Ⅰ. 연구개발 최종목표
- 본 연구는 소규모 정수처리장에 유입되는 원수 내에 함유되어 있는 자연산 유기물(NOM), 질산성 질소, 중금속 및 병원균을 포함한 미세 입자 등을 완벽하게 제어하기 위한 기능성 분리막을 제조하고 분리막을 이용한 하이브리드 시스템을 개발하고자 한다.

 

기능성 촉매와 고분자 전해질을 코팅한 나노기공의 고분자 분리막을 개발함으로써 내막오염성과 이온 제거능을 향상시키고자 한다. 그리고 효율적인 전처리를 위해 활성 산화물 흡착제 제조, 고분자 전해질 투여, 다층 마이크로 비드 필터 개발 등을 수행하여 공정의 효율성을 극대화하고, 정수처리 시스템을 최적화한다. 궁극적으로 소규모 정수처리에 적합하도록 전처리와 막여과를 조합한 최적의 하이브리드 정수처리 시스템을 개발하여 상용화하고자 한다.

Ⅱ. 연구개발 방법
- 1차 연도

ㆍ고강도 섬유형 지지체와 부착성이 우수한 불소계 고분자를 선정하여 고분자 비율과 첨가
제 종류에 따른 분리막을 제조. 

ㆍ 전처리용 다층 마이크로비드 필터 개발하고 자성 산화물 흡착제를 이용한 자연산 유기
물 제거 효율을 평가.

 

- 2차 연도

ㆍ불소계 고분자막 표면에 고분자 전해질을 코팅한 분리막의 결합 안정성과 막여과 특성
을 검토.
ㆍ실험실 규모의 다단계 막여과 운전 평가 및 파일롯 실험을 통해 자연산 유기물 및 질산
성질소, 철, 망간 등의 중금속의 제거 효율을 평가.

- 3차 연도

 ㆍ상용화 할 수 있는 분리막 모듈을 제작하여 막여과 하이브리드 파이롯 플랜트 적용 및 플
랜트 운전을 통한 최적화된 운전조건을 도출.

Ⅲ. 연구개발 결과
- 전처리용 하이브리드 마이크로비드 제조
ㆍ폴리스틸렌 수지를 이용한 공중합 반응을 거쳐 폴리머 비드를 얻고, 폴리머 비드에 존재하는 술폰화
기에 철 이온을 결합시켜 하이브리드 비드를 제조.
ㆍ하이브리드 비드에 추가적인 기능성 부여를 위하여 양이온성 고분자인 PDMA-ECH-EDA와 음이온
성 고분자인 PAA를 각각 초순수에 일정 농도로 만든 후 비드를 24시간 침지 후 건조하여 기능기가 도입된 마이크로 비드 제조.

- 기능성 분리막 제조

 ㆍ150 N/fiber 이상의 기계적 강도가 우수한 중공사 분리막 제조.
ㆍ공경크기 40 nm 이하의 PVDF 중공사 분리막 제조.
ㆍ함침법에 의한 공경크기 20 nm 이하의 고분자전해질이 코팅된 기능성 분리
막 제조.

- 막여과 하이브리드시스템 현장적용 평가
ㆍ실증 플랜트 운전을 통한 정수시설 설계지침 기초정립 및 운전조건 확립.
ㆍ최적화 하이브리드 시스템 개발을 위한 시스템 성능평가.
ㆍ실증플랜트 운전평가 및 시스템 최적화/실용화 데이터 확보.
ㆍ탁도 제거율 99 %, TOC/질산성질소/철 제거율 각 40 %, 망간 제거율 50 %

Ⅳ. 기대효과
- 분리막 공정으로 운전 조작이 간단하고 소규모 시설이나 인력 부족 지역에 적합하며 시설집약적
인 시스템 구축 및 공정의 자동화로 인력 소요를 절감시키고, 경쟁력있는 우수한 품질의 제품 생산
및 시스템의 상용화가 가능.

- 막오염 저감 및 막수명 연장, 높은 처리수 투과율, 국내 실정의 시스템 최적화가 가능.

- 막여과 시스템은 마을상수도나 간이상수도 같은 소규모 정수처리시설에 적합한 최적 기술로 활용
가능.

 

 

[원문 파일첨부 참조]