• 한국막학회:학술대회논문집
• /
• 한국막학회 1996년도 추계 총회 및 학술발표회
• /
• pp.8-11
• /
• 1996

전기투석은 역삼투압, 한외여과와 함께 가장 많이 이용되고 막공정 중의 하나이다. 전기투석은 다른 막공정과 같이 막의 선택성에 의한 분리조작이며 병렬식 배열에 의한 막의 이용이 가능하고 막오염 현상이 있으며 따라서 막-유체간의 접촉에 대한 제어가 필요하다. 전기투석은 운전목적에 따라 desalting electrodialysis(ED)와 water-splitting electrodiaiysis(WSED)로 구분할 수 있다. Desalting electrodialysis는 고전적 의미의 탈염을 위한 전기투석공정이며 WSED는 bipolar membrane을 이용하여 염을 산과 염기로 분리시키는 기능을 갖는 전기투석 공정을 말한다. WSED는 전기적으로 물을 분리한다는 의미로서 Electrohydrolysis로 불리기도 한다. WSED의 기본원리는 bipolar membrane의 양쪽면에서 수소이옹과 수산이온을 발생시켜 산 또는 염기용액으로 전달하고 bipolar membrane에 접하고 있는 양이온 또는 음이온 교환막에서는 각 용액의 전기적 중성을 유지하기 위해 대응하는 이온을 투과시키는 것이다. WSED는 염으로부터 산 염기제조 뿐만아니라 염의 형태로 생성되는 유기산, 아미노산 등 발효생성물의 회수 또는 acidification에 이용되고 있다.

• 청정기술
• /
• 제15권4호
• /
• pp.253-257
• /
• 2009

LCD 제조공정에서 배출되는 질산과 초산, 인산, 그리고 Al과 같은 금속이온을 함유한 폐에칭액으로부터 진공증발과 확산투석을 이용하여 고순도 인산을 회수하여 인산암모늄을 제조하고자 하였다. 진공증발을 이용하여 질산과 초산을 제거하였다. 진공도가 -650 mmHg인 경우에는 온도 413 K 이상에서 완전 분리되었고, 진공도가 -700 mmHg인 경우에는 온도 393 K 이상의 영역에서 완전히 분리되었다. 그리고 진공도 -730 mmHg의 경우는 온도 383 K 이상에서도 완전 분리가 가능하였다. 99%의 질산과 초산을 제거하였으며, 확산투석을 이용하여 약 97.5% 이상의 Al을 제거하였다. 이렇게 얻어진 고순도 인산과 수산화암모늄을 이용하여 일인산암모늄을 제조하는 공정에서 급격한 발열반응을 제어하고 안정된 적정조건을 도출하기 위하여 수산화암모늄의 농도, 적정 몰비, pH, 온도 등의 반응인자를 조절하여 회수율 약 90%의 일인산암모늄을 제조하였다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제24권5호
• /
• pp.33-39
• /
• 2015

음이온 교환막을 이용한 확산투석에 의해 폐솔더 박리액으로부터 질산을 효율적으로 회수하기 위한 기초 연구를 실시하였다. 우선 모의용액 실험의 경우 유속, 유속비, 질산농도, 금속이온 종류 및 농도 등이 질산 회수율에 미치는 영향을 조사하였다. 유속이 증가함에 따라 질산 회수율은 감소하였고 급액에 대한 순수의 유속비(W/F)가 증가할수록 질산 회수율은 증가하여 유속비가 1.5이상에서 약 99%의 질산 회수율을 보였다. 급액중 질산용액의 농도가 증가함에 따라 3.0 M 까지는 산회수율이 증가 하였으나 3.0 M 이후로는 회수율은 점차 낮아 졌다. 확산투석막을 통과하는 금속이온의 투과율은 Pb, Na, Cu순 이었고, Fe과 Sn은 투과되지 않았다. 실제 폐솔더액을 사용하여 유속 $0.9L/hr-m^2$, W/F = 1.3 으로 확산 투석을 실시한 결과 약 94%의 질산 회수율을 얻을 수 있었다.

