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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 수용성 금속가공유의 재이용뿐만 아니라 이러한 유해 물질 사용의 저감을 위한 방향도 제시하고자 하였다. 구체적으로 본 연구에서는 폐절삭유 중에 존재하는 외부유입물질과 미생물을 제거하는 동시에 합성 절삭유의 절삭성능을 유지시켜주는 성분들을 선택적으로 투과시킴으로써 수용성 합성 절삭유의 재사용에 대한 가능성 평가를 위한 기초 실험으로 두 종류의 분리막 모듈을 선정 하여 이에 대한 수용성 합성 절삭유의 분리막 투과 특성을 조사하였다.
- 따라서 본 연구에서는 수용성 금속가공유의 재이용뿐만 아니라 이러한 유해 물질 사용의 저감을 위한 방향도 제시하고자 하였다. 구체적으로 본 연구에서는 폐절삭유 중에 존재하는 외부유입물질과 미생물을 제거하는 동시에 합성 절삭유의 절삭성능을 유지시켜주는 성분들을 선택적으로 투과시킴으로써 수용성 합성 절삭유의 재사용에 대한 가능성 평가를 위한 기초 실험으로 두 종류의 분리막 모듈을 선정 하여 이에 대한 수용성 합성 절삭유의 분리막 투과 특성을 조사하였다.
- 일반적으로 금속가 공유 중에는 생물학적인 열화를 막기 위한 여러 종류의 살균성 화학물질이 첨가되어 있는데[24,25], 이러한 물질들은 인체에 매우 유해하며 작업장내에 존재하는 미스트 내에 포함되어 있을 수 있기 때문에 인체에 흡입되는 경우 작업자의 보건을 위협하기도 한다. 따라서 본 연구에서는 수용성 금속가공유의 재이용뿐만 아니라 이러한 유해 물질 사용의 저감을 위한 방향도 제시하고자 하였다. 구체적으로 본 연구에서는 폐절삭유 중에 존재하는 외부유입물질과 미생물을 제거하는 동시에 합성 절삭유의 절삭성능을 유지시켜주는 성분들을 선택적으로 투과시킴으로써 수용성 합성 절삭유의 재사용에 대한 가능성 평가를 위한 기초 실험으로 두 종류의 분리막 모듈을 선정 하여 이에 대한 수용성 합성 절삭유의 분리막 투과 특성을 조사하였다.
- 본 연구에서는 절삭폐수 중의 합성 절삭유를 재사용하기 위하여 한외여과막 처리 실험을 수행하였으며, 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
제안 방법
- 본 실험에서 막투과 압력에 따른 투과 유속의 변화를 측정하기 위한 실험은 60분 동안 진행하였으며, 매 1분마다 전자저울과 매스실린더를 사용하여 투과액의 무게와 부피를 측정하였다. 각각의 막투과 압력에 대한 실험이 끝날 때마다 막세척 용액(ECOSET®, KOCH Membrane System, USA)을 순수에 1 %의 농도로 희석하여 1.5 kG/cm2의 압력으로 질소 역세척과 병행하여 막세척을 수행하였다. 또한 오염된 막의 물리 · 화학적 방법에 의한 세척 성능을 고찰하였다.
- 9 kG/cm2의 운전압력에서 실험하여 투과 성능을 고찰 하였다. 각각의 운전압력에 따른 투과유속을 측정하였고 역세척시의 투과유속을 측정하여 비교하였다. 역세척을 병행한 실험에서는 매 300초 동안 절삭유 수용액을 막을 통해 투과시킨 후 막투과부의 한쪽을 막고 40초 동안 1.
- 농도분극과 막오염에 의한 분리막 모듈의 성능 저하를 억제하기 위하여 질소 기체를 이용한 역세척 장치를 설치하였다. 역세척을 위하여 투과액 배출구와 질소 투입구에 각각 solenoid valve(CKD, Japan)를 설치하였으며 운전압력에 관계없이 역세척이 진 행되는 동안의 압력을 일정하게 유지시켜 주기 위하여 분리막 우회관에 solenoid valve를 장착하였다.
- 탁도를 측정하기전 본 실험에 사용한 수용성 합성 절삭유를 여러 농도의 희석액으로 제조하여 탁도계의 보정을 하였다. 또한 high-performance liquid chromatography(HPLC) (Dynamax, Rainin, USA)를 이용하여 합성 절삭유 내에 존재하는 각각의 성분에 대한 투과율을 분석하였다. 산업 현장에서 채취한 절삭폐수는 실험 후 절삭유 제공회사인 (주)한국하우톤의 내규에 근거한 방법에 의하여 분석을 실시하였으며 2상 적정법(twophase titration method)[26]을 사용하여 공급액과 투과액 그리고 농축액에서의 음이온 계면활성제의 양을 측정하였다.
- 펌프 배출구 이후에 우회관을 설치하여 분리막 모듈 내에서의 압력과 유량을 조절하였고, 막에 유입되기 전 유량을 측정할 수 있도록 유량계(3)(VFC-151, Dwyer, USA)를 설치하였으며, 분리막 입구부, 출구부 및 투과부에 각각 압력계를 설치하여 분리막 내에서의 압력차를 측정하였다. 또한 분리막 모듈 위쪽 지지체를 조정 가능하게 설치하여 모듈의 외형적 크기가 다르더라도 장착하여 실험할 수 있도록 하였다.
