전기투석(Electrodialysis, ED)법,역삼투(Reverse Osmosis, RO)법

전기투석(Electrodialysis, ED)법,역삼투(Reverse Osmosis, RO)법

 해수담수화 공정

 

-막여과법

자연에서 막(Membrane)은 염(Salts)을분리하는데 매우 중요한 역할을 하고 있으며, 이것은 우리 몸에서도 마찬가지로 삼투(Osmosis)와 투석(Dialysis)현상이함께 이루어지고 있다. 해수담수에 상업적으로 사용되는 막여과법은 전기투석법과 역삼투법이다. 이 두 가지 방법은 모두 막을 이용하나, 전기투석법은 선택성을가진 막의 화학적인 전위를 이용하여 염분을 제거하는 방법이고, 역삼투법은 압력을 이용하여 염분을 제거하는 차이점이 있다.

 

-전기투석(Electrodialysis, ED)법
수중에 용해되어 있는 무기물은 거의 대부분이 이온화되어 있다. 여기에 전극을 삽입하여 직류전류를 흐르게 하면 양이온은 음극으로 음이온은 양극으로 이동하게된다. 이 때 양이온 또는 음이온을 선택적으로 통과시키는 양이온 및 음이온 교환막을 이용하면, 이온성분과 물을 분리할 수가 있는데, 이런 단위조작을 전기투석(ED)이라고 한다. 즉, 이온의 선택투과성 막에 의해, 막의 한쪽은 염성분이 희박해지고, 다른 쪽은 염성분의 농도가 증가하게 되는데, 이러한 선택투과성의 막은주로 이온교환수지를 이용한다.
그러나 전기투석법에서는 전기적인 전하(charge)를 가진 물질(주로 이온성분)만 제거되기 때문에 비교적 전처리가 엄격하지 않아도 된다는 장점이 있다.

 

- 역삼투(Reverse Osmosis, RO)법
반투막(semipermeable membrane) 사이에 농도가 높은 용액과 낮은 용액이 존재할 때, 용매 즉, 물은 농도가 높은 용액으로 이동하여 용액의 농도가 평형을이루려고 하는데, 이를 삼투현상이라고 하며, 이때의 압력차를 삼투압이라고 한다.

만일 삼투압 이상의 높은 압력을 농도가 높은 용액에 가한다면, 물은 반대로 농도가 높은 용액에서 낮은 용액으로 이동하게 된다.

이러한 현상을 역삼투라 하며, 해수담수화를 위해 이용되고 있는 기술이다.
역삼투압은 상태변화를 동반하지 않기 때문에 에너지 비용이 저렴하고, 열에 의한 변성이나 재질의 부식을 방지할 수 있고, 장치 및 조작이 간단하기 때문에 1970년대 이후 소규모 및 대규모의 해수담수에 사용되어 왔다.

그러나 역삼투법에 사용되는 막은 물리․ 화학적인 강도가 약하고, 막오염이라는 문제점을 안고 있다.

다음의 그림은 전기투석법과 역삼투법의 원리를 보여주고 있다. 

 

 

출처 : 2004년 환경부 "고도정수처리 정책방향에 관한연구" 발췌