• 공업화학
• /
• 제3권2호
• /
• pp.349-359
• /
• 1992

염료속에 함유된 무기염(NaCl, $Na_2SO_4$)의 선택적 제거를 위해 역확산과 역삼투를 결합한 방법과 nanofiltration(NF)을 각각 이용하였다. 역확산에 의한 염의 제거율은 염의 종류에 따라 1회(one pass)에 1~30%를 나타냈으며 염과 염료의 분리비는 10~500의 매우 큰 값을 갖는 반면 염료의 손실율은 0.3% 이하였다. 염료용액을 순환시킬수록 음이온인 $Cl^-$ 이온의 제거율이 증가하고 양이온인 $Na^+$ 이온의 제거율이 감소하는 도난투석현상이 관찰되었다. 또한 공급용액의 유속이 염의 제거에 미치는 영향을 살펴보았다. 역확산에 의해 염이 제거된 염료를 평판형 역삼투막을 사용하여 농축하였으며 $Cl^-$ 이온의 배제율을 solution-diffusion 모델식에 적용하였다 2회의 Diafiltration(DF)을 수행한 NF에서도 역확산에서와 마찬가지로 도난투석에 의해 $Cl^-$ 이온의 배제율 감소와 음배제율을 관찰하였다. 특히 두번째 DF에서 도난투석의 효과는 더욱 크게 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제55권1호
• /
• pp.7-12
• /
• 2017

황산에 의한 바이오매스의 당화 후 황산의 회수는 매우 중요하다. 본 연구에서는 전기투석 방법에 의해 황산과 글루코스 혼합용액으로부터 황산을 분리하는 연구를 하였다. 전기투석은 음이온막과 양이온막을 사용한 3실 방식이 일반적인데 본 연구에서는 음이온막 만을 사용한 2실 방식을 실험했다. 글루코스 10~30% 황산농도 1~3 M 농도 범위의 용액에서 2실 방식의 전기투석으로 황산을 완전 분리할 수 있었다. 실험한 3종류의 음이온 막 중에서 확산과 대류의 영향이 작은 음이온 막에서는 전류밀도에 비례해 황산분리 속도가 증가하였다. 전기를 가하지 않고 확산과 대류에 의해 황산분리 45%를 달성할 수 있었다.

• 멤브레인
• /
• 제8권3호
• /
• pp.148-156
• /
• 1998

이온교환막을 이용하는 확산투석은 농도차가 구동력인 막공정으로서 철강 산업, 금속 제련 산업, 전기 도금 산업 등으로부터 발생되어지는 폐산으로부터 염산 및 기타 산들을 회수하는데 사용된다. 이론적으로는 초기산 농도가 증가함에 따라 구동력인 농도차가 커지므로 선형적으로 산의 투과속도가 증가하게 된다. 그러나 염산의 경우 약 3 N 이상의 고농도 범위에서는 투과속도 증가율이 농도차가 커짐에 따라 감소하였다. 본 연구에서는 막흡수 실험과 확산투석조 실험을 통해 염산을 회수하기 위한 확산투석에 산의 농도가 미치는 영향과 농도 범위에 따른 음이온 교환막 내부에서의 산의 이동 기작을 고찰하였다. 실험 결과 저농도(<2 N)산의 경우에는 산의 분자확산, 그리고 고농도 (>2 N)산의 경우에는 수소이온 투과현상 (proton leakage)이 막에서의 지배적인 이동 기작임을 알 수 있었다. 또한 고농도 범위에서는 삼투압에 의한 물분자의 이동과 막의 탈수현상이 수소이온의 이동을 방해하므로 막에서의 산 플럭스 증가율이 감소하였다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제11권1호
• /
• pp.26-31
• /
• 2002

음이온 교환막을 사용하는 확산투석법으로 폐$H_2$$SO_4$용액으로부터 $H_2$$SO_4$을 회수하는 연구를 수행하였다. 유속. 온도, $H_2$$SO_4$농도, 금속이온 등이 $H_2$$SO_4$의 회수율에 미치는 영향을 조사하였다 $H_2$$SO_4$의 회수율은 유속과 $H_2$$SO_4$농도가 증가함에 따라 감소하였으며 온도가 높아짐에 따라 증가하였다. 물/$H_2$$SO_4$용액의 유속비가 높아짐에 따라 $H_2$$SO_4$의 회수율이 증가하였으나 유속비가 1 이상에서는 더 이상 증가하지 않았다 Fe와 Ni의 배제율은 유속의 영향을 거의 받지 않았다. 유속을 0.26 $1/hr-m^2$로 하여 4.5M유리$-H_2$$SO_4$이 존재하는 폐$H_2$SO$_4$용액으로부터 80%의 $H_2$$SO_4$을 회수할 수 있었으며 이 때 회수산의 $H_2$$SO_4$농도 및 순도는 각각 4.3M, 99.8%이었다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제15권5호
• /
• pp.26-32
• /
• 2006