- 5 kG/cm2의 압력으로 질소 역세척과 병행하여 막세척을 수행하였다. 또한 오염된 막의 물리 · 화학적 방법에 의한 세척 성능을 고찰하였다.
- 5 kG/cm2의 압력으로 질소 역세척과 병행하여 막세척을 수행하였다. 또한 오염된 막의 물리 · 화학적 방법에 의한 세척 성능을 고찰하였다.
- 본 수용성 합성 절삭유의 투과 실험에서는 투과율을 측정하기 위해 탁도계와 시차굴절계 (differential refractometer)를 사용하였으며, 또한 HPLC를 이용하여 각각의 성분에 대한 투과율을 측정하였다. 탁도계에 의한 투과액의 분석 결과 CM50 분리막의 경우 원액의 98% 이상, PM100의 경우 95% 이상이 분리막을 투과한 것으로 나타났다.
- 5 kG/cm2의 질소 압력으로 역세척 을 수행하였다[27]. 본 실험에서 막투과 압력에 따른 투과 유속의 변화를 측정하기 위한 실험은 60분 동안 진행하였으며, 매 1분마다 전자저울과 매스실린더를 사용하여 투과액의 무게와 부피를 측정하였다. 각각의 막투과 압력에 대한 실험이 끝날 때마다 막세척 용액(ECOSET®, KOCH Membrane System, USA)을 순수에 1 %의 농도로 희석하여 1.
- 0을 나타내었으며, 주성분은 유성제와 방청제로 구성되어 있고, 희석시 투명한 연녹색을 띄운다. 수 용성 합성 절삭유는 실제 현장에서 일반적으로 2- 5%로 희석하여 사용되기 때문에 본 연구에서는 3%(w/w)로 희석하여 실험하였다. 또한 절삭폐수는 제강 회사에서 금속 절삭용으로 사용된 것을 이용하였다.
- 0을 나타내었으며, 주성분은 유성제와 방청제로 구성되어 있고, 희석시 투명한 연녹색을 띄운다. 수 용성 합성 절삭유는 실제 현장에서 일반적으로 2- 5%로 희석하여 사용되기 때문에 본 연구에서는 3%(w/w)로 희석하여 실험하였다. 또한 절삭폐수는 제강 회사에서 금속 절삭용으로 사용된 것을 이용하였다.
- 수용성 합성 절삭유를 3 % 농도의 수용액으로 희석한 후 CM50와 PM100 분리 막 모듈의 투과성능 비교 시험을 수행하였으며, 실제 금속 가공 공정에서 사용된 절삭폐수를 0.4 및 1.9 kG/ai?
- 5 kG/cm2의 막투과 압력 (transmembrane pressure, TMP) 조건하에서 약 3시간동안 막을 압밀화시킨 후 막투과 압력을 변화시켜 가면서 순수 투과 실험을 수행하였다. 수용성 합성 절삭유를 3 % 농도의 수용액으로 희석한 후 CM50와 PM100 분리막 모듈의 투과성능 비교 시험을 수행하였으며, 실제 금속 가공 공정에서 사용된 절삭폐수를 0.4 및 1.9 kG/cm2의 운전압력에서 실험하여 투과 성능을 고찰 하였다. 각각의 운전압력에 따른 투과유속을 측정하였고 역세척시의 투과유속을 측정하여 비교하였다.
- 수용성 합성 절삭유에 함유된 성분들의 분리막 투과 정도를 보다 구체적으로 측정하기 위하여 HPLC를 이용하여 분리막 투과액을 분석하였으며 그 결과를 Fig. 6에 나타내었다. Fig.
- 수용성 합성 절삭유에 함유된 성분들의 분리막 투과 정도를 보다 구체적으로 측정하기 위하여 HPLC를 이용하여 분리막 투과액을 분석하였으며 그 결과를 Fig. 6에 나타내었다. Fig.
- 수용성 합성 절삭유의 한외여과 특성을 관찰하기 위하여 순수에 3% 부피비로 희석한 용액을 CM50와 PM100 분리막으로 처리하였다. 이 때 용액의 공급속 도와 온도는 5 L/min과 30±1 °C로 유지하였으며, 0.
- 실험에 사용된 분리막의 저항을 구하기 위하여 실험 장치에 분리막 모듈을 장착한 후, 30±1 °C의 온도와 2.5 kG/cm2의 막투과 압력 (transmembrane pressure, TMP) 조건하에서 약 3시간동안 막을 압밀화시킨 후 막투과 압력을 변화시켜 가면서 순수 투과 실험을 수행하였다. 수용성 합성 절삭유를 3 % 농도의 수용액으로 희석한 후 CM50와 PM100 분리막 모듈의 투과성능 비교 시험을 수행하였으며, 실제 금속 가공 공정에서 사용된 절삭폐수를 0.
- 실험에 사용된 분리막의 저항을 구하기 위하여 실험 장치에 분리막 모듈을 장착한 후, 30±1 ℃의 온도와 2.5 kG/cin2의 막투과 압력 (transmembrane pressure, TMP) 조건하에서 약 3 시간동안 막을 압밀화시킨 후 막투과 압력을 변화시켜 가면서 순수 투과 실험을 수행하였다.
