KR20230131557A - System for mineralization of co2 using seawater reverse osmosis brine and membrane contactor - Google Patents

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Abstract

개시된 이산화탄소 광물화 시스템은, 중공사 분리막을 포함하는 반응부; 상기 중공사 분리막의 중공 내에 이산화탄소를 포함하는 연도 가스를 제공하는 기체 제공부; 상기 중공사 분리막의 외면을 둘러싸는 공간에 해수 담수화 공정에서 생성된 브라인을 제공하는 액체 제공부; 및 상기 반응부를 통과한 브라인으로부터 탄산염을 분리하는 탄산염 분리부를 포함한다.The disclosed carbon dioxide mineralization system includes a reaction unit including a hollow fiber separation membrane; a gas providing unit providing flue gas containing carbon dioxide within the hollow fiber separation membrane; a liquid provider providing brine generated in a seawater desalination process to a space surrounding the outer surface of the hollow fiber membrane; and a carbonate separation unit that separates carbonate from the brine that has passed through the reaction unit.

Description

해수담수화 브라인과 막접촉기를 활용한 이산화탄소 광물화 시스템{SYSTEM FOR MINERALIZATION OF CO2 USING SEAWATER REVERSE OSMOSIS BRINE AND MEMBRANE CONTACTOR} Carbon dioxide mineralization system using seawater desalination brine and membrane contactor {SYSTEM FOR MINERALIZATION OF CO2 USING SEAWATER REVERSE OSMOSIS BRINE AND MEMBRANE CONTACTOR}

본 발명은 이산화탄소의 광물화 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 해수담수화 브라인과 막접촉기를 활용한 이산화탄소 광물화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a mineralization system for carbon dioxide. More specifically, it relates to a carbon dioxide mineralization system using seawater desalination brine and a membrane contactor.

최근, 화석 연료의 사용 등에서 배출되는 이산화탄소를 감소시키기 위하여 탄소 포집, 활용 및 저장기술(Carbon Capture, Utilization and Storage)들이 제시되고 있다.Recently, carbon capture, utilization and storage technologies have been proposed to reduce carbon dioxide emitted from the use of fossil fuels.

현재 널리 사용되고 있는 산업용 이산화탄소 포집 방법은 수용액내에서 이산화탄소와 아민기(amine) 사이의 루이스 산 ­루이스 염기 상호작용을 이용하는 아민 스크러빙(amine scrubbing) 방법이다. 하지만 해당 공정은 아민 용액의 열용량이 물과 비슷하기 때문에 아민 용액의 재생을 위한 에너지 패널티(energy penalty)가 크다는 단점이 있다.The currently widely used industrial carbon dioxide capture method is amine scrubbing, which utilizes the Lewis acid-base interaction between carbon dioxide and amine groups in an aqueous solution. However, this process has the disadvantage that the energy penalty for regeneration of the amine solution is large because the heat capacity of the amine solution is similar to that of water.

그에 반해, 이산화탄소 직접 광물화(direct CO2 mineralization)는 단일 공정으로 이산화탄소를 더욱이 효과적으로 처리할 수 있다는 장점이 있다. 해당 시스템을 통해 이산화탄소를 칼슘 및 마그네슘과 반응시켜 탄산칼슘 및 탄산마그네슘을 생성할 수 있다. In contrast, direct CO 2 mineralization has the advantage of processing carbon dioxide more effectively in a single process. Through this system, carbon dioxide can be reacted with calcium and magnesium to produce calcium carbonate and magnesium carbonate.

해당 시스템의 주요 요인 중 하나는 칼슘과 마그네슘의 공급원이다. 예를 들어, 철강 산업에서 생성되는 광재(slag), 석탄회(fly ashes), 혹은 폐콘크리트와 같은 산업용 고체 폐기물들의 사용이 제시되어 왔으나, 해당 폐기물에 포함된 칼슘과 마그네슘을 활용하기 위해서는 파쇄(crushing), 활성화(activation) 혹은 소화(digestion)를 포함한 일련의 전처리(pretreatment) 과정들이 요구되며, 활용할 수 있는 금속 이온들도 미량에 불가하여 전체 공정의 효율성을 증가시키기 어렵다.One of the key factors in that system is the source of calcium and magnesium. For example, the use of industrial solid waste such as slag, fly ashes, or waste concrete from the steel industry has been proposed, but crushing is required to utilize the calcium and magnesium contained in the waste. ), activation or digestion, a series of pretreatment processes are required, and the amount of metal ions that can be utilized is limited, making it difficult to increase the efficiency of the overall process.

또한, 종래의 이산화탄소 포집 방법들은 낮은 물질 전달 효율로 인하여 반응 조건내에서의 탄산염 전환 효율이 낮고, 연속 공정이 어려우며, 시스템의 부피가 크며, 유지 비용이 크다는 단점이 있다.In addition, conventional carbon dioxide capture methods have the disadvantages of low carbonate conversion efficiency within reaction conditions due to low mass transfer efficiency, difficulty in continuous processing, large system volume, and high maintenance costs.

본 발명의 일 과제는, 해수담수화 공정 브라인 및 막접촉기를 이용하여 높은 효율을 갖는 이산화탄소 광물화 시스템을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a carbon dioxide mineralization system with high efficiency using a seawater desalination process brine and membrane contactor.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.

상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 이산화탄소 광물화 시스템은, 중공사 분리막을 포함하는 반응부; 상기 중공사 분리막의 중공 내에 이산화탄소를 포함하는 연도 가스를 제공하는 기체 제공부; 상기 중공사 분리막의 외면을 둘러싸는 공간에 해수 담수화 공정에서 생성된 브라인을 제공하는 액체 제공부; 및 상기 반응부를 통과한 브라인으로부터 탄산염을 분리하는 탄산염 분리부를 포함한다.A carbon dioxide mineralization system according to exemplary embodiments of the present invention for achieving the above-described object of the present invention includes a reaction unit including a hollow fiber separation membrane; a gas providing unit providing flue gas containing carbon dioxide within the hollow fiber separation membrane; a liquid provider providing brine generated in a seawater desalination process to a space surrounding the outer surface of the hollow fiber membrane; and a carbonate separation unit that separates carbonate from the brine that has passed through the reaction unit.

일 실시예에 따르면, 상기 이산화탄소 광물화 시스템은, 상기 반응부에 전달되기 전에 상기 브라인을 저장하는 액체 저장부를 더 포함하며, 상기 액체 저장부는 상기 브라인의 pH를 10 내지 14로 조절한다.According to one embodiment, the carbon dioxide mineralization system further includes a liquid storage unit that stores the brine before being delivered to the reaction unit, and the liquid storage unit adjusts the pH of the brine to 10 to 14.

일 실시예에 따르면, 상기 이산화탄소 광물화 시스템은, 상기 탄산염 분리부에서 탄산염과 분리된 브라인이 전달되는 용액 배출부를 더 포함하며, 상기 용액 배출부는 상기 탄산염과 분리된 브라인의 이온 농도가 미리 설정된 배출 허용 범위 내인 경우, 상기 브라인을 배출하고, 상기 배출 허용 범위를 벗어나는 경우, 상기 브라인을 상기 액체 저장부로 보낸다.According to one embodiment, the carbon dioxide mineralization system further includes a solution discharge unit through which brine separated from carbonate is delivered to the carbonate separation unit, and the solution discharge unit discharges a preset ion concentration of the brine separated from carbonate. If it is within the allowable range, the brine is discharged, and if it is outside the allowable discharge range, the brine is sent to the liquid storage unit.

일 실시예에 따르면, 상기 이산화탄소 광물화 시스템은, 상기 반응부를 통과한 연도 가스가 전달되는 기체 배출부를 더 포함하며, 상기 기체 배출부는 상기 반응부를 통과한 연도 가스의 이산화탄소 농도가 미리 설정된 배출 허용 범위인 경우, 상기 연도 가스를 배출하고, 상기 배출 허용 범위를 벗어나는 경우, 상기 연도 가스를 상기 기체 제공부로 보낸다.According to one embodiment, the carbon dioxide mineralization system further includes a gas outlet through which the flue gas passing through the reaction unit is delivered, and the gas discharge unit has a carbon dioxide concentration of the flue gas passing through the reaction unit within a preset emission tolerance range. If , the flue gas is discharged, and if it is outside the allowable discharge range, the flue gas is sent to the gas providing unit.

일 실시예에 따르면, 상기 중공사 분리막은 기공 내부로 물의 침투를 허용하지 않도록 소수성을 가지며, 막표면의 물접촉각은 80˚내지 120˚이다.According to one embodiment, the hollow fiber membrane has hydrophobicity so as not to allow water to penetrate into the pores, and the water contact angle of the membrane surface is 80° to 120°.

일 실시예에 따르면, 상기 중공사 분리막은 폴리비닐리덴 플루오라이드를 포함한다.According to one embodiment, the hollow fiber separator includes polyvinylidene fluoride.

일 실시예에 따르면, 상기 중공사 분리막은 플루오로실란 또는 클로로실란으로 표면 처리된다.According to one embodiment, the hollow fiber separator is surface treated with fluorosilane or chlorosilane.

