규조토 여과 보조제의 작동 원리
여과 보조제의 기능은 입자의 응집 상태를 변화시켜 여과액 내 입자 크기 분포를 조절하는 것입니다. 규조토 여과 보조제는 주로 화학적으로 안정한 SiO2로 구성되어 있으며, 풍부한 내부 미세 기공을 가지고 다양한 경질 구조를 형성합니다. 여과 과정에서 규조토는 먼저 여과판 표면에 다공성 여과 보조제 매질(사전 코팅)을 형성합니다. 여과액이 이 여과 보조제를 통과할 때, 현탁액 내 고체 입자들이 응집되어 크기 분포가 변화합니다. 큰 입자의 불순물은 매질 표면에 포집되어 좁은 크기 분포층을 형성합니다. 이 층은 유사한 크기의 입자들을 계속해서 차단하고 포집하여 점차 일정한 기공을 가진 여과 케이크를 형성합니다. 여과가 진행됨에 따라, 작은 입자의 불순물은 점차 다공성 규조토 여과 보조제 매질로 들어가 걸러집니다. 규조토는 약 90%의 다공성과 넓은 비표면적을 가지고 있어, 미세 입자와 박테리아가 여과 보조제의 내외부 기공으로 들어가면 흡착 등의 이유로 쉽게 차단됩니다. 따라서 0.1μm 크기의 미세 입자와 박테리아 제거율을 크게 향상시켜 우수한 여과 효과를 얻을 수 있습니다. 여과 보조제의 투입량은 일반적으로 차단된 고형물 질량의 1~10% 정도입니다. 투입량이 너무 많으면 오히려 여과 속도 향상에 악영향을 미칠 수 있습니다.
필터링 효과
규조토 여과 보조제의 여과 효과는 주로 다음 세 가지 작용을 통해 이루어집니다.
1. 스크리닝 효과
이는 표면 여과 효과로, 유체가 규조토를 통과할 때 규조토의 기공이 불순물 입자의 크기보다 작기 때문에 불순물 입자는 통과하지 못하고 걸러지는 현상입니다. 이러한 효과를 체질이라고 합니다. 실제로 여과 케이크의 표면은 동일한 평균 기공 크기를 가진 체의 표면으로 볼 수 있습니다. 고체 입자의 직경이 규조토의 기공 직경보다 작거나 약간 작을 경우, 고체 입자는 현탁액에서 "걸러져" 표면 여과에 관여하게 됩니다.
2. 깊이 효과
심층 여과 효과는 심층 여과의 유지 효과를 의미합니다. 심층 여과에서는 분리 과정이 매질 내부에서만 발생합니다. 여과 케이크 표면을 통과하는 작은 불순물 입자 중 일부는 규조토 내부의 구불구불한 미세 기공 채널과 여과 케이크 내부의 더 작은 기공에 의해 차단됩니다. 이러한 입자는 일반적으로 규조토의 미세 기공보다 작습니다. 입자가 채널 벽에 부딪히면 액체 흐름에서 분리될 수 있습니다. 그러나 실제로 분리될 수 있는지는 입자의 관성력과 저항 사이의 균형에 따라 달라집니다. 이러한 차단 및 선별 작용은 본질적으로 유사하며 기계적 작용에 속합니다. 고체 입자를 여과하는 능력은 기본적으로 고체 입자와 기공의 상대적인 크기 및 모양과만 관련이 있습니다.
3. 흡착 효과
흡착 효과는 앞서 언급한 두 가지 여과 메커니즘과는 완전히 다르며, 실제로는 전기동력학적 인력으로 볼 수 있는데, 이는 주로 고체 입자와 규조토 자체의 표면 특성에 따라 달라집니다. 내부 기공이 작은 입자가 다공성 규조토 표면과 충돌할 때, 반대 전하에 의해 끌어당겨지거나 입자 간 상호 인력에 의해 사슬형 클러스터를 형성하여 규조토에 부착되는데, 이 모든 것이 흡착에 해당합니다. 흡착 효과는 앞의 두 가지보다 더 복잡하며, 기공 직경이 작은 고체 입자가 포집되는 주된 이유는 다음과 같다고 일반적으로 알려져 있습니다.
(1) 영구 쌍극자 상호작용, 유도 쌍극자 상호작용 및 순간 쌍극자 상호작용을 포함하는 분자간 힘(반 데르 발스 인력이라고도 함)
(2) 제타 전위의 존재
(3) 이온 교환 공정.
게시 시간: 2024년 4월 1일