- Solenoid valve는 전원 차단시 닫힘 상태이므로 투과액 배출구에 부착된 밸브에는 우회관을 설치하여 역세척 실험을 하지 않는 경우에도 투과액이 배출될 수 있도록 하였다. 역세척시 투입되는 질소 기체를 막의 하단부에 연결하고 투과액의 배출구는 막의 상단부에 설치하여 막의 외부가 투과액에 의해 충분히 젖은 상태에서 공급 용액의 막투과가 일어나도록 하였다.
- 각각의 운전압력에 따른 투과유속을 측정하였고 역세척시의 투과유속을 측정하여 비교하였다. 역세척을 병행한 실험에서는 매 300초 동안 절삭유 수용액을 막을 통해 투과시킨 후 막투과부의 한쪽을 막고 40초 동안 1.5 kG/cm2의 질소 압력으로 역세척 을 수행하였다[27]. 본 실험에서 막투과 압력에 따른 투과 유속의 변화를 측정하기 위한 실험은 60분 동안 진행하였으며, 매 1분마다 전자저울과 매스실린더를 사용하여 투과액의 무게와 부피를 측정하였다.
- 농도분극과 막오염에 의한 분리막 모듈의 성능 저하를 억제하기 위하여 질소 기체를 이용한 역세척 장치를 설치하였다. 역세척을 위하여 투과액 배출구와 질소 투입구에 각각 solenoid valve(CKD, Japan)를 설치하였으며 운전압력에 관계없이 역세척이 진 행되는 동안의 압력을 일정하게 유지시켜 주기 위하여 분리막 우회관에 solenoid valve를 장착하였다. 이들 3개의 solenoid valve를 한 개의 동일한 시간제어계(win Timer, Omron, Japan)에 부착하여 밸브의 열림과 닫힘이 동시에 일어나도록 하였다.
- 이러한 실험 결과를 바탕으로 산업 현장에서 채취한 절삭공 정 폐수 16 L를 5μm 전처리 필터를 사용하여 부유물과 크기가 큰 입자들을 제거한 후 CM50 분리막을 사용하여 역세척을 병행하면서 0.4 kG/cm2의 막투과 압력에서 약 3시간 동안 7.3배까지 농축시키면서 투과시켜 절삭폐수의 투과 특성을 분석하였다. 투과시 간에 따른 절삭폐수의 농축비와 투과유속의 변화를 도시하여 Fig.
- 4 및 1.9 kG/cm2의 운전압력에서 실험하여 투과 성능을 고찰 하였다. 각각의 운전압력에 따른 투과유속을 측정하였고 역세척시의 투과유속을 측정하여 비교하였다.
- 수용성 합성 절삭유의 한외여과 특성을 관찰하기 위하여 순수에 3% 부피비로 희석한 용액을 CM50와 PM100 분리막으로 처리하였다. 이 때 용액의 공급속 도와 온도는 5 L/min과 30±1 °C로 유지하였으며, 0.4와 1.9 kG/cm2의 운전압력 조건에서 투과 실험을 수행하였다.
- 역세척을 위하여 투과액 배출구와 질소 투입구에 각각 solenoid valve(CKD, Japan)를 설치하였으며 운전압력에 관계없이 역세척이 진 행되는 동안의 압력을 일정하게 유지시켜 주기 위하여 분리막 우회관에 solenoid valve를 장착하였다. 이들 3개의 solenoid valve를 한 개의 동일한 시간제어계(win Timer, Omron, Japan)에 부착하여 밸브의 열림과 닫힘이 동시에 일어나도록 하였다. Solenoid valve는 전원 차단시 닫힘 상태이므로 투과액 배출구에 부착된 밸브에는 우회관을 설치하여 역세척 실험을 하지 않는 경우에도 투과액이 배출될 수 있도록 하였다.
- 이상의 실험으로부터 poly(acrylonitrile-co-vinylchloride) 재질의 CM50 분리막 모듈이 polysulfone 재질의 PM100 분리막에 비해 더 우수한 수용성 합성 절삭유 처리 성능을 보임을 알 수 있었다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 산업 현장에서 채취한 절삭공 정 폐수 16 L를 5μm 전처리 필터를 사용하여 부유물과 크기가 큰 입자들을 제거한 후 CM50 분리막을 사용하여 역세척을 병행하면서 0.4 kG/cm2의 막투과 압력에서 약 3시간 동안 7.3배까지 농축시키면서 투과시켜 절삭폐수의 투과 특성을 분석하였다. 투과시 간에 따른 절삭폐수의 농축비와 투과유속의 변화를 도시하여 Fig.
- 탁도계(HACH 2100N)를 이용하여 부유입자 및 미생물의 제거율을 탁도의 한 단위인 NTU값으로 측정하였다. 탁도를 측정하기전 본 실험에 사용한 수용성 합성 절삭유를 여러 농도의 희석액으로 제조하여 탁도계의 보정을 하였다.