일 실시예에 따르면, 상기 중공사 분리막은 고밀도층 및 상기 고밀도층보다 작은 밀도를 갖는 저밀도층을 포함한다.According to one embodiment, the hollow fiber separator includes a high-density layer and a low-density layer having a density smaller than the high-density layer.

일 실시예에 따르면, 상기 고밀도층은 상기 중공사 분리막의 중공에 인접하고, 상기 저밀도층은 상기 중공사 분리막의 외면에 인접한다.According to one embodiment, the high-density layer is adjacent to the cavity of the hollow fiber separator, and the low-density layer is adjacent to the outer surface of the hollow fiber separator.

일 실시예에 따르면, 상기 저밀도층은 상기 중공사 분리막의 직경 방향으로 연장되는 핑거 형상을 갖는 제1 기공을 포함하며, 상기 고밀도층은 상기 제1 기공 보다 작은 제2 기공을 포함한다.According to one embodiment, the low-density layer includes first pores having a finger shape extending in the diameter direction of the hollow fiber separator, and the high-density layer includes second pores smaller than the first pores.

일 실시예에 따르면, 상기 저밀도층은 상기 제1 기공 보다 작고 상기 제2 기공 보다 큰 제3 기공을 더 포함한다.According to one embodiment, the low-density layer further includes third pores that are smaller than the first pores and larger than the second pores.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 기공은 평균적으로, 10㎛ 이상의 폭과 50㎛ 이상의 길이를 가지며, 상기 제2 기공은 평균적으로, 0.01㎛ 내지 0.9㎛의 크기를 가지며, 상기 제3 기공은 평균적으로 1㎛ 내지 10㎛의 크기를 갖는다.According to one embodiment, the first pores have an average width of 10 μm or more and a length of 50 μm or more, the second pores have an average size of 0.01 μm to 0.9 μm, and the third pores have an average size of 0.01 μm to 0.9 μm. It has a size of 1㎛ to 10㎛.

일 실시예에 따르면, 상기 중공사 분리막의 전체 두께에 대한 상기 고밀도층의 두께 비율은 0.2 내지 0.3 이다.According to one embodiment, the thickness ratio of the high-density layer to the total thickness of the hollow fiber separator is 0.2 to 0.3.

일 실시예에 따르면, 상기 중공사 분리막의 기공도는 80% 이상이다.According to one embodiment, the porosity of the hollow fiber separator is 80% or more.

상술한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 해수담수화 공정 브라인을 유입용액으로 재활용하여 복잡한 전처리 없이 칼슘과 마그네슘의 공급원을 제공할 수 있으며, 높은 염분 농도를 갖는 브라인이 해양 생물에게 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.According to the exemplary embodiments of the present invention described above, brine from the seawater desalination process can be recycled as an inflow solution to provide a source of calcium and magnesium without complex pretreatment, and brine with a high salt concentration can be used to prevent marine life from being affected. can be prevented.

또한, 상기 이산화탄소 광물화 시스템은, 이산화탄소 포집, 분리 및 전환을 단일 시스템 내에서 진행할 수 있어 높은 효율을 가질 수 있다.In addition, the carbon dioxide mineralization system can have high efficiency because carbon dioxide capture, separation, and conversion can be performed within a single system.

또한, 상기 이산화탄소 광물화 시스템은, 중공사 막접촉기를 이용하여 이산화탄소 포집 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 운전 조건의 제어가 용이하여 탄산염 및 탄산염의 구조를 선택적으로 생산할 수 있다.In addition, the carbon dioxide mineralization system can increase carbon dioxide capture efficiency by using a hollow fiber membrane contactor, and the operating conditions can be easily controlled to selectively produce carbonate and carbonate structure.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 광물화 시스템을 모식적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 광물화 시스템의 막접촉기 모듈 및 반응 과정을 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 광물화 시스템의 막접촉기 모듈의 중공사 분리막을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 A 영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 5는 제조예 1에 따라 얻어진 중공사 분리막의 단면을 나타내는 FESEM(field emission scanning electron microscope) 사진이다.
도 6은 제조예 1에 따라 얻어진 중공사 분리막의 표면 사진(a), 표면 확대 사진(b) 및 물접촉각 측정 사진(c)이다.
Figure 1 is a block diagram schematically showing a carbon dioxide mineralization system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the membrane contactor module and reaction process of the carbon dioxide mineralization system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view showing a hollow fiber separation membrane of a membrane contactor module of a carbon dioxide mineralization system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of area A of Figure 3.
Figure 5 is a field emission scanning electron microscope (FESEM) photograph showing a cross section of the hollow fiber separator obtained according to Preparation Example 1.
Figure 6 is a surface photograph (a), an enlarged surface photograph (b), and a water contact angle measurement photograph (c) of the hollow fiber separator obtained according to Preparation Example 1.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 광물화 시스템에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, a carbon dioxide mineralization system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Since the present invention can be subject to various changes and can take various forms, specific embodiments will be illustrated and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. In the attached drawings, the dimensions of the structures are enlarged from the actual size for clarity of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, or a combination thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features or numbers. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of steps, operations, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 광물화 시스템을 모식적으로 도시한 블록도이다.Figure 1 is a block diagram schematically showing a carbon dioxide mineralization system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 이산화탄소 광물화 시스템은, 해수 담수화 공정에서 생성된 브라인(brine, 염수)를 저장하는 액체 저장부, 연도 가스를 제공하는 연도 가스 공급부 및 상기 브라인과 상기 연도 가스를 제공받아 상기 브라인과 상기 연도 가스의 반응에 의해 탄산염이 생성되는 반응부를 포함한다. Referring to FIG. 1, the carbon dioxide mineralization system includes a liquid storage unit that stores brine (salt water) generated in the seawater desalination process, a flue gas supply unit that provides flue gas, and a system that receives the brine and the flue gas. It includes a reaction section in which carbonate is generated by a reaction between brine and the flue gas.

상기 이산화탄소 광물화 시스템은 해수 담수화 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 해수 담수화 시스템은 역삼투압으로 해수를 담수화하는 담수화 라인과 담수화 공정에 필요한 에너지를 생성하기 위한 담수화 플랜트를 포함할 수 있으며, 상기 이산화탄소 광물화 시스템은 상기 담수화 라인 및 상기 담수화 플랜트에 연결되어 브라인 및 연도 가스를 제공받을 수 있다.The carbon dioxide mineralization system can be applied to a seawater desalination system. For example, the seawater desalination system may include a desalination line for desalinating seawater by reverse osmosis and a desalination plant for generating energy required for the desalination process, and the carbon dioxide mineralization system may be connected to the desalination line and the desalination plant. It can be connected to provide brine and flue gas.

상기 액체 저장부는 브라인을 제공받기 위하여, 해수 담수화 공정 라인과 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 브라인은, 해수 담수화 공정에 의해 부산물을 지칭할 수 있다. 해수 담수화 공정은 염수(해수)를 역삼투압 방식 등을 이용하여 담수로 전환하며, 담수와 분리된 해수는 원래의 농도보다 더 높은 농도를 갖는 농축수(브라인)가 된다.The liquid storage unit may be connected to a seawater desalination process line to receive brine. For example, the brine may refer to a by-product from a seawater desalination process. The seawater desalination process converts saltwater (seawater) into freshwater using a reverse osmosis method, and the seawater separated from freshwater becomes concentrated water (brine) with a higher concentration than the original.

상기 액체 저장부는 상기 해수 담수화 공정 라인으로부터 상기 브라인을 전달 받아 저장한다. 또한, 상기 액체 저장부는 상기 브라인의 pH를 조절할 수 있다.The liquid storage unit receives and stores the brine from the seawater desalination process line. Additionally, the liquid storage unit can adjust the pH of the brine.

이산화탄소 광물화에 활용하기 위하여, 상기 브라인은 알칼리성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 브라인의 pH는 7 내지 14일 수 있으며, 빠른 광물화 반응을 위하여, 10 내지 14일 수 있다. 구체적인 적정 pH는, 생성하고자 하는 탄산염의 종류에 따라 달라질 수 있다.In order to be used in carbon dioxide mineralization, the brine preferably has alkaline properties. For example, the pH of the brine may be 7 to 14, and for a rapid mineralization reaction, it may be 10 to 14. The specific appropriate pH may vary depending on the type of carbonate to be produced.

예를 들어, 상기 액체 저장부는, pH 조절부(12)를 더 포함할 수 있다. 상기 pH 조절부(12)는 상기 브라인의 pH를 검출하기 위한 pH 센서(12)를 포함할 수 있으며, 상기 브라인의 pH에 따라 필요한 경우(브라인의 pH가 설정된 pH보다 낮은 경우) NaOH 등과 같은 알칼리를 상기 브라인에 투입할 수 있다. For example, the liquid storage unit may further include a pH adjustment unit 12. The pH control unit 12 may include a pH sensor 12 for detecting the pH of the brine, and if necessary depending on the pH of the brine (when the pH of the brine is lower than the set pH), an alkali such as NaOH may be added. can be input into the brine.

