WO2017095137A1 - 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치 및 담수화 방법 - Google Patents

다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치 및 담수화 방법 Download PDF

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김유창
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김한석
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    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Definitions

  • the present invention relates to a desalination technology, and more particularly, to a desalination apparatus and a desalination method using a multi-stage forward osmosis process.
  • the forward osmosis process uses a phenomenon in which water moves from the lower concentration (influent) to the higher concentration (induction solution) through the osmotic membrane when two solutions having different concentrations are divided by the osmotic membrane. Ideally, only water should move through the osmosis membrane, but in real forward osmosis, the reverse diffusion of the solutes in the induction solution to the influent flow occurs.
  • the lime-soda ash method which is a conventional softening process, has a problem of injecting chemical substances for softening and further treating sediment sludge generated as a by-product.
  • An aspect of the present invention is to develop a softening pretreatment process to replace the lime-soda ash method to omit the injection of additional chemicals, to provide a desalination apparatus and desalination method that can solve the problem of sediment sludge treatment.
  • an aspect of the present invention is to provide a desalination apparatus and desalination method capable of stably operating the process without contamination of the osmosis membrane in the forward osmosis process using ammonia-carbonate derived solution.
  • Desalination apparatus using a multi-stage forward osmosis process includes a first forward osmosis unit and a second forward osmosis unit.
  • the first forward osmosis unit is in contact with the first forward osmosis membrane, the first forward osmosis membrane and the first feed channel through which the wastewater flows, and the first draw in contact with the opposite surface of the first forward osmosis membrane and the first induction solution flows in. It includes a channel.
  • the second forward osmosis unit is in contact with the second forward osmosis membrane, the second forward osmosis membrane, the second feed channel into which the diluted first induction solution discharged from the first draw channel flows, and the opposite side of the second forward osmosis membrane. And a second draw channel in contact with the second draw solution.
  • An outlet of the second feed channel may be connected to an inlet of the first draw channel so that the concentrated first draw solution discharged from the second feed channel may enter the first draw channel.
  • the desalination device may comprise a distillation column connected to the outlet of the second draw channel.
  • the diluted second draw solution discharged from the second draw channel may be separated into clean water and concentrated second draw solution in a distillation column.
  • the desalination device may comprise a reservoir connected to the outlet of the distillation column and the inlet of the second draw channel.
  • the concentrated second draw solution discharged from the distillation column may be introduced into the second draw channel via a reservoir.
  • the first induction solution was potassium bromide (KBr), sodium chloride (NaCl), ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ), ammonium chloride (NH 4 Cl), sodium nitrate (NaNO 3 ), potassium chloride (KCl), potassium nitrate (KNO 3 ), Fructose, glucose, polyethylene glycol, ethanol, albumin, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) sodium salt, 2-methyldiol It may include at least one solute selected from the group consisting of a mididazole-based material, a hydrophilic nanoparticle, a polymer hydrogel particle, and a dendrimer.
  • the second induction solution may include at least one solute selected from the group consisting of ammonia-carbonate (NH 3 -CO 2 ), trimethylamine (TMA), potassium nitrate (KNO 3 ), and sulfur dioxide (SO 2 ). have.
  • NH 3 -CO 2 ammonia-carbonate
  • TMA trimethylamine
  • KNO 3 potassium nitrate
  • SO 2 sulfur dioxide
  • the first induction solution may be a sodium chloride solution and the second induction solution may be an ammonia-carbonate solution.
  • Desalination method using a multi-stage forward osmosis process includes a one-step forward osmosis process, a two-step forward osmosis process and a distillation recovery process.
  • step 1 forward osmosis process wastewater flows into the first feed channel of the first forward osmosis unit, the first induction solution flows into the first draw channel, and water contained in the wastewater passes through the first forward osmosis membrane. Go to the induction solution.
  • the diluted first induction solution discharged from the first draw channel is introduced into the second feed channel of the second forward osmosis unit, and the second induction solution is introduced into the second draw channel. Water contained in the first induction solution moves to the second induction solution through the second forward osmosis membrane.
  • the diluted second draw solution discharged from the second draw channel is sent to the distillation column to separate clean water and concentrated second draw solution.
  • An outlet of the second feed channel may be connected to an inlet of the first draw channel so that the concentrated first draw solution discharged from the second feed channel may enter the first draw channel.
  • a reservoir may be installed between the outlet of the distillation column and the inlet of the second draw channel. The concentrated second draw solution discharged from the distillation column may be introduced into the second draw channel via a reservoir.
  • the first induction solution was potassium bromide (KBr), sodium chloride (NaCl), ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ), ammonium chloride (NH 4 Cl), sodium nitrate (NaNO 3 ), potassium chloride (KCl), potassium nitrate (KNO 3 ), Fructose, glucose, polyethylene glycol, ethanol, albumin, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) sodium salt, 2-methyldiol It may include at least one solute selected from the group consisting of a mididazole-based material, a hydrophilic nanoparticle, a polymer hydrogel particle, and a dendrimer.
  • the second induction solution may include at least one solute selected from the group consisting of ammonia-carbonate (NH 3 -CO 2 ), trimethylamine (TMA), potassium nitrate (KNO 3 ), and sulfur dioxide (SO 2 ). have.
  • NH 3 -CO 2 ammonia-carbonate
  • TMA trimethylamine
  • KNO 3 potassium nitrate
  • SO 2 sulfur dioxide
  • the first induction solution may be a sodium chloride solution and the second induction solution may be an ammonia-carbonate solution.
