Lewatit MonoPlus Resins 세계최초의 이온교환수지/IER 세계최초의 균일계 이온교환수지/MonoPlus 세계최초의 유동상 순수제조설비/WS

CONTENTS - Lewatit 이온교환수지 소개 - Lewatit 균일계 수지 사진 및 입도분포 그래프 비교 - Lewatit 균일계 수지의 특징 및 장점 1) Optimized New Polymer Structure 2) Improved Kinetics 3) High Operating Capacity 4) High Mechanical Strength 5) High Osmotic Stability - Case Study - Lewatit 균일계 수지의 Specification

Lewatit 이온교환수지 소개 1. 제조업체: LANXESS(구 바이엘), Original Germany - Lewatit는 중국 또는 루마니아에서 생산된 제품을 Repacking 또는 OEM 생산하지 않는 Original 독일제품 (Made in Germany) 입니다. 2. 세계최초의 이온교환수지 상업생산 - Lewatit 이온교환수지는 1938년 독일 Bayer에서 세계최초로 상업생산을 시작하여 수지업계의 Leader로써 지속적인 연구와 개발을 통하여 우수한 품질의 제품을 전세계에 공급하고 있습니다. 3. 세계최초의 MonoPlus(균일계) 이온교환수지 개발 - Lewatit MonoPlus(균일계) Type 이온교환수지는 1980년대 세계최초로 개발되었으며 대규모 양산 설비를 갖추고 High Quality제품을 공급하고 있습니다. 4. MonoPlus(균일계) Type Resin의 Special 제조공법 - Lewatit MonoPlus Resin은 종전과 다른 매우 특별한 제조 방식으로 제조된 차세대 균일계 수지로서 특별한 장점을 가지고 있습니다. - 종전의 균일계수지 : Jetting process / 균일계수: 1.2 - Lewatit 균일계수지 : Special Process / 균일계수: 1.05 ~ 1.1 (실제 1.02 이하)

Bead Size Distribution 균일계 수지의 입도분포 그래프 현미경 사진 Bead Size Distribution

Optimized New Polymer Structure Interpenetrating network(IPN) Structure - Mechanical Strength, Osmotic stability의 증가 - Kinetics(반응속도) 개선 상기 그림은 새로운 공법으로 제조된 MonoPlus Resin의 고분자 구조인 ‘Interpenetrating Network’를 조금 과장하여 묘사한 것이다. 개선된 고분자 구조로 인해 섬유상의 수지 모체는 높은 물리적 압력을 견딜 수 있고, 또한, 확산계수의 증가로 인해 수지 입자의 Shell에서 Core 로의 이온 이동이 개선 되어 운전교환능력을 증가 시킨다.

Improved Kinetics 재생된 강산성 양이온교환수지를 0.01M NaOH 용액에 넣고 Agitating을 하면서 pH 변화를 관찰하는 실험으로 Kinetics Performance를 비교하는 실험이다. - Faster velocity of ion loading : 운전교환용량 증가 - Faster velocity of regeneration : 재생제 비용 절감 - Faster velocity of rinsing : 수세수 , 재생 폐수 발생량 감소

Sharp Ion Loading Profiles 균일계 수지( MD)는 입자크기가 모두 동일하므로 반응 흡착대가 Sharp하게 형성되므로 이온이 누출되는 관류점 (Breakthrough Point)이 비균일계 수지(HD)에 비해 지연된다. - Higher Operating Capacity : 재생주기 증가로 인한 운전경비 절감 - Sharp Reaction Zone : High Quality Product

Operating Capacity 운전교환용량은 이온교환수지 순수제조설비에 있어 가장 중요한 요소이다. 균일계 수지를 사용 하면 운전교환용량이 증가하기 때문에, - 초기 설비 투자비 감소 - 운전비용 절감 의 효과가 있어 경제적이다. 좌측 그림에서 균일계수지(MonoPlus)가 비균일계 수지(HD)에 비해 약 10~20% 정도 운전교환용량이 증가된 것을 확인할 수 있다.

Mechanical Strength Chatillon Test Beads의 Chatillon Test (물리적 강도) 결과를 테스트 방법은 0.6mm크기를 가지는 수지를 깨어질 때 까지 하중을 가한다. 이 실험은 100회 반복하여 실행 한 후 평균값 (단위 : g/cm2) 을 구한다. Beads의 Chatillon Test (물리적 강도) 결과를 보면 균일계 수지 (MonoPlus)가 비균일계 수지 (HD)에 비해 월등히 강도가 우수하다. - 허용압력 30% 증가 : High bed depth, High velocity 설계가능 - 수지파쇄율 감소 : Air mixing을 하는 Mixed Bed에 매우 유리 - 수지 사용수명 증가 : 운전경비 절감

Comparison Osmotic Stability Stability after Osmotic Stress 테스트 방법은 산과 알칼리를 반복적으로 100회 가하여 완구율 Perfect beads rate(단위 : %)를 구한다. Osmotic Stress Test (화학적 안정성) 결과를 보면 균일계 수지 (MonoPlus)가 비균일계 수지 (HD)에 비해 월등히 우수하다. - 수지 사용수명(Lifespan) 증가 : 사용 Cycle 증가로 경제적임 - 화학적 안정성 개선 : 안정적인 설비 운용이 가능함.

Comparison Osmotic Stability 강염기성 음이온교환수지의 수축, 팽창 반복에 의한 수지파쇄 Cl – form OH – form (약 22% swelling) 균일계 수지 비균일계 수지

Major Properties of Lewatit 균일계 수지 균일계 수지의 장점 경제적 절감효과 ◊ 허용 차압의 증가 (30%) ◊ 고유속 통수 가능 ◊ 수지층고 증가 가능 ⇒ 설비 투자비 절감 ◊ 운전교환용량의 증가 (15%) ◊ 재생 주기 감소 ◊ 재생 효율 증가 ⇒ 운전 경비 절감 ◊ Kinetics (반응속도) 향상 ◊ 운전교환용량 증가 ◊ 최소 접촉시간 감소 (고유속 통수) ◊ 처리수질의 증가 (이온 누출 감소) ⇒ 운전 경비 및 설비 투자비 절감 ◊ 역세전개 효율 향상 ◊ Mixed Bed에서 수지분리 향상 ◊ 역세 용이 ◊ 수세수 감소 ◊ 재생 시간 감소 ⇒ 운전 경비의 절감

Case Study

Case Study Bead Type Hetero Disperse (비균일계수지) Mono Disperse (균일계수지) 개선 효과 Cation Lewatit S100 WS + Lewatit CNP80 Lewatit MonoPlus S100 + 운전교환용량 1.5eq/L 1.69eq/L 12.7% ↑ Anion Lewatit 500 WS + Lewatit AP49 WS Lewatit MonoPlus M500 + Lewatit MonoPlus MP64 0.8eq/L 0.95eq/L 18.7% ↑ 압손실주1) 1.1 kPa.h/m2 1.0 kPa.h/m2 10.0% ↓ 채수량 3,500m3/cycle 3,900m3/cycle 11.4% ↑ 기존 DEMI system에서 수지만 균일계 수지로 변경하였음에도 불구하고 채수량은 약 11.4%가 증가하였으며, △P는 약 10%가 감소되었음.

Case Study △P = H X V X FV X FT X FR 주1) 압손실 factor에 대하여, △P(kPa) : pressure drop over the resin bed H (m) : bed height V (m/hr) : linear velocity FV (-) : nonlinear velocity correction factor FT (-) : temperature dependant viscosity factor FR (kPa.h/m2) : specific pressure loss of the resin (HD : 1.1, MD : 1.0)

Lewatit MonoPlus Resin Specification 제품명 Lewatit MonoPlus S108 SP112 M500 M800 M600 MP64 MP500 Ionic form Na+ Cl- Free base /Cl- Matrix Crosslinked Polystyrene Structure Gel Macroporous 교환기 Sulfonic acid Quaternary Amine Type I Amine Type II Tertiary/ Amine 입자크기 [㎜] 0.58 (±0.05) 0.69±(0.07) 0.61(±0.05) 0.60(±0.05) 0.63 (±0.06) 균일계수 [Max] 1.05 1.1 총교환용량 [eq/L] 2.2 1.6 1.3 1.4 Max Pressure [kPa] 200 300 통수유속 [m/h] 100 130 60 역세유속 [m/h] 10~12 7 4 5 수세수 [BV] (향류재생 시) 6 3.5 3 8