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ION EXCHANGE RESINION EXCHANGE RESIN
로익스 로익스 ROIX Technical ServiceROIX Technical ServiceTEL) 032-589-3141 FAX) 032-589-3144TEL) 032-589-3141 FAX) 032-589-3144
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목차목차
1. 1. 이온교환 수지의 구조 및 성질이온교환 수지의 구조 및 성질2. 2. 이온교환 수지의 종류 및 특성이온교환 수지의 종류 및 특성3. 3. 이온교환 수지의 수명이온교환 수지의 수명4. 4. 수처리 설비의 운전법 및 종류수처리 설비의 운전법 및 종류5. 5. 이온교환수지를 이용한 수처리설비의 종류이온교환수지를 이용한 수처리설비의 종류6. 6. Water ChemistryWater Chemistry
7. 7. 부록부록
Ion Exchange Resin SeminarIon Exchange Resin Seminar
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11-1-1.. 이온교환 수지의 정의이온교환 수지의 정의
Fixed negatively charged Fixed negatively charged exchange site; i.e., SOexchange site; i.e., SO33
--
Mobile positively charged Mobile positively charged exchangeable cation; i.e., Naexchangeable cation; i.e., Na++
Polystyrene chainPolystyrene chain
Divinylbenzene cross-linkDivinylbenzene cross-link
Water of hydrationWater of hydration
++
--
++--
++--
++--
++--
++--
++--
++--
++--
++--++
--
++--
++--
++--++--
++--
++--
++--
++--++--
++-- ++--++--
++--
++--
++--
++--
++-- ++
--
++--
3 차원 구조의 모체 (Matrix) 에 이온교환반응기 (Functional Group) 를 결합시켜 극성 및 비극성 용액중의 이온물질을 가역적으로 교환 할 수 있는 불용성 합성수지
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11-2-2.. 이온교환 수지의 제조원리이온교환 수지의 제조원리
STM(Styrene Monomer)
+
DVB(Divinyl Benzene)
중합폴리머 형성
이온교환수지
CH CH2
CH CH2
CH CH2
CH CH2CH CH2 CH CH2
CH CH
현탁
중합
교환기
도입
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가교도 (DVB%)= x 100
구분 저가교도 고가교도
수 분 % 大 小
교환용량 小 大
팽 윤 성 大 小
반응속도 빠름 늦음
재생효율 高 低
탈이온時 Leak 小 大
내산화성 -- 양호함
내 유기오염성 양호함 --
DVB 사용량
STM 사용량+ DVB 사용량 * 가교도 (W / W % DVB) 가 증가하면 1. 수지가 단단해지며 탄력성이 줄어든다 2. 산화반응 (Oxidation) 에 저항력이 높아진다 . 3. 가교도가 12% 이상 되면 3-1) 구조가 너무 조밀해져 이온교환수지 제조가 어려워 진다 . 3-2) 삼투압 충격을 흡수할 탄력성이 없어 부서지기가 쉽다 . 3-3) 이온교환속도가 늦어져 운전교환 용량이 감소한다 .
11-3-3.. 가교도가교도 (DVB%)(DVB%) 와 이온교환수지의 성질와 이온교환수지의 성질
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► 마크로 포러스 수지의 장점
1. 물리화학적 안정성이 높다 . > 물리적 충격에 강하다 > 삼투압 충격에 강하다 > 산화 반응에 강하다2. 유기물 오염에 대한 저항력이 높다
3. 이온교환 반응 속도가 빠르다
1. 모체 (Matrix) 중합반응시 용제를 첨가하여 인위적으로 다공성을 증가시킨 수지
2. 이러한 인위적 다공성 수지를 마크로포러스 (Macroporous,Macroreticular) 수지라
하며 반면에 일반적 수지를 겔 (Gel) 수지라 한다 .
3. 마크로포러스 수지의 Pore 내경 : 약 100 nm
겔 수지의 Pore 내경 : 약 1 nm
11-4-4.. 마크로포러스 수지마크로포러스 수지
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1. 총 교환용량 ( TOTAL EXCHANGE CAPACITY ) > 수지의 이론적 교환용량으로 100% 재생시의 교환용량을 의미한다 . > 단위 : * equivalents / liter (eq/l) 수지 리터당 이온교환이 가능한 당량 * grams as CaCO3 / liter
2. 운전 교환용량 ( WORKING EXCHANGE CAPACITY ) > 그림에서 보듯이 이온교환 상층부 (a) 는 이미 이온 교환반응이 완료된 수지이며 중간부 (b) 는 현재 이온교환반응이 이루어 지고 있는
부분이다
CaCaNa Na
NaCa
NaCa
Ca
Na Na Na + Ca Ca
Ca Ca Ca
이 중간 부 (b) 의 가장 아래부분이 이온 교환탑 바닥에 도달하는
시점(Break through point) 에서 이용된이온교환수지의 교환용량을 운전 교환용량이라 한다 ..
