역삼투(RO) 시스템에 일반적으로 사용되는 화학 물질은 무엇입니까?

화학물질 종류	주요 기능	일반적인 주입 지점
응고제	콜로이드, 부유물질, 일부 유기물 제거	모래여과, 한외여과, 기타 고액분리 공정 전
응집제	플록 형성, 강도 및 침전 성능 향상	응고 및 응집 단계 내
살생물제	박테리아, 조류 및 기타 미생물 제어	원수 취수 또는 전처리 단계
환원제	잔류염소 및 기타 산화물질 제거	RO 멤브레인 전, 일반적으로 카트리지 필터 상류
스케일 방지제	RO 멤브레인 표면의 미네랄 스케일 형성을 억제합니다.	RO 급수 라인
산과 알칼리	pH 조정 및 작동 조건 최적화	RO 급수 라인 또는 기타 지정된 처리 단계
세척용 화학물질	멤브레인 표면에서 오염물질과 침전물을 제거합니다.	화학세척 중

산업용 급수에는 물 속에서 안정적으로 유지되는 콜로이드와 미세한 부유 입자가 포함되어 있어 일반 침전만으로는 효율적으로 제거할 수 없는 경우가 많습니다. 이러한 오염물질이 RO 시스템에 유입되면 점차적으로 멤브레인 표면에 축적되어 공급측 압력 강하가 증가하고 투과 흐름이 감소하며 멤브레인 오염이 가속화될 수 있습니다.

 

응고제는 표면 전하를 중화하거나 변형하여 콜로이드 입자를 불안정하게 만들어 입자가 더 쉽게 응집되도록 합니다. 이 초기 과정을 응고라고 합니다. 불안정한 입자는 충돌하고 결합하여 플록이라고 하는 더 크고 눈에 잘 띄는 응집체를 형성합니다. 이러한 플록의 발달과 성장을 응집이라고 합니다. 수처리 과정에서 응집과 응집이 함께 일어나는 경우가 많기 때문에 전체 과정을 흔히 응고라고 합니다.

 

산업용 수처리에 사용되는 일반적인 무기 응고제로는 폴리염화알루미늄(PAC), 폴리황산제2철, 황산제1철, 황산알루미늄, 염화제이철 등이 있습니다.

 

투여하기 전에 응고제는 일반적으로 물에 희석되거나 용해되어 화학 용액을 준비합니다. 그런 다음 정량 펌프가 용액을 공급수 라인(종종 정적 혼합기 상류)에 주입합니다. 일부 시스템에서는 화학물질이 급수 펌프 상류에 주입되어 펌프 임펠러가 혼합을 제공할 수 있습니다.

 

실제 요구량은 급수 특성에 따라 다르며 병 테스트 또는 기타 적절한 평가를 통해 설정해야 하지만 일반적인 응고제 용량은 3~5mg/L 범위일 수 있습니다.

 

응집제만으로는 충분한 크기, 강도 또는 침전 특성을 지닌 플록을 생성할 수 없는 경우 응집제가 필요할 수도 있습니다. 응집제는 플록 형성 및 분리를 개선하여 하류 침전 또는 여과를 더욱 효과적으로 만듭니다.

 

응고제와 응집제는 일반적으로 RO 막 압력 용기에 직접 주입해서는 안 됩니다. 이는 일반적으로 모래 필터나 한외여과 장치와 같은 관련 고액 분리 장비의 상류에 추가됩니다. 잔류 화학물질과 불완전하게 제거된 플록 자체가 막 오염의 원인이 될 수 있으므로 적절한 혼합과 하류 분리가 필수적입니다.

 

산업용 순환수, 지표수 및 기타 일부 원수에는 박테리아, 조류 및 기타 미생물이 포함되어 있을 수 있습니다. 효과적인 미생물 제어가 없으면 이러한 유기체는 전처리 장비 및 파이프라인에서 증식하여 결국 RO 멤브레인 표면에 생물막을 형성할 수 있습니다.

