"운영 환경에 따라 멤브레인 성능이 어떻게 달라지는지 느낀 적이 있나요? "

멤브레인 분리 공정의 종류에 따라, 운영 환경에는 수압, 삼투압, 온도 및 공급 유속 등이 포함될 수 있습니다. 이와 같은 환경은 투과 플럭스(Permeate Flux)와 용질 거부율(Solute Rejection)에 모두 영향을 미칠 수 있습니다. 그 중에서도 투과 플럭스는 공급 온도에 매우 민감합니다. 공급 온도가 증가하면 투과 플럭스가 증가합니다. 이는 주로 공급 온도가 상승함에 따라 공급 점도가 감소하기 때문입니다. 보다 구체적으로, 투과 플럭스는 온도가 증가함에 따라 점도와 선형적으로 관계를 맺으며 증가합니다. (1)식 참조:

투과 플럭스 공식, 점도와의 선형 관계

이 식에서 J는 멤브레인을 통과하는 투과 플럭스, m은 공급 점도, J0는 기준 온도에서의 투과 플럭스, μ0는 동일 기준 온도에서의 점도입니다. J₀와 µ₀는 상수로, 보통 멤브레인 제조업체에서 일반적인 실온에서 정의합니다. 특정 온도에서의 투과 플럭스 J는 해당 온도에서의 공급 점도 μ를 사용하여 쉽게 추정할 수 있습니다.

운영 온도는 또한 분자가 밀도가 높은 멤브레인을 통과하는 확산을 포함하는 멤브레인 분리 공정에서 용질 거부율에도 영향을 미칩니다: 예를 들어, 역삼투(RO), 퍼배포레이션, 기체 투과 등이 이에 해당합니다. 공급 온도의 증가로 인해 확산 속도가 빨라져 용질(예: 염분)의 통과가 증가합니다. 이는 용액-확산 모델(solution-diffusion model)에서 설명된 대로입니다 (1):

확산 방정식 해결

여기서 D는 용질의 확산 계수, C는 용질의 농도, l은 멤브레인 두께입니다.

RO 멤브레인 성능에 영향을 미치는 요인: 투과 플럭스와 염분 거부율

출처: RO 멤브레인 성능에 영향을 미치는 요인 (2)

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참고 문헌:

[1] Baker, Richard W., Membrane Technology and Applications, Second Edition

[2] Factors Affecting RO Membrane Performance, Dow Chemicals

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