홈 ▶ 기술자료 ▶ Ⅱ 이온교환수지의 사용과 응용  
10. 순수장치의 설계기본
 
가.

설계 Flow
ⓐ 원수수질 분석 및 해석
ⓑ 처리수 수질 결정
ⓒ 재생 Level 결정
ⓓ 이온교환수지의 운전교환용량 결정
ⓔ 이온교환수지량 계산
ⓕ 이온교환수지탑의 Dimension 결정
 
나.
 원수수질 분석 및 해석
* Total Cations, Total Anions, Total Exchangeable Anions은 수지량을 결정하는 기준이 된다. 원수를 분석하여 양이온만 합한 것을 T.C 라하고 음이온만을 합한 것을 T.A 라고 한다.
 
예를들면
 

Ca2+
:
40
ppm as CaCO3
Mg2+
:
20
"
HCO3 -
:
30
ppm as CaCO3
N+
:
10
"
Cl-
:
40
"
K+
:
30
"
SO4 2-
:
30
"
T.C
:
100
ppm as CaCO3
T.A
:
100
ppm as CaCO33
 
이때 원수의 pH가 7이면 T.C = T.A가 되며, Na% =( 
Na+ K+
  × 100)
T.C
M% = ( 
HCO3
  × 100 ) 는 양이온교환수지의 운전교환용량을 계산할 때 Factor가 된다.
T.C
 
 양이온교환수지량 결정시는 T.C, Na%, M%만 가지고 계산이 가능하나, 음이온교환수지량 결정시는 SiO2까지 음이온교환수지에 부하가 걸리게 되므로 T.A만 가지고는 수지량을 결정할 수 없게 된다. 그러므로 T.E.A를 알아야 한다. 2상2탑식에서는 (HCO3 - + CO2 + Cl- + SO42- + SiO2)의 합이 T.E.A이며, 2상3탑식에서는 (탈탄산후 HCO3 - + Cl- SiO2 + SO4 2- + SiO2) 의 합이 T.E.A가 된다.
이때 SiO2 % =  
SiO2
   × 100 이다.
T.E.A

다.
 System 결정
* M-Alkali도가 높은 물은 2상2탑식 보다는 2상3탑식으로 설계해야 한다.
* 원수중 탁도가 높은 물은 Clarifier + Sand Filter 또는 Sand Filter로 전처리 하여야 한다.
* 원수중 잔류염소(산화성 물질)가 많은 물은 활성탄여과기 또는 환원제(Na2SO3)를 주입하여 전처리하여야 한다
* 원수중 유기물이 많으면 활성탄여과기로 전처리하여야 한다.
* 원수중 철분이 많으면 제철제망간장치로 전처리하여야 한다.
 
라.
 처리수 수질 결정
* 처리수 수질은 일반적으로 사용자가 결정하는 사항이다.
* 처리수 수질이 결정되면 원수수질과 비교하여 System을 결정해야 하며, 앞에서 설명한 2상3탑(2상2탑),
  혼상탑, 2상3탑(2상2탑)+MBP중 하나를 선택하여 설계하여야 한다.
 
마.
 재생 Level 결정

* 재생 Level이란
단위 수지량에 대해 사용한 재생제의 양을 말한다. 예를들면, 재생 Level 100g HCl / ℓ - R 이라고 하는 것은 수지 1ℓ당 100% 염산을 100g 사용했다 는 표현이다.

* 재생 Level과 운전교환용량과의 관계
재생 Level을 높이면 운전교환용량이 높아지게 되며 처리수 수질도 좋아진다. 그러나 재생효율이 떨어지게 되므로 너무 재생 Level을 높이면 운전비가 많이 소요되므로 비경제 적이다. 그러므로 경제적인 수준의 재생 Level을 택하여 재생을 하여야 하며, 일반적으로 병류재생방식에 서는 재생Level을 100g HCl/ℓ-R(100g NaOH/ℓ-R)을 사용하며 향류재생방식에서는 재생Level 을 40∼60g HCl / ℓ - R(40∼60g NaOH / ℓ - R) 정도로 사용한다.

 
바.
 이온교환수지량 계산
BC108과 BA302의 Catalog의 교환용량 Graph를 참조하여 운전교환용량을 결정한다.
* 양이온교환수지량 계산방법
 
T.C x Cycle당 채수량 x 성능저하율
  × Factor
운전교환용량
 
＊ 음이온교환수지량 계산방법
 
T.E.A x Cycle당 채수량 x 성능저하율 x 1.05
  × Factor
운전교환용량
 
＊ Factor는 년간 수지보충율 등이다.
  * 사용이온교환수지 Bonlite BA302, BC108
 
사.
 이온교환수지탑의 Dimension 결정
* Bed Depth
병류재생방식 : 약 1m 정도
향류재생방식 : 1.7∼2.5m 정도

* 수지탑 Dimension
예) 수지량 2m3 사용시

πr2 × Bed Depth = 수지량에서 r : 탑의 반지름
(병류) 1,600Φ mm x 2,000H mm
(향류) 1,200Φ mm x 3,500H mm


아.
 순수제조장치를 경제적으로 설계하기 위한 필요조건
항       목
계   획   조   건
처리수의 사용조건
 고압 Boiler급수, Process 용수등
원수의 공급조건
 지하수, 하천수, 공업용수, 시상수도등
원 수 수 질
 pH, Ca2+, Ma2+, M-Alkali 도, Cl-, SO4 2-, Cl2, 유기물, Conductivity, SiO2
처리수수질
 Conductivity, SiO2
처리수 사용유량
 순간 최대유량(m3/hr) 및 1일 사용유량(m3/Day)
견적의 범위
 Pump류, 전기공사, 순수Tank의 포함여부, 배관의 범위 등
설 치 장 소
 옥내, 옥외, 기존장치와의 관련 등
조 작 방 식
 수동식 또는 전자동조작방식 등

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