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1. 초순수,순수(Deionized Water) 란?
말 그대로 물속에 있는 +,- 이온을 모두 제거한(불순물이 없는) 비저항(㏁) 수치가 15㏁ 이상의 물을 말한다.
전기가 통하지 않는 물이고, 반도체, 전자부품, 강화유리, 화장품, 식품, 의약등 고루고루 사용 되고 있다.
일게이들도 일반 수돗물이나 먹는물로 안경같은 걸 세척 후 건조 하면 뿌옇게 얼룩이 생기는 걸 경험해 봤을거야
그건 일반물에 들어 있는 소위 이물이라고 불리는 이온 및 불순물로 생기는 얼룩인데, 초순수(이하 DI)로 세척하면 이런 얼룩이
거의 생겨 나지 않지. 그래서 전자 소재나, 반도체 부품, 일게이들이 지금 손에 들고 있는 핸드폰 액정 제조시에도 이런 DI로 세정을 하고 제품을 만들고 있다.
2. 초순수의 제조 방법
유입원수(상수, 공업용수, 지하수등)를 여러가지 전처리를 통해 마지막 공정인 이온교환 수지를 통한 이온교환이나, 전기분해(EDI셀)를 통해 DI를 제조 한다.
DI는 후공정의 이온교환을 통한 비저항이 높은 처리수를 만드는 것 중요하지만, 전처리 공정에 따라 후공정의 고가 소모품의 교환주기나,
이온교환수지나, EDI 셀의 유량에도 영향을 미치기 때문이지.
2-1. 전처리 공정
전처리 공정은 꾸미기 나름이지만, 보통 듀얼미디어, 카본필터, 소프트너, 멤브레인 필터, 마이크로 필터로 구성된다.
유입원수에 따라 듀얼미디어와 소프트너를 넣거나 빼거나 하지만, 카본필터와 마이크로 필터는 필수로 들어간다.
(카본필터는 용수내 잔류염소 및 유기물 제거용도로 마이크로 필터는 이물 필터링 및 카본, 멀티미디어, 소프트너의 여재 여과로 사용)
일반 상수 기준으로는 유입원수 → 마이크로 필터(10㎛) → 카본 필터 → 소프트너 → 1차 전처리 저장 탱크 로 구성을 하고 있다.
어멋? 우리 회사에는 저렇게 안쓰거든요? 하고 반박하는 게이가 있을 거 같아 하나 더 끄적여 본다.
보통 일반상수라고 하더라도, 듀얼미디어 → 카본필터 → 마이크로 필터(10㎛) → 1차 전처리 저장탱크 식으로 구성 되어 있을거다.
설계자 마다 차이는 있지만 듀얼미디어에는(자갈, 안트라사이트, AG, 모래) 등으로 구성되어 있는데 이 필터의 단점이
역세를 하더라도 내부 오염이(이끼등) 심하다. 1년 1회 내부 여과재를 갈아 치워야 하고, 무엇 보다 설계 유량이 대용량이 되면
크기가 으마으마 하게 커지게 된다. (교체비용도 으마으마~ 운영도 으마으마)
그럼 느그 회사는 왜 소프트너를 사용하냐께?
소프트너는 일명 연수기로 목욕탕, 보일러, 나만 빼고 다 부자인 내피부가 소중한 일게이들 집에 달려 있는 연수기와 같은 거로 보면 된다.
목욕탕이나 온천가면 어른들이 그러지? 물이 가볍네~연하네~부드럽네~
일명 가볍고 연한물을 만들어 주는 장치이다. 물에는 총 경도라고 불리는(마그네슘 + 칼슘이온)이 있는데 이 수치에 따라 중수, 경수등으로 나뉜다.
수치가 높을수록 스케일이라고 불리는 관내 이물이나, 얼룩등이 많이 생기고, 일게이들 피부가 씹창난다.
잡설이 길었네. 연수기는 바로 2차 전처리 공정인 멤브레인필터에 부담을 덜어주려고 사용 한다.
2-2 멤브레인필터?
정수기에도 쓰이고, 물생활(수족관)하는데도 쓰이고 있다.
멤브레인 공정 부터는 일명 RO 시스템이라고 불린다.(Reverse Osmisis:역삼투압)
각종 불순물이 섞여 있는 물에 압력을 가해 반투막인 멤브레인 필터를 통과할 때 미생물, 바이러스, 중금속, 무기물질등 불순물은 걸러주고
순수한 물과 용존 산소, 미량의 미네랄만을 통과시켜 주는 방식(0.0001㎛의 멤브레인 필터를 통해 물속에 포함돼 있는 이물질을 제거한다.)
전처리 없이 다이렉트로 통과 시켜도 효과는 있으나, 위에 말한대로 스케일이 생기면서 유량 저하 및 막파손으로 인한 TDS(총 용존고형물질)이 높아지면
순수 공급을 하더라도 백화 현상이 일어나게 된다. 필터 하나 하나가 고가이고(1톤 기준 8040필터 가격이 60~100만원), 후공정에 진짜 큰 영향을 미치게 되어,
부담을 덜어주는 소프트너가 매우 중요하다.