  • the present embodiment since no inorganic precipitate is generated in the wastewater and the first induction solution, it is possible to greatly increase the treated water flux by preventing the contamination of the forward osmosis membrane, and to enable stable process operation. In addition, ionic materials and other contaminants that cause scale remain in the concentrated wastewater, thereby improving the water quality of the treated water and greatly reducing the volume of the concentrated wastewater, thereby reducing the cost of treating the wastewater.
  • the present embodiment it is possible to reduce the amount of chemicals used compared to the lime-soda ash method, which is a conventional softening process, and to significantly reduce the sludge treatment cost.
  • FIG. 1 is a block diagram of a desalination apparatus using a multi-stage forward osmosis process according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a flow chart showing a desalination method using a multi-stage forward osmosis process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of a desalination apparatus using a multi-stage forward osmosis process according to an embodiment of the present invention.
  • the desalination apparatus 100 of the present embodiment includes a first forward osmosis unit 10 and a second forward osmosis unit 20 connected in series, and use a multi-stage forward osmosis process based on a multi-induction solution. Produces clean water from wastewater.
  • Wastewater may be generated wastewater from shale gas fields with high salt concentrations.
  • Conventional methods for desalination of wastewater from shale gas fields include evaporation, but evaporation has high energy consumption.
  • the desalination apparatus 100 of the present embodiment can lower energy consumption for water permeation plus by using an forward osmosis process that does not apply physical pressure.
  • the first forward osmosis unit 10 is opposite to the first forward osmosis membrane 11, the first feed channel 12 contacting one surface of the first forward osmosis membrane 11, and the first forward osmosis membrane 11. And a first draw channel 13 in contact with the face. In the first forward osmosis unit 10, a one-step forward osmosis process is performed.
  • the second forward osmosis unit 20 is opposite to the second forward osmosis membrane 21, the second feed channel 22 contacting one surface of the second forward osmosis membrane 21, and the second forward osmosis membrane 21. And a second draw channel 23 in contact with the face. In the second forward osmosis unit 20, a two-step forward osmosis process is performed.
  • the inlet of the first feed channel 12 is connected to the wastewater inlet pipe 31, and the wastewater flows into the first feed channel 12.
  • the first draw solution flows into the first draw channel 13.
  • the inlet of the first feed channel 12 may be positioned opposite to the inlet of the first draw channel 13 so that the wastewater and the first induction solution may flow in opposite directions with the first forward osmosis membrane 11 interposed therebetween. .
  • the inlet of the second feed channel 22 is connected to the outlet of the first draw channel 13 through the first pipe L1, and the outlet of the second feed channel 22 is formed through the second pipe L2. 1 is connected to the inlet of the draw channel (13).
  • the first induction solution circulates through the first draw channel 13 of the first forward osmosis unit 10 and the second feed channel 22 of the second forward osmosis unit 20.
  • First and second pipes L1 and L2 connecting the first forward osmosis unit 10 and the second forward osmosis unit 20 constitute a first induction solution circulation unit.
  • the inlet of the second draw channel 23 is connected to the reservoir 40 storing the second induction solution through the third pipe L3, and the second induction solution flows into the second draw channel 23.
  • the inlet of the second feed channel 22 is located opposite to the inlet of the second draw channel 23 so that the first induction solution and the second induction solution are opposite to each other with the second forward osmosis membrane 21 interposed therebetween. Can flow.
  • the wastewater may be wastewater of a shale gas field having a high concentration of dissolved solids and a high concentration of ions capable of causing scale such as calcium ions and magnesium ions.
  • concentration of dissolved solids in wastewater generated in shale gas fields is high at approximately 70,000 to 250,000 mg / L, and the concentration of calcium ions is very high at approximately 6,200 mg / L.
  • the concentration and osmotic pressure of the first induction solution introduced into the first draw channel 13 are higher than the concentration and osmotic pressure of the wastewater flowing into the first feed channel 12, respectively. Therefore, the water in the wastewater in the first forward osmosis unit 10 passes through the first forward osmosis membrane 11 by the osmotic pressure difference and moves to the first induction solution.
  • the outlet of the first feed channel 12 is connected to the wastewater discharge pipe 32, and the concentrated wastewater is discharged to the outside through the wastewater discharge pipe 32.
  • the discharged concentrated wastewater is transported to a post-treatment facility by a transport means such as a truck.
  • the first forward osmosis unit 10 the first induction solution is supplied with water from the wastewater and diluted, and the diluted first induction solution is supplied through the first pipe L1 to the second feed of the second forward osmosis unit 20. Go to channel 22.
  • the concentration and osmotic pressure of the second induction solution introduced into the second draw channel 23 are respectively higher than the concentration and osmotic pressure of the first induction solution (diluted first induction solution) entering the second feed channel. Therefore, the water in the first induction solution in the second forward osmosis unit 20 moves to the second induction solution through the second forward osmosis membrane 21 by the osmotic pressure difference.
  • the first induction solution concentrated in the second forward osmosis unit 20 is supplied to the first draw channel 13 of the first forward osmosis unit 10 through the second pipe L2 and reused in the first step forward osmosis process. do.
  • the second induction solution diluted with water received from the first induction solution is transferred to the distillation column 50 through the fourth pipe L4.
  • the water distilled from the distillation column is condensed and discharged into clean water, and the second induction solution is concentrated through a distillation recovery process.
  • the concentrated second induction solution is transferred to the reservoir 40 through the fifth pipe L5. Since the reservoir 40 is connected to the second forward osmosis unit 20 through the third pipe L3, the concentrated second induction solution is reused in the two-stage forward osmosis process.
  • the aforementioned ionic materials are BeCO 3 , MgCO 3 , Mg (HCO 3 ) 2 , CaCO 3 , Ca (HCO 3 ) 2 , SrCO 3, BaCO 3, MnCO 3 , CoCO 3, FeCO 3, NiCO 3, CuCO 3, ZnCO 3, Ag 2 CO 3, CdCO 3, Al 2 (CO 3) 3, Tl 2 (CO 3), PbCO 3, (BiO) 2 CO 3 , La 2 (CO 3 ) 3 and the like are formed to generate an inorganic scale on the surface of the forward osmosis membrane.
