물 재사용을 위해 사용되는 이온 교환이란 무엇인가?

물 재사용을 위해 사용되는 이온 교환이란 무엇인가?

 

이온 교환은 연수 또는 탈염에 일반적으로 사용되는 수처리 공정이지만 탈 칼리 화, 탈 이온화 및 소독과 같은 공정에서 물에서 다른 물질을 제거하는 데도 사용됩니다.

 

하지만 정확히 어떤 방식으로 처리되는 것일까요? 이온 교환은 원치 않는 용해된 이온이 유사한 전하를 가진 다른 이온으로 교환되는 특정 화학 과정을 말합니다.

 

이온은 총 양성자 수와 같지 않은 총 전자 수를 포함하는 원자 또는 분자입니다. 양전하를 띤 양이온과 음전하를 띤 음이온의 두 가지 다른 그룹이 있습니다.

 

마이클 페러데이는 갈바닉 장치에서 양이온의 음극에 대한 인력과 음이온의 양극에 대한 인력을 기반으로 고안했습니다.

 

이온 교환 정수는 일반적인 이온 교환 구성으로 이온 오염 물질 제거합니다. 이 인력은 물에서 용해된 이온 오염물을 제거하는 데 사용됩니다. 교환 과정은 고체와 액체 사이에서 발생합니다.

 

이 과정에서 덜 원하는 화합물이 더 바람직한 것으로 간주하는 화합물로 교체됩니다. 이러한 바람직한 이온은 수지 재료에 생깁니다.

 

수처리 중 양이온 교환에서 이온 교환 수지와 접촉하는 양전하 이온은 수지 표면에서 사용 가능한 양전하 이온, 일반적으로 나트륨으로 교환됩니다.

 

 

음이온 교환 과정에서 음으로 하전된 이온은 일반적으로 염화물 인 수지 표면에서 음으로 하전된 이온으로 교환됩니다. 질산염, 불소, 황산염, 비소 등 다양한 오염 물질은 모두 음이온 교환으로 제거할 수 있습니다.

 

이러한 수지는 물에서 이온 오염 물질을 제거하기 위해 단독으로 또는 함께 사용할 수 있습니다. 그러므로 벤젠과 같이 이온성이 아닌 물질은 이온 교환을 통해 제거할 수 없습니다.

 

그러므로 이온 교환이 만능일 수는 없습니다. 벤젠과 같은 화학물품이 들어간 물은 어떻게 처리할지에 대한 그전 과정도 있어야 하기 때문입니다.

 

 

제대로 된 정화시설도 정화하기 힘든 예도 있으므로, 공장이나 가정에서 상수도에는 버리면 안 되는 물질들을 우리들의 정부들은 정의하기도 합니다.

 

하지만 먼 미래는 지금 정화 불가능한 물질들도 깨끗하게 정화하고 분리하는 기술이 나올 거라 믿습니다. 최근에는 식수를 만드는 데 이온 교환 수지가 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

 

 

특수 수지는 과염소산염 및 우라늄을 포함하여 우려되는 다양한 오염 물질을 처리하도록 설계되었습니다. 질산염과 과염소산염을 제거하는 데 사용되는 강염기 / 강 음이온 수지와 같이 이러한 목적으로 설계된 많은 수지가 맞습니다.

 

물 연화에 사용할 수 있는 수지 비드도 있습니다. 수지 재료는 유한한 교환 능력을 갖추고 있습니다. 개별 교환 사이트는 장기간 사용으로 가득 차게 될 것입니다.

 

더는 이온을 교환할 수 없는 경우 수지를 재충전하거나 재생하여 초기 상태로 복원해야 합니다. 이를 위해 사용되는 물질에는 염화나트륨, 염산, 황산 또는 수산화나트륨이 포함될 수 있습니다.

 

사용한 재생제는 공정에서 남은 주요 물질입니다. 여기에는 제거된 모든 이온뿐만 아니라 추가 재생 이온도 포함되어 있으며 높은 수준의 총 용존 고형물도 포함됩니다.

 

도시 폐수 시설에서 처리할 수 있지만, 배출에는 모니터링이 필요할 수 있습니다. 수처리를 위한 이온 교환의 효능은 미네랄 스케일링, 표면 막힘 및 수지 오염에 이바지하는 기타 문제에 의해 제한될 수 있습니다.

 

 

여과 또는 화학 물질 추가와 같은 전처리 공정은 이러한 문제를 줄이거나 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다.

 

메릴랜드 소재 시장 조사 기관에 따르면 2014년에 15억4 천만 달러로 추산된 이온 교환 수지의 세계 시장은 2022년까지 연평균 성장률이 약 6%인 24억 6 천만 달러로 예상됩니다.

 

상사. 그들의 분석가들은 엄격한 환경 규제가 시장을 주도하고 있으며 이는 계속 성장하고 있다고 보고 있습니다. 이는 특히 발전 및 폐수 처리 시장과 아시아 태평양 지역에서 볼 수 있습니다.

 

업계는 지속적인 성장을 경험하기 위해 기술에 대한 새로운 응용 프로그램을 찾아야 합니다. 물을 정화하는 방법들은 여러 가지가 있습니다.

 

 

 

하지만 이온 교환과 같은 화학적 반응을 통해 정화하는 것은 이제 필수가 되어가고 있습니다. 이온 효과와 다른 정화 방식은 개발도상국에 적용이 쉽게 할 수 있도록 고려를 많이 해야 한다고 생각합니다.

 

아무리 좋은 효과가 있더라도 상용화가 하기 힘들 정도로 공정 시스템을 구축하기 힘들거나 비용이 많이 든다면 소용이 없습니다.

 

개발 도상국과 기업들은 효율적인 방안을 찾기 때문에 물을 깨끗하게 정화할 수 있는 좋은 기술이 나오더라도 효율과 비용이 많이 든다면 사용하지 않을 확률이 더 높기 때문입니다.

 

그렇기에 국가에서 나서서 지원을 해주거나 규제로 통제하는 것인데 말도 안 되는 큰 비용을 허비한다면 이것 또한 쉽지 않으리라고 생각합니다.

 

수많은 연구진이 신 정화기술들을 연구하고 있지만, 아직 획기적으로 상용화하기 좋은 솔루션은 없는 부분 같습니다. 우리 전 세계 국제기구는 신기술 개발에 모두 관심을 가지고 적용할 수 있도록 제도적으로 준비해야 합니다.

 

한 예로 중국과 인도는 여전히 하수도와 불법 오물 방류 등 지구 환경을 파괴들하고 있습니다. 물론 국가의 정책과 시민 의식의 문제도 있겠지만, 아무래도 국가의 교육 정책과 규제로 꾸준히 하다 보면 의식들이 바뀔 것으로 생각됩니다.

 

우리나라도 마찬가지입니다. 불과 몇 년 전만 해도 뉴스에서는 불법으로 공장 폐수를 정화시설 없이 무단으로 방류했던 적도 있습니다.

 

이런 다양한 경우를 고려하여 값이 싸고 어디 선지 설치하여 쓸 수 있는 기술을 개발하는 것이 지금 현재의 가장 중요한 목표 같습니다.

 

이온 교환의 기술은 획기적이면서도 아직 개발을 많이 해야 하는 부분입니다. 수많은 전 세계 인재들이 이런 기술의 발전을 한 단계 끌어올릴 수 있도록 우리도 많은 관심이 필요합니다.