- 탁도계(HACH 2100N)를 이용하여 부유입자 및 미생물의 제거율을 탁도의 한 단위인 NTU값으로 측정하였다. 탁도를 측정하기전 본 실험에 사용한 수용성 합성 절삭유를 여러 농도의 희석액으로 제조하여 탁도계의 보정을 하였다.
- 탁도계(HACH 2100N)를 이용하여 부유입자 및 미생물의 제거율을 탁도의 한 단위인 NTU값으로 측정하였다. 탁도를 측정하기전 본 실험에 사용한 수용성 합성 절삭유를 여러 농도의 희석액으로 제조하여 탁도계의 보정을 하였다. 또한 high-performance liquid chromatography(HPLC) (Dynamax, Rainin, USA)를 이용하여 합성 절삭유 내에 존재하는 각각의 성분에 대한 투과율을 분석하였다.
- 탁도계(HACH 2100N)를 이용하여 부유입자 및 미생물의 제거율을 탁도의 한 단위인 NTU값으로 측정하였다. 탁도를 측정하기전 본 실험에 사용한 수용성 합성 절삭유를 여러 농도의 희석액으로 제조하여 탁도계의 보정을 하였다. 또한 high-performance liquid chromatography(HPLC) (Dynamax, Rainin, USA)를 이용하여 합성 절삭유 내에 존재하는 각각의 성분에 대한 투과율을 분석하였다.
- 펌프 배출구 이후에 우회관을 설치하여 분리막 모듈 내에서의 압력과 유량을 조절하였고, 막에 유입되기 전 유량을 측정할 수 있도록 유량계(3)(VFC-151, Dwyer, USA)를 설치하였으며, 분리막 입구부, 출구부 및 투과부에 각각 압력계를 설치하여 분리막 내에서의 압력차를 측정하였다. 또한 분리막 모듈 위쪽 지지체를 조정 가능하게 설치하여 모듈의 외형적 크기가 다르더라도 장착하여 실험할 수 있도록 하였다.
- 펌프 배출구 이후에 우회관을 설치하여 분리막 모듈 내에서의 압력과 유량을 조절하였고, 막에 유입되기 전 유량을 측정할 수 있도록 유량계(3)(VFC-151, Dwyer, USA)를 설치하였으며, 분리막 입구부, 출구부 및 투과부에 각각 압력계를 설치하여 분리막 내에서의 압력차를 측정하였다. 또한 분리막 모듈 위쪽 지지체를 조정 가능하게 설치하여 모듈의 외형적 크기가 다르더라도 장착하여 실험할 수 있도록 하였다.
대상 데이터
- 그러나 최근에는 유체 내에 오일 입자를 함유하는 에멀젼형 또는 준합성형 금속 가공유를 재이용하려는 연구가 중점적으로 진행되고 있으며 몇몇 연구에서 이들 유체로부터 계면활성제 및 각종 첨가제와 물을 재이용하기 위한 방법으로 한외여과[17-20] 또는 정밀여과법 [21-23]이 효과적임을 제시하였다. 따라서 본 연구에서는 한외여과막을 사용하여 광유가 배제된 에멀젼이 존재하지 않는 수용성 합성 절삭유를 대상으로 이의 재이용 실험을 수행하였다. 일반적으로 금속가 공유 중에는 생물학적인 열화를 막기 위한 여러 종류의 살균성 화학물질이 첨가되어 있는데[24,25], 이러한 물질들은 인체에 매우 유해하며 작업장내에 존재하는 미스트 내에 포함되어 있을 수 있기 때문에 인체에 흡입되는 경우 작업자의 보건을 위협하기도 한다.
- 수 용성 합성 절삭유는 실제 현장에서 일반적으로 2- 5%로 희석하여 사용되기 때문에 본 연구에서는 3%(w/w)로 희석하여 실험하였다. 또한 절삭폐수는 제강 회사에서 금속 절삭용으로 사용된 것을 이용하였다.
- 본 실험에서 사용된 한외여과막은 미국 KOCH Membrane System사에서 제조한 상업용 중공사 분리 막 모듈인 HF14&CM50과 HFL43-PM100으로 CM50 분리막 모듈은 막면적이 약 93&이고, 분획분자량이 50, 000인 arcrylonitrile과 vinyl chloride의 공중합체 재질의 비대칭막이며, PM100 분리막 모듈의 경우 막 면적은 CM50과 동일하나, 소수성인 polysulfone재질 로서 분획분자량은 100,000이었다.
- 본 실험에서 사용된 한외여과막은 미국 KOCH Membrane System사에서 제조한 상업용 중공사 분리막 모듈인 HF1-45-CM50과 HF1-43-PM100으로 CM50 분리막 모듈은 막면적이 약 930cm2이고, 분획분자량이 50,000인 arcrylonitrile과 vinyl chloride의 공중합체 재질의 비대칭막이며, PM100 분리막 모듈의 경우 막면적은 CM50과 동일하나, 소수성인 polysulfone재질로서 분획분자량은 100,000이었다. 두 모듈 모두 약 60여개의 중공사막이 다발을 이루어 한 개의 분리막 모듈을 형성하며, 두 모듈의 직경과 길이는 각각 2.
