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 희토 추출 분리는 고 농도 염화암모늄(Ammonium chloride) 폐수를 생성시키는 문제를 발생시키는데 이런 문제는 장기간 효과적인 해결을 보지 못한 상황이다. 이런 문제를 해결하기 위해 중국 ‘네이멍구(內蒙古) 유전체(Dielectric) 전기영동(Electrophoresis) 응용기술 연구원’은 세계 최초로 ‘유전체 전기영동 기술’을 멤브레인(Membrane) 분리 분야에 확대 응용하여 희토 추출 분리 과정에서의 공업 폐수 제로 방출(Zero emissions)을 실현하였다.
‘유전체 전기영동’이란 비(非) 균일 전기장(Electric field)에 위치하여 있는 ‘중성 입자(Neutral particles)’가 유전체 극화(極化)로 인해 평행 이동(Translational motion)을 하는 상황을 의미한다.
‘유전체 전기영동 기술’은 유전체 전기영동이 입자에 대해 생성하는 추진과 난류(Turbulence) 효과에 의존하여 오수(汚水) 속의 미세 고체 입자 물질과 고 농도 이온으로 하여금 멤브레인 표면과 일정한 거리를 유지할 수 있도록 하여 유해 물질이 멤브레인 표면과 접촉할 수 있는 기회를 대폭 감소시킴으로써 멤브레인 오염을 피하고 매질의 유량(Flux)을 증가시킨다. 유전체 전기영동 기술을 이용한 멤브레인 분리 공법은 고체 액체 분리 공법, 이온 선택 분리 공법, 물질과 에너지 회수 공법이 포함된다.
고체 액체 분리 공법은 염화암모늄(Ammonium chloride) 폐수 중에서의 석유(Kerosene) 유제(Emulsion) 물질로 하여금 미량 필터 침투 멤브레인을 통과하게끔 하여 유전체 전기영동력의 역할 하에 대량 추출하여 재순환 이용을 하게끔 한다. 이온 선택 분리 공법은 멀티 유전체 전기영동 나노 필터(nanofiltration: NF) 공법을 사용하여 염화암모늄 농축 분리를 실현한다.
물질과 에너지 회수 공법은 분리한 고 순수도 염화암모늄 용해액을 양 이온 교환 멤브레인 전해조(電解槽) 속에 주입시켜 염화 이온을 양극 전극으로 이동시켜 염소를 생성시키고 음극은 수소를 생성시키게 된다. 염소는 태양 에너지 반응기(反應器)에 주입되어 물과 반응하여 염산을 생성하는 동시에 태양 에너지는 차아염소산의 생성을 억제하게 되며, 수소는 공기와 수소-산소 연료전지에 주입되어 발전(發電)에 사용된다.
관련 전문가들의 예측 계산 결과, 1톤의 폐수를 처리하는 공법 원가는 40위안(약 6달러) 수준에 달하며 매일 1,600톤 규모에 달하는 폐수를 처리할 수 있는 것으로 나타났다. 톤당 폐수가 1L당 100g의 염화암모늄을 포함하는 량으로 계산할 경우, 상술한 공법을 이용한 처리를 거친 염산과 암모니아수를 각각 톤당 700위안(약 109달러)과 1,000위안(약 156달러) 가격으로 계산하면 순이익은 11만 위안(약 1만 7,188달러) 규모에 달하는 것으로 나타났다.
유전체 전기영동 멤브레인 부품은 전통적인 멤브레인 분리 부품에 비해 멤브레인의 안정적인 유량을 2배 이상 증가시키고, 분리 효율을 3배 이상 향상시키고, 에너지를 176배 정도 절약하게 된다. 유전체 전기영동 멤브레인 부품은 고 농도, 다양한 성분, 고 점참도 액체 분리에 직접 활용할 수 있다고 한다.
출처 : http://www.stdaily.com/kjrb/content/2011-09/09/content_346638.htm
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