  • Group 2 alkaline earth metal ionic materials including calcium and magnesium having divalent ions react with carbonate ions to easily generate inorganic precipitates.
  • the first induction solution comprises an inorganic, organic, or inorganic-organic mixture which may have an osmotic pressure higher than that of the wastewater without generating an inorganic precipitate when reacting with the solutes of the ionic material and the second induction solution contained in the wastewater.
  • the second induction solution may be a distillation recovery process and includes a solute that does not generate a precipitate upon reaction with the solute of the first induction solution.
  • the first induction solution was potassium bromide (KBr), sodium chloride (NaCl), ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ), ammonium chloride (NH 4 Cl), sodium nitrate (NaNO 3 ), potassium chloride (KCl), potassium nitrate (KNO 3 ), Fructose, glucose, polyethylene glycol, ethanol, albumin, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) sodium salt, 2-methyldiol Methylazole-based materials, hydrophilic nanoparticles (eg, polyacrylic acid magnetic nanoparticles or triethyleneglycol magnetic nanoparticles), polymer hydrogel particles, and dendrimers (Eg, ethylenediamine core dendrimer with sodium succinamate terminal group or pentaerythrityl core dendrimer with sodium carboxylate terminal group).
  • EDTA ethylenediaminetetraacetic acid
  • the second induction solution may include at least one solute selected from the group consisting of ammonia-carbonate (NH 3 -CO 2 ), trimethylamine (TMA), potassium nitrate (KNO 3 ), and sulfur dioxide (SO 2 ). have.
  • NH 3 -CO 2 ammonia-carbonate
  • TMA trimethylamine
  • KNO 3 potassium nitrate
  • SO 2 sulfur dioxide
  • the first induction solution may be a sodium chloride solution and the second induction solution may be an ammonia-carbonate solution.
  • the quality of the treated water may be improved.
  • the volume of the concentrated wastewater can be significantly reduced, thereby reducing the transportation cost required to treat the wastewater, and the use of chemicals and the sludge treatment cost can be greatly reduced compared to the conventional softening process, lime-soda ash method.
  • Figure 2 is a flow chart showing a desalination method using a multi-stage forward osmosis process according to an embodiment of the present invention.
  • the desalination method of the present embodiment is a one-step forward osmosis process (S10) using the first forward osmosis unit 10, and a two-stage forward osmosis process using the second forward osmosis unit 20 (S20) and the distillation recovery process (S30) using the distillation column 50 is included.
  • first step forward osmosis process (S10), wastewater flows into the first feed channel 12 of the first forward osmosis unit 10, and the first induction solution flows into the first draw channel 13. Water contained in the wastewater passes through the first forward osmosis membrane 11 and moves to the first induction solution due to the osmotic pressure difference.
  • the first induction solution comprises a solute of an inorganic, organic, or inorganic-organic mixture that may have a higher osmotic pressure than the wastewater without generating an inorganic precipitate upon reaction with the ionic material contained in the wastewater.
  • the first induction solution may be sodium chloride (NaCl) solution.
  • the diluted first induction solution discharged from the first draw channel 13 is introduced into the second feed channel 22 of the second forward osmosis unit 20, and the second draw The second draw solution flows into the channel 23. Water contained in the diluted first induction solution passes through the second forward osmosis membrane 21 by the osmotic pressure difference and moves to the second induction solution.
  • the second induction solution includes a substance capable of distillation recovery process without generating an inorganic precipitate when reacting with the solute of the first induction solution.
  • the second induction solution may be an ammonia-carbonate (NH 3 -CO 2 ) solution.
  • the diluted second induction solution discharged from the second draw channel 23 is transferred to the distillation column 50, and separated into clean water and the concentrated second induction solution in the distillation column 50.
  • the concentrated second induction solution is transferred to the reservoir 40, supplied to the second draw channel 23 of the second forward osmosis unit 20, and reused in the two-step forward osmosis process S20.
  • the water contained in the wastewater is moved to the second induction solution via the first induction solution without directly moving to the second induction solution. That is, clean water is produced from wastewater using a multi-stage forward osmosis process based on a multi-induction solution.
  • the first induction solution includes a solute that does not generate an inorganic precipitate when reacting with the solute of the ionic material and the second induction solution contained in the wastewater. Therefore, by preventing the contamination of the first and second forward osmosis membrane (11, 21) to enable a stable forward osmosis process operation, it is possible to improve the water quality of the treated water.

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Abstract

다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치 및 담수화 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 담수화 장치는 제1 정삼투 유닛과 제2 정삼투 유닛을 포함한다. 제1 정삼투 유닛은 제1 정삼투막과, 제1 정삼투막의 일면과 접하며 폐수가 유입되는 제1 피드 채널과, 제1 정삼투막의 반대면과 접하며 제1 유도 용액이 유입되는 제1 드로우 채널을 포함한다. 제2 정삼투 유닛은 제2 정삼투막과, 제2 정삼투막의 일면과 접하며 제1 드로우 채널에서 배출된 희석된 제1 유도 용액이 유입되는 제2 피드 채널과, 제2 정삼투막의 반대면과 접하며 제2 유도 용액이 유입되는 제2 드로우 채널을 포함한다.

Description

다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치 및 담수화 방법
본 발명은 담수화 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치 및 담수화 방법에 관한 것이다.
