Lewatit MonoPlus Resins

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

2 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

3 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: ~ 1.1 (실제 1.02 이하)

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

5 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.

6 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

7 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

8 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.

9 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

10 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.

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

12 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

13 Case Study

14 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.

15 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)

16 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