역삼투압 방식으로는 왜 물에서 암모니아 질소를 효과적으로 제거할 수 없을까요?

하는 동안 역삼투압(RO) 기술 이온성 오염물질 제거율은 높지만, 암모니아 질소 제거 효과는 상대적으로 제한적입니다. 이러한 현상은 주로 다음과 같은 요인에 의해 결정됩니다.

1. 물 속 암모니아 질소의 독특한 형태

암모니아 질소는 물 속에서 단일하고 정적인 형태로 존재하는 것이 아니라, pH 값에 따라 "암모늄 이온(NH₄⁺)"과 "자유 암모니아(NH₃)" 사이의 동적 평형 상태로 존재합니다.

일반적인 중성 또는 약산성 수역에서 암모니아 질소는 주로 양전하를 띤 암모늄 이온 형태로 존재합니다. 그러나 pH가 상승함에 따라(특히 8 이상) 유리 암모니아의 비율이 크게 증가합니다. 이 두 형태의 서로 다른 물리화학적 특성은 암모니아 질소 제거 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. 로 멤브레인.

2. 역삼투막의 유지 메커니즘의 한계

역삼투막은 주로 두 가지 메커니즘, 즉 크기 배제(기공 체질)와 용액 확산을 통해 물질을 분리합니다.

실제 작동 과정에서 막의 표면 전하는 오염이나 pH 변동으로 인해 약화될 수 있습니다. 또한, 암모늄 이온의 수화 반경은 상대적으로 작아(약 0.36 nm) 막의 기공 크기 한계에 근접하여 누출이 발생하기 쉽습니다.

자유 암모니아는 전기적으로 중성이며 분자 크기가 매우 작고(약 0.26 nm) 어느 정도 지질 용해성을 나타냅니다. 따라서 막 소재에 쉽게 용해되어 확산되므로 제거율이 크게 감소합니다. 실험 데이터에 따르면 pH가 9를 초과하면 암모니아 질소의 전체 제거율이 50% 미만으로 떨어질 수 있습니다.

3. 운영 조건의 결정적인 영향

원수의 pH는 암모니아 질소 형태의 분포를 직접적으로 결정합니다. 예를 들어, pH가 약 6일 때 암모니아 질소 제거율은 80~90%에 달할 수 있지만, 알칼리성 산업 폐수를 처리할 경우에는 이 제거율이 급격히 떨어질 수 있습니다.

유기물 오염 또는 스케일링은 멤브레인의 표면 전하와 국소적인 유체역학적 환경을 변화시켜 암모니아 질소가 투과할 수 있는 특정 경로를 생성할 가능성이 있습니다.

자유 암모니아의 확산 물질 전달은 온도에 의해 크게 영향을 받으며, 온도가 상승할수록 투과가 더욱 심화됩니다. 반대로, 작동 압력의 변화는 이러한 확산 기반 메커니즘에 제한적인 영향만을 미칩니다.

4. 다른 오염물질과의 경쟁적 상호작용

물 속에 고농도의 나트륨이나 칼슘과 같은 양이온은 막 표면의 정전기적 반발 부위를 두고 암모늄 이온과 경쟁하여 암모늄 이온의 제거율을 간접적으로 감소시킵니다. 또한, 암모니아 질소는 특정 유기 물질과 중성 복합체를 형성하여 투과 위험을 더욱 증가시킬 수 있습니다. 실제 수처리 공학에서는 역삼투(RO) 공정의 한계를 극복하기 위해 일반적으로 복합 공정을 사용합니다. 예를 들어 다음과 같습니다.

상류 pH 조절(암모니아 질소를 암모늄 이온으로 전환하기 위한 산성화); 전처리 중 생물학적 질산화 또는 공기 탈기 공정 통합; 그리고 하류에서 이온 교환 또는 파괴점 염소 처리와의 통합.