정삼투 공정은 농도가 다른 두 용액이 삼투막에 의해 나뉘어져 있을 때, 농도가 낮은 쪽(유입수)에서 농도가 높은 쪽(유도 용액)으로 물이 삼투막을 통해 이동하는 현상을 이용한다. 이상적으로는 삼투막을 통해서 물만 이동해야 하지만, 실제 정삼투 공정에서는 유도 용액의 용질이 유입수 쪽으로 확산 이동하는 역확산 현상이 일어난다.
예를 들어, 암모니아-탄산염을 유도 용액으로 사용하는 경우, 탄산염이 유입수 쪽으로 역확산된다. 처리하고자 하는 폐수에 칼슘 등 2가 양이온이 포함되어 있는 경우, 역확산된 탄산염과 2가 양이온이 반응하여 정삼투막의 표면에 침전물로 석출되어 스케일이 발생한다. 표면이 스케일로 오염된 정삼투막의 경우 처리수 플러스가 크게 감소한다.
이러한 정삼투막의 오염을 방지하기 위해서는 정삼투 공정 이전 단계에서 폐수에 포함된 2가 양이온을 제거하는 연수화 전처리 공정이 필요하다. 그런데 기존의 연수화 공정인 석회-소다회법에서는 연수화를 위해 화학 물질을 주입하고, 부산물로 발생한 침전 슬러지를 추가로 처리해야 하는 문제가 있다.
본 발명의 일 측면은 석회-소다회법을 대체하는 연수화 전처리 공정을 개발하여 추가적인 화학 물질의 주입을 생략하고, 침전 슬러지 처리 문제를 해결할 수 있는 담수화 장치 및 담수화 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 측면은 암모니아-탄산염 유도 용액을 이용한 정삼투 공정에 있어서 삼투막의 오염 없이 안정적으로 공정을 운영할 수 있는 담수화 장치 및 담수화 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치는 제1 정삼투 유닛과 제2 정삼투 유닛을 포함한다. 제1 정삼투 유닛은 제1 정삼투막과, 제1 정삼투막의 일면과 접하며 폐수가 유입되는 제1 피드 채널과, 제1 정삼투막의 반대면과 접하며 제1 유도 용액이 유입되는 제1 드로우 채널을 포함한다. 제2 정삼투 유닛은 제2 정삼투막과, 제2 정삼투막의 일면과 접하며 제1 드로우 채널에서 배출된 희석된 제1 유도 용액이 유입되는 제2 피드 채널과, 제2 정삼투막의 반대면과 접하며 제2 유도 용액이 유입되는 제2 드로우 채널을 포함한다.
제2 피드 채널의 출구는 제1 드로우 채널의 입구와 연결되어 제2 피드 채널에서 배출된 농축된 제1 유도 용액이 제1 드로우 채널로 유입될 수 있다.
담수화 장치는 제2 드로우 채널의 출구와 연결된 증류탑을 포함할 수 있다. 제2 드로우 채널에서 배출된 희석된 제2 유도 용액은 증류탑에서 청정수와 농축된 제2 유도 용액으로 분리될 수 있다. 담수화 장치는 증류탑의 출구 및 제2 드로우 채널의 입구와 연결된 저장조를 포함할 수 있다. 증류탑에서 배출된 농축된 제2 유도 용액은 저장조를 거쳐 제2 드로우 채널로 유입될 수 있다.
제1 유도 용액은 브롬화칼륨(KBr), 염화나트륨(NaCl), 질산암모늄(NH4NO3), 염화암모늄(NH4Cl), 질산나트륨(NaNO3), 염화칼륨(KCl), 질산칼륨(KNO3), 프룩토오스(fructose), 글루코스(glucose), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 에탄올(ethanol), 알부민(albumin), 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA) 소듐 설트(sodium salt), 2-메틸이미다졸(methylimidazole)계 물질, 친수성 나노입자, 폴리머 하이드로겔 파티클, 및 덴드리머(dendrimer)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 용질을 포함할 수 있다.
제2 유도 용액은 암모니아-탄산염(NH3-CO2), 트리메틸아민(trimethylamine, TMA), 질산칼륨(KNO3), 및 이산화황(SO2)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 용질을 포함할 수 있다.
제1 유도 용액은 염화나트륨 용액일 수 있고, 제2 유도 용액은 암모니아-탄산염 용액일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 방법은 1단계 정삼투 공정과 2단계 정삼투 공정 및 증류 회수 공정을 포함한다. 1단계 정삼투 공정에서, 제1 정삼투 유닛의 제1 피드 채널에 폐수가 유입되고, 제1 드로우 채널에 제1 유도 용액이 유입되며, 폐수에 포함된 물이 제1 정삼투막을 통해 제1 유도 용액으로 이동한다. 2단계 정삼투 공정에서, 제2 정삼투 유닛의 제2 피드 채널에 제1 드로우 채널에서 배출된 희석된 제1 유도 용액이 유입되고, 제2 드로우 채널에 제2 유도 용액이 유입되며, 희석된 제1 유도 용액에 포함된 물이 제2 정삼투막을 통해 제2 유도 용액으로 이동한다. 증류 회수 공정에서, 제2 드로우 채널에서 배출된 희석된 제2 유도 용액이 증류탑으로 이송되어 청정수와 농축된 제2 유도 용액으로 분리된다.
제2 피드 채널의 출구는 제1 드로우 채널의 입구와 연결되어 제2 피드 채널에서 배출된 농축된 제1 유도 용액이 제1 드로우 채널로 유입될 수 있다. 증류탑의 출구와 제2 드로우 채널의 입구 사이에 저장조가 설치될 수 있다. 증류탑에서 배출된 농축된 제2 유도 용액은 저장조를 거쳐 제2 드로우 채널로 유입될 수 있다.
