Abstract막 기반 분리 공정은 효율적이고, 모듈형이며, 친환경적인 해수 담수화, 폐수 재이용, 식수 생산 솔루션을 제공하여 수처리 분야에 혁명을 일으켰습니다. 이 기사에서는 4가지 주요 막 기술인 역삼투압(RO), 막 생물 반응기(MBR), 한외 여과(UF), 나노 여과(NF)를 검토하여 작동 원리, 응용 분야, 성능 지표 및 최근 발전에 중점을 둡니다.1. 역삼투압(RO) 막원리: RO는 반투과성 막을 사용하여 공급수의 삼투압보다 높은 압력을 가하여 용해된 염, 유기물 및 미생물을 제거합니다.응용 분야:해수 및 염수 담수화(예: 사우디 아라비아의 Ras Al-Khair 담수화 플랜트).산업 폐수 정화(예: 광산 폐수에서 중금속 제거).제약 및 반도체 산업용 초순수 생산.주요 지표:염 제거율(NaCl과 같은 일가 이온의 경우 >99%).수투과율(일반적으로 해수 RO의 경우 10~30 L/m²·h).최근 발전:파울링 저항성이 향상된 박막 복합(TFC) 막(예: 친수성 코팅).운영 비용을 최대 60%까지 줄이는 에너지 회수 장치(ERD).2. 막 생물 반응기(MBR) 시스템원리: 2차 침전조를 대체하기 위해 생물학적 처리(활성 슬러지)와 막 여과(미세 여과/한외 여과)를 결합합니다.응용 분야:도시 폐수 처리(예: 싱가포르의 NEWater 플랜트).고농도 산업 폐수(예: 식품 및 음료, 섬유 폐수).기존 시스템에 비해 장점:소형화(최대 50% 감소).더 높은 유출수 품질(병원체 및 부유 고형물 제거).과제:막 파울링(공기 세척 및 화학 세척으로 완화).더 높은 자본 및 유지 관리 비용.3. 한외 여과(UF) 및 나노 여과(NF) 막한외 여과(UF):원리: 압력에 의해 구동되는 다공성 막을 사용하여 입자, 콜로이드 및 큰 분자(0.01~0.1 μm)를 분리합니다.응용 분야: RO 시스템 전처리, 식수 소독 및 유제품 단백질 농축.나노 여과(NF):원리: RO보다 낮은 압력에서 2가 이온(예: Ca²⁺, Mg²⁺) 및 작은 유기물(1~10 nm)을 제거합니다.응용 분야:경수 연화(칼슘 및 마그네슘 제거).식수에서 살충제 및 의약품 제거.비교:매개변수UFNF분자량 컷오프(MWCO)10~1,000 kDa200~1,000 Da작동 압력0.1~1 MPa0.5~4 MPa이온 제거낮음(<20%)2가 이온의 경우 보통(50~90%)4. 미래 동향 및 과제지속 가능성: 바이오 기반 막(예: 아세트산 셀룰로오스) 및 에너지 효율적인 공정 개발.파울링 제어: 실시간 모니터링 및 예측 유지 관리를 위한 인공 지능(AI) 통합.확장성: 원격 지역의 분산형 수처리를 위한 모듈형 시스템.결론RO, MBR, UF 및 NF 기술은 현대 수처리에서 상호 보완적인 역할을 합니다. RO는 담수화에서 우위를 점하고, MBR은 폐수 재이용에 탁월하며, UF/NF는 전처리 및 선택적 분리에 중요합니다. 막 재료 및 공정 최적화에 대한 지속적인 혁신은 전 세계적인 물 부족 문제를 해결하는 데 기여할 것입니다.참고 문헌Wang, Z. et al. (2023). "Advances in Reverse Osmosis Membrane Technology for Desalination." Journal of Membrane Science.Lee, S. H. et al. (2022). "Membrane Bioreactors for Wastewater Treatment: A Review." Water Research.Meng, F. et al. (2021). "Ultrafiltration and Nanofiltration Membranes: Principles and Applications." Environmental Science & Technology.
