1.Title & Authors
?Title
: Water treatment in a Membrane-Assisted Crystallizer (MAC)
?Authors
: J.T.M. Sluys*, D. Verdoes, and J.H. Hanemaaijer
2.Background of authors
: 주저자는 J.T.M. Sluys로서, 네덜란드 아펠도른에 위치해 있는 TNO 환경 과학 연구원에 속해 있습니다.
3.Summary
?많은 경우에서 환경적 이유나 처리공정의 필요 때문에 수성 스트림으로부터 이온을 제거하는 것은 필요합니다. 결정화는 수성 스트림으로부터 원치 않은 이온들을 제거하기 위한 기술로, 다른 물질 첨가한 결정화방법의 이온제거기술은 경제적으로나 환경적으로 그렇지 않은 침전방법과 비교하여 장점이 있다는 것을 언급합니다.
?seed crystallization은 2가지 경우로 구분되는데 첫 번째는 결정화되는 염과 같은 성분으로부터의 seed이고, 두 번째는 비균질 다른 물질로부터 발생된 seed의 경우입니다. 과포화 용액상태에서 seed의 첨가는 seed의 자연적 성장을 보여주며, 비균질 결정화는 핵화가 초기단계에서 요구됩니다. 이 비균질핵화는 균일 처리과정보다 낮은 과포화 상태에서 발생합니다. seeded 결정화는 침전법과 비교하여 낮은 과포화상태, 적은 양의 화합물, 큰 입자 생성, 슬러지 대신 자유 물입자 획득의 장점이 있습니다. 이 pellet reactor와 MAC의 두 기술은 seeded crytallization을 기반으로 하고 있습니다.
?Membrane-assisted crystallizer(MAC)는 막여과와 continuous seeded crystallization을 통합시킨 것으로 상대적으로 작은 seeds 사용으로부터 빠른 결정화 속도라는 큰 혜택을 얻기 위하여 이 방법을 사용하였습니다. 작은 seeds는 밀도나 크기에 제한을 받지 않아 비균질 핵화의 최적의 물질을 선택을 선택할 수 있으며, 유동층이 없기 때문에 최저, 최고 유량에서 높은 유연성을 갖고 있습니다. 여기서는 탄산칼슘을 이용하여 실험하여 적은 seeds로 부터 빠른 결정화 속도를 얻을 수 있음을 보여주었습니다.
?막 성과 : MAC의 큰 단점은 파울링입니다. 하지만 막 보유 측의 seeds의 표면적은 원래 막의 표면적보다 300배이상 커, 결과적으로 결정화는 막 위가 아닌 seed의 위에서 발생될 것으로 예상된다. 따라서 결정화로 인한 파울링의 손실은 최소일 것으로 예측됩니다.
입자의 블록킹에 의한 파울링은 운전상태나 적정한 막모듈 선택에 이하여 무시할 수 있는 수준이거나 수용가능 할 것으로 예측됩니다.
<그림참조>위 그림에서는 cross flow 속도가 증가는 막의 투과유속 강화에 별다른 영향을 미치지 않는 것을 보여줍니다. 따라서 모듈디자인을 바꾸는 방법이 낮은 운전비용과 더불어 높은 막 통과유속의 증가를 보여줄 수 있습니다. 여기서는 transversal flow 모듈을 의 비대칭 정밀여과 fiber를 사용하여 실험하여, 압력하강은 무시할 수 있으며, 낮은 transmembrane 압력에서 낮은 파울링으로 운전됨을 보여주었습니다.
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<표참조> 또한 위의 표를 보면, 높은 제거율을 보여줄수록 상대적을 짧은 체류시간과 적은 seed 질량을 나타내었습니다
4.Originality & Creativity
여기서는 seeded crystallization 기술은 수성스트림으로부터 제거할 이온들을 효과적으로 제거하는데 적합함을 보여주었습니다. 또한 MAC가 pellet reactor보다 적은 seeds를 적용할 수 있는 많은 장점을 가진 것으로 판단됬으며, transversal flow 모듈이 고액분리의 MAX처리공정에서 경제적이득과 함께 큰 효과를 가져올 것을 보여주었습니다.
5.Application
여기서는 MF+ seeded crystallization 을 보여주었 결정화장치의 효율 향상을 보여주었는데, MF보다 파울링이 더 적은 MD를 seeded crystallization과 적용시에는 더 높은 효율을 가져올 것입니다.
6. Reviewer : jmhan@gist.ac.kr