제1 유도 용액은 브롬화칼륨(KBr), 염화나트륨(NaCl), 질산암모늄(NH4NO3), 염화암모늄(NH4Cl), 질산나트륨(NaNO3), 염화칼륨(KCl), 질산칼륨(KNO3), 프룩토오스(fructose), 글루코스(glucose), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 에탄올(ethanol), 알부민(albumin), 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA) 소듐 설트(sodium salt), 2-메틸이미다졸(methylimidazole)계 물질, 친수성 나노입자, 폴리머 하이드로겔 파티클, 및 덴드리머(dendrimer)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 용질을 포함할 수 있다.
제2 유도 용액은 암모니아-탄산염(NH3-CO2), 트리메틸아민(trimethylamine, TMA), 질산칼륨(KNO3), 및 이산화황(SO2)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 용질을 포함할 수 있다.
제1 유도 용액은 염화나트륨 용액일 수 있고, 제2 유도 용액은 암모니아-탄산염 용액일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 폐수와 제1 유도 용액에 무기 침전물이 발생하지 않으므로 정삼투막의 오염을 방지하여 처리수 플럭스를 크게 늘릴 수 있고, 안정적인 공정 운영이 가능해진다. 또한, 스케일을 유발하는 이온 물질과 기타 오염 물질이 농축 폐수에 남기 때문에 처리수의 수질을 향상시킬 수 있으며, 농축 폐수의 부피가 크게 줄어 폐수 처리 비용을 줄일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 기존의 연수화 공정인 석회-소다회법 대비 화학 물질의 사용량을 줄일 수 있고, 슬러지 처리 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 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 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 도면에 나타난 각 구성의 크기 및 두께 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타낸 것이므로, 본 발명은 도시한 바로 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치의 구성도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예의 담수화 장치(100)는 직렬 연결된 제1 정삼투 유닛(10)과 제2 정삼투 유닛(20)을 포함하며, 멀티 유도 용액에 기반한 다단 정삼투 공정을 이용하여 폐수로부터 청정수를 생산한다.
폐수는 염 농도가 높은 셰일 가스전의 발생 폐수일 수 있다. 셰일 가스전의 폐수를 담수화 처리하는 기존 방법으로 증발법이 있으나, 증발법은 소비 에너지가 높다. 본 실시예의 담수화 장치(100)는 물리적인 압력을 가하지 않는 정삼투 공정을 이용함으로써 물투과 플러스를 위한 소비 에너지를 낮출 수 있다.
제1 정삼투 유닛(10)은 제1 정삼투막(11)과, 제1 정삼투막(11)의 일면과 접하는 제1 피드 채널(12)과, 제1 정삼투막(11)의 반대면과 접하는 제1 드로우 채널(13)을 포함한다. 제1 정삼투 유닛(10)에서 1단계 정삼투 공정이 진행된다.
제2 정삼투 유닛(20)은 제2 정삼투막(21)과, 제2 정삼투막(21)의 일면과 접하는 제2 피드 채널(22)과, 제2 정삼투막(21)의 반대면과 접하는 제2 드로우 채널(23)을 포함한다. 제2 정삼투 유닛(20)에서 2단계 정삼투 공정이 진행된다.
제1 피드 채널(12)의 입구는 폐수 유입관(31)에 연결되며, 제1 피드 채널(12)로 폐수가 유입되어 흐른다. 제1 드로우 채널(13)에는 제1 유도 용액이 유입되어 흐른다. 제1 피드 채널(12)의 입구는 제1 드로우 채널(13)의 입구와 반대측에 위치하여 제1 정삼투막(11)을 사이에 두고 폐수와 제1 유도 용액이 서로 반대 방향으로 흐를 수 있다.
제2 피드 채널(22)의 입구는 제1 배관(L1)을 통해 제1 드로우 채널(13)의 출구와 연결되고, 제2 피드 채널(22)의 출구는 제2 배관(L2)을 통해 제1 드로우 채널(13)의 입구와 연결된다. 따라서 제1 유도 용액은 제1 정삼투 유닛(10)의 제1 드로우 채널(13)과 제2 정삼투 유닛(20)의 제2 피드 채널(22)을 순환한다.
제1 정삼투 유닛(10)과 제2 정삼투 유닛(20)을 연결하는 제1 및 제2 배관(L1, L2)이 제1 유도 용액 순환부를 구성한다.
제2 드로우 채널(23)의 입구는 제3 배관(L3)을 통해 제2 유도 용액을 저장하는 저장조(40)와 연결되며, 제2 드로우 채널(23)로 제2 유도 용액이 유입되어 흐른다. 제2 피드 채널(22)의 입구는 제2 드로우 채널(23)의 입구와 반대측에 위치하여 제2 정삼투막(21)을 사이에 두고 제1 유도 용액과 제2 유도 용액이 서로 반대 방향으로 흐를 수 있다.
폐수는 용존고형물의 농도가 높고, 칼슘 이온과 마그네슘 이온 등 스케일을 유발할 수 있는 이온의 농도가 높은 셰일 가스전의 폐수일 수 있다. 예를 들어, 셰일 가스전에서 발생하는 폐수의 용존고형물 농도는 대략 70,000 내지 250,000mg/L 수준으로 높고, 칼슘 이온의 농도는 대략 6,200mg/L 수준으로 매우 높다.
제1 드로우 채널(13)로 유입되는 제1 유도 용액의 농도 및 삼투압은 각각 제1 피드 채널(12)로 유입되는 폐수의 농도 및 삼투압보다 높다. 따라서 제1 정삼투 유닛(10) 내부에서 폐수 중의 물은 삼투압 차이에 의해 제1 정삼투막(11)을 투과해 제1 유도 용액으로 이동한다.
