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정수기용 역삼투 폐분리막 필터의 세정 및 성능 향상 연구

Cleaning of the Waste Reverse Osmosis Membrane Filters for the Household Water Purifier and Their Performance Enhancement Study

멤브레인 = Membrane Journal, v.27 no.3, 2017년, pp.232 - 239  

조영주 (한남대학교 화공신소재공학과) ,  임지원 (한남대학교 화공신소재공학과)

초록
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본 연구에서는 사용 후 폐기되는 정수기용 역삼투(Reverse Osmosis; RO)막 필터를 세정하여 새 필터의 수준으로 복원시키는 연구를 수행하였다. 화학적 세정액으로는 수산화나트륨, 중아황산나트륨, EDTA용액을 사용하였으며 마이크로버블 발생 장치와 함께 in-situ의 방법으로 세정하였다. EDTA를 0.1%의 농도로 제조한 뒤 마이크로버블과 함께 사용하여 30분 세정하였을 때 가장 좋은 결과를 나타내었다. 이때 폐 필터와 세정 후 폐필터의 성능을 비교해 보았을 때 투과도는 19.9%, 회수율은 49.5%증가하였으며 NaCl 100 mg/L 용액에 대한 염제거율은 2.3% 감소되었는데, 이는 새 필터와 동등한 수준으로 회복이 되었다. 또한 전자현미경 분석을 이용하여 막 표면의 오염물의 제거를 육안으로 확인하였다. 이로써 전량 매립 또는 소각 되어지는 정수기용 폐 RO막 필터의 세정을 통하여 재사용이 가능할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the regeneration investigation for waste reverse osmosis membrane filters which were discarded after use for the household water purifiers has been carried out. Sodium hydroxide, sodium bisulfate, and ethylenediamine tetra acetic acid(EDTA). as the chemical cleaning agents were used. ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 사용 후 버려지는 정수기용 RO 분리막 필터를 세정제를 사용한 화학세정과 마이크로버블을 이용한 물리적 세정을 동시에 진행하여 새 필터의 수준으로 복원시키고자 하였다. 보편화된 세정제인 수산화나트륨, 중아황산나트륨, EDTA를 화학 세정액으로 하고 마이크로버블을 세정제 내부에 발생시켜 순환식으로 세정하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 이와 같은 방법을 이용하여 막 오염을 저해 또는 감소시키는 연구가 진행되고 있으며 실용화가 충분히 이루어진 상태이다. 하지만 기존의 정수기용 폐필터의 경우 복원시켜 재사용 하는 연구가 전무한 실정이므로 본 연구에서는 전량 매립 또는 소각되어지고 있는 나권형 형태의 가정용 정수기 역삼투막 필터에 수산화나트륨, 중아황산나트륨, EDTA를 사용하는 화학세정과 마이크로버블을 동시에 사용하여 새 필터의 성능만큼 복원시켜 재사용이 가능한지에 대하여 알아보고자 하였다. 이를 위하여 사용하지 않은 새 필터에 대한 성능평가로 회수율, 투과도, 제거율을 측정하였으며, 복원시킨 필터에 대하여도 동일한 성능평가를 실시하여 성능의 향상을 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
정수기에 사용되는 분리막은 무엇인가? 정수기에 사용되는 분리막은 보통 한외여과막(UF)과 역삼투막(RO)이 있으며, 이 중 역삼투막을 사용하는 정수기가 정수기 시장의 대부분을 차지하고 있다. 역삼투막 필터는 침전필터, 프리카본 필터 다음에 장착하는 필터로써 중금속, 유기물 및 무기이온을 제거한다.
기존 수처리 소재로써 분리막의 단점은? 그럼에도 불구하고 국내의 경우 물산업의 핵심소재인 분리막, 관련 소재개발에 대한 원천기술 확보 및 관련 연구 인력은 여전히 부족하다고 판단되며 이에 선진국과의 격차가 좁혀지지 않고 있는 실정이다[4]. 특히 분리막의 경우 기존의 수처리 소재는 강도가 미흡하고 장기간 운전 시 발생되는 막오염(Membrane fouling) 및 이로 인한 물리화학적 세정으로 막의 수명이 점차 짧아지거나 낮은 공극률로 인해 고유량/저에너지 운전이 불가능하다는 단점이 있다[5-9].
폐 역삼투막 필터의 복원과정에 있어 화학 세정액인 EDTA를 사용했을 때 세정 전 대비 효과는? EDTA를 이용하여 세정하였을 때 세정 전의 필터의 성능보다 투과도는 19.87%, 회수율은 49.46% 증가하였으며 제거율은 2.3% 감소되었다. 이로서 새 필터와 동등한 수준으로 회복이 된 것을 확인하였으며 SEM 분석을 하여 막 표면의 오염물질 제거를 확인하였다.
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참고문헌 (19)

  1. H. Streathmann, "Membrane separation processes: Current relevance and future opportunites", AIChE J., 47, 1077 (2001). 

