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silica 정의 및 제거방법

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작성자 최고관리자 작성일19-08-06 18:18 조회1,832회 댓글0건

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* SILICA 관련자료

 자연중의 규소원소(Si)는 주로 다양한 금속과 규소염으로 존재하거나 수정이나 모래속에 silica(SiO2)로 존재한다.
Silica와 규소염은 전세계 광물의 50-75%를 구성한다. 지표를 흐르는 표면수와 규소염광물이 접촉할 때 소량의 silica가 용해되며, 그 농도는 지역에 따라 다르다. 수중에서 silica는 다양한 형태로 존재하며 가장 일반적인 것은 SiO32-이다.

자연수에서 규소염이온은 매우 다양한 형태를 띠는데 인산염과 비슷한 형태를 띠기도 하며, 뭉쳐지면 콜로이드입자로 분류할 수 있는 수준으로 커진다. 이 상태가 되면 더 이상 이온이 아니며 현탁상태로 수용액상에서 존재한다.이러한 특성은 운전상이나 분석상에서 어려운 문제가 될 수 있다.

수중의 silica는 크게 3가지로 분류할 수 있다

① 이온상 silica
 → 이온상 silica는 이온교환수지로 제거가 되는 부분으로 Silica는 수중에서 용해도가 매우 낮으나 pH가 낮을 경우 용해도 증가

SiO2+H2O → H2SiO3(이온상 silica)
 R-N·OH+H2SiO3↔R-N·HSiO3+H2O(음이온교환수지로 제거된 silica)

 ② 콜로이드상 silica
 → 이온교환수지로 제거가 불가능 하며 건조시 수분을 빼앗겨 SiO2로 석출되며 음이온교환수지에 침적할 경우 이온교환수지 성능저하의 원인이 된다.

③ 비이온성 silica
 → 이온성을 띠지 않으며 다른 이온, 물질과 중합체를 만들지 않는 silica성분으로 이온교환수지로 제거가 불가능하며 미량으로 존재한다.

강염기성음이온교환수지는 silica와 탄산가스를 포함하는 용해물질을 제거하는데 1차적으로 사용된다. 용해되어 있는 silica와 탄산가스를 제거할 필요가 없는 물을 처리하는 데는(예를 들어 Cl-, SO42-등만 제거) 약염기성음이온교환수지를 사용하는 것이 재생효율 측면에서 경제적이다. 용해된 silica가 누출되면 전기전도도에는 영향이 없으며 고압 보일러등의 설비에 치명적인 문제의 원인이 된다. Silica누출은 재생공정 후 이온교환수지에 잔류해 있는 silica의 양과 관계가 있다.

Silica가 음이온교환수지에 흡착이 될 때 H2SiO3와 같은 간단한 이온으로 흡착될 수도 있고 비교적 작은 분자량의 수용성 중합체로 흡착될 수 있다. 더 큰 분자량의 중합체는 콜로이드상 silica로 분류되며 이온교환수지로 제거할 수 없다. Silica중합체의 형성은 지표수가 저장되는 과정에서 발생할 수 있지만 양이온교환수지탑에서 산과 접촉하면서 촉진될 수 있다.

산성매개물(acid medium)은 silica중합을 촉매하지만 알칼리성매개물(alkaline medium)은 분해를 촉매한다. acid xSiO2 (SiO2)x alkali 만약 재생공정중 silica가 완벽하게 제거가 되지 않는다면, 양이온교환탑에서 누출한 미량의 Na가 알칼리성 매개물을 생성시켜서 흡착된 silica의 분해를 촉매하여 silica누출의 원인이 된다.

따라서 silica누출을 줄이려면 아래의 사항에 유념해야 한다.

① Silica는 강염기성음이온교환수지로 제거가 가능하다. 강염기성음이온교환수지는 사용cycle이 증가하면서 강염기성 교환기가 성능열화되어 약염기화 되는 경향이 있다. 따라서 이 약염기화 되는 부분을 신수지로 보충하여 대비할 필요가 있다

② 설계시부터 음이온교환수지를 당량적으로 계산된 양보다 많이 사용하여 conductivity로 silica관리를 해주는 것이 바람직하다

③ 2B3T+MBP설비의 경우 재생공정중 MBP의 재생불량이 일어나지 않도록 관리하며 재생시 적정온도를 유지해 주는 것이 바람직함. 실제로 온도가 높을수록 음이온교환수지에 침착한 silica제거가 용이해진다. 이온교환수지의 내열성의 한도내에서 고온으로 재생하는 것이 바람직하다.

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