제1 피드 채널(12)의 출구는 폐수 배출관(32)에 연결되며, 농축된 폐수는 폐수 배출관(32)을 통해 외부로 배출된다. 배출된 농축 폐수는 트럭 등의 이송 수단에 실려 후처리 설비로 이동한다. 제1 정삼투 유닛(10)에서 제1 유도 용액은 폐수로부터 물을 공급받아 희석되고, 희석된 제1 유도 용액은 제1 배관(L1)을 통해 제2 정삼투 유닛(20)의 제2 피드 채널(22)로 이동한다.
제2 드로우 채널(23)로 유입되는 제2 유도 용액의 농도 및 삼투압은 각각 제2 피드 채널로 유입되는 제1 유도 용액(희석된 제1 유도 용액)의 농도 및 삼투압보다 높다. 따라서 제2 정삼투 유닛(20) 내부에서 제1 유도 용액 중의 물은 삼투압 차이에 의해 제2 정삼투막(21)을 통해 제2 유도 용액으로 이동한다.
제2 정삼투 유닛(20)에서 농축된 제1 유도 용액은 제2 배관(L2)을 통해 제1 정삼투 유닛(10)의 제1 드로우 채널(13)로 공급되어 1단계 정삼투 공정에 재사용된다. 그리고 제1 유도 용액으로부터 물을 제공받아 희석된 제2 유도 용액은 제4 배관(L4)을 통해 증류탑(50)으로 이송된다. 증류탑에서 증류된 물은 응축되어 청정수로 배출되며, 제2 유도 용액은 증류 회수 공정을 거쳐 농축된다.
농축된 제2 유도 용액은 제5 배관(L5)을 통해 저장조(40)로 이송된다. 저장조(40)는 제3 배관(L3)을 통해 제2 정삼투 유닛(20)과 연결되어 있으므로, 농축된 제2 유도 용액은 2단계 정삼투 공정에 재사용된다.
정삼투 과정에서 이상적으로는 정삼투막을 통해 물만 이동해야 하지만, 실제로는 유도 용액의 용질이 유입수 측으로 확산 이동하는 역확산 현상이 일어난다. 그리고 폐수에는 유도 용액의 용질과 반응 시 무기물 스케일을 발생시키는 이온들이 다수 존재한다.
구체적으로, 물(폐수) 속에는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 망가니즈(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 알루미늄(Al), 탈륨(Tl), 납(Pb), 비스무트(Bi), 및 란타넘(La) 등의 이온 물질이 존재한다.
그리고 유도 용액으로부터 유입수(폐수) 측으로 탄산염 이온이 역확산되는 경우, 전술한 이온 물질들은 용해도가 낮은 무기물인 BeCO3, MgCO3, Mg(HCO3)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, SrCO3, BaCO3, MnCO3, CoCO3, FeCO3, NiCO3, CuCO3, ZnCO3, Ag2CO3, CdCO3, Al2(CO3)3, Tl2(CO3), PbCO3, (BiO)2CO3, La2(CO3)3 등을 형성하여 정삼투막 표면에 무기물 스케일을 발생시킨다.
특히 2가 이온을 갖는 칼슘과 마그네슘을 포함한 2족의 알칼리 토금속 이온 물질은 탄산염 이온과 반응하여 무기 침전물을 쉽게 발생시킨다.
본 실시예에서 제1 유도 용액은 폐수에 포함된 이온 물질 및 제2 유도 용액의 용질과 반응 시 무기 침전물을 발생시키지 않으면서 폐수보다 높은 삼투압을 가질 수 있는 무기물, 유기물, 또는 무기-유기 혼합물을 용질로 포함한다. 제2 유도 용액은 증류 회수 공정이 가능하며 제1 유도 용액의 용질과 반응 시 침전물을 발생시키지 않는 물질을 용질로 포함한다.
제1 유도 용액은 브롬화칼륨(KBr), 염화나트륨(NaCl), 질산암모늄(NH4NO3), 염화암모늄(NH4Cl), 질산나트륨(NaNO3), 염화칼륨(KCl), 질산칼륨(KNO3), 프룩토오스(fructose), 글루코스(glucose), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 에탄올(ethanol), 알부민(albumin), 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA) 소듐 설트(sodium salt), 2-메틸이미다졸(methylimidazole)계 물질, 친수성 나노입자(예를 들어, 폴리아크릴릭애씨드(polyacrylic acid) 자성 나노입자 또는 트리에칠렌글라이콜(triethyleneglycol) 자성 나노입자), 폴리머 하이드로겔 파티클, 및 덴드리머(dendrimer)(예를 들어, ethylenediamine core dendrimer with sodium succinamate terminal group 또는 pentaerythrityl core dendrimer with sodium carboxylate terminal group)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 용질을 포함할 수 있다.
제2 유도 용액은 암모니아-탄산염(NH3-CO2), 트리메틸아민(trimethylamine, TMA), 질산칼륨(KNO3), 및 이산화황(SO2)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 용질을 포함할 수 있다.
대표적으로 제1 유도 용액은 염화나트륨 용액일 수 있고, 제2 유도 용액은 암모니아-탄산염 용액일 수 있다.
1단계 정삼투 공정에서 폐수에 포함된 물은 제1 정삼투막(11)을 통해 제1 유도 용액으로 이동한다. 이 과정에서 제1 유도 용액의 용질이 폐수 측으로 역확산되어도 폐수에 무기 침전물이 발생하지 않으므로, 제1 정삼투막(11)의 오염을 방지하여 처리수 플럭스를 크게 늘릴 수 있다.