  2. T. H. Kim, "Current R&D trend of nanofiber membranes", Membr. J., 22, 395 (2012). 

  3. W. D. Mores and R. H. Davis, "Direct observation of membrane cleaning via rapid backpulsing", Desalination, 146, 135 (2002). 

  4. I. H. Cho and J. T. Kim, "Trends in the technology and market of membrane bioreactors (MBR) for wastewater treatment and reuse and development directions", Membr. J., 23, 24 (2013). 

  5. W. Gao, H. liang, J. Ma, M. Han, Z.-L. Chen, Z.-S. Han, and G.-B. Li, "Membrane fouling control in ultrafiltration technology for drinking water production: A review", Desalination, 272, 1 (2011). 

  6. X.-Y. Li and X.-M. Wang, "Modeling of membrane fouling in a submerged membrane bioreactor", J. Membr. Sci., 278, 151 (2006). 

  7. F. Meng, S.-R. Chae, A. Drews, M. Kraume, H.-S. Shin, and F. Yang, "Recent advances in membrane bioreactors (MBRs): membrane fouling and membrane material", Water Res., 43, 1489 (2009). 

  8. D. H. Shin, S. I. Cheong, and J. W. Rhim, "Ions removal contaminated water with radioactive ions by reverse osmosis membrane process", Membr. J., 26, 401 (2016). 

  9. K. J. Kim and S.-H. Yoon, "Wastewater treatment using membrane bioreactors (MBR)", J. Korean Ind. Eng. Chem., 12, 239 (2001). 

  10. J. I. Cho, G.-T. Kim, and Y.-C. Ahn, "A study on characteristics of filters for domestic household water purifier", KOSME, 37, 541 (2013). 

  11. G.-N. Kim, Y.-H. Jung, J.-J. Lee, J.-K. Moon, C.-H. Jung, and E. S-. Chung, "Development of electrokinetic-flusing equipment for a remediation of soil contaminated with radionuclides", J. Kor. Rad. Waster soc., 6, 1 (2008). 

  12. Q. Li, Z. Xu, and l. Pinnau, "Fouling of reverse osmosis membranes by biopolymers in wastewater secondary effluent: Role of membrane surface properties and initial permeate flux", J. Membr., Sci., 290, 173 (2007). 

  13. T. Y. Cath, V. D. Adams, and A. E. Childress, "Experimental study of desalination using direct contact membrane distillation: a new approach to flux enhancement", J. Membr., 228, 5 (2004). 

  14. A. K. Ghosh, B.-H. Jeong, X. Huang, and Eric M. V. Hoek, "Impacts of reaction and curing conditions on polyamide composite reverse osmosis membrane properties", J. Membr. Sci., 311, 34 (2008). 

  15. S. Belfer, Y. Purinson, R. Fainshtein, Y. Radchenko, and O. Kedem, "Surface modification of commercial composite polyamide reverse osmosis membranes", J. Membr., Sci., 139, 175 (1998). 

  16. C. Yanagi and K. Mori, "Advanced reverse osmosis process with automatic sponge ball cleaning for the reclamation of municipal sewage", Desalination, 32, 391 (1980). 

  17. S. Judd, "The status of membrane bioreactor technology", Trends Biotechnol., 26, 109 (2008). 

  18. Z. Wang, J. Ma, C. Y. Tang, K. Kimura, Q. Wang, and X. Han, "Membrane cleaning in membrane bioreactor: A review" J. Membr., Sci., 468, 276 (2014). 

  19. K. L. Hickenbottom, N. T. Hancock, N. R. Hutchings, E. W. Appleton, E. G. Beaudry, P. Xu, and T. Y. Cath, "Forward osmosis treatment of drilling mud and fracturing wastewater from oil and gas operations", Desalination, 312, 60 (2013). 

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