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멤브레인의 비밀: 왜 멤브레인은 물 처리에 없어서는 안될까요?
오늘날의 환경 보호와 수자원 관리에 있어서 멤브레인 기술은 없어서는 안 될 부분이 되었습니다. 이 기술은 주로 반투막을 통해 물질 간 물질 이동을 촉진하거나 물질을 거부하는 막의 구성 및 적용과 관련된 모든 과학적 프로세스를 포괄합니다. 이 과정에서 유해 미생물 및 기타 물질을 효과적으로 걸러내기 위해서는 막의 기공 크기가 원하지 않는 물질의 직경보다 작아야 합니다. 멤브레인 기술은 수처리, 화학산업, 의학, 생명공학, 식품산업, 환경오염물질 제거 등의 분야에서 널리 활용되고 있습니다.
막 기술은 물질 분리를 촉진할 뿐만 아니라 다양한 산업 응용 분야, 특히 수자원 사용 분야에서 효율성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.
멤브레인 개요
막 분리 공정의 장점 중 하나는 가열 없이 작동하므로 증류나 결정화와 같은 기존 열 분리 공정에 비해 에너지를 덜 사용한다는 점입니다. 이는 멤브레인 기술이 열 전달 방법으로는 불가능한 많은 분리가 가능하다는 것을 의미합니다. 역삼투압을 예로 들면, 멤브레인 기술을 통해 우리는 식수 생산을 위한 솔루션을 제공하고 하수 처리 과정에서 중요한 역할을 할 수 있습니다.
현대 환경 보호 분야에서 막 기술은 특히 연료 전지, 삼투 발전소 등 에너지 회수 기술에서 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다.
대량 전송 모델
막의 물질 전달은 용액 확산 모델과 유체역학 모델이라는 두 가지 기본 모델로 설명할 수 있습니다. 많은 실제 응용 분야에서 이러한 두 가지 전달 메커니즘은 특히 한외여과 중에 동시에 발생하는 경우가 많습니다.
확산 모델 풀기
이 모델에서는 운반할 구성 요소가 먼저 멤브레인에 용해되어야 합니다. 이 모델은 주로 역삼투 및 연료전지의 자연 공극이 없는 폐쇄형 멤브레인에 적합합니다. 여과 중에 막을 통과할 수 없는 분자에 의해 생성된 농도 구배로 인해 경계층이 막에 형성됩니다.
유체역학 모델
이 모델에서는 모공을 통한 대류를 통해 이동이 이루어집니다. 구멍의 크기는 두 개의 개별 부품의 직경보다 작아야 합니다. 이러한 유형의 막은 주로 미세여과 및 한외여과에 사용되며 거대분자, 부유 입자를 분리하거나 용액에서 박테리아를 제거하는 데 사용됩니다.
막 작동 유형
정밀여과, 한외여과, 나노여과, 역삼투 등 다양한 막작업을 작업의 추진력에 따라 구분할 수 있습니다. 이러한 작업은 식품 가공, 의약품 생산 및 수처리를 포함한 다양한 산업 분야에서 광범위하게 적용됩니다.
막 모양과 흐름 기하학
막 공정에는 직교류 여과와 막다른 여과라는 두 가지 주요 흐름 구성이 있습니다. 직교류여과는 액체가 막 표면을 따라 흐르는 방식이고, 막다른 여과는 액체가 막 표면에 수직으로 흐르는 방식이다. 두 가지 흐름 구조 모두 장점과 단점이 있습니다. 막다른 여과는 일반적으로 실험실 타당성 조사에 사용되는 반면 직교류 여과는 막 오염 문제를 줄이는 데 더 효과적입니다.
투과성 및 선택성
막의 기공 크기와 특정 입자에 대한 선택성은 성능에 매우 중요합니다. 멤브레인 제조업체는 공칭 기공 크기에 따라 기술 멤브레인을 구별하는 경우가 많습니다. 선택성은 여과 공정 유형, 막 구성, 전기화학적 특성과 관련이 있습니다.
막 기술의 선택성은 산업용 가스 회수나 정수 공정 등 다양한 환경에서 합리적인 분리를 가능하게 합니다.
Ba Xiao 막의 합성 및 환경 보호
바이오매스 막의 합성은 환경 문제의 해결책으로 여겨지고 있습니다. 천연 생물학적 소재를 사용함으로써 비용을 절감하고 2차 오염을 방지할 수 있습니다. 생물막의 합성 과정에는 유기 물질을 다른 첨가제와 혼합하여 막의 매트릭스를 형성하는 과정이 포함됩니다. 코코넛 껍질, 옥수수 줄기 등의 원료를 사용하면 멤브레인의 소수성, 기공 크기 및 오염 방지 특성이 향상되어 수처리 성능이 향상됩니다.
요컨대, 멤브레인 기술은 산업용 수처리 분야에서 중요한 역할을 할 뿐만 아니라, 미래 환경 거버넌스의 방향을 선도하고 있습니다. 오늘날 과학과 기술의 급속한 발전으로 우리 수자원을 지속가능하게 최대한 활용할 수 있을까요?