상기 이산화탄소 광물화 시스템은, 상기 액체 저장부로부터 상기 반응부에 상기 브라인을 전달하는 액체 주입부를 포함할 수 있다. 상기 액체 주입부는 펌프 등과 같은 공지의 주입 수단을 포함할 수 있다. 또한, 상기 액체 주입부는 전달 경로의 제어를 위한 개폐 밸브 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 액체 주입부는 상기 액체 저장부의 구성의 일부일 수 있다.The carbon dioxide mineralization system may include a liquid injection unit that transfers the brine from the liquid storage unit to the reaction unit. The liquid injection unit may include a known injection means such as a pump. Additionally, the liquid injection unit may further include an opening/closing valve for controlling the delivery path. Additionally, the liquid injection unit may be part of the structure of the liquid storage unit.

예를 들어, 상기 용액 제공부로부터 상기 반응부 내부로 주입되는 브라인의 유속은 0.01 L/min 내지 3 L/min 일 수 있다. 상기 브라인의 유속이 과도하게 낮은 경우, 이온 농도 차이 감소 등에 의해 탄산염 생성 효율이 저하될 수 있으며, 과도하게 높을 경우, 상기 반응부의 중공사 분리막이 손상 또는 변형될 수 있다. For example, the flow rate of brine injected from the solution providing unit into the reaction unit may be 0.01 L/min to 3 L/min. If the flow rate of the brine is excessively low, carbonate production efficiency may be reduced due to a decrease in the ion concentration difference, etc., and if it is excessively high, the hollow fiber membrane of the reaction unit may be damaged or deformed.

예를 들어, 상기 기체 제공부로부터 상기 반응부 내부로 주입되는 연도 가스의 유속은 0.1 내지 100 sccm일 수 있다. 상기 연도 가스의 유속이 과도하게 높을 경우, 상기 중공사 분리막 내부로부터 표면으로의 이산화탄소 확산이 저하되어 탄산염 생성 효율이 저하될 수 있으며, 과도하게 낮을 경우, 전체 기체 처리 용량이 저하될 수 있다.For example, the flow rate of flue gas injected from the gas providing unit into the reaction unit may be 0.1 to 100 sccm. If the flow rate of the flue gas is excessively high, carbon dioxide diffusion from the inside of the hollow fiber membrane to the surface may be reduced, thereby reducing carbonate production efficiency, and if it is excessively low, the overall gas processing capacity may be reduced.

또한, 상기 액체 저장부 또는 상기 액체 제공부는 상기 브라인의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 수단(가열부 및/또는 냉각부)을 포함할 수 있다.Additionally, the liquid storage unit or the liquid provision unit may include temperature control means (heating unit and/or cooling unit) for controlling the temperature of the brine.

일 실시예에 따르면, 상기 이산화탄소 광물화 시스템은, 상기 반응부에 상기 연도 가스를 제공하는 기체 제공부를 포함할 수 있다. 상기 기체 제공부는 연도 가스를 발생시키는 담수화 플랜트 등에 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 기체 제공부는 온도 센서(18) 및 온도 조절 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 온도 센서(18)는 상기 연도 가스의 온도를 센싱하여, 적정 온도 범위가 아닌 경우, 예를 들어, 온도가 과도하게 높은 경우, 상기 연도 가스를 냉각할 수 있다. 이를 통해, 고온의 기체가 상기 반응부의 막 접촉기를 손상 또는 변형시키는 것을 방지할 수 있다.According to one embodiment, the carbon dioxide mineralization system may include a gas providing unit that provides the flue gas to the reaction unit. The gas providing unit may be connected to a desalination plant that generates flue gas. According to one embodiment, the gas providing unit may include a temperature sensor 18 and a temperature control means. For example, the temperature sensor 18 may sense the temperature of the flue gas and cool the flue gas if it is not within an appropriate temperature range, for example, if the temperature is excessively high. Through this, it is possible to prevent high temperature gas from damaging or deforming the membrane contactor of the reaction unit.

상기 반응부에서 상기 브라인과 상기 연도 가스가 반응함에 따라 탄산염이 생성된다. 상기 탄산염은, 상기 브라인의 조성, 상기 연도 가스의 조성, 반응 조건 등에 따라 다양한 조성 및 구조를 가질 수 있다.Carbonate is generated as the brine reacts with the flue gas in the reaction section. The carbonate may have various compositions and structures depending on the composition of the brine, the composition of the flue gas, reaction conditions, etc.

상기 브라인은 금속 이온을 포함한 고농도의 양이온 및 음이온을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 브라인은 Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Fe2+, Mn2+, Sr2+, Cl-, Br-, SO4 2-, NO3 -, PO4 3- 및 HCO3 - 로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 이온을 포함할 수 있다.The brine may contain a high concentration of cations and anions, including metal ions. For example, the brine is Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Sr 2+ , Cl - , Br - , SO 4 2- , NO 3 - , PO 4 It may contain at least one ion selected from the group consisting of 3- and HCO 3 - .

예를 들어, 상기 연도 가스는 적어도 이산화탄소를 포함하며, 질소 가스, 산소 가스, 일산화탄소 등을 더 포함할 수 있다.For example, the flue gas contains at least carbon dioxide and may further contain nitrogen gas, oxygen gas, carbon monoxide, etc.

예를 들어, 상기 반응부를 통해 형성된 탄산염은 무수화 탄산염(anhydrous carbonate) 그룹의 아라고나이트(aragonite), 칼사이트(calcite), 가스페이트(gaspeite), 마그네사이트(magnesite), 네이트라이트(natrite), 시더라이트(siderite), 바테라이트(vaterite)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.For example, carbonates formed through the reaction unit include aragonite, calcite, gaspeite, magnesite, natrite, and cedar of the anhydrous carbonate group. It may include one or more selected from the group consisting of siderite and vaterite.

예를 들어, 상기 반응부를 통해 형성된 탄산염은 혼합 금속을 가진 무수화 탄산염(anhydrous carbonate with compound formulas) 그룹의 앵커라이트(ankerite), 배리토칼사이트(barytocalcite), 돌로마이트(dolomite), 훈타이트(huntite)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.For example, the carbonate formed through the reaction unit is ankerite, barytocalcite, dolomite, and huntite of the anhydrous carbonate with compound formulas group. It may include one or more selected from the group consisting of.

예를 들어, 상기 반응부를 통해 형성된 탄산염은 할로겐 및 수산기를 가진 무수화 탄산염(carbonate with hydroxyl or halogen)을 포함할 수 있다.For example, the carbonate formed through the reaction unit may include anhydrous carbonate with hydroxyl or halogen.

예를 들어, 상기 반응부를 통해 생성된 탄산염은 수화 탄산염(hydrated carbonate) 그룹의 하이드로마그네사이트(hydromagnesite), 이카이트(ikaite), 랜스포르다이트(lansfordite), 모노하이드로칼사이트(monohydrocalcite), 네이트론(natron), 젤러라이트(zellerite)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.For example, the carbonate produced through the reaction unit is hydromagnesite, ikaite, lansfordite, monohydrocalcite, and nateron of the hydrated carbonate group. It may include one or more selected from the group consisting of (natron) and zellerite.

예를 들어, 상기 브라인은, 나트륨, 마그네슘 및 칼슘을 고농도로 포함할 수 있으며, 이에 따라, 상기 탄산염은 나트륨 탄산염, 마그네슘 탄산염, 칼슘 탄산염 등을 포함할 수 있다.For example, the brine may contain sodium, magnesium, and calcium at high concentrations, and accordingly, the carbonate may include sodium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, etc.

상기 반응부를 통해 생성된 탄산염은 반응 용액(브라인) 내에 용해 또는 분산되어 포함될 수 있다. Carbonate produced through the reaction unit may be dissolved or dispersed and included in the reaction solution (brine).

상기 탄산염을 포함하는 브라인은 탄산염 분리부로 이동한다. 상기 탄산염 분리부는 상기 브라인으로부터 상기 탄산염을 분리한다. 예를 들어, 상기 탄산염을 석출/침전시키기 위하여 상기 탄산염 분리부는 상기 브라인을 냉각할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄산염 분리부는 상기 브라인을 10℃ 이하 또는 5℃이하로 냉각할 수 있다. 석출 및 침전된 탄산염들은 상기 탄산염 분리부 또는 외부 공간에서 여과된 후, 건조될 수 있다. 최종적으로 얻어진 고체 탄산염은 산업적으로 재활용 되거나 적절한 방법으로 폐기될 수 있다.The brine containing the carbonate moves to the carbonate separation unit. The carbonate separation unit separates the carbonate from the brine. For example, the carbonate separation unit may cool the brine to precipitate/precipitate the carbonate. For example, the carbonate separation unit may cool the brine to 10°C or lower or 5°C or lower. Precipitated and precipitated carbonates can be filtered in the carbonate separation unit or external space and then dried. The finally obtained solid carbonate can be industrially recycled or disposed of in an appropriate manner.