11-5-5.. 교환용량교환용량
누출농도
누출농도
처리량처리량
관류교환용량 관류점
(a) (b)
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1. 수지의 단위 용적당 사용한 재생제의 량 ▶수지의 1L 당 사용한 재생제의 량 (100% 로 환산 ) 2. ( 예 ) 수지량 5,000 리터에 35% HCl 1,430 Kg 을 사용하여 재생했을 경우 재생 LEVEL
은 ? = 100g HCl / L-Resin
1,430 kg X 0.35 X 1,000(k/kg)
5,000L-Resin
11-6-6.. 재생 재생 LEVEL LEVEL 이란 이란 ??
이론치
재생 LEVEL(g-HCl/ℓ- Resin)
25 50 75 100
교환용
량(m
eq
/ℓ-
R)
0.2
0.6
1.0
0.8
0.4
1.2
- 이온교환수지의 재생효율은 재생제를 투입하였을 때 교환용량이 회복되는 척도이온교환수지의 재생효율은 재생제를 투입하였을 때 교환용량이 회복되는 척도 가교도가 낮을수록 재생효율이 높다가교도가 낮을수록 재생효율이 높다 , , 재생효율이 높은 수지를 사용하면 운전 재생효율이 높은 수지를 사용하면 운전 CostCost 가 낮아 가 낮아 경제적임경제적임
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1. 진비중 ▶표준가교도 수지의 일반적 진비중 > 강산성 양이온 교환수지 : 1.18 ~ 1.38 > 약산성 양이온 교환수지 : 1.13 ~ 1.20 > 강염기성 음이온 교환수지 : 1.07 ~ 1.12 > 약염기성 음이온 교환수지 : 1.02 ~ 1.102. 입 도 > 표준입도범위 : 0.3 ~1.2 mm ( 균일계 양이온 0.65mm, 음이온
0.55mm) > 유효경 (Effective Size : ES) > 균일계수 (Uniform Coefficient : UC) > 평균 입도경 (Mean Diameter : MD)3. 수분 함수율 이온교환수지는 물을 흡수하여 팽윤한다 . 이는 수화 (Hydration) 에 의한 것이며 함수율을 측정하면 가교도의 고저를 알 수 있다 . > 수지가 산화반응으로 인하여 가교도가 낮아지면 함수율이 증가한다 .
11-7-7.. 기타 물리화학적 성질기타 물리화학적 성질
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- 교환속도는 일반적으로 가교도가교환속도는 일반적으로 가교도가 낮을수록낮을수록 , , 수지입자가 작을수록 수지입자가 작을수록 ,, 용액의 온도가 높을수록 빠른 경향이 있다용액의 온도가 높을수록 빠른 경향이 있다
4.4. 교환속도교환속도 (Exchange Rate)(Exchange Rate)
5.5. 겉보기 밀도겉보기 밀도 (Shipping Weight)(Shipping Weight)
- 이온교환수지는 수지탑에 채워서 사용하기 때문에 액상이 아님에도 체적을 가진 것으로이온교환수지는 수지탑에 채워서 사용하기 때문에 액상이 아님에도 체적을 가진 것으로 취급 즉취급 즉 , , 부피 단위로 계량함부피 단위로 계량함 , , 가교도가 높을수록 겉보기 밀도는 증가하며 비정상적인 가교도가 높을수록 겉보기 밀도는 증가하며 비정상적인 겉보기 밀도의 감소는 수지의 산화의 척도겉보기 밀도의 감소는 수지의 산화의 척도
6.6. 체적변화체적변화 (( 팽윤팽윤 , Swelling), Swelling)
- 水中 이온교환수지는 이온형의 변화에 따라 체적의 변화가 일어난다水中 이온교환수지는 이온형의 변화에 따라 체적의 변화가 일어난다
H 형 Na 형 Ca 형 Ba 형
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11--88.Products 1- IER.Products 1- IER
• Resin Materials– Ion Exchange Resins
• Dowex(R) Gaussian Resins (HCR-S, SAR, SBR-P)• Dowex(R) UPS (Uniform) Resins
– Marathon(R) Monospere(R)
– Adsorbent Resins• Dowex(R) Optipore(R) Resins
• Technology License– UPCORE(R) Counter Current
