RO 필터에 대하여

멤브레인이란

 

 o Mmembrane 이란 특정성분을 선택적으로 통과시킴으로써 입자 분리라는 일반여과(Filteration) 뿐만 아니라 액체에 용해된 용존물질이나 혼합기체의 분리까지도 가능한 여과재로 선택적 투과성을 가지고 있다. 
   o 멤브레인을 막(膜) 또는 분리막이라 칭하기도 하며, 압력차(MF, UF, NF, RO), 농도차(NF, RO), 전위차(ED) 등의 성질을 이용하여 혼합 물질에서 성질이 다른 물질을 분리 또는 전달 기능을 강화시키기도 한다.

 

※ 막의 개발 역사   o 1748년 Jean Nollet에 의한 삼투현상에 관한 실험 이래로 1829년 Tomas Graham의 고체물질 속에서의 기체와 액체의 확산연구를 통하여 최초로 막을 이용한 물질분리가 시작되었다.   o 합성고분자 분리막의 경우, 1846년 Fick의 Cellulose Nitrate 막의 개발을 시작으로 Loeb와 Sourirajan의 Intergrally Skinned Asymmetric Hyperfiltration Membrane의 개발을 통하여 1960년부터 1980년까지의 20년 동안 많은 막소재 및 응용기술의 연구가 추진되었다.   o 1800년 중반 T. Graham에 의하여 기체 분리막의 용해, 확산모델이 제시된 이래로 기체 분리막에 대한 연구는 조금씩 발전하였으나 오랫동안 실용화되지 못하였다.   o 1950년대에 들어서면서 기체 분리막에 대한 연구가 본격적으로 수행되었는데 Dupont사는 용융 Polyester 중공사막을 개발하여 혼합기체로부터 수소와 헬륨을 분리하였으며, Monsanto사가 Polysulfone 중공사막에 Dimethylsiloxane을 Coating한 복합 중공사막으로 수소분리용 기체 분리막을 상업화 하였다.   o 그 후 1960년경부터는 미국에서 탈염을 위해 역삼투막을 중심으로 연구 발전되어서 공업용수의 제조와 특정물질의 분리, 폐수의 재이용, 음용수의 생산 등의 여러 분야에서 활용되고 있다.  (참조 : 특허청, 2002, 기능성분리막)

  

 막의 분리 기능

 

1) 분리·농축 : 분리막 여과의 기본적인 특징은 상변화 없이 응집제등 약품 첨가 없이 고/액 분리, 액/액 분리 및 가스 분리 가능
2) 분획 : 분획은 용질 혹은 미립자를 분자량이나 크기에 대응해서 개별적으로 분리하는 것
3) 격리 : 분리막에서의 격리는 다른 성질의 액체 혹은 물질이 막사이에서 양자가 혼합되지 않게 분리상태에 있는 것
4) 고정·흡착: UF막과 MF막은 비교적 큰 세공경의 내표면에서 막의 분리와 흡착을 동시에 행한다.

 

 

 (4", 8" 그리고 16" RO Membrane 및 tubular Membrane(우))

 막의 응용분야

 

분야	세부 분야	내 용
수처리	가정용	정수기나 연수기 등 음료용이나 생활용으로 주로 사용
	상하수처리	상하수 처리장에 멤브레인 방식이 병원성 세균 등의 처리 능력이 뛰어나 적용 확대 예상
	해수담수화	중동 등 물 부족 지역에서 멤브레인을 이용 해수의 나트륨 등 염분을 제거하는데 적용
전기,전자	반도체, 디스플레이	주된 용도는 초순수 제조 영역이며, 클린룸 공정에 필요한 세정수, 에칭액 등 공정의 사용되는 화학 약품의 정제 등에 사용
에너지	저장 (2차전지)	리튬이온전지 세퍼레이터로서 단락을 방지하고 리튬 이온만 선택적이며 가역적으로 투과시키는 기능을 함.안전성 강화를 위해 표면에 세라믹 코팅 등 후처리
	차세대발전	연료전지(PEMFC, SOFC 등)에 수소 이온 이동을 위한 멤브레인에서 사용. 대표적인 것으로 고분자와 세라믹 소재 멤브레인이 해당
	플랜트	원자력 등 발전 설비의 냉각수는 초고순수를 필요
헬스케어	제약	의약품 정제, 수액, 주사제 등 제조 공정, 약물 전달, 진단 테스트, 피부 부착 금연보조제, 콘택트 렌즈 등에 사용
	의료기구	인공신장 등 인공장기의 역할로 혈액 투석(Dialysis) 기능, 각종 의료처치용 제품에 사용
석유, 화학	화학공정	클로로-알칼리(CA) 등 석유화학 공정에서 나오는 화학 약품이나 유기 용제의 정제와 포토레지스트(PR) 등 기능성 수지 제조 공정에서도 사용
	가스분리	석유화학 공정에서 발생하는 가스 분리, 바이오연료의 분리, 질소, 아르곤 등 고순도 가스 제조에 사용
생활	식음료	와인,맥주,청량음료 등의 여과,과즙의 농축정제,조미료 탈색,단백질의 농축정제 등에 사용
	섬 유	우주탐사용 제품에서부터 개인용 의류, 등산용품 등

