막 모듈

2.3.2 나권형 막

나권형 막(Spiral wound membrane) 모듈은 평판형 모듈이 지니는 장점을 유지하 면서 평판형 막의 단점인 단위 부피당 막 면적을 크게 향상시킨 것으로 매우 광범 위하게 사용되고 있다. 최초의 나권형 막 모듈은 미국 UOP사에서 제작하였다. 나 권형 막 모듈은 투과액 채취관을 중심으로 지지대-막-스페이서 순으로 반복해서 감겨져 있다.

막은 양끝에 지지대를 장착한 후 원액을 스페이서 부분을 통해서 축 방향으로 흘려보내 분리한다. 나권형 막 모듈의 구조 및 단면을 Fig. 2.10에 나타내었다.

스페이서는 여러 가지 형태로 개발되었다. colloid나 겔을 만드는 물질은 스페이 서에 걸려서 그 눈을 메워 버릴 염려가 있으므로 공급액을 전 처리하지 않으면 안 된다.

Fig. 2.10. Structure of typical spiral wound membrane module.

2.3.3 관형 막

관형 막(Tubular type membrane)은 평판형 막에 비하여 그 특징이 반대이다.

막의 내경은 보통 0.5~1inch이고 길이는 5~10ft이다. 지지대로는 폴리에틸렌 입 자를 연화점보다 약간 낮은 온도에서 소결시킨 다공성관과 유리섬유에 폴리에스 테르 또는 에폭시 수지의 적당량을 함침 시킨 다공성이고 강도가 있는 관, 모래 를 수지로 굳힌 관, 벽에 구멍을 뚫은 스테인레스관 등이 사용되고 있다.

그리고 지지대에 직접 막을 부착시킨 것과 별도로 막을 만들어서 완충재와 함 께 관 내부에 삽입하여 지지한 것이 있다. 관형 막에서 막 넓이를 크게 하기 위 해서 여러 개의 관을 직렬로 연결하는데 너무 많이 연결하면 압력손실이 커지므 로 병렬로 연결한다.

관형 막은 자기 제어성이 있어서 병렬로 연결하여 사용할 경우 성능에는 지장 이 없지만 병렬로 나누어지는 지관의 구조가 적당하지 않으면 농축액을 완전히 압출하기 어렵다. 단백질과 다당류 등을 농축·정제하기 위하여 관형 한외여과 막을 많이 사용한다.

Fig. 2.11. Structure of typical tubular type membrane(Abcor Co.).

2.3.4 중공사형 막

중공사형 막(Hollow fiber type membrane)은 해수의 담수화나 하·폐수의 유출 수 처리 등에 많이 이용되며, 주요 제조회사는 Du pont, Dow chemical, Ashahi glass, Nitto denko, Memcor, Genon, Amicon사 등이다. Amicon사 제품을 제외하고 는 관외부에서 원액을 공급하는 형태이며, Du pont사의 막은 비대칭성막이며, Dow chemical사의 막은 균질막이다.

중공사형 막은 단위 부피당 막의 넓이가 나권형 막의 17배 정도이므로 매력적이 나, 나권형 막과 마찬가지로 colloid나 겔을 형성하는 물질이 있으면 쉽게 막힌 다. Du pont사 제품의 경우 처리액을 10㎛ 여과기로 예비 여과하여 액의 탁도를 0.3NTU 이하로 주입해야 한다.

Fig. 2.12. Structure of typical hollow fiber membrane.