경도 100ppm의 물 10톤과 경도 10ppm 10톤이 멤브레인을 통과할때 어떤 물로 여과한 멤브레인의 수명이 길겠노?
키 크고 좆까지 큰 놈이 다가 아니라 이기야~ 무분별한 오입질은 임신공격으로 인생패막이 될수도 있다는 거~일게이들 처럼 가늘고 길게 사는게 최고다
이러한 멤브레인의 가장 큰 단점은. 회수율이 존재한다. 100톤의 물이 유입되면 max 80톤만 처리 회수 가능하다. 20톤에는 위의 이물과 이온이 농축되어
버려진다.(10ppm 이하의 연수 100톤 유입시 tds 150ppm 정도의 농축수 발생)용량이 클수록 버려지는 물이 많아지고, 생산단가가 높아지는 이유이다.
2-3. 멤브레인의 구성
2pass 와 2arow 로 구성을 하는데, 공간이 협소할땐 그냥 병렬 구성으로도 한다.
2pass와 2arow filter red의 차이?
2pass는 멤브레인을 거친 처리수를 다시 한번 멤브레인을 통과하여 미생물, 바이러스, 중금속, 이온등이 거의 존재 하지 않을 정도로 처리하는 방식이다
후공정의 이온교환수지나, 전기분해 장치(EDI 셀)에 부담을 주지 않고, 반도체, 제약회사에서 해당 방식을 사용 하고 있다.
아무래도 정밀공정에 작은 이물 하나라도 용납하지 않기에 사용 하는 방식이지만 위의 단점처럼 농축수가 많이 발생하게 되어, 생산단가의 상승의 원인이
된다.
2arow는 (직렬, 잇따라)의 뜻과는 차이가 있는데..(누가 이렇게 지어서 부르는지 모르겠다. )
1차 멤브레인에서 발생되는 농축수를 멤브레인 처리를 해서 1차 전처리 탱크나 기타 중수 사용을 위해
중수 저장 탱크로 보낸다. 에너지 절감을 위해 많이 사용 되는 방식으로, 일반 상수 보다 수질이 우수하다는 장점과 에너지 절감에 효과가 크다.
하지만 농축수의 TDS가 높아 2arow에 사용되는 멤브레인 필터의 오염이 빠른 단점이 있다.
2-4 . 탈기 장치(de gasifier)
물속에 있는 탄산을 제거 하기 위한 장치로, 에어(공압)을 불어 주어 필터에서 분압이 낮은 탄산가스가 분리 된다.
이온교환수지와 EDI 셀의 산화 방지 및 음이온 부하를 경감시켜 주기 위한 장치이다.
쉽게 말해 산화 방지로 오래 사용 하기 위한 장치 이다.
2-5. UV램프
각 저장탱크 후단에 설치 하는 살균용 254nm 램프와 TOC(총유기탄소) 제거용 185nm 을 설치 하는데 8,000시간의 수명을 가지고,
연 1회 교체 하고 있는 소모품이다. 254nm의 살균용은 지속적으로 사용하고 있으나, TOC는 탈기장치의 설치로 185nm는 거의 설치 되지 않고 있다.
(오존 발생으로 인한 후공정 데미지도 이유)
2-6. 이온교환수지 or EDI 셀
정보게이들 정말 존경한다. 드립도 생각안나고, 머릿속이 새하얗게 되면서 점점 쓰기 귀찮아 지는데...
그래도 끝까지 열심히 써봐야 겠다.
2차 전처리와 탈기장치, uv램프를 거친 처리수는 이온교환수지 or EDI 셀을 거쳐 15㏁의 초순수가 된다.
아래는 EDI의 원리인데 전기분해를 통한 +,- 이온을 분리 하여 순수한 물의 형태만 생산 하는 것이다.
<NEXT 연타>
이온 교환 수지는 양이온 수지와 음이온 수지가 혼상으로 존재 하는데, 각각의 이온을 흡수 분리 하여 이온을 제거한 상태로 만든다.
이온교환수지는 교환용량에 한계가 있고, 주기적인 재생 또는 교환으로 인한 번거로움으로 현재는 EDI를 많이 사용 하고 있다.
이온교환수지 재생에는 가성소다와 황산(염산)으로 재생하며 폐수 발생등의 2차 처리와 재생 할수록 감소하는 교환 용량 및 주기도 짧아지는 단점이 있고
EDI도 유량 감소 및 순도 하락시에는 염산과 가성소다로 클리닝을 하는 번거로움이 있지만 이온교환수지 재생보다는 시간이 짧고,
순도 보장 게런티가 보장 되어 있어서 이온교환수지 에서 EDI로 바뀌는 추세이다.