 

 막의 분류

1) 분리 성능에 따른 분류
	- 정밀여과막(MF; Microfiltration Membrane)	- 한외여과막(UF; Ultrafiltration Membrane)
	- 나노여과막(NF; Nanofiltration Membrane)	- 역삼투막(RO; Reverse Osmosis Membrane)
	- 이온교환막(IE; Ion Exchange)	- 전기투석막(ED; Electrolyte Dialysis)
	- 기체분리막(GAS; Gas Separation/ PV)	- 혈액투석막 (Hemodialysis)
2) 막모듈 형태에 따른 분류
	- 나권형 모듈(Spriral-wound module)	- 중공사형 모듈(Hollow -Fiber module)
	- 관상형 모듈(Tubular Type module)	- 평판형 모듈(Plate & Frame type module)
	- 모노리스형 모듈(Monolith type module)
3) 재질에 따른 분류
	- 고분자 막   (유기막) 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리술폰(PSF),셀룰로스아세테이트(CA), 테플론(PTFE) 등 - 무 기 막 세라믹막 (알루미나,지르코니아, 타이타니아 등) - 금 속 막 스테인레스, 니켈, 팔라듐, 은, 백금, 금 등
4) 성질에 따른 분류
	- 생채막과 합성막(인공막) - 균질막과 불균질막 - 다공성막과 비다공성막 - 유기막과 무기막 - 대칭성막과 비대칭성막 - 친수성과 소수성막 - 단일막과 복합막

 모듈 형태별 특징

 

1) 나권형(Spriral-wound Type) 모듈
    (1) 구  조
     o 나권형 모듈은 입구가 한쪽인 봉투와 같은 형태의 평막사이에 생산수가 흐를 수 있는 공간을 두었으며, 막과 막사이에는 Mesh Space를 두어 원수가 흐를 수 있도록 한 모듈, 즉 Module은 2장의 평막 사이에 통수가 가능한 지지체를 넣고 막의 외면에는 그물형태의 Spacer를 적층시킨 후 Roll Cake형태로 말아서 만든다
     o 막과 막의 표면사이에 Polypropylene 재질의 메쉬 스페이서를 삽입하여 와류를 증대시켜 물질전달 촉진시키고 농도 분극 감소시킨다.
     o 공급수가 각각의 모듈을 지나는 동안 분극 현상이 점차 증가로 압력이 저하되면서 구동력 감소 원인이 된다
    (2) 작용 원리
       o 모듈 유입부에서 유체에 압력을 가하게 되면 유입수는 모듈을 통과하면서 막에서 분라된 순수한 물은 중앙의 생산수 수집관으로 이동하게 되고, 막에서 배제된 유입수는 모듈의 반대쪽 끝에서 농축수가 되어 빠져 나간다.
       o 공급수가 각각의 모듈을 지나는 동안 분극 현상이 점처로 증가하고 압력저하를 가져와 분리 구동력을 감소시키 는 원인이 된다.
       o 실제 공정에서 사용하는 경우에는 모듈을 압력베셀에 2~6개를 직렬로 연결하여 사용한다.
       o 모듈은 보통 1m 정도의 길이에 8Inch. 4inch 등이 직경을 가지며 통상 직경으로 8inch, 4inch 막이라 호칭 한다.

 

추가적으로 국내에서는 대부분 원터치형을 사용한다.

또한 업체마다 다르지만 맴브레인을 습식으로 홍보하고 있다.

하지만 맴브레인의 제조과정을 보면 알겠지만 절때 습식이 될수 없다.

왜 습식인가? 가정집에서 장기간 사용한 맴브레인을 재활용하기 때문이다.

그리고 업체마다 다르지만 내용물을 속여서 파는 경우가 있기때문에 이도 중요하다.

그렇기에 통째로 버리는 것이 아닌 속지 교체형을 사용해야 하는 이유가 여기에 있다.