그러나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 탄산염을 포함하는 용액으로부터 탄산염을 제거할 수 있는 알려진 다양한 방법에 제한되지 않고 사용될 수 있다.However, the embodiments of the present invention are not limited thereto, and may be used without limitation in various known methods for removing carbonate from a solution containing carbonate.

상기 탄산염 분리부에서 탄산염과 분리된 용액은 용액 배출부를 통해 외부로 배출될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄산염과 분리된 용액은 바다로 배출될 수 있다. 상기 탄산염과 분리된 용액은 최초에 해수 담수화 장치로부터 공급된 브라인보다 낮은 이온 농도를 갖는다. 따라서, 폐수로 배출되었을 때, 해양 생태계 등에 악영향을 주는 것을 최소화할 수 있다.The solution separated from carbonate in the carbonate separation unit may be discharged to the outside through the solution discharge unit. For example, the solution separated from the carbonate can be discharged into the sea. The solution separated from the carbonate has a lower ion concentration than the brine initially supplied from the seawater desalination device. Therefore, when discharged as wastewater, adverse effects on marine ecosystems, etc. can be minimized.

일 실시예에 따르면, 상기 용액 배출부는, 재활용을 위하여 상기 탄산염과 분리된 용액(처리후 용액)을 상기 액체 저장부로 제공할 수 있다. 상기 액체 저장부로 제공된 처리후 용액은 상기 액체 저장부에서 pH 조절되어 다시 상기 반응부로 제공될 수 있다.According to one embodiment, the solution discharge unit may provide a solution (post-processed solution) separated from the carbonate to the liquid storage unit for recycling. The treated solution provided to the liquid storage unit may be pH adjusted in the liquid storage unit and then provided back to the reaction unit.

또한, 상기 용액 배출부는 상기 처리후 용액의 이온 농도에 따라 상기 처리후 용액의 배출 또는 재활용을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 용액 배출부는 이온 농도 및/또는 염도를 측정할 수 있는 농도/염도 센서(14)를 포함할 수 있으며, 이를 통해 상기 처리후 용액의 이온 농도(금속 이온 농도) 및 염도를 측정하여, 미리 설정된 기준 범위(배출 허용 범위)인 경우, 상기 처리후 용액을 배출하고, 상기 배출 허용 범위를 벗어나는 경우, 상기 처리후 용액을 상기 액체 저장부로 돌려보낼 수 있다.Additionally, the solution discharge unit may determine whether to discharge or recycle the post-processed solution depending on the ion concentration of the post-processed solution. For example, the solution discharge unit may include a concentration/salinity sensor 14 capable of measuring ion concentration and/or salinity, through which the ion concentration (metal ion concentration) and salinity of the solution after treatment are measured. Thus, if it is within a preset reference range (permissible discharge range), the treated solution can be discharged, and if it is outside the allowable discharge range, the treated solution can be returned to the liquid storage unit.

일 실시예에 따르면, 상기 반응부를 통과한 연도 가스는 기체 배출부를 통해 외부로 배출될 수 있다. 상기 연도 가스는 상기 반응부에서 브라인과 반응하여 이산화탄소의 함량이 감소한다. 따라서, 외부로 배출되는 폐가스의 이산화탄소의 양을 감소시킬 수 있다.According to one embodiment, the flue gas that has passed through the reaction unit may be discharged to the outside through a gas discharge unit. The flue gas reacts with brine in the reaction section to reduce the carbon dioxide content. Therefore, the amount of carbon dioxide in waste gas discharged to the outside can be reduced.

일 실시예에 따르면, 상기 기체 배출부는 가스 농도 센서(16)를 포함할 수 있다. 상기 가스 농도 센서(16)는 상기 반응부를 통과한 연도 가스(처리후 가스)의 이산화탄소 함량을 측정하여, 미리 설정된 배출 허용 범위인 경우, 상기 처리후 가스를 배출하고, 상기 배출 허용 범위를 벗어나는 경우, 상기 처리후 가스를 상기 기체 제공부로 돌려보낼 수 있다.According to one embodiment, the gas discharge unit may include a gas concentration sensor 16. The gas concentration sensor 16 measures the carbon dioxide content of the flue gas (post-processed gas) that has passed through the reaction unit, and if it is within a preset emission tolerance range, discharges the processed gas, and if it is outside the emission tolerance range. , the gas after the treatment can be returned to the gas providing unit.

상기 기체 배출부의 배출 작동은 다양한 조건에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 기체 제공부의 압력이 과도하게 높은 경우(예를 들어, 담수화 플랜트로부터 제공되는 연도 가스의 양이 증가하는 경우), 상기 기체 배출부는 이탄화탄소 함량이 배출 허용 범위를 벗어나도라도, 상기 처리후 가스를 배출할 수도 있다.The exhaust operation of the gas exhaust portion may be determined by various conditions. For example, if the pressure of the gas supply section is excessively high (e.g., when the amount of flue gas provided from a desalination plant increases), the gas discharge section may cause the carbon dioxide content to be outside the allowable emission range, Gas may be discharged after the above treatment.

일 실시예에 따르면, 상기 이산화탄소 광물화 시스템은, 각 부의 작동을 제어/조절하기 위한 제어부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부는 상기 pH 센서(12), 상기 농도/염도 센서(14), 상기 가스 농도 센서(16) 및 상기 온도 센서(18)와 연결되어, 상기 센서들의 측정 결과에 따라, 상기 액체 저장부, 상기 액체 제공부, 상기 용액 배출부, 상기 기체 배출부 및 상기 기체 제공부 중 적어도 하나의 작동을 제어/조절할 수 있다.According to one embodiment, the carbon dioxide mineralization system may include a control unit for controlling/adjusting the operation of each unit. For example, the control unit is connected to the pH sensor 12, the concentration/salinity sensor 14, the gas concentration sensor 16, and the temperature sensor 18, and according to the measurement results of the sensors, The operation of at least one of the liquid storage unit, the liquid provision unit, the solution discharge unit, the gas discharge unit, and the gas provision unit can be controlled/adjusted.

상기 반응부는 막 접촉기를 수용하는 컨테이너를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 브라인은 상기 막 접촉기 외부의 반응 공간에 제공될 수 있으며, 상기 연도 가스는 상기 막 접촉기 내부에 제공될 수 있다. 상기 반응부와 상기 막 접촉기의 구성에 대하여는 구체적으로 후술하기로 한다.The reaction unit may include a container that accommodates the membrane contactor. For example, the brine may be provided in a reaction space outside the membrane contactor, and the flue gas may be provided inside the membrane contactor. The configuration of the reaction unit and the membrane contactor will be described in detail later.

예를 들어, 상기 반응부의 반응 온도(브라인의 온도)는 0℃ 내지 90℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 반응부의 반응 압력은 1기압 내지 10기압일 수 있다. 예를 들어, 상기 반응부의 반응은 상온/상압에서 진행될 수 있다. 상기 반응부의 바람직한 반응 온도 및 반응 압력은 공정 효율, 연도 가스 등에 따라 달라질 수 있다.For example, the reaction temperature (temperature of brine) of the reaction unit may be 0°C to 90°C. For example, the reaction pressure of the reaction unit may be 1 to 10 atmospheres. For example, the reaction in the reaction unit may proceed at room temperature/normal pressure. The preferred reaction temperature and reaction pressure of the reaction unit may vary depending on process efficiency, flue gas, etc.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 광물화 시스템의 막접촉기 모듈 및 반응 과정을 도시한 모식도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 광물화 시스템의 막접촉기 모듈의 중공사 분리막을 도시한 단면도이다. 도 4는 도 3의 A 영역을 확대 도시한 단면도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the membrane contactor module and reaction process of the carbon dioxide mineralization system according to an embodiment of the present invention. Figure 3 is a cross-sectional view showing a hollow fiber separation membrane of a membrane contactor module of a carbon dioxide mineralization system according to an embodiment of the present invention. Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of area A of Figure 3.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 반응부는 막 접촉기(100) 및 브라인을 수용하는 컨테이너(200)를 포함한다. 또한, 상기 반응부는, 기체 유입구(212), 기체 출구(214), 액체 유입구(222) 및 액체 출구(224)를 포함할 수 있다.2 to 4, the reaction unit includes a membrane contactor 100 and a container 200 for accommodating brine. Additionally, the reaction unit may include a gas inlet 212, a gas outlet 214, a liquid inlet 222, and a liquid outlet 224.

상기 기체 유입구(212) 및 상기 기체 출구(214)는 상기 막 접촉기(100)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 기체 유입구(212) 및 상기 기체 출구(214)는 상기 막 접촉기(100)의 양단에 각각 연결될 수 있다.The gas inlet 212 and the gas outlet 214 may be connected to the membrane contactor 100. For example, the gas inlet 212 and the gas outlet 214 may be connected to both ends of the membrane contactor 100, respectively.