또한, 스케일을 유발하는 이온 물질과 기타 오염 물질은 제1 정삼투막(11)을 통과하지 못하고 농축 폐수에 남기 때문에 처리수(청정수)의 수질을 향상시킬 수 있다. 또한, 농축 폐수의 부피가 크게 줄어 폐수를 처리하는데 필요한 운송 비용을 절감할 수 있으며, 기존의 연수화 공정인 석회-소다회법 대비 화학 물질의 사용량을 줄이고 슬러지 처리 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
2단계 정삼투 공정에서 제1 유도 용액에 포함된 물은 제2 정삼투막(21)을 통해 제2 유도 용액으로 이동한다. 이 과정에서 제2 유도 용액의 용질이 제1 유도 용액 측으로 역확산되어도 제1 유도 용액에 무기 침전물이 발생하지 않으므로, 제2 정삼투막(21)의 오염을 방지하여 처리수 플러스를 크게 늘릴 수 있고, 안정적인 공정 운영이 가능해진다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 본 실시예의 담수화 방법은 제1 정삼투 유닛(10)을 이용하는 1단계 정삼투 공정(S10)과, 제2 정삼투 유닛(20)을 이용하는 2단계 정삼투 공정(S20)과, 증류탑(50)을 이용하는 증류 회수 공정(S30)을 포함한다.
1단계 정삼투 공정(S10)에서, 제1 정삼투 유닛(10)의 제1 피드 채널(12)에 폐수가 유입되고, 제1 드로우 채널(13)에 제1 유도 용액이 유입된다. 폐수에 포함된 물은 삼투압 차이에 의해 제1 정삼투막(11)을 투과해 제1 유도 용액으로 이동한다.
제1 유도 용액은 폐수에 포함된 이온 물질과 반응 시 무기 침전물을 발생시키지 않으면서 폐수보다 높은 삼투압을 가질 수 있는 무기물, 유기물, 또는 무기-유기 혼합물의 용질을 포함한다. 예를 들어, 제1 유도 용액은 염화나트륨(NaCl) 용액일 수 있다.
2단계 정삼투 공정(S20)에서, 제2 정삼투 유닛(20)의 제2 피드 채널(22)에 제1 드로우 채널(13)에서 배출된 희석된 제1 유도 용액이 유입되고, 제2 드로우 채널(23)에 제2 유도 용액이 유입된다. 희석된 제1 유도 용액에 포함된 물은 삼투압 차이에 의해 제2 정삼투막(21)을 투과해 제2 유도 용액으로 이동한다.
이때 제2 피드 채널(22)에서 배출된 농축된 제1 유도 용액은 제1 정삼투 유닛(10)의 제1 드로우 채널(13)로 투입되어 1단계 정삼투 공정(S10)에 재사용된다. 제2 유도 용액은 제1 유도 용액의 용질과 반응 시 무기 침전물을 발생시키지 않으면서 증류 회수 공정이 가능한 물질을 용질로 포함한다. 예를 들어, 제2 유도 용액은 암모니아-탄산염(NH3-CO2) 용액일 수 있다.
증류 회수 공정(S30)에서, 제2 드로우 채널(23)에서 배출된 희석된 제2 유도 용액은 증류탑(50)으로 이송되고, 증류탑(50)에서 청정수와 농축된 제2 유도 용액으로 분리된다. 농축된 제2 유도 용액은 저장조(40)로 이송되며, 제2 정삼투 유닛(20)의 제2 드로우 채널(23)로 공급되어 2단계 정삼투 공정(S20)에 재사용된다.
본 실시예의 담수화 방법에서는 폐수에 포함된 물을 제2 유도 용액으로 바로 이동시키지 않고 제1 유도 용액을 거쳐 제2 유도 용액으로 이동시킨다. 즉, 멀티 유도 용액에 기반한 다단 정삼투 공정을 이용하여 폐수로부터 청정수를 생산한다.
이때 제1 유도 용액은 폐수에 포함된 이온 물질 및 제2 유도 용액의 용질과 반응 시 무기 침전물을 발생시키지 않는 용질을 포함한다. 따라서 제1 및 제2 정삼투막(11, 21)의 오염을 방지하여 안정적인 정삼투 공정 운영을 가능하게 하며, 처리수의 수질을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (13)

  1. 제1 정삼투막과, 제1 정삼투막의 일면과 접하며 폐수가 유입되는 제1 피드 채널과, 제1 정삼투막의 반대면과 접하며 제1 유도 용액이 유입되는 제1 드로우 채널을 포함하는 제1 정삼투 유닛; 및
    제2 정삼투막과, 제2 정삼투막의 일면과 접하며 상기 제1 드로우 채널에서 배출된 희석된 제1 유도 용액이 유입되는 제2 피드 채널과, 제2 정삼투막의 반대면과 접하며 제2 유도 용액이 유입되는 제2 드로우 채널을 포함하는 제2 정삼투 유닛
    을 포함하는 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 피드 채널의 출구는 상기 제1 드로우 채널의 입구와 연결되어 상기 제2 피드 채널에서 배출된 농축된 제1 유도 용액이 상기 제1 드로우 채널로 유입되는 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 드로우 채널의 출구와 연결된 증류탑을 포함하며,
    상기 제2 드로우 채널에서 배출된 희석된 제2 유도 용액은 상기 증류탑에서 청정수와 농축된 제2 유도 용액으로 분리되는 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 증류탑의 출구 및 상기 제2 드로우 채널의 입구와 연결된 저장조를 포함하며,
    상기 증류탑에서 배출된 농축된 제2 유도 용액은 상기 저장조를 거쳐 상기 제2 드로우 채널로 유입되는 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유도 용액은 브롬화칼륨(KBr), 염화나트륨(NaCl), 질산암모늄(NH4NO3), 염화암모늄(NH4Cl), 질산나트륨(NaNO3), 염화칼륨(KCl), 질산칼륨(KNO3), 프룩토오스(fructose), 글루코스(glucose), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 에탄올(ethanol), 알부민(albumin), 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA) 소듐 설트(sodium salt), 2-메틸이미다졸(methylimidazole)계 물질, 친수성 나노입자, 폴리머 하이드로겔 파티클, 및 덴드리머(dendrimer)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 용질을 포함하는 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 유도 용액은 암모니아-탄산염(NH3-CO2), 트리메틸아민(trimethylamine, TMA), 질산칼륨(KNO3), 및 이산화황(SO2)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 용질을 포함하는 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유도 용액은 염화나트륨 용액이고, 상기 제2 유도 용액은 암모니아-탄산염 용액인 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 장치.