- 분리막 성능을 시험하기 위해 사용된 실험용액은 상업용으로 제조된 수용성 합성 절삭유 (Hocut 763New, (주)한국하우톤)로서 비중이 1.09 (15/4°0이며, 3% 수용액으로 희석하였을 경우 pH값은 10.0을 나타내었으며, 주성분은 유성제와 방청제로 구성되어 있고, 희석시 투명한 연녹색을 띄운다.
- 실험에 사용한 순수는 수돗물을 2개의 5μm 전처리 여과장치(Ametek, RB-5, USA)로 여과시킨 후 역삼투 장치(Elga, Elgastat Prima 1, UK)를 통과시켜 제조하였다. 분리막 성능을 시험하기 위해 사용된 실험용액은 상업용으로 제조된 수용성 합성 절삭유 (Hocut 763New, (주)한국하우톤)로서 비중이 1.09 (15/4℃이며, 3% 수용액으로 희석하였을 경우 pH값은 10.0을 나타내었으며, 주성분은 유성제와 방청제로 구성되어 있고, 희석시 투명한 연녹색을 띄운다. 수 용성 합성 절삭유는 실제 현장에서 일반적으로 2- 5%로 희석하여 사용되기 때문에 본 연구에서는 3%(w/w)로 희석하여 실험하였다.
- 45 kG/cm2의 막투과 압력 조건에서 절삭 폐수를 투과시켜 투과유속이 거의 정상상태에 도달했을 때, 여러 가지 세척방법을 사용하여 분리막을 세척하였을 경우의 세척 효과를 순수의 투과유속으로 나타 낸 것이다. 실험에 사용된 세척 용액으로는 KOCH Membrane System사에서 분리막 세척용으로 공급하는 ECOSET® 세척액을 1.0% 농도로 희석한 용액을 사용하였으며, 역세척의 경우 질소 기체를 2.0 kG/cm2 의 압력으로 분리막 외부에서 30분 동안 가하는 방법을 사용하였다. 오염된 분리막을 장치에서 분리하여 세척 용액에 침지시키는 경우 침지 시간을 3일로 하였다.
- 실험에 사용한 순수는 수돗물을 2개의 5μm 전처리 여과장치(Ametek, RB-5, USA)로 여과시킨 후 역삼투 장치(Elga, Elgastat Prima 1, UK)를 통과시켜 제조하였다. 분리막 성능을 시험하기 위해 사용된 실험용액은 상업용으로 제조된 수용성 합성 절삭유 (Hocut 763New, (주)한국하우톤)로서 비중이 1.
- 실험에 사용한 순수는 수돗물을 2개의 5㎛ 전처리 여과장치 (Ametek, RB-5, USA)로 여과시킨 후 역 삼투 장치 (Elga, Elgastat Prima 1, UK)를 통과시켜 제조하였다.
이론/모형
- 또한 high-performance liquid chromatography(HPLC) (Dynamax, Rainin, USA)를 이용하여 합성 절삭유 내에 존재하는 각각의 성분에 대한 투과율을 분석하였다. 산업 현장에서 채취한 절삭폐수는 실험 후 절삭유 제공회사인 (주)한국하우톤의 내규에 근거한 방법에 의하여 분석을 실시하였으며 2상 적정법(twophase titration method)[26]을 사용하여 공급액과 투과액 그리고 농축액에서의 음이온 계면활성제의 양을 측정하였다.
- 또한 high-performance liquid chromatography(HPLC) (Dynamax, Rainin, USA)를 이용하여 합성 절삭유 내에 존재하는 각각의 성분에 대한 투과율을 분석하였다. 산업 현장에서 채취한 절삭폐수는 실험 후 절삭유 제공회사인 (주)한국하우톤의 내규에 근거한 방법에 의하여 분석을 실시하였으며 2상 적정법(twophase titration method)[26]을 사용하여 공급액과 투과액 그리고 농축액에서의 음이온 계면활성제의 양을 측정하였다.
성능/효과
- 0.4와 1.9 kG/ci/의 막투과 압력 모두에서 분획분자 량이 100, 00的으로 CM50보다 두 배가 큰 PM100에서 투과유속이 더 낮게 나타났다.
- 9 kG/cm2으로 한 경우 수용성 합성 절삭유의 투과유속을 시간의 함수로서 도시한 것이다. 0.4와 1.9 kG/cm2의 막투과 압력 모두에서 분획분자 량이 100,000으로 CM50보다 두 배가 큰 PM100에서 투과유속이 더 낮게 나타났다. 정상상태로 가정할 수 있는 시간, 즉 투과 후 약 30분이 경과되었을 때의 투과유속을 비교하면 0.
- 1.친수성이 큰 분리막이 기공의 크기가 더 작음에도 불구하고 소수성 분리막에 비해 높은 투과유속을 나타내었으며, 분리막의 사용 수명을 연장하기 위한 질소 기체에 의한 역세척에 있어서도 더 뛰어난 효과를 나타내었다.
- 1.친수성이 큰 분리막이 기공의 크기가 더 작음에도 불구하고 소수성 분리막에 비해 높은 투과유속을 나타내었으며, 분리막의 사용 수명을 연장하기 위한 질소 기체에 의한 역세척에 있어서도 더 뛰어난 효과를 나타내었다.