상기 막 접촉기(100)는 중공(HA)을 갖는 중공사 분리막(102)을 포함한다. 상기 연도 가스는 상기 기체 유입구(212)를 통해 상기 중공사 분리막(102)의 중공(HA) 내에 제공될 수 있다. 상기 연도 가스는 상기 중공(HA)을 따라. 상기 중공사 분리막(102) 내에서 일 방향으로 이동할 수 있으며, 상기 기체 출구(214)를 통해 상기 반응부의 외부로 나갈 수 있다.The membrane contactor 100 includes a hollow fiber separator 102 having a hollow (HA). The flue gas may be provided into the hollow (HA) of the hollow fiber separator 102 through the gas inlet 212. The flue gases follow the hollow (HA). It can move in one direction within the hollow fiber separation membrane 102 and can go out of the reaction section through the gas outlet 214.

상기 막 접촉기(100)가 배치되지 않은 상기 컨테이너(200)의 수용 공간의 적어도 일부는 브라인이 채워질 수 있다. 예를 들어, 브라인은 상기 컨테이너(200) 내에서 상기 막 접촉기(100)를 전체적으로 둘러싸도록 제공될 수 있다. 상기 브라인은 상기 액체 유입구(222)를 통해 상기 컨테이너(200) 내부로 유입될 수 있으며, 상기 액체 출구(224)를 통해 상기 컨테이너(200) 외부로 나갈 수 있다.At least a portion of the receiving space of the container 200 in which the membrane contactor 100 is not disposed may be filled with brine. For example, brine may be provided to entirely surround the membrane contactor 100 within the container 200. The brine may flow into the container 200 through the liquid inlet 222 and out of the container 200 through the liquid outlet 224.

상기 브라인은 상기 컨테이너(200) 내에서 이동할 수 있다. 예를 들어, 상기 컨테이너(200) 내에서 상기 브라인은 상기 연도 가스의 이동 방향과 반대 방향으로 이동할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 상기 컨테이너(200) 내에서 상기 브라인은 상기 연도 가스의 이동 방향과 동일한 방향으로 이동할 수 있다. 상기 브라인의 이동 방향은 상기 액체 유입구(222) 및 상기 액체 출구(224)의 위치에 따라 결정될 수 있다. The brine can move within the container 200. For example, within the container 200, the brine may move in a direction opposite to the direction of movement of the flue gas. However, embodiments of the present invention are not limited to this, and the brine may move in the same direction as the movement direction of the flue gas within the container 200. The direction of movement of the brine may be determined depending on the positions of the liquid inlet 222 and the liquid outlet 224.

일 실시예에 따르면, 상기 액체 유입구(222)는 상기 컨테이너(200)의 바닥부에 배치되고, 상기 액체 출구(224)는 상기 컨테이너(200)의 상단부에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 액체 유입구(222)는 상기 컨테이너(200)의 상단부에 배치되고, 상기 액체 출구(224)는 상기 컨테이너(200)의 바닥부에 배치될 수 있다. 또한, 상기 액체 유입구(222)와 상기 액체 출구(224) 중 적어도 하나는 상기 컨테이너(200)의 측면부에 배치될 수 있다. 상기 액체 유입구(222) 및 상기 액체 출구(224)의 위치는, 브라인의 이동 방향, 브라인의 농도 분포, 연도 가스와의 접촉 효율 등을 고려하여 정해질 수 있다.According to one embodiment, the liquid inlet 222 may be placed at the bottom of the container 200, and the liquid outlet 224 may be placed at the top of the container 200. However, embodiments of the present invention are not limited thereto. For example, the liquid inlet 222 may be placed at the top of the container 200, and the liquid outlet 224 may be placed at the bottom of the container 200. Additionally, at least one of the liquid inlet 222 and the liquid outlet 224 may be disposed on the side surface of the container 200. The positions of the liquid inlet 222 and the liquid outlet 224 may be determined in consideration of the moving direction of brine, concentration distribution of brine, contact efficiency with flue gas, etc.

상기 중공사 분리막(102)의 중공 내부로 유입된 연도 가스 내의 이산화탄소는 상기 중공사 분리막(102)을 투과하여, 상기 중공사 분리막(102)의 표면(외면)으로 이동하며, 상기 중공사 분리막(102)의 표면에서 브라인 내의 양이온과 반응하여, 탄산염이 형성(광물화)될 수 있다.Carbon dioxide in the flue gas flowing into the hollow interior of the hollow fiber membrane 102 penetrates the hollow fiber membrane 102 and moves to the surface (outer surface) of the hollow fiber membrane 102, and the hollow fiber membrane ( 102) On the surface of brine, carbonate may be formed (mineralized) by reacting with cations in the brine.

효율적인 광물화를 위하여, 상기 중공사 분리막(102)은, 이산화탄소 투과도(permeance)가 높고, 소수성(표면 소수성)이 높고, 다른 기체 성분(예를 들어, 질소)에 대하여 이산화탄소의 선택도(투과 선택도 또는 확산 선택도)가 높은 것이 바람직하다. 상기 중공사 분리막(102)의 소수성이 낮을 경우, 브라인이 상기 중공사 분리막(102) 내부로 침투하여 상기 중공사 분리막(102)의 내구성이 저하되고, 액체-기체 반응 면적이 감소하여 광물화 반응의 효율이 급격하게 낮아질 수 있다.For efficient mineralization, the hollow fiber membrane 102 has high carbon dioxide permeance, high hydrophobicity (surface hydrophobicity), and selectivity (permeation selectivity) of carbon dioxide with respect to other gas components (e.g., nitrogen). It is desirable that the selectivity (or diffusion selectivity) is high. If the hydrophobicity of the hollow fiber membrane 102 is low, brine penetrates into the hollow fiber membrane 102, thereby reducing the durability of the hollow fiber membrane 102 and reducing the liquid-gas reaction area, leading to a mineralization reaction. The efficiency may drop drastically.

예를 들어, 상기 중공사 분리막(102)의 막접촉기 내에서의 이산화탄소 투과도는 10 GPU 이상일 수 있으며, 바람직하게는 50 GPU 이상일 수 있고, 더 바람직하게는 100 GPU 이상일 수 있다. GPU(Gas Permeation Unit)는 단위면적, 단위시간, 단위압력 당 투과된 유량을 나타내는 물리량으로서, 1GPU=10-6㎤/㎠ㅇsㅇcmHg 이다. For example, the carbon dioxide permeability within the membrane contactor of the hollow fiber separation membrane 102 may be 10 GPU or more, preferably 50 GPU or more, and more preferably 100 GPU or more. GPU (Gas Permeation Unit) is a physical quantity that represents the flow rate per unit area, unit time, and unit pressure, and is 1 GPU = 10 -6 cm3/cm2ㅇsㅇcmHg.

예를 들어, 상기 중공사 분리막(102)의 질소 대비 이산화탄소의 선택도(selectivity)는 1 이상일 수 있으며, 바람직하게는 10 이상일 수 있고, 더 바람직하게는 20 이상일 수 있다.For example, the selectivity of the hollow fiber membrane 102 for carbon dioxide relative to nitrogen may be 1 or more, preferably 10 or more, and more preferably 20 or more.

예를 들어, 상기 중공사 분리막(102)의 물접촉각(물접촉각 분석기에 의한)은 80˚내지 120˚일 수 있으며, 바람직하게는 90˚내지 120˚일 수 있고, 더 바람직하게는 100˚내지 120˚일 수 있다.For example, the water contact angle (according to a water contact angle analyzer) of the hollow fiber separator 102 may be 80° to 120°, preferably 90° to 120°, and more preferably 100° to 100°. It may be 120˚.

상기 중공사 분리막(102)은 고분자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 중공사 분리막(102)은 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리술폰(polysulfone, PS), 폴리에테르술폰(polyethersulfone, PES), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK), 술폰화 폴리에테르에테르케톤(sulfonated polyetheretherketone, SPEEK), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazole, PBI), 폴리비닐알콜(poly(vinyl alcohol), PVA), 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride, PVC), 폴리트리메틸실릴프로핀(poly(trimethylsilyl propyne), PTMSP), 폴리트리메틸게르밀프로핀(poly(trimethylgermylpropyne), PTMGP), 폴리메틸펜탄(polymethylpentene, PMP), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌옥사이드(poly(ethylene oxide), PEO), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenylene oxide, PPO), 내재적 미세기공성 고분자(polymer of intrinsic microporosity, PIM), 키토산(chitosan), 폴리아크릴산(poly(acrylic acid), PAA), 폴리소듐스타이렌설포네이트(poly(sodium styrenesulfonate), PSS), 폴리비닐설페이트(poly(vinyl sulfate), PVS), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리피롤(polypyrrole, PPy), 폴리포스파젠(polyphosphazene, PPz), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 셀룰로스 아세테이트(cellulose acetate), 나이트로셀룰로스(nitrocellulose), 셀룰로스 에스테르(cellulose esters) 및 에틸셀룰로스(ethyl cellulose)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The hollow fiber separator 102 may contain a polymer. For example, the hollow fiber separator 102 is made of polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylonitrile (PAN), and polyamide (polyamide). PA), polyimide (PI), polysulfone (PS), polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI), polyethylene (PE), polyetheretherketone , PEEK), sulfonated polyetheretherketone (SPEEK), polybenzimidazole (PBI), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl chloride (PVC), Poly(trimethylsilyl propyne), PTMSP, poly(trimethylgermylpropyne), PTMGP, polymethylpentene (PMP), polydimethylsiloxane (PDMS), polycarbonate (polycarbonate, PC), poly(ethylene oxide), PEO, polyphenylene oxide (PPO), polymer of intrinsic microporosity (PIM), chitosan, polyacrylic acid ( poly(acrylic acid), PAA), poly(sodium styrenesulfonate), PSS, polyvinyl sulfate (PVS), polypropylene (PP), polypyrrole, PPy), a group consisting of polyphosphazene (PPz), polyurethane (PU), cellulose acetate, nitrocellulose, cellulose esters and ethyl cellulose It may include at least one selected from.

