Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.13, No.6, 509-516, October, 2002
정밀여과 모세관 막을 이용한 Al2O3 콜로이드 현탁액의 투과유속 감소특성
Characteristics of Flux Decline in Microfiltration Capillary Membrane of Al2O3 Colloidal Suspensions
E-mail:
초록
폴리에틸렌 정밀여과 모세관막을 이용한 Al2O3 콜로이드 현탁액의 투과유속 감소특성을 검토하였다. 운전시간이 경과하면서 투과유속이 감소되는 원인은 막표면 위에서 케익층의 성장과 입자들에 의한 세공막힘 때문이었으며, 운전시간이 오래 경과하여 정상상태에 도달하면 투과유속은 케익여과 모델에 의해 지배받는다. 세공의 크기가 0.34 μm인 막의 투과유속 감소는 세공의 크기가 0.24 μm 막보다 작았으며, 막오염의 형태는 운전초기에 세공막힘이 나타난 케익여과 형태가 지배적이었다. 입자의 크기가 0.6 μm인 Al2O3 콜로이드 용액의 투과유속은 크기가 1.0 μm인 콜로이드 용액보다 작았고, 정상상태에 도달하는 시간도 빨랐다. 운전압력이 높은 경우의 투과유속 감소는 세공막힘과 케익층이 치밀해졌기 때문이다. 흐름속도를 12 L/h에서 24 L/h로 증가하였을 때 입자의 크기가 0.6 μm인 용액의 투과유속은 17% 증가하였고, 투과거동은 초기에는 케익여과 형태가 지배적이었으며 이어서 세공막힘이 나타났다. 입자크기가 0.6 μm인 것과 1.0 μm인 것을 혼합한 용액의 투과유속 감소는 1.0 μm 단독으로 존재하는 용액보다 컸다.
Permeate flux decline in a microfiltration was analyzed by measuring the permeability of Al2O3 colloidal solution through polyethylene capillary membranes. The flux decline was due to the growth of cake layer on the membrane surface and to the pore blocking by particles. When a steady state is approached, the permeate flux was ultimately controlled by the cake filtration model. For the membrane with 0.34 μm pore size, the decline was slower than that with 0.24 μm, and the dominant fouling model was seemed to be cake filtration following pore plugging at the initial stage. Permeate flux for the colloidal suspension of 0.6 μm Al2O3 particles was less than that of the 1.0 μm Al2O3 particles, and the approach to the steady state was fast. At high transmembrane pressure, the flux decline was fast attributing to the formation of denser packed cake layer and pore blocking. With increasing the feed flow rate from 12 L/h to 24 L/h, the permeate flux increased 17% for the colloidal suspension of 0.6 μm particles. The cake filtration model was dominant at the initial period of filtration, however, the filtration followed pore-blocking model as time progressed. The initial flux decline was greater with the mixture of 0.6 μm and 1.0 μm Al2O3 particles than with 1.0 μm particles alone in the solution.
- Winston WS, Sirkar KK, Membrane Handbook, Van Nostrand Reinhold, New York (1992)
-
Jonsson AS, Lindau J, Wimmerstedt R, Brinck J, Jonsson B, J. Membr. Sci., 135(1), 117 (1997)
- Koltuniewicz AB, Field RW, Arnot TC, J. Membr. Sci., 102, 193 (1995)
-
Benkahla YK, Oulddris A, Jaffrin MY, Hassen DS, J. Membr. Sci., 98(1-2), 107 (1995)
-
Jiraratananon R, Uttapap D, Tangamornsuksun C, J. Membr. Sci., 129(1), 135 (1997)
-
Jiraratananon R, Uttapap D, Sampranpiboon P, J. Membr. Sci., 140(1), 57 (1998)
-
Bowen WR, Calvo JI, Hernandez A, J. Membr. Sci., 101(1-2), 153 (1995)
- Gourgues C, Aimar P, Sanchez V, J. Membr. Sci., 74, 51 (1992)
- Rautenbach R, Schock G, J. Membr. Sci., 36, 231 (1988)
-
Vladisavljevic GT, Milonjic SK, Pavasovic VL, J. Colloid Interface Sci., 176(2), 491 (1995)
- Hermia J, Trans. IChemE, 60, 183 (1982)
- Madaeni SS, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp., 131, 109 (1998)