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초순수 생산을 위한 이온교환공정 설계특성 평가
The design parameter evaluation of ion exchange process for ultra pure water production 원문보기

上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater, v.29 no.1, 2015년, pp.65 - 75  

박세출 ,  권병수 ,  이경혁 ,  정관수 (충남대학교 토목공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, cation and anion exchange process for performance evaluation was conducted. A pilot plant for the ultrpure water production was installed with the capacity of $25m^3/d$. The various production rate and regeneration of ion exchange rate were tested to investigate the design ...

주제어

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문제 정의

  • 특히, 산업용수에서 이온교환 공정은 물속의 양이온, 음이온을 제거하는 공정으로 수질에 미치는 영향이 크고 중요하다. 금번 연구는 양이온 교환수지 및 음이온 교환수지의 공간속도 변경에 따른 이온교환 용량 효율평가와 양이온교환수지의 제생제인 염산과 음이온교환수지의 제생제인 가성소다의 재생효율에 대한 평가를 실시하여 양이온 및 음이온 교환수지에서의 유량변경에 따른 효율과 재생제량 변경에 따른 효율 제고방안을 연구하고자 한다.
  • 본 연구에서는 이온교환공정에서 특정이온이 아닌 전기전도도 및 비저항에 대한 농도의 변화와 통수시간, 통수량 등에 대한 연구를 수행하였다. 양이온 교환공정은 양이온의 이온교환능력과 파과점 도래시점을 평가 할 수 있는 나트륨의 농도를 측정하였으며, 음이온 교환공정에서 음이온의 이온교환능력과 파과점 도래시점을 확인 할수 있는 전기전도도의 농도를 측정하였다.
  • 본 연구에서는 초순수 모형플랜트의 양이온교환공정과 음이온교환공정의 유량 및 재생재의 변경에 따른 이온교환용량을 검토하였으며 투자비 및 운영비에 대한 단가측면의 검토를 병행하여 설계인자를 검증하였다. 특정 이온교환수지를 대상으로 실험이 진행되었으나 현재 Pilot Plant의 이온교환용량과 재생량은 일반적인 이온 교환 공정의 설계범위 이내의 설계치를 기준으로 검증하였다.
  • 양이온교환공정과 음이온교환공정에서 이온교환수지의 교체 주기에 대한 연구에서 이온교환수지의 사용기간 증가에 따른 운영비용을 분석하여 최적의 이온교환수지 교체 주기를 선정하여 운영비 및 교체비를 최적화하는 방안을 연구하였다. 사용 기간의 증가에 따라 이온교환수지는 열화 등의 원인으로 이온교환용량이 감소하며 이로 인해 재생 시 비용은 증가한다.
  • , 2009). 여기서는 이온 교환 기술의 설계 인자 검증을 통한 이온 교환 용량, 재생 효율 등의 기술의 특성을 파악해 보기로 한다.
  • 이온교환공정을 이용한 황산염 제거에 대한 기술 혁신에 대한 연구는 다양한 산업분야에서 발생되는 황산염을 효율적으로 제거하기 위해 이온교환 기술의 특성을 연구하여 최적화하였다. 황산염 제거를 위한 기술은 광산, 금속가공, 펄프와 종이, 하수처리, 화학제조와 같은 산업에서 환경 기준 준수를 위해 필요로 하다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
양이온교환공정과 음이온교환공정에서 이온교환수지의 교체 주기에 대한 연구에서 사용 기간 증가에 따라 재생 시 비용이 증가되는 이유는 무엇인가? 양이온교환공정과 음이온교환공정에서 이온교환수지의 교체 주기에 대한 연구에서 이온교환수지의 사용기간 증가에 따른 운영비용을 분석하여 최적의 이온교환수지 교체 주기를 선정하여 운영비 및 교체비를 최적화하는 방안을 연구하였다. 사용 기간의 증가에 따라 이온교환수지는 열화 등의 원인으로 이온교환용량이 감소하며 이로 인해 재생 시 비용은 증가한다. 비용에는 인건비, 재생제 사용비용, 용수비, 폐수처리비 등이 포함된다(Ted et al.
순수 및 초순수는 어떤 산업에 사용되는가? 물속의 이온이 제거된 순수 및 초순수는 주로 석유화학, 철강, 전자, 반도체, 전기, 섬유 의복 및 의료산업 등에 사용된다. 이 가운데 석유화학, 철강 업종이 공급량의 50%를 차지하고 있으며, 전기, 전자, 섬유의복 업종이 각각 14% 정도를 차지하고 있는 것으로 분석되고 있다.
이온교환 공정은 어떤 공정인가? 순수 및 초순수 등 산업용수 수처리 시장에서 경쟁력을 갖추기 위해서는 다양한 개별 공정에 대한 연구가 이루어져야 한다. 특히, 산업용수에서 이온교환 공정은 물속의 양이온, 음이온을 제거하는 공정으로 수질에 미치는 영향이 크고 중요하다. 금번 연구는 양이온 교환수지 및 음이온 교환수지의 공간속도 변경에 따른 이온교환 용량 효율평가와 양이온교환수지의 제생제인 염산과 음이온교환수지의 제생제인 가성소다의 재생효율에 대한 평가를 실시하여 양이온 및 음이온 교환수지에서의 유량변경에 따른 효율과 재생제량 변경에 따른 효율 제고방안을 연구하고자 한다.
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참고문헌 (14)

  1. Choi, Byeong-Seup (2013), Issue Report of Ultrapure Water Industry and Technology Trends, Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement, 2013, 1-16 

  2. David, K., Brad, M., Michael, B. and Rick L. (2009) Inovations In Ion Exchange Technology For The Removal of Sulfate, Ultra Pure Water Journal Sept 2009, Vol. 29, No. 9, pp. 21-28 

  3. David, K., David, S., Songlin Y., and Teryl M. (2010) Innovative IX Systems For Cost-Effective Increase In Water Reuse In Power Plants, Ultra Pure Water Journal Sep 2010, Vol. 27, No. 9, pp. 20-27 

  4. GWI (2010) Global Water Market2011, GWI, Oxford, UK, 2010 

  5. K-water (2007), Industrial Water Research of Pure and Ultrapure Water, 2007 

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  7. K-water (2010(b)), Understanding of Ultrapure Water Technology,, 2010.12 

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  10. Shaoying, Q., Lance, C. S., and Treavor, H. B. (2012) Determining Minimum Ion Exchange Resin Usage for NOM Removal, Journal of Environmental Engineering Oct 2012, Vol. 138, No. 10, pp. 1058-1066 

  11. Ted, C., Kevin, H. and Paul, T. (2009) A Why to Optimize Cation/Anion Resin Replacement Frequency, Ultra Pure Water Journal Opt 2008, Vol. 25, No. 7, pp. 24- 

  12. Yabe, K., Motomura, Y., Mizuniwa, T. (2004) Pure and Ultrapure water Technology, Japanese Industrial Standards Committee (JISC),, Tokyo Japan, 2004 

  13. Yoshimura, F., Kitagawa, M.(2003) Design of Water Treatment, Japanese Industrial Standards Committee(JISC), Tokyo Japan, 2003 

  14. Yoshimura, F. (2002) Technology of Water Treatment, Japanese Industrial Standards Committee(JISC), Tokyo Japan, 2002 

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