Membrane

수처리용 Membrane이란 물속에 존재하는 물질 중 선택적 물질만을 투과 시키는 것 임. 즉 막은 수 많은 미세한 구멍(기공, pore)를 통해 이물질을 걸러내게 되며, 기공의 크기에 따라 제거하는 물질의 크기가 달라짐

1. 막의 분류

1) Pore size에 의한 분류

  • 정수기용 막의 기공 크기 : 분자크기 영역인 0.0001㎛에서 1㎛
  • RO 막 : 0.0001~0.001㎛ 정도의 기공(Reverse Osmosis, 역삼투압)
  • UF 막 : 0.001~0.1㎛ 정도의 기공UF(Ultrafiltration)
  • MF 막 : 0.1~1㎛ 정도의 기공(Microfiltration)

구분

  • Particle범위(㎛)
  • 제거물질
  • 통과물질
  • 가동압
  • 적용

RO(Reverse Osmosis)

  • 분자량 100↑
  • All dissolved salt
  • 물 분자
  • 14 to 69 bar (200-1000 psi)
  • Sea water Brackish Semiconductor

NF(Nano Filtration)

  • 1㎚ (10 Å) MWCO 200-400
  • 색깔 , TOC (surface) 경도 (well)
  • Mono-valent anion 2-80% Divalent anion 2-10%
  • 3.5 to 16 bar (50-225 psi)
  • Separation of organic from inorganics

UF(Ultra Filtration)

  • 1(20-100 Å) 이상 MWCO 1000-100,000
  • 콜로이드, 단백질 미생물, contaminants 큰 유기물
  • Dissolved salts Smaller molecular
  • 1 to 7 bar (15-100 psi)
  • 전처리 후처리

MF(Micro filtration)

  • 약 01.~1
  • 부유물질(SS) Large colloid
  • Micro molecular Dissolved solid
  • 0.7 bar (10psi)
  • Bacteria, TSS Flocculate material

2) 막의 형태에 의한 분류

구분

  • 형상
  • 장점
  • 단점
  • 적용

평판형(Plate & Frame)

  • 필름 형상
  • 막의 오염에 비교적 강합
  • 단위 체적당 막면적 적음
  • 산업용

관형(Yubular)

  • 튜브 형태
  • 막의 오염에 비교적 강합
  • 단위 체적당 막면적 적음
  • 산업용

나권형(Spiral Woung)

  • 평막을 말아서 원통형으로 감아 놓은 형상
  • 단위 체적당 막면적 큼
  • 막의 오염이 비교적 약함
  • 정수기용 산업용

중공사형(Hollow Fiber)

  • 매우 가는 튜브 형태
  • 단위 체적당 막면적 큼 필터 카트리지 소형화 유리
  • 막의 오염이 비교적 약함
  • 정수기용 산업용

그림) 형태별 막의 분류

평판형
관형
나권형
중공사형
UF Membrane
1. UF 중공사막의 특징
  • UF 중공사막은 소재(PS, PES)의 안정성이 뛰어나 혈액투석용 필터로 많이사용됨
  • UF 중공사막은 1980년대 초 일본에서  정수기에 도입, 현재 일본은 전체 정수기 시장의 90% 이상이 중공사막 방식을 채택됨
  • 일본에서 중공사막 방식이 널리 보급되게 된 것은 중공사막 방식이 다음과 같은 장점을 갖고있기 때문임

1) 음용수에 가장 적합한 기공크기

  • Mineral water는 인체에 필요한 칼슘 등의 미네랄 성분이 풍부한 물.
  • 미네랄 성분은 Ca++, Mg++ 등으로 되어있어, 분자 크기가 비교적 큰 편임. 따라서 기공의 크기가 아주 미세할 경우 미네랄 성분은 막에 의하여 제거 됨.
  • 인체에 유해한 세균 중 가장 작은 세균은 1㎛ 이하의 크기를 갖고 있어서 기공의 크기가 큰 경우, 세균을 완벽하게 걸러낼 수가 없음.
  • 중공사막은 세균 등의 입자성 물질들은 완벽히 제거하고 미네랄 성분은 통과할 수 있는 기공크기를 갖고 있기 때문에 음용수에 가장 적합한 여과방식.

2) 뛰어난 경제성

a) 펌프가 필요 없습니다.
  • 막을 통한 정수는 기공을 통과해야 하기 때문에 압력이 필요하며, 기공의 크기가 작을수록 큰 압력이 필요. 기공의 크기가 아주 작아서 수돗물의 압력으로 막을 통과할 수 없는 경우 압력을 높여주기 위해서 펌프가 필요.(부가적인 펌프의 사용은 정수기의 제조단가 인상요인 및 소형화하기 힘든 요인)
  • 중공사막은 수돗물의 압력만으로 충분한 양의 물을 정수(펌프가 필요 없음)
  • 경제적이고 컴팩트 한 정수기 및 정수 저장조가 없는 직수 형 방식의 정수기 제조가능
b) 물 낭비가 없습니다.

그림) 여과방식의 분류

여과방식의 장점과 단점

구분

  • 장점
  • 단점
  • 적용

부분 여과 방식(Cross Flow 방식)

  • 원수중 일부분만 막을 통해 여과 되므로 오염물에 의한 막의 막힘 현상 적음
  • 원수의 일부만 여과하므로 수명이 김
  • 오염물의 농도가 높음 산업용 기공의 크기가 작은 정수기용

전량 여과 방식(Dead Ends 방식)

  • 원수의 전량이 여과하므로 버려지는 물 없음
  • 원수의 전량을 여과하므로 부분 여과 방식에 비해 수명이 짧음
  • 오명물의 농도가 높지 않은 산업용 수돗물 여과 정수기용
2. UF 중공사막 필터 제조 공정

▶ 중공사막 제조 공정

1. 조제(Dope,Core)

2. 응고조

3. 세정조

4. WINDER

5. 합사(REWINDER)

6. 건조

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▶ UF 모듈 제조 공정

1. Casing (막+ABS Case)

2. Bunddling (막말단 폐구)

3. Potting (centrifusing)

4. Module Cutting

5. Test (Air particlecounter)

6. Packing