알칼리 금속 이온과 염소 이온이 포함된 용액으로부터 이온교환수지를 이용한 이온 제거에 대한 연구를 진행하였다. 양이온인 금속이온(Na+와 K+)의 제거에는 양이온교환수지를, 음이온인 염소 이온(Cl-)의 제거에는 음이온교환수지를 사용하였다. 용액 A (Na+를 36,633 ppm, Cl-를 57,921 ppm 함유)의 경우, Na+ 이온과 Cl- 이온은 20분 이내에 99% 이상 제거되었다. 용액 B (K+를 1,638 ppm 함유)의 경우, K+ 이온은 3분 이내에 99% 이상 제거되었다.
알칼리 금속 이온과 염소 이온이 포함된 용액으로부터 이온교환수지를 이용한 이온 제거에 대한 연구를 진행하였다. 양이온인 금속이온(Na+와 K+)의 제거에는 양이온교환수지를, 음이온인 염소 이온(Cl-)의 제거에는 음이온교환수지를 사용하였다. 용액 A (Na+를 36,633 ppm, Cl-를 57,921 ppm 함유)의 경우, Na+ 이온과 Cl- 이온은 20분 이내에 99% 이상 제거되었다. 용액 B (K+를 1,638 ppm 함유)의 경우, K+ 이온은 3분 이내에 99% 이상 제거되었다.
A research was conducted on the removal of ion from the solution involving the alkali metal ion and chlorine ion using ion exchange resin. The cation exchange resin and anion exchange resin was used for the remove of metal ion (Na+ and K+) and chlorine ion (Cl-), respectively. In the case of solutio...
A research was conducted on the removal of ion from the solution involving the alkali metal ion and chlorine ion using ion exchange resin. The cation exchange resin and anion exchange resin was used for the remove of metal ion (Na+ and K+) and chlorine ion (Cl-), respectively. In the case of solution A (involving 36,633 ppm of Na+ and 57,921 ppm of Cl-), the Na+ ion and Cl- ion were removed over 99% within 20 min. In the case of solution B (involving 1,638 ppm of K+), the K+ ion was removed over 99% within 3 min.
A research was conducted on the removal of ion from the solution involving the alkali metal ion and chlorine ion using ion exchange resin. The cation exchange resin and anion exchange resin was used for the remove of metal ion (Na+ and K+) and chlorine ion (Cl-), respectively. In the case of solution A (involving 36,633 ppm of Na+ and 57,921 ppm of Cl-), the Na+ ion and Cl- ion were removed over 99% within 20 min. In the case of solution B (involving 1,638 ppm of K+), the K+ ion was removed over 99% within 3 min.
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문제 정의
본 연구에서는 하이브리드 석탄 제조 공정의 고액분리기에서 분리된 용액으로부터 알칼리 금속 이온(Na+, K+)과 염소 이온(Cl-)을 제거하고자 하였다. 양이온과 음이온의 제거에는 각각 양이온교환수지와 음이온교환수지를 이용하였으며, 각 이온들의 흡착실험을 진행함으로서 용액으로부터 이온의 제거 가능성을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구에서는 하이브리드 석탄 제조 공정의 고액분리기에서 분리된 용액으로부터 알칼리 금속 이온(Na+, K+)과 염소 이온(Cl-)의 제거에 대한 연구를 진행하였다. 양이온과 음이온의 제거에는 각각 양이온교환수지와 음이온교환수지를 이용하였으며, 각 이온들의 흡착실험을 진행하여 용액으로부터 이온의 제거 가능성을 평가하였다.
제안 방법
)의 제거에 대한 연구를 진행하였다. 양이온과 음이온의 제거에는 각각 양이온교환수지와 음이온교환수지를 이용하였으며, 각 이온들의 흡착실험을 진행하여 용액으로부터 이온의 제거 가능성을 평가하였다.
)을 제거하고자 하였다. 양이온과 음이온의 제거에는 각각 양이온교환수지와 음이온교환수지를 이용하였으며, 각 이온들의 흡착실험을 진행함으로서 용액으로부터 이온의 제거 가능성을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
일정시간이 지난 뒤 샘플링된 용액의 일정량을 취하여 분석함으로서 각 이온의 농도를 측정하였다. 양이온의 경우 ICP (inductively coupled plasma, Agilent Technologies, 5100 ICP-OES)를 이용하여 분석하였고, 염소 음이온의 경우 IC (ion chromatograph, ThermoFisher Scientific, ICS-2100)를 이용하여 분석하였다.
이온이 함유된 용액을 펌프(KNF, SIMDOS)를 이용하여 10 rpm (12 mL/min)의 속도로 칼럼에 공급하고, 칼럼을 통과해 나온 용액을 샘플링 하였다. 일정시간이 지난 뒤 샘플링된 용액의 일정량을 취하여 분석함으로서 각 이온의 농도를 측정하였다. 양이온의 경우 ICP (inductively coupled plasma, Agilent Technologies, 5100 ICP-OES)를 이용하여 분석하였고, 염소 음이온의 경우 IC (ion chromatograph, ThermoFisher Scientific, ICS-2100)를 이용하여 분석하였다.
대상 데이터
알칼리 금속 이온과 염소이온이 함유된 용액으로부터 양이온인 알칼리 금속(Na+, K+)의 제거 실험에는 양이온교환수지[(주)이온텍, SCR-BH]를, 음이온인 염소 이온(Cl-)의 제거 실험에는 음이온교환수지[(주)이온텍, SAR10MB]를 사용하였다. Table 1은 이온교환수지의 특성을 나타낸다.
용액은 하이브리드 석탄 제조 공정의 기초실험에서 고액분리기에서 분리된 실제 용액을 공급받아 사용하였다. 이온이 함유된 용액은 2가지를 사용하였다.
용액은 하이브리드 석탄 제조 공정의 기초실험에서 고액분리기에서 분리된 실제 용액을 공급받아 사용하였다. 이온이 함유된 용액은 2가지를 사용하였다. 첫 번째는 Na+를 36,633 ppm (= mg/L), Cl-를 57,921 ppm 함유한 용액이었고, 두 번째는 K+를 1,638 ppm 함유한 용액이었다.
성능/효과
1) 용액 A (Na+를 36,633 ppm, Cl-를 57,921 ppm 함유)의 경우, Na+ 이온과 Cl- 이온을 각각 양이온교환수지와 음이온교환수지를 이용하여 20분 이내에 제거할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
2) 용액 B (K+를 1,638 ppm 함유)의 경우, 양이온교환수지를 이용하여 K+ 이온을 3분 이내에 대부분 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다.
3) 이상의 결과로부터 하이브리드 석탄 제조 공정의 고액분리기에서 분리된 용액으로부터 알칼리 금속 이온(Na+, K+)과 염소 이온(Cl-)은 각각 양이온교환수지와 음이온교환수지를 이용하여 제거할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
Figs. 6과 7로부터 용액 B에서 K+ 이온은 양이온교환수지를 이용하여 3분 이내에 대부분의 이온을 제거할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
양이온교환수지과 음이온교환수지를 이용한 Na+ 이온과 Cl- 이온 제거 실험을 통하여 각 이온은 주어진 실험조건에서 20분 이내에 모두 제거할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
이상의 결과로부터 하이브리드 석탄 제조 공정의 고액분리기에서 분리된 용액으로부터 알칼리 금속 이온(Na+ , K+)과 할로겐 이온(Cl-)은 각각 양이온교환수지와 음이온교환수지를 이용하여 제거할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
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