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UPCORE OverviewUPCORE Overview
UPflow COunter-current REgeneration
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2.2. 이온교환 수지의 종류 및 특성이온교환 수지의 종류 및 특성
1. 강산성 양이온교환수지 ( SAC ; Strongly Acidic Cation)
2. 약산성 양이온교환수지 ( WAC ; Weakly Acidic Cation)
3. 강염기성 음이온교환수지 ( SBA ; Strongly Basic Anion) a) 1 형 ( Type I )
b) 2 형 ( Type II )
4. 약염기성 음이온교환수지 ( WBA ; Weakly Basic Anion)
5. 반도체용 수지6. 기타 특수 수지 (Chelate Resin, Absorbent) 등
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22--11 강산성 양이온 교환수지강산성 양이온 교환수지 (SAC)(SAC)
1. 이온교환 반응기 : 설폰산 (Sulfonic Acid )
2. 경수연화 ( SOFTENING )• > Na+ 형태로 원수중의 경도성분 (Hardness-Ca++ , Mg++) 을 제거한다 . • > Resin-SO3- · Na+ + Ca++ , Mg++ ↔ Resin-SO3- ·Ca++ , Mg++ + Na+• 3. 순수 ( DEMINERALIZATION )• • > H+ 형태로 원수중의 모든 양이온 (Ca++ , Mg++ , Na+) 을
제거한다 . • > Resin-SO3- · H+ + Ca++ , Mg++ , Na+ ↔ Resin-SO3-
·Ca++ , Mg++ + Na+ + H+ • > 처리수 중에는 FMA(Free Mineral acidity : SO42-,Cl- 등 ) 와
CO2 가 존재한다 .
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1. 이온교환 반응기 : 설폰산 (Sulfonic Acid ) 2. 경수연화 ( SOFTENING ) > Na+ 형태로 원수중의 경도성분 (Hardness-Ca++ , Mg++) 을 제거한다 . > Resin-SO3
- · Na+ + Ca++ , Mg++ ↔ Resin-SO3- ·Ca++ , Mg++ + Na+
3. 순수 ( DEMINERALIZATION ) > H+ 형태로 원수중의 모든 양이온 (Ca++ , Mg++ , Na+) 을 제거한다 . > Resin-SO3
- · H+ + Ca++ , Mg++ , Na+ ↔ Resin-SO3- ·Ca++ , Mg++ + Na+ + H+
> 처리수 중에는 FMA(Free Mineral acidity : SO42-,Cl- 등 ) 와 CO2 가 존재한다 .
22--11 강산성 양이온 교환수지강산성 양이온 교환수지 (SAC)(SAC)
☞ 모든 pH 에서 이온교환이 이루어 진다
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1. 이온교환 반응기 : 카르복실산 (Carboxylic Acid ) > H+ 형태에서 바이카보네이트 알카리니티 (HCO3 Alkalinity) 와 결합 되어있는 양이온만 제거한다 . > Resin-COO- · H+ + Ca++ , Mg++ ,Na + ↔ Resin-COO- ·Ca++ , Mg++ , Na++ H +
2.1 가 양이온 (Monovalent) 보다 2 가 양이온 (Divalent) 이 더 잘 제거된다 .
3. 처리수중에는 중성염 (Neutral Salt) 과 CO2 가 존재한다 .
4. pH 가 7 이상 일때에는 이온교환이 잘 이루어 진다 .
5. 강산성 양이온 교환수지에 비하여 재생제가 훨씬 적게 소모된다
( 화학량론으로 105%~120%)
22--22 약산성 양이온 교환수지약산성 양이온 교환수지 (WAC)(WAC)
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1. 모든 음이온 (SO42-,Cl-,HCO3
-) 등을 제거한다 .
2. 모든 pH 범위에서 이온교환이 이루어진다 .
3. 투입수에는 경도성분 (Ca 2+,Mg 2+ ) 이 없어야 한다 .