- 2. 절삭폐수 중의 합성 절삭유를 재사용하기 위한 한외여과막 처리에 있어서 전알칼리가에 영향을 주는 일부 성분의 유실이 관찰되었으나 그 외의 성분들은 거의 모두 분리막을 투과하였기 때문에 일부 성분만 보충해 준다면 폐수 중의 합성 절삭유의 재사용이 충분히 가능함을 확인하였다.
- 3. 오염된 분리막의 세척 실험에서 분리막을 장시간 세척 용액에 침지한 후 역세척을 수행할 때 가장 높은 회복율이 나타났다.
- CM50 분리막의 경우 압력의 크기에 상관없이 역세척 효과가 뚜렷이 관찰되 었으며, 특히 1.9 kG/cm%] 막투과 압력에서 역세척 효과가 더욱 분명하게 나타났다.
- 9 kG/cm2일 때의 역세척의 효과를 나타낸 것이다. CM50 분리막의 경우 압력의 크기에 상관없이 역세척 효과가 뚜렷이 관찰되었으며, 특히 1.9 kG/cm2 막투과 압력에서 역세척 효과가 더욱 분명하게 나타났다.
- 오염된 분리막을 장치에서 분리하여 세척 용액에 침지시키는 경우 침지 시간을 3일로 하였다. Fig. 9에서 알 수 있듯이 단순히 질소 기체를 사용해 역세척을 하거나 세척 용액을 분리막 내부로 순환시키면서 역세척을 병행하는 경우에는 매우 낮은 회복율이 나타난 반면, 분리막을 세척 용액 내에 장시간 침지시키거나 또는 침지시킨 후 역세척을 수행한 경우에는 매우 높은 회복율을 얻을 수 있었다.
- 오염된 분리막을 장치에서 분리하여 세척 용액에 침지시키는 경우 침지 시간을 3일로 하였다. Fig. 9에서 알 수 있듯이 단순히 질소 기체를 사용해 역세척을 하거나 세척 용액을 분리막 내부로 순환시키면서 역세척을 병행하는 경우에는 매우 낮은 회복율이 나타난 반면, 분리막을 세척 용액 내에 장시간 침지시키거나 또는 침지시킨 후 역세척을 수행한 경우에는 매우 높은 회복율을 얻을 수 있었다.
- 또한 정상상태 투과유속의 90 %에 도달 하는데 걸린 시간의 경우 CM50은 약 17분이었고 FMLOO 은 15분으로 약 2분 정도의 차이가 있었으며, 초기 투 과유속의 기울기 값은 CM50이 0.08 L/m2-hr/sec 인데 반해 PM100의 경우 0.3 L/m나tr/sec으로 약 4배 정도 큰 값을 나타내었다.
- 4 배정도 큰 값을 보였다. 또한 정상상태 투과유속의 90 %에 도달하는데 걸린 시간의 경우 CM50은 약 17분이었고 FMLOO 은 15분으로 약 2분 정도의 차이가 있었으며, 초기 투과유속의 기울기 값은 CM50이 0.08 L/m2-hr/sec 인데 반해 PM100의 경우 0.3 L/m2-hr/sec으로 약 4 배 정도 큰 값을 나타내었다. 이와 같은 결과는 PM100 의 경우 CM50에 비해 막오염이나 농도 분극현상이 훨씬 빠른 속도로 일어나게 되어서 역세척 주기를 상대적으로 짧게 해주어야 한다는 사실을 의미한다.
- 반면에 PM100 분리막의 경우에는 역세척 효과가 전혀 나타나지 않았으며, 오히려 역세척을 실시하지 않은 경우보다 투과유속이 감소하게 되는 결과가 관측되었다. 이러한 현상은 분리막과 질소 기체와의 상호작용력을 이용하여 이해할 수 있다.
- 반면에 PM100 분리막의 경우에는 역세척 효과가 전혀 나타나지 않았으며, 오히려 역세척을 실시하지 않은 경우보다 투과유속이 감소하게 되는 결과가 관측되었다. 이러한 현상은 분리막과 질소 기체와의 상호작용력을 이용하여 이해할 수 있다.
- 수용성 합성 절삭유 폐액을 CM50 분리막으로 처리하여 여러 농축비의 투과액을 얻은 후 이들 투과액과 미사용 합성 절삭유의 절삭 성능에 영향을 미치는 주요 인자를 비교하기 위하여 본 실험에서 사용한 합성 절삭유의 판매 회사에 의뢰하여 얻은 분석 결과를 Table 2에 나타내었는데, 농축비에 중가에 따른 합성 절삭유의 여러 물성, 즉 브릭스(brix) 농도, pH, 전알칼리가(total alkalinity), 표면장력, 마찰계수 및 방청성의 변화가 별로 나타나지 않음을 알 수 있다. 이들 물성은 전알칼리가를 제외하면 한외여과막을 투과시키지 않은 미사용 합성 절삭유의 물성과 거의 차이를 보이지 않았으며, 이것은 한외여과를 이용한 폐합성 절삭유의 재사용이 가능함을 확인시켜 주는 것이라고 할 수 있다.