일 실시예에 따르면, 상기 중공사 분리막(102)은 폴리비닐리덴 플루오라이드로 형성될 수 있다. 폴리비닐리덴 플루오라이드로 형성된 중공사 분리막은 기계적 물성이 우수하고, 소수성이 높으며, 이산화탄소 투과도가 높다.According to one embodiment, the hollow fiber separator 102 may be formed of polyvinylidene fluoride. A hollow fiber membrane made of polyvinylidene fluoride has excellent mechanical properties, high hydrophobicity, and high carbon dioxide permeability.

예를 들어, 폴리비닐리덴 플루오라이드 등과 같은 고분자가 용해된 용액을 방사(spinning) 하여 중공사 형태의 분리막을 제조할 수 있으며, 기공 형성을 위하여, LiCl 등과 같은 물질이 첨가제로 추가될 수 있다.For example, a hollow fiber-type separator can be manufactured by spinning a solution in which a polymer such as polyvinylidene fluoride is dissolved, and to form pores, a material such as LiCl can be added as an additive.

일 실시예에 따르면, 상기 중공사 분리막(102)의 표면 소수성을 더 증가시키기 위하여 후처리가 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 중공사 분리막(102)의 표면은 플루오로실란 화합물로 후처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 플루오로실란 화합물은, 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란(1H,1H,2H,2H-Perfluorooctyltriethoxysilane, OTES), 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데셀트리에톡시실란(1H,1H,2H,2H-Perfluorodecyltriethoxysilane, DTES) 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 중공사 분리막(102)의 표면은 디메틸디클로로실란(dimethyldichlorosilane, DDS), 메틸트리클로로실란(methyltrichlorosilane, MTS) 등과 같은 클로로실란 화합물로 후처리될 수도 있다. According to one embodiment, post-treatment may be performed to further increase the surface hydrophobicity of the hollow fiber separator 102. For example, the surface of the hollow fiber separator 102 may be post-treated with a fluorosilane compound. For example, the fluorosilane compound is 1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltriethoxysilane (1H,1H,2H,2H-Perfluorooctyltriethoxysilane, OTES), 1H,1H,2H,2H-Purple It may include 1H, 1H, 2H, 2H-Perfluorodecyltriethoxysilane (DTES), etc. In another embodiment, the surface of the hollow fiber membrane 102 may be post-treated with a chlorosilane compound such as dimethyldichlorosilane (DDS), methyltrichlorosilane (MTS), etc.

상기 후처리를 진행하기 전에, 상기 중공사 분리막(102)의 표면이 상기 소수성 증가 물질과 반응할 수 있도록, 상기 중공사 분리막(102)의 표면을 알칼리 처리할 수 있다.Before proceeding with the post-treatment, the surface of the hollow fiber separator 102 may be treated with alkali so that the surface of the hollow fiber separator 102 can react with the hydrophobicity increasing material.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 중공사 분리막(102)은 고밀도층(102a) 및 저밀도층(102b)을 포함할 수 있다. 상기 저밀도층(102b)은 상기 고밀도층(102a) 보다 작은 밀도를 갖는다. 예를 들어, 상기 저밀도층(102b)은 상기 고밀도층(102a) 보다 큰 기공도를 가질 수 있으며, 상기 저밀도층(102b)은 상기 고밀도층(102a) 보다 더 큰 기공을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 3 and 4 , the hollow fiber separator 102 may include a high-density layer 102a and a low-density layer 102b. The low-density layer 102b has a lower density than the high-density layer 102a. For example, the low-density layer 102b may have a larger porosity than the high-density layer 102a, and the low-density layer 102b may include larger pores than the high-density layer 102a.

일 실시예에 따르면, 상기 저밀도층(102b)은 상기 중공사 분리막(102)의 직경 방향(DR) 방향으로 연장되는 핑거 형상의 제1 기공(P1)을 포함할 수 있다. 상기 고밀도층(102a)은 상기 제1 기공(P1) 보다 작은 제2 기공(P2)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 저밀도층(102b)은 상기 제1 기공(P1) 보다 작고, 상기 제2 기공(P3) 보다 큰 제3 기공(P3)을 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the low-density layer 102b may include finger-shaped first pores P1 extending in the radial direction (DR) of the hollow fiber separator 102. The high-density layer 102a may include second pores (P2) that are smaller than the first pores (P1). Additionally, the low-density layer 102b may further include third pores P3 that are smaller than the first pores P1 and larger than the second pores P3.

예를 들어, 핑거 형상의 상기 제1 기공(P1)은 평균적으로, 10㎛ 이상의 폭과 50㎛ 이상의 길이(직경 방향 길이)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기공(P1)은 평균적으로, 10㎛ 내지 50㎛의 폭과 50㎛ 내지 200㎛의 길이를 가질 수 있다.For example, the finger-shaped first pore P1 may have, on average, a width of 10 μm or more and a length (radial length) of 50 μm or more. For example, the first pore P1 may have, on average, a width of 10 μm to 50 μm and a length of 50 μm to 200 μm.

예를 들어, 상기 제2 기공(P2)은 평균적으로, 0.01㎛ 내지 0.9㎛의 크기(직경)를 가질 수 있으며, 바람직하게, 0.05㎛ 내지 0.3㎛의 크기를 가질 수 있다.For example, the second pore P2 may have a size (diameter) of 0.01 ㎛ to 0.9 ㎛ on average, and preferably 0.05 ㎛ to 0.3 ㎛.

예를 들어, 상기 제3 기공은 평균적으로 1㎛ 내지 10㎛의 크기를 가질 수 있다.For example, the third pore may have an average size of 1㎛ to 10㎛.

일 실시예에 따르면, 상기 중공사 분리막(102)의 기공도(porosity)는 50% 이상일 수 있으며, 바람직하게 80% 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 기공도는 80% 내지 95%일 수 있으며, 보다 바람직하게, 84% 내지 89%일 수 있다. 상기 기공도가 과도하게 큰 경우, 상기 중공사 분리막(102)의 기계적 물성이 저하될 수 있으며, 상기 기공도가 과도하게 작은 경우, 이산화탄소 투과도가 저하될 수 있다.According to one embodiment, the porosity of the hollow fiber separator 102 may be 50% or more, and preferably 80% or more. For example, the porosity may be 80% to 95%, and more preferably, 84% to 89%. If the porosity is excessively large, the mechanical properties of the hollow fiber separation membrane 102 may be reduced, and if the porosity is excessively small, carbon dioxide permeability may be reduced.

예를 들어, 상기 중공사 분리막(102)의 전체 두께에 대한 상기 고밀도층(102a)의 두께 비율은 0.1 내지 0.5일 수 있으며, 일 실시예에서, 0.2 내지 0.3일 수 있다. For example, the thickness ratio of the high-density layer 102a to the total thickness of the hollow fiber separator 102 may be 0.1 to 0.5, and in one embodiment, 0.2 to 0.3.

상기 고밀도층(102a)의 두께가 과소한 경우, 상기 중공사 분리막(102)의 기계적 물성 및 이산화탄소 선택도가 저하될 수 있다. 또한, 상기 저밀도층(102b)의 두께가 과소할 경우, 전체 반응 면적이 감소하여 광물화 효율이 감소할 수 있다. 예를 들어, 상기 중공사 분리막(102)의 전체 두께는 0.1mm 내지 0.5mm일 수 있으며, 상기 고밀도층(102a)의 두께는 0.02mm 내지 0.1mm일 수 있다.If the thickness of the high-density layer 102a is too small, the mechanical properties and carbon dioxide selectivity of the hollow fiber separator 102 may be reduced. Additionally, if the thickness of the low-density layer 102b is too small, the total reaction area may decrease, thereby reducing mineralization efficiency. For example, the total thickness of the hollow fiber separator 102 may be 0.1 mm to 0.5 mm, and the thickness of the high-density layer 102a may be 0.02 mm to 0.1 mm.

일 실시예에 따르면, 상기 중공사 분리막(102)은 상기 저밀도층(102b)의 외측에 상기 저밀도층(102b)보다 큰 밀도를 갖는 스킨층을 포함할 수 있다. 상기 스킨층은 상기 제1 기공(P1)보다 크기가 작은, 예를 들어, 평균적으로 0.01㎛ 내지 0.9㎛의 크기를 갖는 기공을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the hollow fiber separator 102 may include a skin layer having a density greater than the low-density layer 102b outside the low-density layer 102b. The skin layer may include pores that are smaller than the first pores P1, for example, having an average size of 0.01 μm to 0.9 μm.