4.Resin-NR3· OH + SO42-,Cl- ↔ Resin-NR3 · S04
2-,Cl- + OH-
22--3 3 강염기성 음이온교환수지 강염기성 음이온교환수지 (SBA)(SBA)
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22-4-4 강염기성 음이온교환수지 강염기성 음이온교환수지 ( I ( I 형형 ,II,II 형 수지비교형 수지비교))
구분 I 형 II형
구조형
이온교환 반응기트리메텔트리메텔 -- 암모늄암모늄(4(4 급 아민급 아민 ))
디메틸에타놀디메틸에타놀 -- 암모니움암모니움(3(3 급아민급아민 ))
모델명Marathon A
Marathon MSA 등Marathon A2 등
산화 안정성 높다 I 형보다 낮다
관류교환용량관류교환용량 낮다 높다
재생 효율재생 효율 낮다 (200~300%) 높다 (175~250%)
실리카 누출실리카 누출 적다 많다
염기도염기도 (( 鹽基度鹽基度 )) 강하다 약하다
내열성OH Type 60℃OH Type 60℃ 이하이하Cl Type 80℃Cl Type 80℃ 이하이하
OH Type 40℃OH Type 40℃ 이하이하Cl Type 60℃Cl Type 60℃ 이하이하
CH2
N+CH3
CH3 CH3
OH-
R
CH2
N+CH3
CH3 C2H4OH
OH-
R
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1.Free Mineral Acidity(FMA) 만 제거한다 .
2.Resin-NR2· HCl → Resin-NR2 · HCl-
3. 처리수중에는 중성염 (Neutral Salt) 과 약산 (Weak Acid) 이 존재한다 .
4.pH7 이하 일때에 이온교환이 이루어진다 .
5. 유기물오염에 대한 저항성이 높다
6. 강염기성 음이온 교환수지에 비하여 재생제가 훨씬 적게든다 .
( 화학량론으로 105~120%)
NaOH 의 경우
40g/ 원자가 = 40g(1 당량 ) X 105~120% = 42g ~48g / L-Resin
22-5 -5 약염기성 음이온교환수지약염기성 음이온교환수지 (WBA)(WBA)
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2.2. 이온교환 수지의 종류 및 특성이온교환 수지의 종류 및 특성
1. 강산성 양이온교환수지 ( SAC ; Strongly Acidic Cation)
2. 약산성 양이온교환수지 ( WAC ; Weakly Acidic Cation)
3. 강염기성 음이온교환수지 ( SBA ; Strongly Basic Anion) a) 1 형 ( Type I )
b) 2 형 ( Type II )
4. 약염기성 음이온교환수지 ( WBA ; Weakly Basic Anion)
5. 반도체용 수지6. 기타 특수 수지 (Chelate Resin, Absorbent) 등
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1.1. 기계적 충격기계적 충격 (Mechanical Stress)(Mechanical Stress) A. 설비의 종류 a> 병류식 ( Co-flow ) b> 향류식 ( Reverse-flow ) c> 연속식 ( Continuous ) d> 유동식 ( Fluidized ) e> Resin Transfer B. 부유물질 ( Suspended Solids) C. 통수속도 ( Specific Flow Rate) 2. 삼투압 충격 ( Osmotic Stress )
3. 화학적 충격 ( Chemical Stress) A. 산화 반응 ( Oxidation ) B. 화학적 오염 ( Fouling )4. 열화 (Temperature Stress)
33.. 이온 교환 수지의 수명이온 교환 수지의 수명
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3-1.3-1. 기계적 충격기계적 충격 ( ( Mechanical Stress Mechanical Stress ) = ) = 외부 압력외부 압력 3-23-2.. 삼투압 충격 삼투압 충격 ( ( Osmotic StressOsmotic Stress ) ) = = 내부 압력내부 압력
a> a> 이온의 농도 이온의 농도 / / 이온의 량 이온의 량 / / 이온의 형태에 영향을 받음이온의 형태에 영향을 받음 ◈◈삼투압 충격 삼투압 충격 >>>>>>>> 기계적 충격 기계적 충격 (10~100 (10~100 배배 ))
Operating ConditionsCirculation Flow Rate : 2,000 ml/minCirculation Time : 9 minResin SlurryResin Volume : 500 mlDI Water : 500 ml Circulating Pump
물리적 안정성물리적 안정성 ( ( 기계적 기계적 / / 삼투압삼투압 ))
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Column (10 x H100)
DI water2N NaOH
2N HCl
Operating ConditionsSV : 60 BV/hourCycle 2N NaOH : 10 BV
DI Water : 10 BV
2N HCl : 10 BV
DI Water : 10 BV
Number of cycle : 50Resin Volume : 3 ml
UPS Gel Cation Resin
UPS Gel Anion Resin
Gaussian Gel Cation Resin
Gaussian Gel Anion Resin
삼투압 충격 조사방법삼투압 충격 조사방법
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A) 산화 진행 I) Cl2 , O2 + 중금속 + 온도상승 가교도가 끊어짐 ( Decrosslinking ) 불가역 팽윤 ( Irreversible swelling ) 수지가 연질화 됨 . II) Cl2 + H2O -> HCl + HClO HClO -> HCl + [O] NaOCl -> NaCl + [O] III) 산화초기 : 재생효율이 좋아지고 처리량이 증가할 수 있음 . IV) 산화가 계속 진행되면 PSA 가 용출 ( 양이온 교환수지 강도 약화 ) -> 음이온 교환수지 유기오염 -> 수질악화 및 채수량감소 .
