많은 사람들이 다양한 막 여과 기술 간의 차이점을 완전히 이해하지 못합니다. 이번 글에서는 자세한 설명을 전해드리겠습니다.
역삼투(RO)는 양이온과 음이온 제거(예: 담수화) 외에도 광범위한 오염 물질을 제거할 수 있으므로 일종의 여과로 간주됩니다. RO, 나노여과(NF), 한외여과(UF), 정밀여과(MF), 일반여과(CF)로 제거되는 불순물의 범위는 그림 1에 나타내었고, 일반적인 물질의 크기는 표 2에 나타내었습니다.
역삼투압(RO), 나노여과(NF), 정밀여과(MF), 한외여과(UF)는 직교류 여과의 유형입니다.- 이 과정에서 공급수는 투과수(생성수)와 농축된 용질 또는 부유 입자를 포함하는 농축수 흐름으로 나뉘며, 대부분의 용질과 불순물은 농축물에서 제거됩니다(아래 그림 참조).
대조적으로, 기존 여과는 물이 필터 매체(예: 필터 베드 또는 멤브레인)를 통해 직접 흐르도록 허용하며, 여기서 불순물은 매체 위 또는 내부에 유지됩니다(아래 그림 참조).
위 그림의 정보를 바탕으로 다양한 막 여과 기술의 특성을 요약할 수 있습니다.
1.미세여과(MF)
약 0.1~1μm 크기의 입자를 제거합니다. 주로 박테리아, 부유물질, 콜로이드 물질을 제거하는 데 사용됩니다. 용해된 고체와 큰 분자는 통과할 수 있습니다. 작동 압력은 일반적으로 약 0.07MPa입니다.
2.한외여과(UF)
약 0.002~0.1μm보다 큰 입자를 제거합니다. 주로 콜로이드, 단백질, 부유물질, 미생물 제거에 사용됩니다. 용해된 고체와 작은 분자는 통과시키면서 분자량(MWCO)이 1,000~100,000을 넘는 물질을 거부할 수 있습니다. 작동 압력 범위는 일반적으로 0.1~0.7MPa입니다.
3.나노여과(NF)
1nm(0.001μm) 정도의 입자를 제거하는 능력으로 인해 명명되었습니다. 일반적으로 20%~98%의 담수화율로 분자량이 200~400 이상인 유기 물질을 제거합니다. 1가 이온 제거 범위는 20%~98%이고, 2가 이온은 90%~98%의 더 높은 비율로 제거할 수 있습니다. 착색제, 총유기탄소(TOC), 경도 제거에 적합합니다. 작동 압력 범위는 일반적으로 0.35~1.6MPa입니다.
4.역삼투(RO)
0.0001μm만큼 작은 입자와 분자량이 150~200 이상인 유기 물질을 제거합니다. 담수화율은 95%를 초과할 수 있어 염도가 높은 물에 대한 주요 전처리 방법이자 오늘날 가장 발전된 수처리 기술 중 하나입니다. 그 적용 범위는 점점 더 넓어지고 있습니다. 작동 압력 범위는 일반적으로 1.4~6.0MPa입니다.
역삼투(RO) 멤브레인은 높은 담수화율을 제공할 뿐만 아니라 고정밀 필터로도 기능합니다. 유효 기공 크기는 0.001μm(사람의 머리카락 직경은 30μm 이상)보다 작을 수 있어 RO 시스템이 미세한 부유 물질, 박테리아, 내독소 및 기타 오염 물질을 제거할 수 있습니다. 그러나 물리적 의미에서 기공은 실제로 RO 멤브레인에 존재하지 않는다는 점에 유의해야 합니다. 이러한 기공은 고배율 현미경에서도 관찰된 적이 없습니다.- 이는 RO 여과를 한외여과와 같은 실제 막 공극이 있는 공정과 근본적으로 다르게 만듭니다.
그림은 물이 RO 막을 통과하는 방식을 보여줍니다. 이는 여과 중에 물이 거의 전체 막 표면을 통해 흐르고 막 표면 근처의 주 흐름 속도가 본질적으로 막을 통과하는 실제 투과 흐름과 동일하다는 것을 보여줍니다.
물이 한외여과(UF) 막의 기공을 통과할 때 기공의 총-단면적은 전체 막 표면보다 훨씬 작습니다. 결과적으로, UF 멤브레인 표면 근처의 물은 압력을 받아 기공을 통과하여 각 기공을 통과하는 유속이 멤브레인 표면 근처의 주 흐름 속도보다 상당히 높아지게 됩니다.
RO 및 UF 공정 모두에서 물이 막 표면을 통해 침투함에 따라 공급수의 부유 입자 및 기타 불순물이 막 표면에 유지됩니다. 지속적인 투과 흐름은 이러한 오염 물질에 힘을 가하여 오염 물질이 막 표면과 평행하게 이동하는 주 흐름으로 다시 들어가는 것을 방지합니다.- 오염물질이 주 흐름으로 돌아가기 위해서는 막 표면을 따라 흐르는 평행 흐름의 전단력이 투과수의 전단력을 극복해야 합니다. 이는 RO 시스템에 특정 급수 유량을 유지하는 것이 중요한 이유를 설명합니다. 그러나 UF 막에서는 기공을 통과하는 국지적 속도가 매우 높으며 막 표면 근처의 평행 흐름 전단력이 막에 남아 있는 오염물질을 방지하기에 충분하지 않습니다.
