Abstract
Liquid-liquid extractions by use of microporous hollow fiber modules are fast compared with conventional extraction equipment because of the large surface area per volume. In these modules, the extractant and feed can be contacted at high speed and two flows are completely independent, so there are no problems with loading and channeling. In this paper, it was investigated the extraction selectivities for liquid-liquid extraction of Fe(II) and Ni(II) from dilute aqueous solution into TOA (tri-n-octylamine) and EHPNA (bis(2-ethylhexyle)hydrogenphosphite) as organic extractants by using the hydrophobic hollow fiber module. To determine the rate controlling step for mass transfer in hollow fibers, we also examined the effect of inside and outside flow rates of the hollow fiber module. From these experiments, we identified for the extraction of system with high partition coefficient in hydrophobic hollow fibers, mass transfer in the inside aqueous feed dominated the overall mass transfer, and in this paper, correlation between $K_w$ and $v_t$ was obtained as $K_w{\frac{d}{D}}=6.22\(\frac{d^2v_t}{LD}\)^{1/3}$ On the other hand, for the system with low partition coefficient, the resistance in the inside of hollow fibers was much less than membrane resistance because the extraction was not simple in the micropore. Thus, for systems with high partition coefficients, hydrophobic hollow fibers would be a better choice.
미세공의 중공사 모듈을 이용한 액-액추출은 단위부피당 표면적이 크므로 기존 추출장치들에 비해 신속히 진행된다, 모듈내에서 추출제와 원료액은 빠른 속도로 접촉하며 두 흐름이 완전히 독립적이므로 부하나 편류현상이 일어나지 않는다. 본 연구에서는 소수성 중공사 모듈을 사용하여 수용액 중에 미량으로 존재하는 Fe(II)와 Ni(II)을 추출하기 위해 TOA 및 EHPNA를 추출제로 사용하여, 그 추출선택성을 고찰하였다. 또한, 중공사 모듈에서의 율속단계를 결정하기 위해 막 내 외부 유속의 영향을 검토하였다. 이로부터, 소수성 중공사 내에서 분배계수가 큰 계에 대한 추출조작의 경우는 막내부에서의 물질전달과정이 총괄물질전달을 지배함을 확인하였으며, 본 연구를 통한 $K_w$와 소수성 중공사 내부유속 $v_t$와의 상관관계는 $K_w{\frac{d}{D}}=6.22\(\frac{d^2v_t}{LD}\)^{1/3}$과 같았다. 반면, 분배계수가 낮은 경우, 세공 내에서의 추출반응이 원활하지 못하기 때문에 막내부 저항의 영향이 막저항의 영향보다 작았다. 따라서, 분배계수가 큰 계에서는 소수성 막을 사용하는 것이 효과적임을 예측할 수 있었다.