≫ 대책 I) 환원제 사용 (Na2 SO3) , A/C Filter 사용 II) 고가교도 수지가 저항성이 높다 , 마크로포러스 수지가 저항성이 높다 .
유리염소 최대 허용량 (Maximum acceptible
chlorine)
예 ) :HCR-S, MC
:: 0.3 ppm
SBR-P :: 0.1 ppm
WBA :: 0.05 ppm
33-3 -3 화학적 충격 화학적 충격 (Oxidation)(Oxidation)
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B-I) 유기물 오염 자연적으로 존재하는 유기산은 음이온교환 수지를 오염시킨다 .
유기물 오염에 대한 저항성 ⓐ 1 형 수지 – 불량 * 유기물에 대한 친화도가 높다 . * 재생이 어렵다 . * 유기물 오염이 잘된다 . ⓑ 2 형 수지 – 양호 * 1 형 수지보다 재생이 쉽다 . * 1 형 수지에 비하여 오염이 덜 된다 . ⓒ 아크릴계 수지 – 우수 * Aliphatic 구조 * 유기물 오염이 잘 안된다 . * 반데르발스 (Van der Waals) 결합이 없다
B) 화학적 오염
≫ 대책 I) 10% NaCl + 2% NaOH II) 10% Hot HCl
☞ 유기물 오염 : 수지로부터 유기물이 100% 제거되지 않는 경우
![Page 26: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/26.jpg)
유기오염의 지표 (Fouling Index)
1.N = OM( 유기물 , ppm as KMNO4) / TEA(Total Anion , meq/L) > Example 1 : 탈탄산후 , 6 meq/L,12ppm KMnO4 ♣ N = 12/6 = 2 ( Moderate )
> Example 2 : 미탈탄산후 , 1.5 meq/L, 12mg/L KMnO4
♣ N = 12/1.5 = 8 ( Highly fouling )
⊙수지로 부터 유기물 제거 ( ELUTION ) 약염기성 음이온 교환수지 : 90 ~
100% 강염기성 음이온 교환수지 1 형 수지 : 30 ~ 70
% 2 형 수지 : 60 ~ 95
% 아크릴계 수지 : 90 ~100
%
⊙원수로 부터 유기물 제거 ( REMOVAL ) 약염기성 음이온 교환수지 : 40 ~ 70
% 강염기성 음이온 교환수지 스틸렌계 겔수지 : 20 ~ 60 % 스틸렌계 MP 수지 : 50 ~ 100
% 아크릴계 걸수지 : 70 ~ 90 % 아크릴계 MP 수지 : 20 ~ 60
%
수지 최대허용 N값
MA 2
MSA 4
MA2 6
MSA2 8
WBA 12
유기물제거유기물제거 (Removal)(Removal) 와 용리와 용리 (Elution)(Elution)
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B-2)철분오염
♣ 경수연화시 : Fe(OH)3
> 처리방법 : HCl Na2S2O3
B-3)칼슘설페이트 오염
♣ 순수제조시 : CaSO4
> 처리방법 : (NH4)2SO4
B-4) 기타 ♣ 기름성분 및 탄화수소 오염 > 처리방법 : 비이온성 계면활성제 ♣ 미생물 오염 > 처리방법 : 소금물 , Peracetic Acid.
그외 화학적 오염그외 화학적 오염
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1. 동결 : 영향이 거의 없음 ( No mesurable effect ) > 12~25 ℃ 상태에서 서서히 녹음 2. 고온 : 양이온 교환수지는 100℃ 이상에서도 영향 없음 . 음이온 교환수지는 고온에 영향을 받음 .
