Abstract
To improve the crossflow untrafiltration flux, we applied periodic oscillations in transmembrane pressure gradient in order to promote fluid turbulence by inducing repeated compression and relaxation of the cake/gel layer. The oscillatory forms used were square-, sine-, triangle-wave, and pumping interruption. The permeate flux profiles were mathematically simulated and compared with the experimental data. The result showed the periodic pumping interruption most effectively improved the overall flux by up to about 32%. Enough pumping off-time, at least on the order of tens of seconds, was needed to allow the solutes in the layer to diffuse back to the bulk phase. It was better to start the oscillations earlier before the layer was fully established. The square-wave oscillation yielded about 11% increase, which was particularly pronounced in the later part of the filtration. Either the amplitude or the period of the oscillations resulted little influence on flux.actate ester, and lactate ester produced in esterification reaction was distilled simultaneously with hydrolysis reaction into lactic acid. When the yields of lactic acid recovered by batch reactive distillations with various alcohols were compared, the yield of lactic acid was increased as the volatility of lactate ester was increased. In this batch reactive distillation, because the mixtures condensed in partial condensor were flown to reboiler through distillation column, the recovery yield of lactic acid was affected by operation temperature of partial condensor. Hydrolysis reaction into lactic acid in distillation column rarelyoccurred because of short retention time of lactate ester and water. Lactate ester was reacted into lactic acid in reboiler.
한외여과공정에서 압력구배를 주기적으로 변화시켜 막 표면의 용질층을 불안정화시켜 여과 flux의 총괄적 향상을 유도한 실험을 수행하였다. 일정압력에서의 여과 flux 감소현상을 Hernia 식을 사용하여 모사하였고, 또한 압력구배의 주기적 변화를 Fourer series로 표현하여 압력구배의 변화에 따른 flux 변화를 수학적으로 모사하였고 이 결과를 실제의 실험결과와 비교하여 보았다. 수학적 모사결과 압력변화의 형태, 진폭, 주기 등의 변화에 따른 평균 flux의 변화는 미미하였다. 하지만 실제실험결과 주기적으로 압력구배를 변화시킨 경우 약 11%의 향상을 관찰할 수 있었다. 이는 압력구배가 주기적으로 변하는 과정에서의 응질층의 압축이완속도가 다른 것에 기인하는 것으로 유추된다. 주기적 압력구배변화외에 feed pump interruption을 이용하여 평균총괄 flux를 약 32%까지 향상 시켰다. 역확산에 의한 용질층의 이완에는 일정한 시간이 필요함을 찾아내었고 interruption은 용질층이 형성되기 전부터 시작하는 것이 유리하다고 판단되었다. 본 실험을 위하여 한외여과의 자동제어 시스템을 설계제작하여 다양한 압력함수를 이용할 수 있었고, 공정운영 중 압력구매와 여과 flux를 실시간 모니터링 및 제어할 수 있었다. 자동제어 시스템을 통해 압력구매를 주기적으로 변화시켜 총괄 flux의 극대화를 도모하는 기법은 기존장치를 최소로 변경시키면서 한외여과성능을 극대화시킬 수 있는 방법으로 기대된다.