- 수용성 합성 절삭유 폐액을 CM50 분리막으로 처리하여 여러 농축비의 투과액을 얻은 후 이들 투과액과 미사용 합성 절삭유의 절삭 성능에 영향을 미치는 주요 인자를 비교하기 위하여 본 실험에서 사용한 합성 절삭유의 판매 회사에 의뢰하여 얻은 분석 결과를 Table 2에 나타내었는데, 농축비에 중가에 따른 합성 절삭유의 여러 물성, 즉 브릭스(brix) 농도, pH, 전알칼리가(total alkalinity), 표면장력, 마찰계수 및 방청성의 변화가 별로 나타나지 않음을 알 수 있다. 이들 물성은 전알칼리가를 제외하면 한외여과막을 투과시키지 않은 미사용 합성 절삭유의 물성과 거의 차이를 보이지 않았으며, 이것은 한외여과를 이용한 폐합성 절삭유의 재사용이 가능함을 확인시켜 주는 것이라고 할 수 있다.
- 수용성 합성 절삭유 폐액을 CM50 분리막으로 처리하여 여러 농축비의 투과액을 얻은 후 이들 투과액과 미사용 합성 절삭유의 절삭 성능에 영향을 미치는 주요 인자를 비교하기 위하여 본 실험에서 사용한 합성 절삭유의 판매 회사에 의뢰하여 얻은 분석 결과를 Table 2에 나타내었는데, 농축비에 중가에 따른 합성 절삭유의 여러 물성, 즉 브릭스(brix) 농도, pH, 전알칼리가(total alkalinity), 표면장력, 마찰계수 및 방청성의 변화가 별로 나타나지 않음을 알 수 있다. 이들 물성은 전알칼리가를 제외하면 한외여과막을 투과시키지 않은 미사용 합성 절삭유의 물성과 거의 차이를 보이지 않았으며, 이것은 한외여과를 이용한 폐합성 절삭유의 재사용이 가능함을 확인시켜 주는 것이라고 할 수 있다. 그러나 전알칼리가의 경우 그 값이 미사용 합성 절삭유에 비해 약 절반 정도로 감소하였는데, 이는 전알칼리가에 영향을 미치는 성분들이 막분리 과정 중에 어느 정도 유실된다는 사실을 의미하나 수용성 절삭유의 사용 기준치보다는 높게 나타나는 것으로 판명되었다.
- 수용성 합성 절삭유 폐액을 CM50 분리막으로 처리하여 여러 농축비의 투과액을 얻은 후 이들 투과액과 미사용 합성 절삭유의 절삭 성능에 영향을 미치는 주요 인자를 비교하기 위하여 본 실험에서 사용한 합성 절삭유의 판매 회사에 의뢰하여 얻은 분석 결과를 Table 2에 나타내었는데, 농축비에 중가에 따른 합성 절삭유의 여러 물성, 즉 브릭스(brix) 농도, pH, 전알칼리가(total alkalinity), 표면장력, 마찰계수 및 방청성의 변화가 별로 나타나지 않음을 알 수 있다. 이들 물성은 전알칼리가를 제외하면 한외여과막을 투과시키지 않은 미사용 합성 절삭유의 물성과 거의 차이를 보이지 않았으며, 이것은 한외여과를 이용한 폐합성 절삭유의 재사용이 가능함을 확인시켜 주는 것이라고 할 수 있다. 그러나 전알칼리가의 경우 그 값이 미사용 합성 절삭유에 비해 약 절반 정도로 감소하였는데, 이는 전알칼리가에 영향을 미치는 성분들이 막분리 과정 중에 어느 정도 유실된다는 사실을 의미하나 수용성 절삭유의 사용 기준치보다는 높게 나타나는 것으로 판명되었다.
- 한편 농축액 (retentate) 중 의 비이온성 계면활성제의 농도는 약 753 ppm으로 공급용액에 비해 300 ppm이 높은 것으로 나타났다. 이러한 실험 결과로부터 막투과 초기에는 비이온성 계면활성제가 한외여과막에 의해 일부 배제가 되지만, 농죽도가 증가함에 따라 점차로 투과율이 증가하여 합성 절삭유의 사용 조건을 충족시킬 수 있다는 사실을 확인하였다.
- 이상의 실험으로부터 poly(acrylonitrile-co-vinylchloride) 재질의 CM50 분리막 모듈이 polysulfone 재질의 PM100 분리막에 비해 더 우수한 수용성 합성 절삭유 처리 성능을 보임을 알 수 있었다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 산업 현장에서 채취한 절삭공 정 폐수 16 L를 5μm 전처리 필터를 사용하여 부유물과 크기가 큰 입자들을 제거한 후 CM50 분리막을 사용하여 역세척을 병행하면서 0.
- 이상의 실험으로부터 poly(acrylonitrile-co-vinylchloride) 재질의 CM50 분리막 모듈이 polysulfone 재질의 PM100 분리막에 비해 더 우수한 수용성 합성 절삭유 처리 성능을 보임을 알 수 있었다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 산업 현장에서 채취한 절삭공 정 폐수 16 L를 5μm 전처리 필터를 사용하여 부유물과 크기가 큰 입자들을 제거한 후 CM50 분리막을 사용하여 역세척을 병행하면서 0.
