주름형(Pleated) 멤브레인 필터는 많은 응용 분야에서 널리 사용되며 동일 면적의 비주름형 멤브레인 필터보다 훨씬 더 나은 표면적 대 부피 비율을 제공합니다. 그러나 주름형(Pleated) 멤브레인 필터의 여과 특성은 Dead End Filtration에 있어서 동등한 비주름형 멤브레인 필터에 비해 Fouling이 더 잘 일어날 수 있습니다. 이에 대해 여러 가지 가설이 제시되었지만 주름에 의해 형성된 flow field가 필터의 공간적으로 불균일한 Fouling을 초래하여 결과적으로 성능을 저하시킬 수 있습니다.
Fouling 현상이란 필터 멤브레인의 표면이나 기공 내에 원하지 않는 물질이 축적되어 투과성과 효율성을 감소시키는 현상입니다. 즉 파울링은 기공 입구에서 시작되어 기공 반경이 수축되고 최종적으로 기공이 닫히는 현상입니다. 파울링의 주요 원인은 여과할 용액에 포함된 성분의 성질과 농도, pH, 온도, 작업의 유속 및 압력, 멤브레인 자체의 특성 등 다양한 요인에 의해 발생합니다. Fouling은 흡착, 기공 차단, 케이크 형성 또는 생물 Fouling으로 구분할 수 있습니다.Fouling은 여과 유속 감소, 차압 증가, 여과액의 품질 변경, 에너지 소비 증가 및 운영 비용 증가 등 필터 성능에 영향을 미칠 수 있습니다
작동 조건이란 Fouling 현상을 줄이기 위해 pH, 온도, 유속 및 압력과 같은 여과 공정 파라메터을 조정하는 작업입니다. 예를 들어, pH를 높이면 산성 입자에 의한 Fouling을 줄일 수 있고, 온도를 높이면 용해도를 높여 Fouling을 줄일 수 있으며 유속을 높이면 난류와 전단력(Shear force)을 더 많이 생성하여 입자 침전을 방지할 수 있으며, 압력을 낮추면 기공 확장 및 압축을 줄일 수 있습니다. 높은 압력 하에서의 여과는 많이 입자들이 한꺼번에 멤브레인 표면에 쌓이게 되어 급작스러운 Fouling 현상의 원인이 됩니다.
세척이란 물리적, 생물학적 또는 화학적 수단을 통해 필터 표면이나 기공에 축적된 물질을 제거하는 작업입니다. 세척의 정도는 Fouling 정도와 심각도에 따라 주기적으로 또는 지속적으로 수행할 수 있습니다.
멤브레인의 올바른 선택이란 여과할 용액과 여과 목적에 적합한 필터 멤브레인을 선택하는 작업입니다. 예를 들어, 친수성 멤브레인을 선택하면 소수성 입자에 의한 Fouling을 줄일 수 있고, 더 작은 기공 크기를 가진 멤브레인을 선택하면 더 큰 입자에 의한 Fouling을 줄일 수 있습니다.
전처리란 Fouling을 유발하기 쉬운 용액의 일부 구성 요소가 필터 막에 도달하기 전에 제거하거나 변경하는 작업입니다. 예를 들어, 계면활성제를 첨가하면 소수성 입자에 의한 Fouling을 줄일 수 있고, 스케일 방지제 (Antiscalant)를 첨가하면 탄산칼슘이나 기타 광물에 의한 스케일링을 방지할 수 있으며, 살생물제 (biocide)를 첨가하면 미생물에 의한 생물 Fouling을 억제할 수 있고, 응고제나 응집제를 사용하면 콜로이드 입자를 제거할 수 있습니다
이와 같은 방법들은 필터의 Fouling 효과를 극복하기 위해 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있습니다. 투과 유량, 막횡단 압력, 여과액 품질 등 Fouling 지표를 모니터링하고 필터 성능에 대한 정기적인 테스트 및 평가를 수행하는 것이 좋습니다
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