HOFFMAN’S DEGRATION REACTION CH3 CH3 가열 RZ-CH3 – N+ - CH3· OH- > >>> RZ-CH2 – N + CH3· OH ( 약염기성 음이온 교환수지 )
CH3 CH3
RZ-CH2 + N ( CH3)3 ( 교환능력을 상실 )
33-4 -4 열화열화
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1. 약산성 양이온 교환수지 : 120 oC
2. 강산성 양이온 교환수지 : 120 oC 3. 약염기성 음이온 교환수지 > 스틸렌계 : 100oC > 아크릴계 : 35 ~ 60 C
4. 강염기성 음이온 교환수지 : ( 단위 : oC)
Cl Form OH Form
1 형 75 60
2 형 75 35
아크릴계 75 35
최대 허용온도최대 허용온도
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SAC or WAC
원수 (Influent)
적용 >> ⊙ High Hardness,Sulfate,Chloride 의 원수 . ⊙ “Zero” 수준의 경도 / 대부분의 알카리도를 제거하려 할 때
H+처리수 (Effluent)DeaeratorNa+
SAC
C.DEALKALIZATION & SOFTENING WITH SODIUM CYCLE NEUTRALIZATIONC.DEALKALIZATION & SOFTENING WITH SODIUM CYCLE NEUTRALIZATION
![Page 31: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/31.jpg)
SAC or WAC
원수 (Influent)
적용 >> ⊙ For High Alkalinity,Low Hardness ⊙ Alkalinity 는 거의 제거해야되지만 경도는 일부 제거할때 .
H+처리수 (Effluent)Deaerator
D.DEALKALIZATION & SOFTENING WITH INFLUENT NEUTRALIZATIOND.DEALKALIZATION & SOFTENING WITH INFLUENT NEUTRALIZATION
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적용 >> ⊙ For High Hardness , Alkalinity ⊙ “Zero” 수준의 Hardness,Alkalinity 를 제거하려 할 때
WAC(H+)
원수 (Influent)
처리수 (Effluent)DeaeratorSAC(Na+)
E.DEALKALIZATION & SOFTENING WITH STRATIFIED CATION RESINE.DEALKALIZATION & SOFTENING WITH STRATIFIED CATION RESIN
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적용 >> ⊙ For High Hardness , Low Bicarbonate Alkalinity ⊙ “Zero” 수준의 Hardness,”Almost Zero” Alkalinity 를 제거하려 할때
SBA
원수 (Influent)
Cl-
처리수 (Effluent)Na+
SAC
F.DEALKALIZATION WITH COMPLETE SOFTENINGF.DEALKALIZATION WITH COMPLETE SOFTENING
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SAC
원수 (Influent)
적용 >> ⊙ 일반적 D.I 시스템
H+
처리수 (Effluent)
Deaerator
SBA
OH-
G.2B2TG.2B2T or 2B3T DI SYSTEMor 2B3T DI SYSTEM
![Page 35: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/35.jpg)
SAC
H+
원수 (Influent)
적용 >> ⊙ 高 Alkalinity
처리수 (Effluent)
Deaeator
SBA
OH-
WAC
H+
H.3B3T or 3B4T DI SYSTEMH.3B3T or 3B4T DI SYSTEM
SBA
OH-
원수 (Influent)
Deaeator
WBA
Free Base
SAC
H+
적용 >>⊙ 원수중 高 유기물 과 高 FMA
![Page 36: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/36.jpg)
적용 >> ⊙ 원수중 高 TDS, 高 Alkalinity, 高 Organic Matter 를 처리하려 할때
I.4B or 4B5T DI SYSTEMI.4B or 4B5T DI SYSTEM
SAC
H+
원수 (Influent)
처리수 (Effluent)
Deaeator
WBA
Free Base
WAC
H+
SBA
OH-
SAC
H+ Deaeator
WBA
Free Base
원수 (Influent)
처리수 (Effluent)
![Page 37: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/37.jpg)
이온교환수지의 종류이온교환수지의 종류 (Summary of the kinds of ion exchange resins)(Summary of the kinds of ion exchange resins)
![Page 38: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/38.jpg)
이온교환수지를 이용한 수처리설비의 종류이온교환수지를 이용한 수처리설비의 종류 (Combination of ion exchange systems for water treatment)(Combination of ion exchange systems for water treatment)
![Page 39: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/39.jpg)
Conductivity : 200 us/cm
• T.C. =T.A.= Conductivity x (0.45 - 0.55)
6.Raw Water Analysis6.Raw Water Analysis
Ca2+ : 40 ppm as CaCO3
Mg2+ : 20 ppm as CaCO3
Na+ : X ppm as CaCO3
HCO3- : 30 ppm as CaCO3
Cl - : 40 ppm as CaCO3
SO42- : 30 ppm as CaCO3
SiO2 : 15 ppm as SiO2
![Page 40: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/40.jpg)
수질 확인 방법수질 확인 방법
• 2B2T(2床 2塔 ) • 2B3T(2床 3 塔 )
Ca2+
Mg2+
Na+
CO2
HCO3-
SO42-
Cl -
SiO2
Ca2+
Mg2+
Na +
HCO3-
SO42-
Cl -
SiO2
T.C. T.A.
