막분리 실험 결과 레포트

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【표 2】 압력에 따른 PERMEATE 의 유량
압력( ㎏f/㎠)
5000ppm 실험에서의
PERMEATE flow rate (Jv)
8000ppm 실험에서의
PERMEATE flow rate (Jv)
3
0.9
0.6
4
0.7
0.4
5
0.3
0.2
※ 실험측정값 기록
1. 일정농도에서 압력을 달리 하였을 때 측정값을 다음의 표에 기록하여 배제율과 투과량, 농축도를 구한다.
5000ppm
【표 3】기록표 원 수 : 온도 22 ℃ 원수농도 : 63.03 ms (5137.90 ppm)
(5000ppm)
압력( ㎏f/㎠)
CONCENTRATE 유량
PERMEATE 유량
CONCENTRATE 전도도 ms
PERMEATE 전도도 ms
outlet
inlet
압력차
12
15
3
4
0.9
104.8
0.9
9
13
4
5.5
0.7
97.3
1.1
6
11
5
7
0.4
85.7
1.2
【표 4】계산 Data
원 수 : 온도 22 ℃ 원수농도 : 63.03 ms (5137.90 ppm)
(5000ppm)
압력
(㎏f/㎠)
Jv(LPM)
PERMEATE 농도(PPM)
CONCENTRATE 농도(PPM)
R
(배제도)
D
(농축도)
1/Jv
1/R
3
0.9
167.50
8479.50
0.9674
0.6504
1.11
1.0337
4
0.7
183.50
7879.50
0.9643
0.5336
1.43
1.0370
5
0.3
191.50
6951.50
0.9627
0.3529
3.33
1.0387
8000ppm
기록표 원 수 : 온도 22 ℃ 원수농도 : 96.11 ms (7784.30 ppm)
(8000ppm)
압력( ㎏f/㎠)
CONCENTRATE 유량
PERMEATE 유량
CONCENTRATE 전도도 ms
PERMEATE 전도도 ms
outlet
inlet
압력차
12
15
3
4
0.6
145.2
3.6
8
12
4
6
0.4
127.5
2.9
5
10
5
7
0.2
112.5
2.2
계산 Data
원 수 : 온도 22 ℃ 원수농도 : 96.11 ms (7784.30 ppm)
(8000ppm)
압력
(㎏f/㎠)
Jv(LPM)
PERMEATE 농도(PPM)
CONCENTRATE 농도(PPM)
R
(배제도)
D
(농축도)
1/Jv
1/R
3
0.6
383.5
11711.5
0.9507
0.5045
1.67
1.0519
4
0.4
327.5
10295.5
0.9579
0.3226
2.5
1.0440
5
0.2
271.5
9095.5
0.9651
0.1684
5
1.0362
1/Jv에 따른 1/R 값 (5000ppm) 1/Jv에 따른 1/R 값 (8000ppm)
A, B값을 농도별로 구한다.
8000ppm 실험에서의 경우
에서
= A + 1.67B = 1.0519 --- (1)
= A + 2.5B = 1.0440 --- (2)
= A + 5B = 1.0362 --- (3)
(1)식과 (2)식을 연립해서 풀면 A =1.0678 . B =
(2)식과 (3)식을 연립해서 풀면 A = 1.0518 , B =
(3)식과 (1)식을 연립해서 풀면 A = 1.0598 , B =
【표 5】 원수농도에 따른 A값과 B값
Feed 농도
A 값
B 값
8000ppm NaCl
1.0678
1.0518
1.0598
5.실험결과에 대한 고찰
이번 실험은 실험 방법을 정확히 숙지하고 가지 않아서 처음 실험에 접했을 때 많이 헤맸다. 다른 조에게 두 세 번씩 반복해서 물어 보며 겨우 실험을 끝마칠 수 있었다. 첫 주의 실험에서 우리는 10, 50, 150, 500, 1300, 3000, 5000, 7000, 10000 ppm의 NaCl 용액을 만들고 각각의 전도도를 측정한 후, 그 값을 토대로 Excel을 이용하여 표준 곡선을 만들었다. 그리고 Excel에서 이라는 방정식을 얻어 내었고, 그 다음주 실험에서의 PERMEATE 농도 와 CONCENTRATE 농도 의 ppm 값을 알아낼 수 있었다. 실험 결과 값에서 볼 수 있듯이 우리 조는 배제율이 95.07% ~ 96.74% 정도 밖에 되지 않는 것으로 보아서 실험의 오차가 많이 있었던 것 같다. 일단 , 증류수가 아닌 수돗물을 사용했다는 점과 , NaCl을 녹이는 과정에서 비이커로 미리 용해를 한 뒤 Feed Tank 에 넣고 물을 채웠어야 하는데 , 실수로 Feed Tank에 NaCl을 바로 넣어 용해가 잘 되지 않았다는 점에서 오차가 생긴 것 같다. 그리고, 전도도를 측정할 때에도 전도도계의 수치가 고정되지 않고 계속 올라갔다 내려갔다 하였으며, 다른 용액의 전도도를 측정할 때 전도도에 영향이 미치지 않도록 순수로 깨끗이 세척 후 티슈로 닦는 과정을 거치지 않아서 전도도계의 수치에서도 오차가 많이 생기지 않았나 하는 생각이 든다.
결과 값을 보면 8000ppm에서 압력이 증가함에 따라 PERMEATE의 전도도 값도 증가 하는 것을 볼 수 있으므로 올바른 실험이 되었다. 그러나 5000 ppm의 PERMEATE의 전도도 값을 측정하는 부분에서 압력이 높아질수록 PERMEATE의 전도도 값이 작아져야 하는데 전도도 값이 점점 커졌다. 그렇기 때문에 압력에 따른 PERMEATE의 농도 값도 당연히 오차가 더 많이 생기게 되고 R(배제도)값은 압력이 높아질수록 감소하는 것을 볼 수 있다.
6.결론
일상생활에서 특히 정수기에 많이 쓰이고, 공업용수 제조와 공업제품 분야에 널리 사용되는 막 분리 기술을 접할 수 있는 좋은 실험이었다. 솔직히 이번 실험에서는 잘 이해되지 않는 부분이 많았다. 오차가 많아서 인 것 일수도 있지만 내가 모르는 것이 많아서, 계산을 하고도 , 그 수치를 비교 해보았을 때 그 특징을 찾는데 에도 많은 시간이 걸렸다. 이론으로 나마 R과 이 상관 관계식인 에서 A값이 1에 가까우면 막으로서 유용한 것으로 판정한다는 것을 알게 된 좋은 기회였던 것 같다.
7.인용문헌
1. 단위조작 7판, Warren L. McCabeㆍJulian C. SmithㆍPeter Harriott, 한국맥그로힐(주), 2005
2. 대학화학의 기초 7판, 헤인 아레나 자유아카데미 2001 p392~393
3. 화공생명공학실험 교재.

키워드

역삼투막,   막분리,   삼투압