KCI등재
역삼투, 이온교환, 축전식 탈염 공정의 보론 제거 성능 분석
저자
김유창(Yu Chang Kim) ; 임성일(Sungil Lim) ; 한방우(Bangwoo Han) ; 김상복(Sang Bok Kim) ; 박인용(Inyong Park) ; 이건희(Gunhee Lee) ; 박대훈(Dae Hoon Park) ; 홍기정(Keejung Hong) 연구자관계분석
발행기관
학술지명
대한환경공학회지(Journal of Korean Society of Environmental Engineers)
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
654-663(10쪽)
KCI 피인용횟수
0
제공처
목적: 본 연구는 기수용 역삼투, 이온교환, 축전식 탈염 공정의 보론 제거 성능을 비교 분석하기 위해서 수행하였다. 역삼투식 해수담수화 공정에서는 본처리 공정인 역삼투 공정의 투과수내에 있는 보론을 추가적으로 더 제거해야 한다. 따라서, 세 공정의 보론 제거 성능과 에너지 소비량을 실험적으로 분석하여 상호 비교하였으며, 이를 통해 이 공정들이 해수담수화 공정의 생산수를 추가 처리하는 2nd pass (2차 통과) 공정으로 사용이 가능한지 여부를 분석하였다.
방법: 실험에 사용할 원수는 NaCl과 B(OH)₃를 이용하여 제조하여 사용하였으며, 역삼투 공정과 이온교환 공정은 소형 파일럿 규모(생산수량 1 m³/hr 이상), 축전식 탈염 공정은 벤치 규모(2.5 L/min 이상)의 시스템을 실험에 사용하였다. 각 공정의 원수와 처리수의 보론 농도를 Azomethine-H 방법으로 분석하였으며, 시스템의 소비 전력을 전력 분석기로 측정하여 에너지 소비량을 분석하였다.
결과 및 토의: 공정마다 보론을 제거하기 위한 운전조건이 다르다. 역삼투 공정의 경우 원수의 pH를 충분히 올려야 제거율이 좋아지며, 이온교환 공정의 경우 보론 선택성 수지(resin)의 흡착용량을 고려하여 파과점(breakthrough point) 이내에서 운전하여야 하며, 축전식 탈염 공정의 경우 보론이 다른 이온과 혼합되어 있으면 전극에 의한 이온 선택성 때문에 연속식 흐름을 갖는 시스템으로는 처리가 어려웠다. 각 공정의 에너지 소비는 가압형 공정인 기수용 역삼투 공정이 가장 컸으며, 축전식 탈염 공정도 탄소전극이 소비하는 전기량이 적지 않았다. 최근 역삼투와 축전식 탈염 공정이 관심을 많이 받는 것은 사실이지만 실제 보론 제거 성능이나 에너지 소비 측면에서는 보론 선택성 수지를 이용하는 이온교환 공정이 우수한 성능을 보이는 것으로 분석되었다.
결론: 이온교환 공정은 재생용 약품 폐수가 발생하고 운전이 쉽지 않다는 단점이 있다. 하지만 보론 제거와 에너지 소비 측면에서는 이온교환 공정이 기수용 역삼투와 축전식 탈염 공정보다 좋은 성능을 보였다. 물론 생산수의 사용처, 환경 및 에너지, 타 공정과의 연계성, 하이브리드 구성 등 다양한 측면에서 고려할 필요가 있다.
Objectives : This article provides a comparative analysis of boron removal for brackish water reverse osmosis (BWRO), boron selective ion exchange (IX), or capacitive deionization (CDI) processes. Permeate of 1st-Pass RO process has to be post-treated for additional boron removal. Hence, we experimentally analyzed the performance of boron removal and specific energy consumption (SEC) of three aforementioned processes and investigated whether the processes are suitable for 2nd pass process of RO desalination.
Methods : Raw feed water was prepared using NaCl and B(OH)₃. Semi-pilot scale RO and IX systems (over 1m³/hr capacity) and bench scale CDI system (over 2.5 L/min) were tested for performance comparison. Boron concentration was measured using Azomethine-H method for feed and product water. Energy consumption was monitored by using power quality analyzer.
Results and Discussion : Each process has its own operating conditions. The RO process required high pH of feed water for high boron removal rate, the IX process was operated below breakthrough point considering adsorption capacity of boron selective resin, and the CDI process didn’t remove boron because chloride ion has higher ion selectivity for carbon electrode than boron. In terms of SEC, the pressure-driven RO process showed the highest SEC among three processes. The CDI process based on electrical adsorption of carbon electrode showed a considerable energy consumption as well. On the other hand, the IX process was operated at low energy consumption because its removal is just based on adsorption-desorption mechanism.
Conclusions : The RO and CDI processes have received a lot of attention as leading and emerging technology while the IX process was regarded as a stubborn process because of regeneration of resin and its several segmentalized steps. However, we found that the IX process has a better performance for boron removal and energy consumption.
분석정보
연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
---|---|---|---|
2027 | 평가예정 | 재인증평가 신청대상 (재인증) | |
2021-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (재인증) | KCI등재 |
2018-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (계속평가) | KCI등재 |
2017-12-01 | 평가 | 등재후보로 하락 (계속평가) | KCI후보 |
2013-01-01 | 평가 | 등재 1차 FAIL (등재유지) | KCI등재 |
2010-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2008-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2006-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2004-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2001-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
1998-07-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
---|---|---|---|
2016 | 0.52 | 0.52 | 0.45 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.43 | 0.42 | 0.604 | 0.13 |
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