그러나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 압력, 온도 등과 같은 공정 조건에 따라 상기 중공사 분리막(102)의 구성은 변경될 수 있다.However, embodiments of the present invention are not limited to this, and the configuration of the hollow fiber separator 102 may change depending on process conditions such as pressure, temperature, etc.

일 실시예에 따르면, 상기 고밀도층(102a)은 중공(HO)에 인접하고, 상기 저밀도층(102b)은 중공(HO)과 이격되어 외면에 인접할 수 있다. 따라서, 상기 저밀도층(102b)이 상기 고밀도층(102a)을 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 상기 저밀도층(102b)은 중공(HO)에 인접하고, 상기 고밀도층(102a)은 중공(HO)과 이격되어 외면에 인접하도록 구성될 수도 있다.According to one embodiment, the high-density layer 102a may be adjacent to the hollow HO, and the low-density layer 102b may be adjacent to the outer surface and spaced apart from the hollow HO. Accordingly, the low-density layer 102b may have a shape surrounding the high-density layer 102a. However, embodiments of the present invention are not limited to this, and the low-density layer 102b may be adjacent to the hollow HO, and the high-density layer 102a may be configured to be spaced apart from the hollow HO and adjacent to the outer surface. .

또한, 상기 고밀도층(102a)과 상기 저밀도층(102b)은 동일한 물질로 형성되거나, 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다. Additionally, the high-density layer 102a and the low-density layer 102b may be formed of the same material or may be formed of different materials.

본 발명의 실시예들에 따르면, 해수 담수화 시스템에서 발생하는 부산물들의 반응을 통해 이산화탄소를 포집할 수 있다. 또한, 이산화탄소에 대하여 선택적 투과가 가능한 중공사 분리막을 통해 액체-기체의 반응 면적을 증가시켜 이산화탄소의 포집 효과를 증가시킬 수 있으며, 반응 조건의 조절이 용이하여 얻고자 하는 탄산염의 종류 및 조성을 조절 가능하다.According to embodiments of the present invention, carbon dioxide can be captured through the reaction of by-products generated in a seawater desalination system. In addition, the carbon dioxide capture effect can be increased by increasing the liquid-gas reaction area through a hollow fiber membrane capable of selectively permeating carbon dioxide, and the type and composition of carbonate to be obtained can be adjusted because the reaction conditions are easy to control. do.

또한, 상기 중공사 분리막은 높은 소수성을 가짐에 따라, 브라인이 분리막 내부로 침투하는 것을 방지함으로써, 장시간의 운전 조건에서도 이산화탄소 투과도를 유지할 수 있다. In addition, since the hollow fiber membrane has high hydrophobicity, it prevents brine from penetrating into the membrane, thereby maintaining carbon dioxide permeability even under long-term operating conditions.

이하에서는, 구체적인 실험예들에 통해 예시적인 실시예들에 따른 이산화탄소 광물화 시스템의 작동 및 효과에 대하여 보다 상세히 설명한다. 상기 실험예들은 단지 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 상기 실험예에 제공된 내용으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the operation and effects of the carbon dioxide mineralization system according to exemplary embodiments will be described in more detail through specific experimental examples. The above experimental examples are provided merely as examples, and the scope of the present invention is not limited to the content provided in the above experimental examples.

제조예 1 ­ 중공사 분리막의 제조Preparation Example 1 Preparation of hollow fiber separator

아래 표 1에 따라, 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 펠렛(Kynar 740)을 N-Methyl-2-Pyrrolidone(NMP)에 용해하고, 기공 형성을 위해 Lithium Chloride(LiCl) 및 Pluronic F-127을 첨가제로 추가하여 PVDF 용액을 준비한 후(60℃ 오일 배스 및 기계적 교반기 이용) 표 2에 따라 스피닝하여 PVDF 중공사막을 제조하였다.According to Table 1 below, polyvinylidene fluoride (PVDF) pellets (Kynar 740) were dissolved in N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP), and Lithium Chloride (LiCl) and Pluronic F- were added to form pores. A PVDF solution was prepared by adding 127 as an additive (using a 60°C oil bath and a mechanical stirrer) and then spun according to Table 2 to prepare a PVDF hollow fiber membrane.

도 5는 제조예 1에 따라 얻어진 중공사 분리막의 단면을 나타내는 FESEM(field emission scanning electron microscope) 사진이다. 도 6은 제조예 1에 따라 얻어진 중공사 분리막의 표면 사진(a), 표면 확대 사진(b) 및 물접촉각 측정 사진(c)이다.Figure 5 is a field emission scanning electron microscope (FESEM) photograph showing a cross section of the hollow fiber separator obtained according to Preparation Example 1. Figure 6 is a surface photograph (a), an enlarged surface photograph (b), and a water contact angle measurement photograph (c) of the hollow fiber separator obtained according to Preparation Example 1.

도 5를 참조하면, 제조예 1에 따라 얻어진 중공사 분리막은 핑거 형태의 보이드를 갖는 저밀도층 및 미세 기공을 갖는 고밀도층을 가짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the hollow fiber separator obtained according to Preparation Example 1 has a low-density layer with finger-shaped voids and a high-density layer with micropores.

아래의 표 3은 제조예 1에 따라 얻어진 중공사 분리막의 특성을 나타낸다.Table 3 below shows the characteristics of the hollow fiber separator obtained according to Preparation Example 1.

제조예 2Production example 2

제조예 1의 중공사 분리막을 알칼리 용액(0.01M NaOH)에 30분동안 담근 후 초순수에 3분동안 세척하고, 70℃ 오븐에서 3시간 건조하였다. 다음으로, 알칼리 처리된 중공사 분리막을 톨루엔으로 희석(톨루엔 80vol%)시킨 DDS/MTS(부피비 2:3)에 30분간 담근 후, 툴루엔, 에탄올, 에탄올/물(부피비 1:1) 및 물의 순서로 세척을 진행하였다. 다음으로, 상기 중공사 분리막을 60℃ 오븐에서 3시간 건조하였다. The hollow fiber membrane of Preparation Example 1 was soaked in an alkaline solution (0.01M NaOH) for 30 minutes, washed in ultrapure water for 3 minutes, and dried in an oven at 70°C for 3 hours. Next, the alkali-treated hollow fiber membrane was soaked in DDS/MTS (volume ratio 2:3) diluted with toluene (toluene 80 vol%) for 30 minutes, and then mixed with toluene, ethanol, ethanol/water (volume ratio 1:1), and water. Washing was carried out in order. Next, the hollow fiber membrane was dried in an oven at 60°C for 3 hours.

제조예 3Production example 3

DDS/MTS 대신 OTES를 사용한 것을 제외하고는 제조예 2와 동일한 방법으로, 중공사 분리막의 소수성 증가 처리를 진행하였다.Treatment to increase the hydrophobicity of the hollow fiber membrane was performed in the same manner as Preparation Example 2, except that OTES was used instead of DDS/MTS.

제조예 4Production example 4

DDS/MTS 대신 DTES를 사용한 것을 제외하고는 제조예 2와 동일한 방법으로, 중공사 분리막의 소수성 증가 처리를 진행하였다.Treatment to increase the hydrophobicity of the hollow fiber membrane was performed in the same manner as Preparation Example 2, except that DTES was used instead of DDS/MTS.

아래의 표 4를 참조하면, 소수성 증가 처리 물질과의 반응을 통해 소수성이 더욱 증가하였음을 알 수 있다.Referring to Table 4 below, it can be seen that the hydrophobicity was further increased through reaction with the hydrophobicity increasing treatment material.

실시예 1Example 1

막 접촉기 모듈membrane contactor module

제조예 1에서 얻어진 PVDF 중공사 분리막 6개와 스웨즈락(Swagelok) tube fitting을 이용하여 반응부 내경 1/4 inch, 유효 길이 12cm, 유효 면적 13.5㎠의 막접촉기 모듈(반응부)을 준비하였다.A membrane contactor module (reaction section) with a reaction section inner diameter of 1/4 inch, an effective length of 12 cm, and an effective area of 13.5 cm2 was prepared using six PVDF hollow fiber separators obtained in Preparation Example 1 and a Swagelok tube fitting.

브라인 모델brine model

해수담수화 공정 브라인을 대체하기 위해 실제 브라인과 비슷한 조성을 가진 브라인 모델을 제조하였다. 구체적으로, 1L 이상의 초순수에 Calcium Chloride(CaCl2), Magnesium Chloride(MgCl2), Sodium Chloride(NaCl)를 투입하여, Ca2+, Mg2+ 및 Na+의 농도가 각각 947mg/L, 2,709mg/L 및 24,466mg/L인 브라인 모델을 준비하고, 수산화나트륨을 첨가하여 pH는 10 내지 11로 조절하였다.To replace brine in the seawater desalination process, a brine model with a composition similar to actual brine was manufactured. Specifically, Calcium Chloride (CaCl 2 ), Magnesium Chloride (MgCl 2 ), and Sodium Chloride (NaCl) were added to 1L or more of ultrapure water, and the concentrations of Ca2+, Mg2+, and Na+ were 947 mg/L, 2,709 mg/L, and 24,466 mg, respectively. A brine model with /L was prepared, and the pH was adjusted to 10 to 11 by adding sodium hydroxide.