LCD와 반도체 제조공정에서 발생하는 인산, 질산, 초산, Al, Mo 등이 혼재하고 있는 인산계 혼산폐액을 액정제조공정에서 사용할 수 있는 고순도 에칭액으로 재활용하기 위해서 용매추출법, 진공증발법, 확산투석법 및 이온교환법의 각각의 기술적 특성을 살린 혼합 처리공정을 이용하여 고순도 인산회수 기술을 확립하고 상용화 시스템을 개발하고자 하였다. 시험 결과 진공증발에 의해 질산과 초산을 100% 제거할 수 있었고, TOP를 이용한 용매추출에서도 추출 4단, 탈거 6단으로 완벽하게 제거할 수 있었다. 이온교환의 전단계로 적용한 확산투석에서 Al 97.5%, Mo 36.7% 제거할 수 있었고 이온교환공정에서 Al 및 Mo를 각각 1ppm이하로 정제할 수 있었다.

• 멤브레인
• /
• 제12권3호
• /
• pp.171-181
• /
• 2002

이온교환막의 전압-전류곡선의 plateau length를 결정하는 변수를 다양한 NaCl 농도와 유속 하에서 연구하였다. 또한, 한계전류밀도 이상의 전류에서 전기투석공정 운전의 타당성을 검토하기 위해 다양한 전류밀도의 전원을 공급하면서 0.1 M NaCl 용액의 탈염실험을 실시하여 이온의 제거효율, 전류효율, 에너지소비량, 물 분해 현상을 측정하였다. NaCl 용액의 농도와 유속이 감소하면서 확산경계층의 두께도 함께 감소하였으며, 본 확산경계층의 두께는 plateau length와도 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 탈염실험에서 측정된 이온 제거 효율 및 전류효율은 한계전류밀도 이상에서도 한계전류밀도 이하에서의 탈염실험과 크게 차이 나지 않은 것으로 보아 한계전류밀도 이상에서도 대부분의 전류는 이온교환막 표면의 물분해에 의한 것이 아니라 막을 통한 이온의 이동에 의한 것으로 사료된다. 한계전류밀도 이상에서의 탈염운전에 대한 에너지소비량은 plateau length의 영향으로 한계전류밀도 이하에서의 탈염운전 보다 다소 높지만, 한계전류밀도 이상에서는 전류밀도의 증가에도 에너지소비량이 증가하지 않았다. 이러한 결과들은 물분해 현상이 심각하게 일어나지 않는 한 한계전류밀도 이상에서도 매우 경제적으로 전기투석 공정을 운전찬 수 있다는 것을 제시해 주는 것이다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.36-42
• /
• 2005

2실 구조의 바이폴라막 전기투석(EDBM) 공정을 이용하여 황산암모늄으로부터 황산과 암모니아수를 제조하기 위한 연구를 수행하였다. 황산암모늄 농도가 20 wt%인 용액에 대해 전류밀도 및 농축조에서의 황산 농도를 변화시켜 가면서 전기투석을 실시하였다. 전류밀도를 $25{\sim}100\;mA/cm^2$의 범위에서 운전한 결과 전류밀도가 증가할수록 전류효율은 증가하였다. 그러나 농축조의 황산이 음이온교환막을 통해 희석조로 확산됨으로써 일반적인 탈염용 전기투석 공정에 비해 효율이 크게 떨어지는 것으로 나타났다. 또한 농축조의 황산농도가 증가할수록 음이온교환막에서 황산의 확산속도가 증가하여 전류효율은 급격히 감소하였다. 한편 전류밀도가 증가할수록 스택의 전기저항은 감소하였는데 이는 바이폴라막의 전이영역에서 높은 전기장하에서 물이 분해되면서 발생하는 주울열에 기인하는 것으로 해석된다. 실험 결과 2실 구조의 EDBM 공정을 통해 황산암모늄으로부터 황산과 암모니아수를 생산하기 위해서는 전류효율과 전기저항 측면에서 높은 전류밀도로 운전하는 것이 효과적인 것으로 나타났다. 그러나 실제 공정에 적용되기 위해서는 전류효율을 높이면서 농축조의 황산농도를 높일 수 있는 연구가 추가적으로 진행되어야 할 것으로 판단되었다.