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안현경(Ahn Hyun Kyoung),정현준(Jung Hyun-Jun),이인형(Rhee In Hyoung) 한국산학기술학회 2006 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-
본 논문에서는 불순물 잠복현상 규명에 필요한 금속산화물 용해 현상과 이온성 불순물의 금속산화물 흡착 현상 조사를 위해 산소 농도 변화 시 금속 산화물 형성 속도 및 구조/입자 크기 변화에 대해 조사하였다. 금속산화물 형성 속도 조사 결과 철산화물의 경우 산소농도가 높으면 산화물 생성속도가 30% 감소하였다. 금속산화물 구조/입자 크기 변화 조사 결과 철산화물의 경우 산소 농도가 2 L/min일 때 입자는 약간 커지는 경향을 보였다. 입자의 크기가 증가함에 따라 입자간 뭉침현상이 나타나므로 불순물의 침입이 가능하여 공침현상이 발생할 가능성이 증가할 것으로 판단된다. 따라서 산소의 농도에 따라 불순물이 침전물 속으로 숨어들 수도 있고 다시 빠져나올 수 있는 잠복현상의 가능성이 예측된다.
전해질 성분 및 농도, 이온교환 수지 비율에 따른 이온교환 특성 연구
안현경(Ahn Hyun-Kyoung),이인형(Rhee In-Hyoung),윤형준(Yoon Hyoung-Jun),정현준(Jeong Hyun-Jun) 한국산학기술학회 2006 한국산학기술학회논문지 Vol.7 No.4
본 연구에서는 전해질 성분 및 농도, 이온교환 수지 조성비율을 통해 이온교환 수지탑의 성능을 평가하고, 이온교환 수지에 의한 입자성 물질 제거의 능력과 입자성 물질이 이온교환 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 이온교환 수지탑 배열 순서에 따라 파괴(돌파)시점이 연장되며, 파괴(돌파)순서는 음이온의 경우 Cr< NO₃- < F, 양이온의 경우 Na+<K+<Ca2+순 이였으며, 전해질의 농도가 증가할수록 파과시간이 단축되었다. 이용교환 수지의 조성비 변화에서는 양음이온교환 수지 조성비가 1:2의 경우 1:1 및 1:3의 경우보다 파과{돌파)시간이 연장되었으며 동일한 전해질 농도에서 입자 농도가 증가하면 20% 미만으로 파과(돌파)시간이 단축되었다. 양이온 교환수지 비율이 높으면 양이온의 파괴{돌파)시점이 늦어져 이온교환 수지탑의 수명이 연장되고, 입자성 물질은 전해질 농도와 무관하게 이온교환 수지의 세공을 막아 이온교환 용량을 감소시켜 파과{돌파)시간을 단축시키는 것으로 조사되었다. The object of this study was to investigate the influence of composition and concentration of electrolyte, ratio of cation to anion exchange resin of mixed ion exchange column in the performance of ion exchange. Also this work examined the removal capability of suspended solids by ion exchange resin and the effect of particule on the characteristics of ion exchange. Breakthrough time was extended as the amount of ions and particles present in liquid was decreased. The case of anion, the breakthrough sequence is CI<NO₃-<F, but the case of cation, the breakthrough sequence is Na+<K+< Ca2+. As for the ratio of cation to anion exchange resin of 1:2, the breakthrough time was prolonged compared with that of 1: 1 and 1 :3. For the electrolyte of equal concentration containing suspended solid, breakthrough time was contracted less than 20%. It results in the increase in the removal capacity of cation exchange resin. For the higher ratio of cation exchange resin, suspended solids are shorten the cation’s breakthrough time so that the runtime of ion exchange resin tower is increased.
평형 및 칼럼 이온교환에서 ETAH<SUP>+</SUP>에 대한 NH₄<SUP>+</SUP>선택도 특성 연구
안현경(Hyun Kyoung Ahn),이인형(In Hyoung Rhee) 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.3
이온 교환은 화학, 전자 및 전력 산업에서 수질 및 부식 제어에 사용되고 있다. 원자력 발전소에서 ETAH 형 수지를 사용하는 이온교환수지탑의 아민 포화 운전은 H형 수지 사용에 비해 에탄올아민(ETA) 및 암모니아(NH₃) 와 같은 부식 억제제가 불필요하게 제거되지 않아 운전 및 경제적 측면에서 유리하다. 하지만 불순물 제거능이 감소할 수 있으므로 수지에 대한 이온 선택도의 특성 파악이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 평형 및 칼럼 이온교환에서 두 종류의 이온교환 수지에 대하여 ETAH형 이온교환 수지일 때 NH₄<SUP>+</SUP>의 선택도를 조사하였고 선택도는 평형이온교환의 Vaselow 식과 칼럼 이온교환의 파과곡선의 기울기로 결정하였다. 조사 결과 NH₄<SUP>+</SUP> 및 ETAH<SUP>+</SUP>의 경우, 두 종류의 이온교환 수지에 대한 NH₄<SUP>+</SUP>의 선택도는 낮은 수화 반경으로 인해 더 높게 나타났고, 평형 이온교환에서 용액상의 몰 분율이 증가하고 칼럼으로 유입되는 Na<SUP>+</SUP> 농도가 증가함에 따라 감소하였다. 그리고 NH₄<SUP>+</SUP>의 선택도는 평형 및 칼럼 이온교환, 그리고 두 수지 종류에 대해 동일하지 않은 것으로 조사되었다. 평형 이온교환에서의 선택도는 이온의 질량전달을 고려하지 않고 평형을 전제로 질량작용식을 이용해 결정된 값이므로 칼럼 이온교환에서의 선택도와 동일하지 않았다. 따라서 이온교환 수지탑 설계시 평형 이온교환에서 조사한 선택도를 이용하는 것보다 모사 조건에서 실시한 칼럼 수지탑 출구 농도로부터 얻어진 선택도를 이용하는 것이 바람직하다고 판단된다. Ion exchange (IX) is used for water quality and corrosion control in chemical, electronics, and electric power industries. Amine-saturated operation of an IX bed with ETAH-form resin in a nuclear power plant is beneficial in operational and economic aspects. This benefit is due to the absence of unnecessary removal of corrosion inhibitors such as ethanolamine (ETA) and ammonia (NH₃) added, compared with an IX bed with H-form resin. This study investigated the selectivity of NH₄<SUP>+</SUP> to two kinds of ETAH-form IX resins by batch and column IXs. Ion selectivity was determined with the Vaselow IX equation in batch IX and the slope of the breakthrough curve in column IX. Among NH₄<SUP>+</SUP> and ETAH<SUP>+</SUP>, the selectivity of NH₄<SUP>+</SUP> to both IX resins was higher due to its lower hydrated radius. The selectivity of NH₄<SUP>+</SUP> to both IX resins was decreased with increasing mole fraction in the solution phase in batch IX and with increasing incoming Na<SUP>+</SUP> concentration to the column inlet. The selectivity of NH₄<SUP>+</SUP> was not identical for batch and column IXs and the two resins. Thus, ion selectivity needs to be determined to design an IX bed in the simulated water quality and with the same resin.