열을 이용한 분리(Thermal Separation)는 에너지 소요량이 크므로 가능하다면 기계적 분리(Mechanical Separation)를
검토하는 것이 바람직하다. 건조 공정 전에 사용되는 Decanter, Screw Pressor 또는 Belt Press는 기계적으로 고체와
액체를 분리하는 장치의 대표적인 예이다. 최근에는 Membr ane Separ ation (막 분리) 기술의 응용이 확산되고 있다. UF (Ultra Filter)를 이용하여 물 또는 무기염은 막을 통하여 밖으로 내보내고 단백질과 같이 큰 분자는 막 안에 머물게 하는
방법으로 Gelatin을 예비 농축하는 방법이 이미 국내에서도 시행되고 있다. 3∼4% T S의 Gelatin 추출액을 8% T S까지 농축하고 있는데 이것은 열을 사용하지 않고 FEED의 50%를 분리한다는 것을 의미한다. 3.4% T S 정도의 해수를 전기 투석
(Electrodialysis) 법을 사용하여 20% T S 내외까지 농축하여 식염을 제조하는 공정도 열 사용량을 최소화하기 위한 공정
개선의 예라고 볼 수 있다.
환경에 대한 규제가 강화되면서 Membrane Separ ation 중에서 Pervaporation(침투 기화, 이하 PV법이라고 칭함) 법이 주목받고 있다. 이 법은 증류로는 처리하기 곤란한 「물에 용해된 저농도의 유기 용매」 또는 「유기 용매에 용해된 저농도의 물」을 분리하는데 적합한 것으로 판단된다. PV 법에 대해서 간략하게 살펴보기로 하자.
물질이 막(Membrane)을 투과하기 위해서는 막의 양측에는 다음과 같은 것들의 차이가 있어야 한다.
· 농도 차이
· 압력 차이
· 정수압 차이
· 전기적 Potential
PV법은 막의 한쪽에 분리 대상이 되는 액체 혼합물을 공급하고 막의 다른 측에는 감압시켜 놓거나 아니면 불활성 Gas를
유입시켜 투과된 물질을 제거함으로써 발생하는 농도 차이를 구동력으로 하여 막을 투과시키는 방법이다.
투과 분리는 다음과 같은 3가지 과정을 경과하면서 진행된다.
1) 공급 측에서 투과 물질이 막에 용해됨 : 성분에 따라 용해도 차이가 현격함.
2) 확산·이동 메카니즘에 따라 막을 통과 : 분자량이 작을수록 확산 속도가 빠름.
3) 투과 측에서 기화
PV법에서 분리 효능을 결정짓는 것은 공급 측에서 현격한 용해도 차이를 실현시킬 수 있는 재질의 선정이다. 친수성
즉 물의 용해도가 큰 재질은 이미 실용화되어 있지만 친 유기 용매 성 즉 유기 용매의 용해도가 큰 재질은 현재 한정한
분야에서만 실용화되고 있는 것처럼 보인다. 아래 표 3은 PV법의 경제성 검토의 한 예이다 신소재, 신기술을 이용하여
에너지 절약을 도모하는 방법 외에 전통적인 단위조작(특히 증류, 건조 공정)에서 발생되는 폐열의 회수도 생각해 볼
필요가 있다.
증류 공정의 경우 고압축용 MVR을 사용하여 에너지를 재생시키는 것이 가장 합리적으로 판단된다.
건조 공정의 경우, 배출되는 기체에는 수증기 외에 상당량의 공기가 혼입 되어 있으므로 직접적인 증기의 재생이 사실상
어려우므로 폐열을 이용하여 저압 Vapour를 증발시킨 다음 이것을 고압축용 MVR을 사용하여 고온의 Steam으로 재생하는 방법을 생각해 볼 수 있다. 아니면 공장 내부에 증발 농축공정이 있다면 건조기 폐열을 증발 농축 공정에 가열 스팀으로써 직접 투입하는 방법도 있다. 실제로 어분 공장세서 건조기의 폐열만으로 생선 삶은 물(Stick Water)을 10%T S에서 40% T S까지 증발 농축하는 방법이 운영되고 있는 사례가 있다.
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