Ultrafiltration 막 기술 적용 요약
Ultrafiltration (UF) 기술 적용
Ultrafiltration의 작동 원리:
Ultrafiltration (UF)은 최근 몇 년 동안 개발된 첨단 막 분리 기술로, 주로 재료 과학에 의해 주도되었습니다. 다양한 산업 및 지방 자치 단체 분야에서 널리 적용되었습니다.
UF는 다공성 재료의 여과 능력을 활용하여 유체 및 용해된 성분에서 입자상 물질을 분리하는 압력 구동 막 분리 공정입니다. Ultrafiltration 막의 일반적인 기공 크기는 0.01~0.1 미크론 범위이며, 박테리아, 대부분의 바이러스, 콜로이드 및 슬러지에 대해 높은 제거율을 제공합니다. 공칭 기공 크기가 작을수록 제거율이 높아집니다. Ultrafiltration 막은 일반적으로 고분자 재료로 만들어지며, 주로 소수성이지만 친수성을 향상시키기 위해 수정될 수 있습니다. 이 공정은 상 변화 없이 주변 온도에서 작동하며 2차 오염을 일으키지 않습니다.
Ultrafiltration 막은 이중층 중공 섬유 구조의 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 재료를 사용합니다. PVDF ultrafiltration 막은 일반적으로 가장 작은 공칭 기공 크기를 가지며, 거의 모든 입자, 박테리아(4-log 제거율), 대부분의 바이러스 및 콜로이드를 효과적으로 제거합니다. 작은 기공 크기에도 불구하고 높은 다공성으로 인해 UF는 microfiltration과 유사한 플럭스를 달성할 수 있어 대부분의 경우 더 나은 선택입니다.
Ultrafiltration은 외부 압력 구조를 사용하여 막힘을 방지하고, 더 높은 파울링 용량, 더 큰 여과 면적 및 더 쉬운 세척을 제공합니다. 여과 모드는 교차 흐름에서 데드 엔드 흐름으로 변경할 수 있으며, 후자는 에너지 소비가 적고 작동 압력이 낮아 운영 비용이 절감됩니다. 그러나 교차 흐름 여과는 부유 고형물 함량이 높은 유체를 처리하는 데 더 적합합니다. 작동 모드의 선택은 공급수의 부유 고형물 함량에 따라 달라집니다.
UF는 일반적으로 일정 유량 모드로 작동하며, 막간 압력(TMP)이 시간이 지남에 따라 점차 증가합니다. 정기적인 역세척 또는 공기 세척은 파울링 층을 제거할 수 있으며, 살균제 또는 기타 세정제는 미생물 성장을 제어하고 오염 물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있습니다.
수처리에서 UF는 미세 입자, 콜로이드, 박테리아, 바이러스, 내독소, 단백질 및 고분자 유기 화합물을 제거하여 물을 정화하는 데 사용됩니다.
Ultrafiltration의 장점 및 단점
Ultrafiltration의 장점 및 특징
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긴 수명:특수 설계된 PVDF 재료로 만들어진 UF 막은 친수성 개질을 통해 우수한 항산화 특성, 피로 강도, 파울링 저항성 및 긴 수명을 가지고 있습니다.
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높은 수질:UF의 평균 여과 정밀도는 0.03 µm이며, 높은 기포점 압력을 갖습니다. 박테리아 제거율은 6-log에 도달하여 더 나은 수질을 제공합니다.
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광범위한 적용 가능성:UF의 외부 압력 구조와 특허받은 물 분배 설계는 공급수의 부유 고형물 함량이 더 높도록 하여 수질이 좋지 않은 응용 분야에 적합하며, 높은 물 회수율을 보장합니다.
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낮은 운영 비용:외부 압력 UF 시스템은 비용 효율적인 공기-물 혼합 세척 방법을 사용하여 장기간 안정적인 플럭스를 유지하여 화학 세정제를 절약합니다.
Ultrafiltration의 주요 적용 분야
Ultrafiltration은 주로 산업 응용 분야, 식품 및 생화학 공정, 식수에 적용됩니다. 자세한 내용은 다음과 같습니다.
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산업 응용 분야:산업 공정에서 Ultrafiltration은 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
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(1) 농축
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(2) 소분자 용질의 분리
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(3) 대분자 용질의 분획화.
대부분의 산업 응용 분야는 농축에 해당합니다. 소분자 용질은 대분자와 함께 분리하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 유리 칼슘과 칼슘 결합 단백질의 분리가 한 가지 경우입니다. 탈염 및 이온 교환과 같은 소분자 용질의 분리는 ultrafiltration 단독으로 또는 투석과 함께 수행할 수 있습니다. 서로 다른 분자량 컷오프 값을 가진 막을 사용하거나, 점진적으로 감소하는 컷오프 값을 가진 여러 UF 장치를 결합하여 대분자 용질 분획화를 달성할 수 있습니다.