T.E.A. T.E.A.
T.C. = T.A. = T.D.S.
M-AlkaliM-Alkali 도 도 + + 용존 용존 COCO22 = 20ppm as CaCO = 20ppm as CaCO33 이하이하
![Page 41: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/41.jpg)
수질 확인 방법 수질 확인 방법 (Example)(Example)
♣ T.C = T.A (HCO3-+Cl-+SO4
2-)
= (30+40+30) ppm as CaCO3 = 100 ppm as CaCO3
T.C = Conductivity X ( 0.4 ~ 0.6 ) = 200 X 0.5 =100 ppm as CaCO3
Na + : 40 ppm as CaCO3 로 추정
♣ CO2 : (ppm as CaCO3) 는 ? pH 7 = 6.31 + log
CO2 (ppm as CO2 ) = 6 ppm as CO2
CO2 (ppm as CaCO3) = 6 X 50/44 = 6.8 ppm as CaCO3
♣ T.E.A. =( CO2 + HCO3- + Cl-+ SO4
2-+SiO2) =
(6.8+30+40+30+15X0.84) = 119.4 ppm as CaCO3
HCO3-(ppm ac CaCO3
-)
CO2 ( ppm as CO2)
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as CaCO3 단위
분자량 당량 환산식 CaCO3 당량 환산계수
Na+ 23 23 50/23 2.17
Ca2+ 40 20 50/20 2.5
Mg2+ 24.3 12.1 50/12.1 4.13
Al3+ 27 9 50/9 5.55
Cl- 35.5 35.5 50/35.5 1.40
HCO3- 61 61 50/60 0.83
SO4- 96 48 50/48 1.04
SiO2 60 30 50/30 1.66
![Page 43: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/43.jpg)
단위 환산법
ppm 당량 ppm CaCO3 ∑ ions
Na+ 757 2.17 1,642
Ca2+ 250 2.5 625
Mg2+ 122 4.13 503.86 2,770
Cl- 930 1.40 1,302
HCO3- 915 0.83 759.5
SO4- 682 1.04 709.28 2,770
SiO2 25 1.66 50/30 41.5 1,129 / 2,527
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More InformationMore Information
![Page 45: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/45.jpg)
WWW.DOWEX.comWWW.DOWEX.com
![Page 46: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/46.jpg)
균일계
이온교환수지
비중분리의 극대화
반응성의 극대화
차압발생이 적다
수지의 Loss 율이 없다
수질향상
재생효율의 극대화
좁은간격의 입도분포
입도가 큰 수지가 없음
입자간의 공간확보
입도가 작은수지가 없음
역재생이 방지됨
평균경을 작게 함으로써
생산성증대
빠른 수세 효과
A.A. 균일계 수지의 생산성 메커니즘균일계 수지의 생산성 메커니즘
![Page 47: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/47.jpg)
HIGHER OPERATION CAPACITY
MORE THROUGHPUT
FASTER RINSE
HIGHER BACKWASH EXPANSION
BETTER REGENERANTUTILIZATION
LESS WASTE WATER
LESS WATER USAGE
B.B. 균일계 수지의 균일계 수지의 장점장점
![Page 48: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/48.jpg)
A = Effective SizeB = Volume Median Diameter
C/A = Uniformity Coefficient
Diameter (m)
Volume (%)
0 A
90%
B50%
C40%
C.Definition of Uniformity CoefficientC.Definition of Uniformity CoefficientC.Definition of Uniformity CoefficientC.Definition of Uniformity Coefficient
비균일계 : 1.6
균일계 : 1.1
![Page 49: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/49.jpg)
39
42
45
48
51
54
57
0 100 200 300 400 500
AMOUNT OF free Cl2 g / liter Resin exposure
WATER RETENTION CAPACITY (%)
Conventional Resin8% XL
UPS 350 µm10% XL
DYNAMIC TEST 140°F
D.D.Chemical StabilityChemical Stability
RResistance against Oxidation Cl2- NaOCl AGINGesistance against Oxidation Cl2- NaOCl AGING
![Page 50: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/50.jpg)
E.Typical Performance of Demineralizer Systems
TDS, ppm 2.0 - 3.0 0.2 - 1.0 0.2 - 0.5 .04 - 0.10
Silica (as SiO2), ppm .01 - 1.0 .01 - .05 .01 - .05 .01 - .05
Conductivity,micromhos 4 1 .25 - 1.0 .07 - .25
Specific Resistance 250,000 1,000,000 1,000,000 - 4,000,000 -4,000,000 15,000,000
Co- Curr. Counter- Mixed BedTwo-Bed Plus
Mixed BedTwo-BedTwo-Bed
![Page 51: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/51.jpg)
F.Selectivity ( Cation)
Selectivity Coefficients of Various Cation Selectivity Coefficients of Various Cation (Compared with the Hydrogen Ion) on Sulfonated Polystyrene (Compared with the Hydrogen Ion) on Sulfonated Polystyrene
