평형 및 칼럼 이온교환에서 ETAH+에 대한 NH4+선택도 특성 연구

초록

이온 교환은 화학, 전자 및 전력 산업에서 수질 및 부식 제어에 사용되고 있다. 원자력 발전소에서 ETAH형 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+의 선택도를 조사하였고 선택도는 평형 이온교환의 Vaselow 식과 칼럼 이온교환의 파과곡선의 기울기로 결정하였다. 조사 결과 NH4+ 및 ETAH+의 경우, 두 종류의 이온교환 수지에 대한 NH4+의 선택도는 낮은 수화 반경으로 인해 더 높게 나타났고, 평형 이온교환에서 용액상의 몰 분율이 증가하고 칼럼으로 유입되는 Na+ 농도가 증가함에 따라 감소하였다. 그리고 NH4+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.

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