Abstract
Rotary disc ultrafiltration module(RDM) was developed for the separation of oil emulsions. This module was devised to reduce the gel polarization phenomenon by alecoupling the operation pressure and the surface velocity of solution in ultrafiltration(UF) processes. Two-shaft engaged disc type RDM having 20 rotary disc membcanes(UOP, USA) was operated under 85kPa vacuum at $25^{\circ}$C. The pressure drop due to slip flow in the two-shaft RDM was found to be proportional to $(2.5{\omega}r)^{2}$. The pure water flux of two-shaft RDM decreased by 9.95% at the angular velocity of 41.89rad/s compared to the decrease of 3.01% for one-shaft RDM at the same velocity. When the angular velocity was changed from 31.42rad/s to 2.62rad/s, the flux decline for 1% cutting oil in two-shaft RDM was 30.16% that is similar to that of one-shaft RDM. Disc gap of 3mm and 7mm did not show any significant differences in the flux for 1% cutting oil solution. A modified model for two-shaft RDM showed good agreement with the experimental results for the cutting oil solution.
본 연구에서는 2축 회전판형 한외여과막 모듈의 순수투과율 예측모델과 1% 절삭유의 분리특성 및 투과율 예측모델을 유도하였다. 2축 RDM은 한외여과막(UOP사, 직경 0.22m)을 씌운 같은 크기의 회전판막 20개를 장착한 후 막간격과 각속도($\omega$)에 따른 분리특성을 조사하였다. 2축 RDM의 순수 투과율은 각속도가 41.89rad/s에서 9.95% 감소하여서 1축 RDM의 감소율 3.01%보다 높았다. 2축 RDM은 회전판막이 겹친 부분에서 난류의 발생으로 미끄럼 흐름에 의한 압력 강하는 $(2.5{\omega}r)^{2}$에 비례하였다. 회전판막 간격이 3mm인 $J/J_{o}$(절삭유의 투과율/순수 투과율)는 각속도가 31.42rad/s에서 2.62rad/s로 감소할 때 0.64에서 0.31로 감소하였고 간격이 7mm 일 때의 $J/J_{o}$는 0.64에서 0.27의 감소하여 비슷한 경향을 보였다. 1축 RDM에 사용된 투과율 예측모델식을 변형하여 유도된 2축 RDM의 모델식은 실험결과와 잘 일치하였다.