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바이폴라막을 이용한 연수용 전기탈이온의 공정 효율 및 전기적 재생에 관한 연구
A Study on Process Performances of Continuous Electrodeionization with a Bipolar Membrane for Water Softening and Electric Regeneration 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.17 no.3, 2007년, pp.210 - 218  

문승현 (광주과학기술원 환경공학과) ,  홍민경 (광주과학기술원 환경공학과) ,  한상돈 (광주과학기술원 환경공학과) ,  이홍주 (광주과학기술원 환경공학과)

초록
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바이폴라막을 이 용한 전기탈이온(Continuous Electrodeionization-Bipolar Membrane(CEDI-BPM))공정 은 이온교환막의 이온 선택적 투과를 통한 제거의 효율을 높이며, 바이폴라막에서 생성된 수소이온과 수산화이온이 이온교환수지를 전기적으로 재생하여 재생효율을 높일 수 있는 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 CEDI-BPM을 이용하여 경도물질을 제거하고 전기적 재생을 수행하였다. 이를 위하여 이온교환수지의 흡착 특성 및 유량의 변화에 따른 경도제거효율의 영향과 전기적 재생방법을 이용한 재생효율을 조사하였다. CEDI-BPM에서 Ca의 제거율이 Mg보다 높은 값을 보여주었는데, 이는 흡착실험에서 Ca의 높은 흡착능력과 관계가 있음을 보여주었다. 유량이 증가함에 따라 Ca과 Mg의 플럭스는 증가하는 경향을 보이는데, 양이온 교환막의 선택 투과가 경도물질의 제거에 더 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. CEDI-BPM의 전기적인 재생 실험결과 재생 전압을 낮게 유지할수록 높은 경도물질 제거효율 및 높은 플럭스를 보여 전기적 재생에 효율적으로 사용할 수 있음을 보여주었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

CEDI-BPM(Continuous Electrodeionization-Bipolar Membrane) has advantages due to high ion permselectivity through ion exchange membranes and the production of $H^+$ and $OH^-$ ions on the bipolar membrane surfaces for regeneration of ion exchange resin during electrodeionization...

주제어

#electrodeionieation   #bipolar membrane   #electric regeneration   #ion exchange resin   #adsorption  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • CEDI-BPM 공정에 있어서 이온교환수지의 흡착에 따른 이온의 제거특성을 알아보기 위하여 양이온 교환수지 Amberlite IR 120Na+ (Rohm and Hass) 표면에 흡착되는 Ca과 Mg의 흡착특성을 조사하였다. 양이온 교환수지를 105℃ 오븐에 1시간 동안 건조시켰다.
  • 분리된 이온교환수지 및 바이폴라막 표면의 물분해 현상으로 인하여 이온교환수지의 재생이 효과적인 것으로 알려져 있다[5, 9]. CEDI-BPM에서 바이폴라 막은 수소이온과 수산화이온을 생성하여 이온교환수지의 재생의 효율을 높이기 위하여 사용되었다. 유출수의 수질이 400 gS/cm 이상에 도달할 때 이온교환수지의 전기적인 재생을 실시하였다.
  • 따라서, 스케일 형성을 최소화하기 위하여 중성 혹은 약산성 조건에서 운전하는 것이 필요하다. 본 연구는 CEDI-BPM을 이용하여 스케일 형성을 막고 경도물질(Ca과 Mg)을 제거하기 위한 것이다. 경도물질의 제거특성은 이온교환수지의 흡착성능과 전압, 유량 등 운전조건에 따라 달라진다.
  • CEDI-BPM 공정은 이온교환막의 이온 선택적 투과를 통한 제거의 효율을 높이며, 바이폴라막에서 생성된 수소이온과 수산화이온이 이온교환수지를 전기적으로 재생하여 재생효율을 높이고, 높은 전기전도도를 유지하여 셀의 전기적인 저항을 감소시키는 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 CEDI-BPM을 이용하여 경도물질을 제거하고 이온교환수지의 전기적 재생에 대한 실험을 수행하였다. 또한, 이온교환수지의 흡착 특성을 조사하여 흡착이 경도물질의 제거에 미치는 영향을 조사하였다.
  • 경도물질의 제거특성은 이온교환수지의 흡착성능과 전압, 유량 등 운전조건에 따라 달라진다. 본 연구에서는 CEDI-BPM의 운전에 있어서 유량의 변화에 따른 경도물질 제거효율의 영향을 조사하였다. 또한, Ca과 Mg의 서로 다른 제거특성을 이해하기 위하여 이온교환수지의 흡착실험을 수행하였다.
  • 또한, Ca과 Mg의 서로 다른 제거특성을 이해하기 위하여 이온교환수지의 흡착실험을 수행하였다. 아울러 본 공정의 전기적 재생에 있어서 재생전압에 따른 재생효율을 조사하였다.
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참고문헌 (12)

  1. J. H. Song and S. H. Moon, 'Principles and current technologies of continuous deionization', Membrane Journal, 16, 167 (2006) 

  2. J. H. Song, K. H. Yeon, and S. H. Moon, 'Migration phenomena of $Ni^{2+}$ through a cation exchange textile (CIET) in a continuous electrodeionization (CEDI)', Membrane Journal, 16, 77 (2006) 

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  3. A. Dey and G. Thomas, 'Electronics grade water preparation', Tall Oaks, Littleton (2003) 

  4. H. Strathmann, 'Ion-exchange membrane separation processes', pp. 279-282, Elsevier, Amsterdam (2004) 

  5. A. Grabowsk, G. Zhang, H. Strathmann, and G. Eigenberger, 'The production of high purity water by continuous electrodeionization with bipolar membranes : Influence of the anion-exchange membrane permselectivity', J. Membrane Sci., 281, 297 (2006) 

    상세보기 crossref

  6. J. S. Park, J. H. Song, K. H. Yeon, and S. H. Moon, 'Removal of hardness ions from tap water using electromembrane processes', Desalination, 202, 1 (2007) 

    상세보기 crossref

  7. M. S. Kang, Y. J. Choi, H. J. Lee, and S. H. Moon, 'Effects of inorganic substances on water splitting in ion exchange membranes', J.Colloid Interface Sci., 273, 523 (2004) 

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  8. J. S. Park, 'A study on removal of hardness materials from tap water and ground water using EDR and EDIR processes', M.S. thesis, Gwangju Institute of Science and Technology (GIST), Gwangju (2005) 

  9. J. H. Song, K. H. Yeon, and S. H. Moon, 'Transport characteristics of $Co^{2+}$ through an ion exchange textile in a continuous electrodeionization (CEDI) system under electro-regeneration', Sep. Sci. Technol., 39, 3601 (2004) 

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  10. A. Demirbas, E. Pehlivan, F. Gode, T. Altun, and G. Arslan, 'Adsorption of Cu(II), Zn(II), Ni(II), Pb(II), and Cd(II) from aqueous solution on Amberlite IR-120 synthetic resin', J.Colloid Interface Sci., 282, 20 (2005) 

    상세보기 crossref

  11. E. Pehlivan and T. Altun, 'The study of various parameters affecting the ion exchange of $Cu^{2+}$ , $Zn^{2+}$ , $Ni^{2+}$ , $Cd^{2+}$ , and $Pb^{2+}$ from aqueous solution on Dowex 50W synthetic resin', J. Hazard. Mater. B134, 149 (2006) 

  12. B. A. Bolto and L. Pawlowski, 'Wastewater treatment by ion-exchange', pp. 212-219, E.&F.N. Spon, New York (1987) 

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