상기 반응부를, 저수조(주입 전 브라인 저장), 저장소(반응 후 브라인 저장), 연동 펌프 및 기체크로마토그래피(YL6500 GC)와 연결하고, 상기 연동 펌프 및 mass flow meter를 이용하여 상기 브라인 모델과 질소/이산화탄소 혼합 가스(부피비 80:20)을 상기 반응부 내로 공급하였다. 상기 반응부 내에서의 반응은 상온, 상압에서 이루어졌으며, 생성된 탄산염을 포함한 유출용액은 저장소를 통해 회수하였으, 기체 크로마토그래피를 사용해 반응부를 통한 이산화탄소 제거율을 측정하였다. 상기 저장소에서 회수된 탄산염은 진공여과장치를 통해 여과하였으며, 진공 오븐을 통해 건조한 후, XRD 패턴 분석을 통해 분석을 진행하였다. 아래의 표 5는 상기 반응의 공정 조건, 이산화탄소 제거율 및 탄산염 성분을 나타낸다.The reaction unit is connected to a reservoir (storing brine before injection), a reservoir (storing brine after reaction), a peristaltic pump, and a gas chromatograph (YL6500 GC), and the brine model and nitrogen/ Carbon dioxide mixed gas (volume ratio 80:20) was supplied into the reaction unit. The reaction in the reaction unit was carried out at room temperature and pressure, and the effluent solution containing the produced carbonate was recovered through a reservoir, and the carbon dioxide removal rate through the reaction unit was measured using gas chromatography. Carbonate recovered from the storage was filtered through a vacuum filtration device, dried in a vacuum oven, and then analyzed through XRD pattern analysis. Table 5 below shows the process conditions, carbon dioxide removal rate, and carbonate component of the reaction.

상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to exemplary embodiments as described above, those skilled in the art will understand that the present invention can be varied without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following patent claims. You will understand that it can be modified and changed.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 이산화탄소 광물화 시스템은, 해수 담수화 시스템을 이용하는 플랜트, 공장, 선박 등에 이용될 수 있다.The carbon dioxide mineralization system according to exemplary embodiments of the present invention can be used in plants, factories, ships, etc. that use a seawater desalination system.

Claims (14)

중공사 분리막을 포함하는 반응부;
상기 중공사 분리막의 중공 내에 이산화탄소를 포함하는 연도 가스를 제공하는 기체 제공부;
상기 중공사 분리막의 외면을 둘러싸는 공간에 해수 담수화 공정에서 생성된 브라인을 제공하는 액체 제공부; 및
상기 반응부를 통과한 브라인으로부터 탄산염을 분리하는 탄산염 분리부를 포함하는 이산화탄소 광물화 시스템.
A reaction unit including a hollow fiber separation membrane;
a gas providing unit providing flue gas containing carbon dioxide within the hollow fiber separation membrane;
a liquid provider providing brine generated in a seawater desalination process to a space surrounding the outer surface of the hollow fiber membrane; and
A carbon dioxide mineralization system comprising a carbonate separation unit that separates carbonate from the brine that has passed through the reaction unit.
제1항에 있어서,
상기 반응부에 전달되기 전에 상기 브라인을 저장하는 액체 저장부를 더 포함하며, 상기 액체 저장부는 상기 브라인의 pH를 10 내지 14로 조절하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 광물화 시스템.
According to paragraph 1,
A carbon dioxide mineralization system further comprising a liquid storage unit that stores the brine before being delivered to the reaction unit, wherein the liquid storage unit adjusts the pH of the brine to 10 to 14.
제2항에 있어서, 상기 탄산염 분리부에서 탄산염과 분리된 브라인이 전달되는 용액 배출부를 더 포함하며, 상기 용액 배출부는 상기 탄산염과 분리된 브라인의 이온 농도가 미리 설정된 배출 허용 범위 내인 경우, 상기 브라인을 배출하고, 상기 배출 허용 범위를 벗어나는 경우, 상기 브라인을 상기 액체 저장부로 보내는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 광물화 시스템.The method of claim 2, further comprising a solution discharge unit through which the brine separated from the carbonate is delivered, wherein the solution discharge unit discharges the brine when the ion concentration of the brine separated from the carbonate is within a preset allowable discharge range. A carbon dioxide mineralization system characterized in that it discharges and, if it is outside the allowable discharge range, sends the brine to the liquid storage unit. 제1항에 있어서, 상기 반응부를 통과한 연도 가스가 전달되는 기체 배출부를 더 포함하며, 상기 기체 배출부는 상기 반응부를 통과한 연도 가스의 이산화탄소 농도가 미리 설정된 배출 허용 범위인 경우, 상기 연도 가스를 배출하고, 상기 배출 허용 범위를 벗어나는 경우, 상기 연도 가스를 상기 기체 제공부로 보내는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 광물화 시스템.The method of claim 1, further comprising a gas discharge unit through which the flue gas passing through the reaction unit is delivered, wherein the gas discharge unit discharges the flue gas when the carbon dioxide concentration of the flue gas passing through the reaction unit is within a preset emission allowance range. A carbon dioxide mineralization system characterized in that the flue gas is discharged and, if the emission is outside the allowable range, sent to the gas provider. 제1항에 있어서, 상기 중공사 분리막은 기공 내부로 물의 침투를 허용하지 않도록 소수성을 가지며, 물접촉각은 80˚내지 120˚인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 광물화 시스템.The carbon dioxide mineralization system according to claim 1, wherein the hollow fiber membrane has hydrophobicity so as not to allow water to penetrate into the pores, and the water contact angle is 80° to 120°. 제5항에 있어서, 상기 중공사 분리막은 폴리비닐리덴 플루오라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 광물화 시스템.The carbon dioxide mineralization system of claim 5, wherein the hollow fiber membrane includes polyvinylidene fluoride. 제6항에 있어서, 상기 중공사 분리막은 플루오로실란 또는 클로로실란으로 표면 처리되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 광물화 시스템.The carbon dioxide mineralization system of claim 6, wherein the hollow fiber membrane is surface treated with fluorosilane or chlorosilane. 제1항에 있어서, 상기 중공사 분리막은 고밀도층 및 상기 고밀도층보다 작은 밀도를 갖는 저밀도층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 광물화 시스템.The carbon dioxide mineralization system of claim 1, wherein the hollow fiber membrane includes a high-density layer and a low-density layer having a density less than the high-density layer. 제8항에 있어서, 상기 고밀도층은 상기 중공사 분리막의 중공에 인접하고, 상기 저밀도층은 상기 중공사 분리막의 외면에 인접하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 광물화 시스템.The carbon dioxide mineralization system of claim 8, wherein the high-density layer is adjacent to the cavity of the hollow fiber membrane, and the low-density layer is adjacent to the outer surface of the hollow fiber membrane. 제8항에 있어서, 상기 저밀도층은 상기 중공사 분리막의 직경 방향으로 연장되는 핑거 형상을 갖는 제1 기공을 포함하며, 상기 고밀도층은 상기 제1 기공 보다 작은 제2 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 광물화 시스템.The method of claim 8, wherein the low-density layer includes first pores having a finger shape extending in the diameter direction of the hollow fiber separator, and the high-density layer includes second pores smaller than the first pores. carbon dioxide mineralization system. 제8항에 있어서, 상기 저밀도층은 상기 제1 기공 보다 작고 상기 제2 기공 보다 큰 제3 기공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 광물화 시스템.9. The carbon dioxide mineralization system of claim 8, wherein the low-density layer further includes third pores that are smaller than the first pores and larger than the second pores. 제11항에 있어서, 상기 제1 기공은 평균적으로, 10㎛ 이상의 폭과 50㎛ 이상의 길이를 가지며, 상기 제2 기공은 평균적으로, 0.01㎛ 내지 0.9㎛의 크기를 가지며, 상기 제3 기공은 평균적으로 1㎛ 내지 10㎛의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 광물화 시스템.The method of claim 11, wherein the first pores have an average width of 10 μm or more and a length of 50 μm or more, the second pores have an average size of 0.01 μm to 0.9 μm, and the third pores have an average size of 0.01 μm to 0.9 μm. A carbon dioxide mineralization system characterized by having a size of 1㎛ to 10㎛. 제8항에 있어서, 상기 중공사 분리막의 전체 두께에 대한 상기 고밀도층의 두께 비율은 0.2 내지 0.3 인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 광물화 시스템.The carbon dioxide mineralization system of claim 8, wherein the thickness ratio of the high-density layer to the total thickness of the hollow fiber separation membrane is 0.2 to 0.3. 제1항에 있어서, 상기 중공사 분리막의 기공도는 80% 이상인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 광물화 시스템.The carbon dioxide mineralization system according to claim 1, wherein the hollow fiber membrane has a porosity of 80% or more.
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