  8. 제1 정삼투 유닛의 제1 피드 채널에 폐수가 유입되고, 제1 드로우 채널에 제1 유도 용액이 유입되며, 폐수에 포함된 물이 제1 정삼투막을 통해 제1 유도 용액으로 이동하는 1단계 정삼투 공정;
    제2 정삼투 유닛의 제2 피드 채널에 상기 제1 드로우 채널에서 배출된 희석된 제1 유도 용액이 유입되고, 제2 드로우 채널에 제2 유도 용액이 유입되며, 희석된 제1 유도 용액에 포함된 물이 제2 정삼투막을 통해 제2 유도 용액으로 이동하는 2단계 정삼투 공정; 및
    상기 제2 드로우 채널에서 배출된 희석된 제2 유도 용액이 증류탑으로 이송되어 청정수와 농축된 제2 유도 용액으로 분리되는 증류 회수 공정
    을 포함하는 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 피드 채널의 출구는 상기 제1 드로우 채널의 입구와 연결되어 상기 제2 피드 채널에서 배출된 농축된 제1 유도 용액이 상기 제1 드로우 채널로 유입되는 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 증류탑의 출구와 상기 제2 드로우 채널의 입구 사이에 저장조가 설치되며,
    상기 증류탑에서 배출된 농축된 제2 유도 용액은 상기 저장조를 거쳐 상기 제2 드로우 채널로 유입되는 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유도 용액은 브롬화칼륨(KBr), 염화나트륨(NaCl), 질산암모늄(NH4NO3), 염화암모늄(NH4Cl), 질산나트륨(NaNO3), 염화칼륨(KCl), 질산칼륨(KNO3), 프룩토오스(fructose), 글루코스(glucose), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 에탄올(ethanol), 알부민(albumin), 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA) 소듐 설트(sodium salt), 2-메틸이미다졸(methylimidazole)계 물질, 친수성 나노입자, 폴리머 하이드로겔 파티클, 및 덴드리머(dendrimer)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 용질을 포함하는 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 유도 용액은 암모니아-탄산염(NH3-CO2), 트리메틸아민(trimethylamine, TMA), 질산칼륨(KNO3), 및 이산화황(SO2)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 용질을 포함하는 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 방법.
  13. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유도 용액은 염화나트륨 용액이고, 상기 제2 유도 용액은 암모니아-탄산염 용액인 다단 정삼투 공정을 이용한 담수화 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115108606A (zh) * 2021-03-17 2022-09-27 南京理工大学 一种以nh4no3为汲取电解质的正渗透盐水浓缩方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111099698A (zh) * 2020-01-10 2020-05-05 中工沃特尔水技术股份有限公司 一种正渗透与联合制碱工艺联产联用的系统和方法
CN111573949B (zh) * 2020-05-27 2022-01-25 山东建筑大学 一种基于正渗透技术的页岩气压裂返排液处理系统和工作方法
KR102758920B1 (ko) 2022-05-17 2025-01-22 한남대학교 산학협력단 자가 부유 특성의 이온성 하이드로겔 폼 및 그 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110091153A (ko) * 2010-02-05 2011-08-11 웅진케미칼 주식회사 정삼투 유도용액
KR20120073080A (ko) * 2010-12-24 2012-07-04 한국건설기술연구원 정삼투와 압력지연삼투와 막증류 공정을 이용한 해수로부터의 용수 및 에너지 생산장치 및 방법
KR101286044B1 (ko) * 2012-11-30 2013-07-15 한국과학기술연구원 하폐수 고도처리장치 및 이를 이용한 하폐수 고도처리방법
KR20150070895A (ko) * 2013-12-17 2015-06-25 한국화학연구원 유기산 염을 이용한 정삼투용 유도 용액 및 이의 용도
KR20150114507A (ko) * 2013-02-08 2015-10-12 오아시스 워터, 인크. 삼투적 분리 시스템 및 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101140423B1 (ko) * 2010-06-09 2012-05-03 한국기계연구원 정삼투식 해수 담수화 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110091153A (ko) * 2010-02-05 2011-08-11 웅진케미칼 주식회사 정삼투 유도용액
KR20120073080A (ko) * 2010-12-24 2012-07-04 한국건설기술연구원 정삼투와 압력지연삼투와 막증류 공정을 이용한 해수로부터의 용수 및 에너지 생산장치 및 방법
KR101286044B1 (ko) * 2012-11-30 2013-07-15 한국과학기술연구원 하폐수 고도처리장치 및 이를 이용한 하폐수 고도처리방법
KR20150114507A (ko) * 2013-02-08 2015-10-12 오아시스 워터, 인크. 삼투적 분리 시스템 및 방법
KR20150070895A (ko) * 2013-12-17 2015-06-25 한국화학연구원 유기산 염을 이용한 정삼투용 유도 용액 및 이의 용도

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115108606A (zh) * 2021-03-17 2022-09-27 南京理工大学 一种以nh4no3为汲取电解质的正渗透盐水浓缩方法

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