R.O Membrane 레포트
분야
hwp2)property, affecting factor
3)State of the art R.O membrane
역삼투압 방식에 사용하는 막을 만드는 재료로 주로 사용되는 것은 셀룰로오스 아세테이트와 아로마틱 폴리아마이드 두 가지 종류가 있다. 여기에 더해 막의 성능 향상을 위하여 기본적인 재료에 다른 종류의 단위체를 섞어 막을 제작하기도 한다.
먼저 셀룰로오스 아세테이트 계열의 막의 제작 방법과 장단점에 대해서 알아본다.
셀룰로오스 아세테이트 계열의 막을 만드는 재료로는 cellulose acetate, diacetate, triacetate가 사용된다. 막을 제작할 때에는 한 물질만 이용하거나 혹은 이 세 물질을 적절한 비율로 혼합하여 막을 제작한다.
다음으로 CA 계열의 막의 장단점에 대해서 살펴보자. 먼저 장점으로는 fouling 에 대한 저항성이 강해서, 막이 쉽게 막히지 않아 장기간 안정적인 분리 효율을 낸다는 것과, 재료인 셀룰로오스가 자연계에 풍부하게 존재하기 때문에 제작비용이 상대적으로 저렴하다는 점이 있다. 하지만 운전 가능한 pH와 온도 범위가 좁고, 높은 압력에 취약하며, 생물학적 자극에 대한 저항성이 낮다는 점 때문에, 현재는 해수 담수화에는 거의 쓰이지 않고 가정용 정수기 등에 제한적으로 사용되고 있다
PA계열의 막은 대부분 supporting layer, porous support, thin layer 의 세 층의 구조로 이루어져 있다. 이들 중 분리의 핵심적인 역할을 하는 층은 얇은 레이어 층이고, 그 아래에 있는 나머지 두 층은 막의 내구성을 견고하게 해 주는 지지층 역할을 한다. 얇은 레이어 층은 PA 계열의 고분자로 만들어지며, 계면 중합 방법을 이용하여 합성한다. 용매로는 물과 헥산을 사용하고 TMC를 헥산에 녹이고 MPD는 물에 녹여서 중합을 진행하여 PA 고분자를 얻고 이를 통해 막을 제작한다. PA 계열의 막의 장점은 뛰어난 water flux와 salt rejection 넓은 가동온도와 pH, 생물학적 충격에 저항성이 강하다는 점이다. 그러나 fouling 에 대한 저항성과 염소 이온에 대한 저항성이 CA계열 막보다 떨어진다는 점이 있다.
2)property, affecting factor
아래 그래프에서 1978년부터 2008년까지 reverse osmosis membrane의 발전 추세를 알 수 있다. 각 그래프는 a)는 salt rejection, b)는 cost, c)는 energy consumption에 관한 것이다. salt rejection, membrane cost, energy consumption이 모두 감소하고 있다는 것을 알 수 있다. 약 30여 년간 RO membrane이 비약적인 발전을 이룬 것을 알 수 있다.
그렇다면 해수담수화를 위한 RO membrane의 가장 핵심 key point는 무엇일까? 그것은 water flux와 salt rejection이다. 이 두 가지는 해수담수화를 하는 본질적인 목적이라고 할 수 있다. 또한 이 두 가지가 RO membrane의 상업적인 면을 볼 때 가장 핵심적인 것이라고 할 수 있다. water flux와 salt rejection을 증가시키기 위해서 해결해야 할 문제들이 있는데 fouling, permeability, energy consumption이다.
