Transcript 이온교환수지 개요 및 용어설명

이온교환수지 개요 및 용어설명
CONTENTS
- Lewatit 이온교환수지의 역사 (History)
- 이온교환수지 모체의 형태 (Monodisperse vs. Heterodisperse)
- 이온교환수지의 구조 (Microscopic Structure)
- 이온교환 반응 메커니즘 (Reaction Mechanism)
- 이온교환수지 장치의 원리 (Animation)
- 작용기별 이온교환수지의 종류 (Functional Group)
- 이온교환수지 관련 전문용어 (Terminology)
- Mixed Bed의 양이온수지 충진량 결정
- 이온교환수지 설비의 종류 (Process Technology)
Lewatit 이온교환수지의 역사
2005년
Bayer Group의 화학 및 플라스틱 사업부에서 분사, LANXESS 출범
1996년
Bayer(독일) 세계최초 2세대 균일계 (Mono Bead) 수지 산업생산
1980년대
Bayer(독일) 세계최초 1세대 균일계 (Mono Bead) 수지 산업생산
1938년
Bayer(독일) 세계최초 이온교환수지 산업생산
1935년
Adams, Homes, 현재 합성 이온교환수지 발견
1900년대 초
천연 Zeolite (매우 비경제적)

The First Ion Exchange Resins were manufactured in Wolfen, Germany in 1936. The Resins came onto
the market in 1938, 591cubic meters were produced in the first year, equivalent to more than 25 trucks
loads-under the name Wofatit, after the second world War setup in Leverkusen under the name Lewatit
By Bayer.
Base of most IX-Materials : Crosslinked Polystyrene
Different Types of Particle Size Distributions
Different Types of Pore Structure
Microscopic Structure (MP type resin)
Macro Porous Type 수지의 장점 및 특징
- 내열성 (Temperature shock resistance) 증가
- 화학적 안정성 (Chemical stability) 증가
- 유기물 흡착용량 (Adsorption capacity of organics) 증가
- 내유기오염성 (Desorption behavior for organics) 증가
- 반응속도 (Kinetics) 증가
- 사용수명 (Lifespan) 증가
- 수지 뭉침현상 (Clumping tendency in mixed bed) 감소
Ion Exchange Reaction Scheme
Basics (DEMI Water)
원수 중 존재하는 불순물 조성 및 이온교환수지의 제거영역
Animation of Technical Ion Exchange Process
Common Types of Ion Exchangers
Examples for “Selective” Ion Exchangers
강염기성 음이온 교환수지 1형과 2형 비교
구
분
제품명
재생효율
운전교환용량
Silica Leak
화학적 안정성 년간 교환용량 저하율 (%)
허용운전온도 (℃)
Application
S B A Ty p e 1
S B A Ty p e 2
Lewatit MonoPlus M500
Lewatit MonoPlus M800
Lewatit MonoPlus M600
낮다 (재생제 필요량 많음)
높다 (재생제 필요량 적음)
적다 (생산량이 적음)
크다 (생산량이 많음)
누출이 적다 (20 ppb 이하)
1형 보다 많다 (100 ppb 이하)
5~10% / year
15~20% / year
Max. 70℃ (OH 형)
Max. 30℃ (OH 형)
MBP, CPP
2B3T, MBD
Terminology
Water Treatment
Ion Exchange Resin
 Total Capacity (eq/l)
 Operating Capacity (eq/l)
- BTC (Break Through Capacity)
- BTP (Break Through Point)
 Bulk Density (g/l)
 Bead Size (mm)
 Uniformity Coefficient
 Regeneration Level (g/l)
 Bed expansion (% per m/h)
 Permissible Pressure Loss (kPa)
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BV/Bed Volume
SV/Space Velocity
LV/Linear Velocity (m/h)
Bed Depth
Equivalent (eq)
Conductivity (μS/cm)
Resistance (Ω•cm, MΩ•cm)
ΔP (Bar, kg/cm2, kPa)
COD & BOD
Suspended Solid
Channeling
운전교환용량 (Operating Capacity)
원액 이온농도
Regeneration
(HCl)
A
교환대
B
관류교환용량, BTC
(Break Through Capacity)
H
H
Na
Leak 이온농도
처리량
관류점, BTP
(Break Through Point)
- 총교환용량 (eq/L) : 수지가 보유하고 있는 통액능력 ( A + B )
Raw water
(NaCl)
- 운전교환용량(eq/L) : 수지가 운전시 실제로 사용할 수 있는 능력 ( A )
ex) Cation의 경우 비균일계 수지 1.05~1.15eq/L (균일계수지는 1.20~1.30eq/L )
결론적으로, 균일계수지는 비균일계 수지에 비해 운전교환용량이 10~20% 크다.
당량(Equivalent)이란?
1. 당량(Equivalent)의 정의
분자량
당량
=
원자가
ex) CaCO3 = 100 / 2 = 50, 즉 CaCO3 1eq = 50g
2. Ion Load 계산
2 yen + 2 dollars + 2 won = ??? ☞ 기준환율을 고려한 단위통합 필요 !!!
Ion Load를 계산할 때는 반드시 as CaCO3로 환산하여 계산
→ Ca2+ 5.0ppm as CaCO3
(2 X 50/20 = 5.0)
Mg2+ 2ppm as ion → Mg2+ 8.3ppm as CaCO3
(2 X 50/12 = 8.3)
ex) Ca2+ 2ppm as ion
Na+ 2ppm as ion
→ Na+ 4.3ppm as CaCO3
(2 X 50/23 = 4.3)
Total Cation = 5.0 + 8.3 + 4.3 = 17.6 ppm as CaCO3 = 0.35meq/L
Mixed Bed SAC Resin 충진량 결정
Mixed Bed 재생방식에 따른 SAC Resin 충진량 결정
재생 방식
SAC in H-form
(Lewatiti MonoPlus S108H)
SAC in Na-form
(Lewatiti MonoPlus S108)
양이온, 음이온 동시재생
(Starting with HCl, NaOH)
1 cm below bottom of
Interface collector
1 cm + (swelling rate [%] x
Bed depths [cm]) below
Bottom of interface collector
양이온  음이온 재생
(Starting with HCl)
1 cm below bottom of
Interface collector
1 cm + (swelling rate [%] x
Bed depths [cm]) below
Bottom of interface collector
음이온  양이온 재생
(Starting with NaOH)
(swelling rate [%] x bed
depths [cm]) - 1 cm above
Bottom of interface collector
1 cm below bottom of
Interface collector
이온교환수지탑 의 개요 및 각 명칭 (co-current process)
Process Technologies :Co-Current and Counter Current Flow
Process Technologies :Multi-Step and Mixed Bed