 

산화 살생물제를 사용할 때는 중요한 고려 사항이 있습니다. 많은 폴리아미드 RO 멤브레인은 유리 염소 및 기타 강력한 산화제에 민감합니다. 소독 후에도 잔류 유리 염소가 물에 남아 있을 수 있습니다.

 

염소 처리된 물이 적절한 탈염소 처리 없이 폴리아미드 RO 멤브레인에 유입되면 장기간 노출되면 멤브레인 재료가 산화되고 염 제거 성능이 저하될 수 있습니다. 심한 경우 손상이 되돌릴 수 없을 수도 있습니다.

 

이러한 이유로 염소 기반 소독을 사용하는 RO 시스템에서는 일반적으로 물이 막에 도달하기 전에 탈염소 단계가 필요합니다. 중아황산나트륨 또는 메타중아황산나트륨은 잔류 염소를 중화하는 환원제로 일반적으로 사용됩니다.

 

환원제는 충분한 혼합 및 접촉 시간을 두고 RO 막 상류의 적절한 지점에 주입되어야 합니다. 정확한 배열은 시스템 설계에 따라 다르지만 종종 카트리지 필터 전에 투여됩니다. 탈염소화가 효과적인지 확인하기 위해 잔류 염소를 모니터링해야 합니다.

 

핵심 원리는 전처리 중 미생물 제어를 위해 산화 살생물제를 사용할 수 있지만 잔류 산화제는 염소에 민감한 RO 막에 도달하기 전에 제거해야 한다는 것입니다.

스케일 방지제는 많은 산업용 RO 시스템에서 가장 중요한 화학 물질 중 하나이지만, 그 역할이 때때로 잘못 이해되고 있습니다.

RO 멤브레인은 높은 비율의 용해된 염을 거부하기 때문에 스케일 형성을 방지해야 하는 것처럼 보일 수 있습니다. 실제로는 반대 현상이 발생할 수 있습니다. 즉, 물이 막을 통과할 때 거부된 염이 농축물 흐름에 축적됩니다.

 

급수에 포함된 칼슘, 중탄산염, 황산염, 바륨, 스트론튬 및 실리카를 고려하십시오. 이러한 물질은 원래의 급수 조건에서 용해된 상태로 남아 있을 수 있습니다. 그러나 RO 시스템이 더 많은 물을 회수할수록 남은 농축액은 점점 더 농축됩니다.

용해된 물질의 농도가 관련 용해도 한계를 초과하거나 용액이 충분히 과포화되면 미네랄 침전물이 막 표면에 형성될 수 있습니다. 일반적인 예로는 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨 및 실리카 기반 침전물이 있습니다.

 

무기 스케일을 제어하는 ​​두 가지 일반적인 접근 방식은 이온 교환 연화 및 스케일 방지제 투여입니다.

이온 교환 연화는 경도 이온, 특히 칼슘과 마그네슘을 제거하며 경도 관련 스케일링을 제어하는 ​​데 효과적일 수 있습니다. 그러나 황산염이나 실리카와 같은 잠재적인 스케일 형성 물질을 모두 제거하지는 않습니다. 연화에는 재생을 위해 소금이 필요하며 재생 폐기물 흐름이 생성됩니다. 이는 중소 규모 시스템이나 경도 제거가 특별히 필요한 곳에 자주 사용됩니다.

 

스케일 방지제는 스케일 형성 이온을 완전히 제거하지 않고도 여러 유형의 미네랄 스케일을 제어할 수 있기 때문에 대규모 RO 시스템에서 널리 사용됩니다. 그 적합성은 공급수의 화학적 성질과 목표 회수율에 따라 달라집니다.

 

스케일 방지제는 결정 핵 생성, 결정 성장 및 무기염 침착을 방해하는 방식으로 작동합니다. 일부 제형은 특정 입자를 물에 부유 상태로 유지하고 막 표면에 축적되는 경향을 줄이는 데 도움이 되는 분산 효과도 제공합니다.

