재(20)는 하나 이상의 분리막(10)과 상측 및 하측에서 접촉하며 중심관(40) 둘레로 권취되게 된다. 투과측 유로재(30)는 일반적으로 직물 형태의 구조를 가지며, 분리막(10)을 통해 정제된 물이 흘러나갈 수 있는 공간을 만들어주는 유로 역할을 수행하게 된다. 중심관(40)는 수처리 모듈의 중심에 위치하며, 여과된 물이 유입되어 배출되는 통로 역할을 수행한다. 이 때, 중심관(40) 외측에는 여과된 물이 유입되도록 소정 크기의 공극이 형성되는 것이 바람직하여, 하나 이상 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
제조예.
참고문헌 "Purchas, D. B.; Sutherland, K. Handbook of Filter Media; Elsevier, 2002 Chapter 6 Screens and Meshs" 에 기재된 공급측 유로재 제조방법을 참고하여, 하기 표 1에 기재된 조건을 만족하는 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4의 공급측 유로재를 각각 제조하였다.
상기 공급측 유로재를 사용하여, 막 면적 400 ft2의 분리막 엘리먼트를 제조하였다.
실시예 및 비교예.
[차압 평가]
온도 25℃, 압력 225psi, NaCl 2,000ppm, 44 GPM 평균 유량 조건에서 상기 분리막 엘리먼트의 차압을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다. 상기 44 GPM 평균 유량은 농축수 유량 10 GPM 내지 60 GPM에서 개별 차압 값을 구하고, 회귀 방정식을 도출하여 Normalization한 값이다.
[염 제거율 평가]
온도 25℃, 2,000 ppm NaCl, 압력 225 psi, 회수율 15%의 조건에서 상기 분리막 엘리먼트의 염 제거율을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
구체적으로 상기 염 제거율은 하기의 계산식으로 계산하여, 하기 표 1에 기재하였다.
[계산식]
Figure pat00002
눈의 모양 경사부 중 서로 접하는 변들이 이루는 각(°) 평행부의 길이(mm) 경사부의 길이(mm) 차압(psi) 염 제거율(%)
실시예 1 육각형 A 75 3.5 5.1 1.27 99.56
실시예 2 육각형 B 75 3.5 5.1 1.27 99.5
실시예 3 육각형 A 65 2.57 5.42 1.2 99.56
실시예 4 육각형 A 65 3.5 5.42 1.16 99.56
실시예 5 육각형 A 55 1.44 5.7 1.15 99.56
실시예 6 육각형 A 55 3.5 5.7 1.08 99.55
비교예 1 다이아몬드 75 - 4.56 1.93 99.57
비교예 2 다이아몬드 60 - 5.89 1.33 99.56
비교예 3 다이아몬드 90 - 2.9 3.94 99.60
비교예 4 육각형 A 75 2 3.38 1.73 99.56
상기 표 1에 의하면, 실시예 1 내지 6의 차압이 비교예 1 내지 4의 차압보다 낮음을 확인할 수 있다. 이로써, 본 명세서에 따른 공급측 유로재를 포함하는 분리막 엘리먼트는 차압 감소를 줄이고 농도 분극을 최적화시켜 우수한 성능을 가짐을 확인할 수 있었다.
10: 분리막
20: 공급측 유로재
30: 투과측 유로재
40: 중심관
a: 경사부 중 서로 접하는 변들이 이루는 각
a1: 공급액의 흐름 방향에 대하여 동일한 방향의 각도
a2: 공급액의 흐름 방향에 대하여 a1과 반대 방향의 각도
b: 평행부의 길이
c: 경사부의 길이

Claims (9)

  1. 공급측 유로재는 망목 구조를 포함하고,
    상기 망목 구조는 육각형의 눈을 포함하며,
    상기 육각형의 눈은 공급액의 흐름 방향에 대하여 평행하는 한 쌍의 평행부; 및 상기 공급액의 흐름 방향에 대하여 사선 방향으로 배치되는 경사부를 포함하며,
    상기 평행부의 길이는 1 mm 내지 5 mm이고,
    상기 경사부의 길이는 5.1 mm 내지 10 mm이며,
    상기 경사부 중 서로 접하는 변들이 이루는 각은 50° 내지 80°인 것인 공급측 유로재.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 망목 구조는 제1 구성사 및 제2 구성사를 포함하는 것인 공급측 유로재.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 육각형의 눈은 제1 구성사 및 제2 구성사를 포함하며,
    상기 제1 구성사 및 제2 구성사가 평행부를 구성하는 경우, 상기 제1 구성사 및 제2 구성사는 서로 맞닿아 있는 것인 공급측 유로재.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 구성사 및 상기 제2 구성사의 두께는 각각 독립적으로 300 ㎛ 내지 500 ㎛인 것인 공급측 유로재.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 경사부는 공급액의 흐름 방향에 대하여 동일한 방향으로 사선으로 배치되는 것인 공급측 유로재.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 경사부는 공급액 흐름 방향에 대하여 번갈아가며 반대 방향으로 사선으로 배치되는 것인 공급측 유로재.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 따른 공급측 유로재; 분리막; 및 투과측 유로재를 포함하는 분리막 엘리먼트.
  8. 청구항 7에 있어서, 막 면적 400 ft2, 온도 25℃, 압력 225psi, NaCl 2,000ppm, 44 GPM 평균 유량 조건에서 상기 분리막 엘리먼트의 차압이 1.3 psi이하인 것인 분리막 엘리먼트.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 공급측 유로재; 분리막; 및 투과측 유로재는 중심관에 권취된 나권형 분리막 엘리먼트인 것인 분리막 엘리먼트.
KR1020200124870A 2019-10-02 2020-09-25 공급측 유로재 및 분리막 엘리먼트 KR102436315B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190122323 2019-10-02
KR20190122323 2019-10-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210039953A true KR20210039953A (ko) 2021-04-12
KR102436315B1 KR102436315B1 (ko) 2022-08-25