산업 응용 분야 포함:
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전기 영동 페인트 회수
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오일 폐수 회수
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중금속 폐수 처리
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기타 산업 응용 분야
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전기 영동 페인트 회수:금속 전기 영동 코팅 동안, 하전된 금속 물체는 반대 전하를 띤 페인트가 있는 탱크에 담가 금속 표면에 균일한 코팅을 형성합니다. 그런 다음 페인트를 헹굽니다. 환경을 보호하고 에너지를 절약하기 위해 UF는 폴리머 수지 및 안료 입자를 유지하여 무기 염, 물 및 용매가 통과하도록 합니다. 유지된 성분은 전기 영동 페인트 탱크로 반환됩니다.
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오일 폐수 회수:오일-물 에멀젼은 금속 가공, 특히 절단 및 연삭 공정에서 널리 사용됩니다. 오일과 물 사이의 계면 장력이 오일 방울이 막을 통과하는 것을 방지하기 때문에 UF는 폐수에서 오일을 효과적으로 분리할 수 있습니다. 여과된 유출수는 일반적으로 10g/m³ 미만의 오일 농도를 포함하여 배출 기준을 충족합니다. 농축된 액체는 30%-60% 오일을 포함할 수 있으며 연소 또는 기타 응용 분야에 사용할 수 있습니다.
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중금속 폐수 처리:Micelle-enhanced ultrafiltration (MEUF)은 UF와 계면활성제 기술을 결합한 최근 개발 기술입니다. 임계 미셀 농도 이상으로 계면활성제를 첨가하면 미셀의 소수성 끝이 금속 양이온을 가두고, 미셀보다 작은 분자량 컷오프를 가진 UF 막이 금속 이온을 효과적으로 제거할 수 있습니다.
MEUF는 Cd²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺와 같은 이온을 높은 제거 효율로 효과적으로 분리할 수 있으며, 금속 이온이 있는 폐수 처리에 적용할 수 있습니다. 그러나 MEUF는 낮은 농도의 금속 이온에는 적합하지 않습니다.
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기타 산업 응용 분야:
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전자 제품용 정제수 생산:UF는 콜로이드, 입자 및 박테리아를 제거하여 반도체 제조와 같은 산업에 필수적인 고순도 물을 생산하는 데 사용됩니다.
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식품 산업의 폐수 처리:UF는 식품 가공 산업에서 전분 및 효소를 포함하는 폐수를 처리하는 데 사용됩니다.
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모직 세척액 처리:UF는 유화된 양모 그리스를 포함하는 세척액을 처리하는 데 사용할 수 있습니다.
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제지 공장 유출수 처리:UF는 제지 공장 유출수에서 리그노설포네이트를 분리하고 농축하는 데 사용됩니다.
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유제품 산업(유청 처리):Ultrafiltration은 유제품 산업, 특히 유청 처리에 널리 사용됩니다. 유청을 농축함으로써 UF는 단백질을 분리하여 베이킹 제품에서 탈지 분유를 대체할 수 있는 유청 분말을 생성할 수 있습니다. Ultrafiltration은 또한 유당을 제거하여 이유식용 단백질이 풍부한 제품을 생산할 수 있습니다.
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주스 정화:UF는 사과 주스와 같이 펙틴 및 기타 화합물을 포함하는 신선한 과일 주스를 정화하는 데 사용됩니다. 이 방법은 효소, 점토 및 젤라틴의 필요성을 줄여 재료, 노동력 및 시간을 절약합니다. 또한 주스의 품질이 향상되고 미생물 제거로 인해 유통 기한이 연장됩니다.
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혈청 알부민 추출:UF는 다단계 공정에서 혈장으로부터 혈청 알부민을 분리하는 데 사용됩니다. 알부민은 서로 다른 분자량 컷오프를 가진 UF 막을 사용하여 여과하여 혈청 알부민을 농축하고 정제하는 데 도움이 됩니다.
결론
Ultrafiltration (UF) 기술은 다양한 산업, 수처리, 식품 및 음료, 제약 등을 포함하여 널리 적용되는 다목적이고 효율적인 막 분리 기술입니다. 미세 입자, 박테리아, 바이러스 및 기타 오염 물질을 제거하는 능력은 높은 수질을 달성하고, 폐수를 정화하며, 산업 공정을 향상시키는 데 매우 중요한 도구입니다.