대한환경공학회지 (Journal of Korean Society of Environmental Engineers)

  • 제33권9호
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  • Pages.677-685
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  • 2011
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  • 1225-5025(pISSN)
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  • 2383-7810(eISSN)
대한환경공학회 (Korean Society of Environmental Engineers)
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해수담수화 역삼투막 공정의 무기질오염에 대한 스케일 억제제 효과 연구

Effects of Antiscalant on Inorganic Fouling in Seawater Reverse Osmosis Membrane Processes

  • 강남욱 (건국대학교 환경공학과) ;
  • 이석헌 (한국과학기술연구원 수질환경연구부) ;
  • 권지향 (건국대학교 환경공학과)
  • 투고 : 2011.02.08
  • 심사 : 2011.09.28
  • 발행 : 2011.09.30
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초록

역삼투막 공정의 무기질 스케일은 주로 산을 주입하거나 혹은 스케일억제제를 사용하여 제어하고 있다. 특히 최근에는 여러 가지 고분자 형태의 스케일 억제제가 개발되어 사용되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 다른 성상의 스케일 억제제 세 개를 선택하여 $CaCO_3$ 무기질 오염에 대한 제어효과를 분석하였다. 농축계수가 1.43, 2.5 및 5일 때 Spectra Guard를 사용하여 회수율, 즉 농축계수에 따른 제어능을 비교하였고 농축계수가 2.5일 때 SHMP, Spectra Guard, Flocon 150 N을 사용하여 억제제별 제어능을 분석하였다. 그 결과 농축계수별 제어능 실험은 농축계수가 증가할수록 더 많은 양의 스케일 억제제를 필요로 하였으며, 필요량은 농축계수 5의 범위까지 거의 선형적인 관계를 나타내었다. 또한 임계값보다 적은 양의 스케일 억제제를 주입했을 경우 일정한 시간 경과 후에 스케일이 형성 되는 경향을 보였다. 실험한 세 종류의 스케일 억제제는 모두 스케일 억제 효과를 보였으나, 억제제별로 스케일 제어에 필요한 시간과 적정 주입량 등에 차이를 보였다. Spectra Guard는 주입농도가 0.6 mg/L 이상이면 바로 스케일 제어효과를 나타내었다. SHMP은 적정 농도는 0.4 mg/L로 작았으나 스케일 제어효과가 나타내는 데까지 약 30시간 이상이 걸렸다. Flocon 150 N은 3 mg/L 이상의 주입농도와 30시간 이상의 운전시간이 필요하였다. 이러한 적정 농도 및 제어 반응시간의 차이는 억제제 성분에 따른 억제 기작의 차이로 보이며, $CaCO_3$ 스케일 억제제로 polyacrylate 계의 Spectra Guard가 효과적임을 알 수 있었다.

The reverse osmosis membrane processes have several operational problems. Fouling by inorganic scale occurs on membrane surface due to increases in concentrations over solubility by retaining ions on feed side of the membrane. Inorganic scales could be controlled by antiscalants or acid addition. In this study, three antiscalants having different characteristics were selected and evaluated on efficiency of $CaCO_3$ scale control. The $CaCO_3$ scale was inhibited by the antiscalants : 0.4 mg/L for SHMP, 0.6 mg/L for Spectra Guard, and 3 mg/L for Flocon 150 N. Increasing concentration factors of simulated sea water resulted in increases in antiscalant doses for the scale control. The increases in doses were positively proportional to the concentrate factors used in this study. Spectra Guard, one of the polyacrylate type antiscalants, was the most effective to control $CaCO_3$ scale. The antiscalants with the different scale inhibition time and doses implied the different control mechanisms.

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