Family

ID=75338298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200124870A KR102436315B1 (ko) 2019-10-02 2020-09-25 공급측 유로재 및 분리막 엘리먼트

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220370959A1 (ko)
EP (1) EP4039357A4 (ko)
KR (1) KR102436315B1 (ko)
CN (1) CN114126747A (ko)
WO (1) WO2021066405A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114656093B (zh) * 2022-04-22 2023-04-07 倍杰特集团股份有限公司 一种焦化废水零排放预处理装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004050005A (ja) * 2002-07-18 2004-02-19 Japan Organo Co Ltd スパイラル型膜エレメント、逆浸透膜モジュール及び逆浸透膜装置
KR20070031279A (ko) * 2004-03-26 2007-03-19 닛토덴코 가부시키가이샤 스파이럴형 분리막 엘리먼트
KR20140107214A (ko) 2011-12-02 2014-09-04 도레이 카부시키가이샤 분리막 엘리먼트 및 분리막 엘리먼트의 제조 방법
JP2015205269A (ja) * 2014-04-08 2015-11-19 東レ株式会社 分離膜構造体および分離膜エレメント
WO2018056090A1 (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 東レ株式会社 分離膜エレメントおよびその運転方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3098600B2 (ja) * 1991-12-18 2000-10-16 日東電工株式会社 スパイラル型分離膜モジュール
JP2004283708A (ja) * 2003-03-20 2004-10-14 Nitto Denko Corp スパイラル型分離膜エレメント
JP4688140B2 (ja) * 2004-03-26 2011-05-25 日東電工株式会社 スパイラル型分離膜エレメント
JP4587937B2 (ja) * 2005-10-31 2010-11-24 日東電工株式会社 スパイラル型分離膜エレメント
JP2009195870A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Nitto Denko Corp スパイラル型膜エレメント
KR102046685B1 (ko) * 2015-09-30 2019-12-04 주식회사 엘지화학 역삼투압 필터 모듈
JP6353957B2 (ja) * 2016-11-18 2018-07-04 日東電工株式会社 原水流路スペーサ、および、これを備えたスパイラル型膜エレメント
KR102157928B1 (ko) * 2017-10-20 2020-09-18 주식회사 엘지화학 3층 구조의 공급 스페이서 및 이를 포함하는 역삼투막 필터 모듈
KR102061303B1 (ko) 2018-04-20 2020-02-11 주식회사 엠티이엔지 토우 돌리 조립체용 거치대

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004050005A (ja) * 2002-07-18 2004-02-19 Japan Organo Co Ltd スパイラル型膜エレメント、逆浸透膜モジュール及び逆浸透膜装置
KR20070031279A (ko) * 2004-03-26 2007-03-19 닛토덴코 가부시키가이샤 스파이럴형 분리막 엘리먼트
KR20140107214A (ko) 2011-12-02 2014-09-04 도레이 카부시키가이샤 분리막 엘리먼트 및 분리막 엘리먼트의 제조 방법
JP2015205269A (ja) * 2014-04-08 2015-11-19 東レ株式会社 分離膜構造体および分離膜エレメント
WO2018056090A1 (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 東レ株式会社 分離膜エレメントおよびその運転方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4039357A4 (en) 2022-11-16
CN114126747A (zh) 2022-03-01
WO2021066405A1 (ko) 2021-04-08
US20220370959A1 (en) 2022-11-24
EP4039357A1 (en) 2022-08-10
KR102436315B1 (ko) 2022-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101107530B1 (ko) 스파이럴형 분리막 엘리먼트
KR102046685B1 (ko) 역삼투압 필터 모듈
RU2562995C2 (ru) Геометрия основы и мембрана для фильтрации
KR102436315B1 (ko) 공급측 유로재 및 분리막 엘리먼트
KR20190137812A (ko) 여과 권취 요소를 위한 단계적 스페이서
US20190209974A1 (en) Improved filtration membrane
KR102157928B1 (ko) 3층 구조의 공급 스페이서 및 이를 포함하는 역삼투막 필터 모듈
JP2004283708A (ja) スパイラル型分離膜エレメント
WO2019220886A1 (ja) 流路スペーサ及びスパイラル型膜エレメント
JP2009028714A (ja) スパイラル型分離膜エレメント
CN113015842B (zh) 用于供应低盐度注入水的系统和方法
JP7133356B2 (ja) 流路スペーサ及びスパイラル型膜エレメント
CN109012205B (zh) 一种产水隔网、卷制方法以及反渗透膜元件
JP2007209956A (ja) スパイラル型分離膜エレメント
KR102230979B1 (ko) 공급 스페이서 및 이를 포함하는 역삼투압 필터 모듈
KR101961545B1 (ko) 자연 여과방식 정수기의 필터에 적합한 기포층 분산유닛
KR101467253B1 (ko) 고정식 와류유도층이 구비된 분리막 여과기
EP4295942A1 (en) Feed spacer having three-layered structure and reverse osmosis membrane filter module comprising same
KR101984553B1 (ko) 가압식 막분리 모듈의 유입부에 부설되는 유량균등배분장치
KR20200112415A (ko) 고회수율 역삼투 스페이서 및 엘리먼트
CN113613762B (zh) 用于降低反渗透元件的压差的进料间隔件和形成喷嘴
JP7109991B2 (ja) 流路スペーサ及びスパイラル型膜エレメント
CN113244773A (zh) 一种用于卷式膜元件的浓水隔网
CN117919955A (zh) 一种卷式膜元件
JP2005319454A (ja) スパイラル型分離膜エレメント

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant