이온교환수지 개요 및 용어설명.

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1 이온교환수지 개요 및 용어설명

2 CONTENTS - Lewatit 이온교환수지의 역사 (History) - 이온교환수지 모체의 형태 (Monodisperse vs. Heterodisperse) - 이온교환수지의 구조 (Microscopic Structure) - 이온교환 반응 메커니즘 (Reaction Mechanism) - 이온교환수지 장치의 원리 (Animation) - 작용기별 이온교환수지의 종류 (Functional Group) - 이온교환수지 관련 전문용어 (Terminology) - Mixed Bed의 양이온수지 충진량 결정 - 이온교환수지 설비의 종류 (Process Technology)

3 Lewatit 이온교환수지의 역사 2005년 1996년 1980년대 1938년 1935년 1900년대 초
Bayer Group의 화학 및 플라스틱 사업부에서 분사, LANXESS 출범 1996년 Bayer(독일) 세계최초 2세대 균일계 (Mono Bead) 수지 산업생산 1980년대 Bayer(독일) 세계최초 1세대 균일계 (Mono Bead) 수지 산업생산 1938년 Bayer(독일) 세계최초 이온교환수지 산업생산 1935년 Adams, Homes, 현재 합성 이온교환수지 발견 1900년대 초 천연 Zeolite (매우 비경제적) The First Ion Exchange Resins were manufactured in Wolfen, Germany in The Resins came onto the market in 1938, 591cubic meters were produced in the first year, equivalent to more than 25 trucks loads-under the name Wofatit, after the second world War setup in Leverkusen under the name Lewatit By Bayer.

4 Base of most IX-Materials : Crosslinked Polystyrene

5 Different Types of Particle Size Distributions

6 Different Types of Pore Structure

7 Microscopic Structure (MP type resin)

8 Macro Porous Type 수지의 장점 및 특징
내열성 (Temperature shock resistance) 증가 화학적 안정성 (Chemical stability) 증가 유기물 흡착용량 (Adsorption capacity of organics) 증가 내유기오염성 (Desorption behavior for organics) 증가 반응속도 (Kinetics) 증가 사용수명 (Lifespan) 증가 수지 뭉침현상 (Clumping tendency in mixed bed) 감소

9 Ion Exchange Reaction Scheme

10 Basics (DEMI Water)

11 원수 중 존재하는 불순물 조성 및 이온교환수지의 제거영역

12 Animation of Technical Ion Exchange Process

13 Common Types of Ion Exchangers

14 Examples for “Selective” Ion Exchangers

15 강염기성 음이온 교환수지 1형과 2형 비교 구 분 SBA Type 1 SBA Type 2 제품명
구   분 SBA Type 1 SBA Type 2 제품명 Lewatit MonoPlus M500 Lewatit MonoPlus M800 Lewatit MonoPlus M600 재생효율 낮다 (재생제 필요량 많음) 높다 (재생제 필요량 적음) 운전교환용량 적다 (생산량이 적음) 크다 (생산량이 많음) Silica Leak 누출이 적다 (20 ppb 이하) 1형 보다 많다 (100 ppb 이하) 화학적 안정성 - 년간 교환용량 저하율 (%) 5~10% / year 15~20% / year 허용운전온도 (℃) Max. 70℃ (OH 형) Max. 30℃ (OH 형) Application MBP, CPP 2B3T, MBD

16 Terminology Ion Exchange Resin Water Treatment BV/Bed Volume
Total Capacity (eq/l) Operating Capacity (eq/l) - BTC (Break Through Capacity) - BTP (Break Through Point) Bulk Density (g/l) Bead Size (mm) Uniformity Coefficient Regeneration Level (g/l) Bed expansion (% per m/h) Permissible Pressure Loss (kPa) BV/Bed Volume SV/Space Velocity LV/Linear Velocity (m/h) Bed Depth Equivalent (eq) Conductivity (μS/cm) Resistance (Ω•cm, MΩ•cm) ΔP (Bar, kg/cm2, kPa) COD & BOD Suspended Solid Channeling

17 운전교환용량 (Operating Capacity)
원액 이온농도 Regeneration (HCl) A B 교환대 H H 관류교환용량, BTC (Break Through Capacity) Na Leak 이온농도 처리량 관류점, BTP (Break Through Point) - 총교환용량 (eq/L) : 수지가 보유하고 있는 통액능력 ( A + B ) - 운전교환용량(eq/L) : 수지가 운전시 실제로 사용할 수 있는 능력 ( A ) ex) Cation의 경우 비균일계 수지 1.05~1.15eq/L (균일계수지는 1.20~1.30eq/L ) 결론적으로, 균일계수지는 비균일계 수지에 비해 운전교환용량이 10~20% 크다. Raw water (NaCl)

18 당량(Equivalent)이란? 1. 당량(Equivalent)의 정의 2. Ion Load 계산 당량 = 분자량 원자가
ex) CaCO3 = 100 / 2 = 50, 즉 CaCO3 1eq = 50g 2. Ion Load 계산 2 yen + 2 dollars + 2 won = ??? ☞ 기준환율을 고려한 단위통합 필요 !!! Ion Load를 계산할 때는 반드시 as CaCO3로 환산하여 계산 ex) Ca2+ 2ppm as ion Mg2+ 2ppm as ion Na+ 2ppm as ion → Ca2+ 5.0ppm as CaCO3 → Mg2+ 8.3ppm as CaCO3 → Na+ 4.3ppm as CaCO3 (2 X 50/20 = 5.0) (2 X 50/12 = 8.3) (2 X 50/23 = 4.3) Total Cation = = 17.6 ppm as CaCO3 = 0.35meq/L

19 Mixed Bed SAC Resin 충진량 결정

20 (Lewatiti MonoPlus S108H)
Mixed Bed 재생방식에 따른 SAC Resin 충진량 결정 재생 방식 SAC in H-form (Lewatiti MonoPlus S108H) SAC in Na-form (Lewatiti MonoPlus S108) 양이온, 음이온 동시재생 (Starting with HCl, NaOH) 1 cm below bottom of Interface collector 1 cm + (swelling rate [%] x Bed depths [cm]) below Bottom of interface collector 양이온  음이온 재생 (Starting with HCl) 음이온  양이온 재생 (Starting with NaOH) (swelling rate [%] x bed depths [cm]) - 1 cm above

21 이온교환수지탑 의 개요 및 각 명칭 (co-current process)

22 Process Technologies :Co-Current and Counter Current Flow

23 Process Technologies :Multi-Step and Mixed Bed