적절하게 선택된 스케일 방지제와 적절한 투여 전략을 통해 RO 시스템은 무기 스케일링의 위험을 줄이면서 설계 한계 내에서 더 높은 회수율로 작동할 수 있습니다.

 

스케일 방지제의 투여량은 일반적으로 mg/L 범위이지만 필요한 농도는 급수 구성, 멤브레인 구성, 작동 압력, 온도 및 회수율에 따라 다릅니다. 적절한 화학물질과 복용량을 결정하려면 물 분석과 규모 예측을 사용해야 합니다.

 

스케일 방지제가 더 많다고 해서 반드시 더 나은 스케일 제어를 의미하는 것은 아닙니다. 불충분한 투입량은 침전 조절에 실패할 수 있는 반면, 과도한 투입량은 운영 비용을 증가시킬 수 있으며 제제 및 물의 화학적 성질에 따라 유기물 오염 또는 기타 호환성 문제에 기여할 수 있습니다.

 

화학물질 관리에는 환경적 측면도 있습니다. 스케일 방지제, 산, 알칼리, 계면활성제 및 기타 세척제는 적절한 처리 없이 배출될 경우 폐수 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 정확한 투여, 주기적인 성능 검토, 세척 및 농축 흐름의 적절한 관리는 화학물질 소비와 환경에 미치는 영향을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

 

pH 조정은 일부 RO 시스템에서 또 다른 중요한 화학적 제어 조치입니다. 급수 화학 및 처리 목적에 따라 산 또는 알칼리를 사용하여 운영 조건을 최적화하고 특정 수질 문제를 제어할 수 있습니다.

 

일부 단일 통과 RO 시스템에서는 공급수의 pH를 낮추기 위해 산이 첨가됩니다. 이는 물의 탄산염 평형을 변화시켜 중탄산염을 용해된 이산화탄소 쪽으로 이동시키고 탄산칼슘 스케일을 형성하는 데 사용할 수 있는 탄산염 농도를 감소시킵니다. 결과적으로 탄산칼슘 스케일링의 위험이 줄어들 수 있습니다.

 

그러나 산성 투여가 모든 유형의 스케일링 위험을 제거하는 것은 아닙니다. 예를 들어 황산염과 실리카는 별도의 평가가 필요합니다. 따라서 최종 산 투입량은 완전한 공급수 분석과 규모 예측을 통해 결정되어야 합니다.

pH 증가가 필요할 경우 수산화나트륨과 같은 알칼리를 사용할 수 있습니다. 관련 응용 분야 중 하나는 2차 통과 RO 시스템으로 들어가는 급수입니다.

 

RO 막은 용해된 이온을 효과적으로 거부하지만, 용해된 이산화탄소는 전형적인 급수 조건에서 주로 중성, 전하를 띠지 않는 분자로 존재하기 때문에 많은 RO 막에서 제대로 거부되지 않습니다. 결과적으로 이산화탄소는 첫 번째 RO 통과에서 투과수로 유입될 수 있으며 두 번째 통과 공급수 및 생산수의 전도도 향상에 기여할 수 있습니다.

 

pH를 높이면 용해된 이산화탄소가 중탄산염 및 탄산염 이온으로 전환될 수 있으며, 이는 막에서 더 쉽게 거부됩니다. 적절하게 설계된 시스템에서 2차 통과 RO 장치의 상류에 알칼리를 투여하면 이산화탄소 관련 종의 제거를 개선하고 최종 제품의 물 전도도를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

 

이 접근 방식의 효율성은 수질 화학, pH 목표, 막 특성 및 시스템 구성에 따라 달라집니다. 매우 낮은 전도도가 필요한 경우 탈기나 혼합층 이온교환 연마기 등의 추가 처리도 고려할 수 있습니다.