- 정상상태로 가정할 수 있는 시간, 즉 투과 후 약 30분이 경과되었을 때의 투과유속을 비교하면 0.4 kG/cm2의 압력에서 CM50 분리막은 76.2 L/m'hr이었고 PM100 분리막은 31.4 L/m나ir로 CM50이 PM100보다 약 2.4 배정도 큰 값을 보였다.
- 9 kG/cm2의 막투과 압력 모두에서 분획분자 량이 100,000으로 CM50보다 두 배가 큰 PM100에서 투과유속이 더 낮게 나타났다. 정상상태로 가정할 수 있는 시간, 즉 투과 후 약 30분이 경과되었을 때의 투과유속을 비교하면 0.4 kG/cm2의 압력에서 CM50 분리막은 76.2 L/m2-hr이었고 PM100 분리막은 31.4 L/m2-hr로 CM50이 PM100보다 약 2.4 배정도 큰 값을 보였다. 또한 정상상태 투과유속의 90 %에 도달하는데 걸린 시간의 경우 CM50은 약 17분이었고 FMLOO 은 15분으로 약 2분 정도의 차이가 있었으며, 초기 투과유속의 기울기 값은 CM50이 0.
- 3 이었으며, 투과액 1의 경우에는 5 mL의 시료를 채취하여 비이온성 계면활성제의 함량을 분석한 후 10 mL의 시료를 다시 채취하여 재현성 실험을 실시하였으며, 그 결과 약 15% 정도의 오차가 나타났다. 초기 공급 용액 중 비이온성 계면활성제의 농도는 약 453 ppm 이었으 나, 농축비가 1.1인 경우에는 273과 343 ppm으로 평균 67% 정도가 분리막을 투과한다는 것을 알 수 있었다. 그러나 농축비가 7.
- 3 이었으며, 투과액 1의 경우에는 5 mL의 시료를 채취하여 비이온성 계면활성제의 함량을 분석한 후 10 mL의 시료를 다시 채취하여 재현성 실험을 실시하였으며, 그 결과 약 15% 정도의 오차가 나타났다. 초기 공급 용액 중 비이온성 계면활성제의 농도는 약 453 ppm 이었으 나, 농축비가 1.1인 경우에는 273과 343 ppm으로 평균 67% 정도가 분리막을 투과한다는 것을 알 수 있었다. 그러나 농축비가 7.3인 투과액의 경우 비이온성 계면활성제의 농도는 453 ppm으로 계면활성제가 100% 투과하는 것으로 나타났다. 한편 농축액 (retentate) 중 의 비이온성 계면활성제의 농도는 약 753 ppm으로 공급용액에 비해 300 ppm이 높은 것으로 나타났다.
- 본 수용성 합성 절삭유의 투과 실험에서는 투과율을 측정하기 위해 탁도계와 시차굴절계 (differential refractometer)를 사용하였으며, 또한 HPLC를 이용하여 각각의 성분에 대한 투과율을 측정하였다. 탁도계에 의한 투과액의 분석 결과 CM50 분리막의 경우 원액의 98% 이상, PM100의 경우 95% 이상이 분리막을 투과한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 시차굴 절계에 의한 분석 결과에서도 거의 유사하게 나타났 다.
- 2상 적정법을 사용하여 수용성 합성 절삭유 중에 존재하는 비이온성 계면활성제의 함량을 분석한 결과를 Table 3에 나타내었다. 투과액 1과 투과액 8 의 경우 각각 농축도가 약 1.1과 7.3 이었으며, 투과액 1의 경우에는 5 mL의 시료를 채취하여 비이온성 계면활성제의 함량을 분석한 후 10 mL의 시료를 다시 채취하여 재현성 실험을 실시하였으며, 그 결과 약 15% 정도의 오차가 나타났다. 초기 공급 용액 중 비이온성 계면활성제의 농도는 약 453 ppm 이었으 나, 농축비가 1.
- 투과액 1과 투과액 8의 경우 각각 농축도가 약 L1과 7.3 이었으며, 투과액 1의 경우에는 5 mL의 시료를 채취하여 비이온성 계면활성제의 함량을 분석한 후 10 mL의 시료를 다시 채취하여 재현성 실험을 실시하였으며, 그 결과 약 15% 정도의 오차가 나타났다.
- 8은 HPLC를 이용하여 농축비에 따른 성분 투과율을 분석하여 그 결과를 나타낸 것으로 3% 합성 절삭유의 분석에서와 마찬가지로 3개의 주요 피크가 관찰되었으며 이들을 면적에 대해 도시한 것이다. 피크의 형태에 있어서도 3% 합성 절삭유와 유사 한 결과가 나타났으며, 이와 같은 사실들로부터 합성 절삭유의 대부분 성분이 한외여과막을 투과하고 있음을 확인할 수 있었다.
- 8은 HPLC를 이용하여 농축비에 따른 성분 투과율을 분석하여 그 결과를 나타낸 것으로 3% 합성 절삭유의 분석에서와 마찬가지로 3개의 주요 피크가 관찰되었으며 이들을 면적에 대해 도시한 것이다. 피크의 형태에 있어서도 3% 합성 절삭유와 유사 한 결과가 나타났으며, 이와 같은 사실들로부터 합성 절삭유의 대부분 성분이 한외여과막을 투과하고 있음을 확인할 수 있었다.
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