더 나은 폐수 처리를 위한 새로운 멤브레인

싱가포르 공과대학(Singapore Institute of Technology)과 현지 스타트업인 SideStroem Water Technologies 간의 협력은 산업용수 재활용을 위해 실험실 규모의 나노여과형 정삼투막을 최적화하는 것을 목표로 합니다.

AsianScientist(2023년 3월 1일) — 인구 증가 및 산업화와 함께 물 부족은 글로벌 문제 목록의 1위를 차지하고 있습니다. 이 문제를 완화하는 한 가지 방법은 폐수 매립으로, 싱가포르의 NEWater 프로세스가 훌륭한 사례입니다. 불행하게도 미래의 물 지속 가능성이라는 목표를 고려할 때 산업 규모의 폐수 재활용 프로세스는 현재 부적절합니다.

섬유 및 제혁 산업에서 가장 자주 사용되는 폐수 처리 방법은 나노여과입니다. 이는 높은 수압을 사용하여 일부 귀중한 염분을 유지하면서 막을 통해 물을 이동시킵니다.

그러나 높은 수압으로 인해 막 오염이 심해지거나 막 표면에 입자가 침착되어 막 공극이 막히게 됩니다. 막힘으로 인해 빈번한 청소 주기와 멤브레인 교체가 필요합니다. 이처럼 시스템의 안정적인 운영을 위해서는 비용이 많이 들고 번거로운 전처리 기술이 필요하다.

현재의 산업용수 재활용은 비효율적일 뿐만 아니라 환경에도 해롭습니다.

“대부분의 폐수 폐기물은 일반적으로 소각을 위해 보내집니다. 이론적으로 우리는 266kg의 이산화탄소에 해당하는 1톤의 폐수를 소각하는 데 약 620kWh의 에너지를 소비해야 합니다.”라고 싱가포르 공과대학 식품, 화학 및 생명공학 클러스터의 Zuo Jian 부교수는 말했습니다. (앉다).

에너지 비용의 상승과 현재 방법의 해로운 생태적 영향으로 인해 폐수 재활용을 위한 대체 솔루션을 찾는 것이 필수적입니다.

Zuo 부교수와 SideStroem Water Technologies(SideStroem)의 협력을 통해 폐수 처리를 위한 새로운 정삼투(FO) 기술이 개발되었으며 산업 규모 사용에 최적화되고 있습니다. 이 프로젝트는 막 여과 분야의 SIT(국가 응용 학습 대학)의 연구 역량과 FO 공정 분야의 SideStroem의 실적을 결합합니다.

“정삼투는 오염 경향이 낮기 때문에 기존 나노여과와 관련된 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. FO 멤브레인은 오염도가 높은 폐수에서도 운영 안정성을 유지할 수 있습니다. 따라서 비용이 많이 드는 전처리 공정을 피할 수 있습니다.”라고 Zuo 부교수는 설명했습니다.

실제로 FO는 산업 폐수 처리 분야에서 인기를 얻고 있으며 그럴 만한 이유가 있습니다. 나노여과와 달리 FO는 외부 압력이 필요하지 않으므로 에너지를 덜 소비합니다. 오염 경향이 낮을 뿐만 아니라 압력에 민감하고 열에 민감한 솔루션에도 적합합니다.

또한 SideStroem은 폐수에서 물과 1가 염을 모두 선택적으로 회수하고 재활용할 수 있는 특수 나노여과 유형(NF 유형) FO 멤브레인을 제조했습니다.

Zuo 부교수와의 협력을 통해 멤브레인에 상당한 진전이 이루어졌습니다. 여기에는 1가 이온에 대한 낮은 거부율을 유지하면서 2가 이온에 대한 높은 거부율(99% 이상), 1가 용질의 추출 속도가 50배 더 ​​높고 상업용 FO 멤브레인에 비해 3배 더 높은 순수 투과성이 포함됩니다.

이러한 특징을 고려하여 Zuo 부교수는 기존 나노여과 기술에 비해 FO의 두 가지 주요 장점을 강조했습니다.

"FO는 더 높은 물 회수율을 달성할 수 있고 오염이 심한 응용 분야에서 고성능 탄력성과 운영 안정성을 보여 광범위한 전처리 공정의 필요성을 줄입니다."

이러한 기술은 폐수 처리 운영 비용을 절감하는 동시에 회수된 자원의 수율을 높이는 큰 이점을 제공합니다. 이는 현재 처리 방법에 비해 크게 개선되었습니다.