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나노필터/역삼투 처리과정중 유기용질 제거율에 영향하는 요소(Factors affecting the rejection of organic solutes during NF/RO)

전문가 제언: □ 막분리의 특성은 막 및 분리대상물질의 물리-화학적 특성, 그리고 압력차를 구동력으로 하는 3가지 요소의 조합에 의해 결정되며, 분리하는 용질의 크기에 따라 RO, NF 및 UF로 구분한다. 분리막은 상의 변화 없이 물질을 선별적으로 분리시키므로 공정이 단순하고 에너지 소모량이 적은 편이라고 할 수 있다.

□ RO는 소금 등의 무기염류 또는 분자량 100이상의 유기물의 분리 및 해수의 담수화 및 순수제조에 주로 사용되며 제거율은 90~99%에 이른다. NF는 2가의 금속이온 또는 분자량 300~10,000까지의 유기물의 분리, 도금 세척수중의 금속이온의 회수, 제조공정중의 유가 성분의 회수 및 폐수의 COD제거 등에 이용된다. UF는 분자량 10,000~100,000의 용질의 분리, 순수중의 박테리아 제거 및 혈청의 분리 등에 이용된다. MF는 유체에 부유하는 고형분의 제거, 콜로이드 현탁액의 농축, 효모, 박테리아, 유지, 포도당액의 찌꺼기, 전분입자 및 고분자 색소물질 등의 입자들을 분리 또는 제거하는데 사용된다. 전통적으로 가장 많이 사용되는 RO막의 성능은 삼투압에 의해 영향을 받으며 온도와 농도에 비례하고 분자량에 반비례한다. RO는 15~80bar로 운전되고 특수한 경우에는 100~150bar의 고압으로 운전해야 한다. 그리고 막 표면에서의 농도분극 현상으로 무기물 침전과 스케일 형성, 유기물의 흡착, 콜로이드 입자 축적 등으로 막오염 가능성을 지닌다. 막오염을 최소화하기 위한 복잡한 전처리, 스케일 방지제 투입 등 시스템 구성 및 운전상 많은 제약과 고압운전으로 인한 운전비 상승을 가져오기 때문에 이를 극복하기 위하여 NF/UF기술개발의 동기와 필요성이 있었다.

□ 막분리에 의한 음용수 처리는 해수담수화, 도시의 정수, 산업용 및 가정용으로 분류할 수 있다. 현재 막이용 정수공장은 용존물질의 함량이 많은 염수를 RO 및 NF를 사용하여 탈염하는 공정이다. 막을 이용한 정수처리 기술의 개발은 일본, 미국, 프랑스를 중심으로 진행되고 있다. 미국이 주로 분리막을 산업체에 이용하기 위한 실용화 연구에 주를 이루고 있는 것에 비해 일본 및 한국에서는 가정용 정수기 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 이는 환경오염이 심한 일본, 한국 소비자의 음용수에 대한 높은 관심을 반영하고 있기 때문이다.

저자: Bellona, C; Drewes, JE; Xu, P; Amy, G
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