Cation-Exchange Resins of Different CrosslinkageCation-Exchange Resins of Different Crosslinkage
CounterCounter Degree of Cross-linking Degree of Cross-linking IonIon 4%DVB4%DVB 8%DVB 10%DVB 16%DVB 8%DVB 10%DVB 16%DVB
H+H+ 1.001.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00Na+Na+ 1.201.20 1.56 1.56 1.61 1.61 1.62 1.62NH4+NH4+ 1.44 2.01 2.15 2.27 1.44 2.01 2.15 2.27K+K+ 1.721.72 2.28 2.28 2.54 3.06 2.54 3.06Mg2+Mg2+ 2.232.23 2.59 2.59 2.62 2.62 2.39 2.39Ca2+Ca2+ 3.143.14 4.06 4.06 4.42 4.42 4.95 4.95Ba2+ 5.66 9.06 9.42 14.20Ba2+ 5.66 9.06 9.42 14.20
![Page 52: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/52.jpg)
F.Selectivity ( Anion)
Selectivity Coefficients of Various Anions Selectivity Coefficients of Various Anions (Compared with the Hydroxyl Ion) on Functionalized Styrene (Compared with the Hydroxyl Ion) on Functionalized Styrene
DVB Anion-Exchange Resins of Different Base StrengthDVB Anion-Exchange Resins of Different Base Strength
IonIon Type 1 Type 1 Type 2 Type 2
OH-OH- 1 1 1 1Benzene SulfonateBenzene Sulfonate 500 500 7575PhenatePhenate 110 110 2727HSOHSO44
-- 85 85 1515
NONO33-- 65 65 8 8
ClCl-- 22 22 2.3 2.3HCOHCO33
-- 6 6 1.2 1.2
HSiOHSiO33-- < 1 < 1 < 1 < 1
![Page 53: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/53.jpg)
G. Diffusion Kinetics of Ion ExchangeG. Diffusion Kinetics of Ion Exchange Effect of bead radius (r) Effect of bead radius (r)
H+
A+Film diffusionFilm diffusion (1/r)
Important in service
Intraparticle diffusionIntraparticle diffusion (1/r2)Important in regeneration
rBoundary film
Resin Bead
Bulk diffusion
![Page 54: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/54.jpg)
10
120°F
75°F
9
8
7
6
5
4
3
20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Regenerant Conditions:
Flow Rate: 1/4 gpm/ft3
Concentration: 4% NaOH
Rel
ati
ve
Elu
tio
n
Regenerant Level, lb NaOH/ft3
H. Effect of Regenerant Temperature on Elution of Silica from DOWEX SBR-P
![Page 55: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/55.jpg)
IX Troubleshooting
TemperatureTemperatureOxidationOxidationFoulingFoulingPhysical Physical DegradationDegradation
Loss of Resin Loss of Resin CapacityCapacity
Physical Physical IntegrityIntegrityDensityDensityReaction Reaction KineticsKinetics
FactorsFactors EffectsEffects
![Page 56: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/56.jpg)
TVC DWC WRC CAUSE ACTIONS/COMMENTS
SAC Oxidation Irreversible. Resins will weaken mechanically. Control P. Replace at about 60% WRC .
SAC or a) fouling Clean. If it does not recover: irreversible.
Replace at 30% TVC loss
SAC b) loss of active groups (rare)
Irreversible.Replace at 30% TVC loss.
SAC Fouling plus oxidation
Clean. If it does not recover: irreversible.
Resin will weaken mechanically.Replace at 30% TVC loss, and /or at
about 60% WRC .
INTERPRETATION OF RESULTS: SACI. RESIN ANALYSIS
![Page 57: ION EXCHANGE RESIN](https://reader036.vdocument.in/reader036/viewer/2022082215/5681439a550346895db01743/html5/thumbnails/57.jpg)
TVC DWC WRC CAUSE ACTIONS/COMMENTS
WBA or a) fouling by organics
Clean. If it does not recover: irreversible.Replace at 0.8 eq/l TVC .
WBA ? ? ? b) loss of active groups (normal aging)
Irreversible.Replace at 0.8 eq/l TVC .
INTERPRETATION OF RESULTS: WBA