【매일 한 문제】화공원리 311: 이온교환기 (1월 31일)
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이 게시글은 2016-2-5 17:04에 ‘재회한 콩코드’님이 마지막으로 수정했습니다. 화학공학 이론 섹션에서는 오늘부터 ‘매일 한 문제’ 코너를 시작합니다. 이를 통해 여러분이 화학공학의 기본 지식을 더욱 체득할 수 있도록 도와드리겠습니다. 앞으로 ‘화학공학 원리 시리즈’, ‘물질 전달 및 분리 시리즈’, ‘화학공학 열역학 시리즈’, ‘화학공학 공정 시리즈’ 등도 순차적으로 제공될 예정입니다. 많은 관심 부탁드립니다~ 모두들 즐거운 크리스마스 보내시길 바랍니다~~ ‘매일 한 문제’ 코너의 답변은 직접 확인할 수 있으며, 1일 후에는 해당 주제가 삭제됩니다!！올해도 계속 참여해 주시도록 격려하기 위해!참여하면 3포인트의 보상이 주어지며, 정답을 맞히면 추가로 4포인트가 지급됩니다~~~ 간단한 질문: 역류 재생 이온교환기의 경우, 왜 수지층이 엉망이 되면 재생 효과가 떨어지는가요? 답: 역류 재생 이온 교환기에서는 침대 상부의 수지가 심각하게 손상된 상태이지만, 침대 하부의 수지는 운전 중에 보호층 역할을 하여 손상 정도가 매우 낮습니다. 재생 시 새로운 재생액이 가장 먼저 닿는 곳이 바로 이 보호층이며, 이 부분의 수지는 완전히 재생됩니다.그리고 상부의 수지 재생도는 낮은 편이며, 재생 시 수지층이 엉망이 되면 하부의 성능이 매우 낮은 수지층과 완전히 기능을 상실한 상부의 수지층이 섞이게 됩니다.동일한 양과 동일한 종류의 재생제를 사용할 경우, 하부 수지층은 원래의 재생 깊이에 도달하지 못한다.또한, 재생 과정에서 교환제층이 느슨해지면 교환 입자들이 위아래로 움직이게 되고, 재생된 수지는 위쪽으로, 아직 재생되지 않은 수지는 아래쪽으로 이동합니다. 그 결과, 위에서 아래로 갈수록 재생 정도가 점점 높아지는 구조가 형성되지 않고, 위아래의 재생 정도가 동일한 균일한 상태가 됩니다. 따라서 바닥 부분의 재생 정도가 매우 높은 교환층이 형성될 수 없으며, 그로 인해 역류 재생의 장점도 사라지게 됩니다.이렇게 되면 출수 수질이 악화되고, 운전 주기가 단축되며, 재생 효과도 떨어집니다.
답: 역류 재생 이온 교환기에서는 침대 상부의 수지가 심각하게 손상된 상태이지만, 침대 하부의 수지는 운전 중에 보호층 역할을 하여 손상 정도가 매우 낮습니다. 재생 시 새로운 재생액이 가장 먼저 닿는 곳이 바로 이 보호층이며, 이 부분의 수지는 완전히 재생됩니다.그리고 상부의 수지 재생도는 낮은 편이며, 재생 시 수지층이 엉망이 되면 하부의 성능이 매우 낮은 수지층과 완전히 기능을 상실한 상부의 수지층이 섞이게 됩니다.동일한 양과 동일한 종류의 재생제를 사용할 경우, 하부 수지층은 원래의 재생 깊이에 도달하지 못한다.또한, 재생 과정에서 교환제층이 느슨해지면 교환 입자들이 위아래로 움직이게 되고, 재생된 수지는 위쪽으로, 아직 재생되지 않은 수지는 아래쪽으로 이동합니다. 그 결과, 위에서 아래로 갈수록 재생 정도가 점점 높아지는 구조가 형성되지 않고, 위아래의 재생 정도가 동일한 균일한 상태가 됩니다. 따라서 바닥 부분의 재생 정도가 매우 높은 교환층이 형성될 수 없으며, 그로 인해 역류 재생의 장점도 사라지게 됩니다.이렇게 되면 출수 수질이 악화되고, 운전 주기가 단축되며, 재생 효과도 떨어집니다.
역류 재생 이온교환기에서는 침대 상부의 수지가 심각하게 손상된 상태이지만, 침대 하부의 수지는 운전 중에 보호층 역할을 하여 손상 정도가 매우 낮습니다. 재생 시 새로운 재생액이 가장 먼저 닿는 곳이 바로 이 보호층이며, 이 부분의 수지는 완전히 재생됩니다.그리고 상부의 수지 재생도는 낮은 편이며, 재생 시 수지층이 엉망이 되면 하부의 성능이 매우 낮은 수지층과 완전히 기능을 상실한 상부의 수지층이 섞이게 됩니다.동일한 양과 동일한 종류의 재생제를 사용할 경우, 하부 수지층은 원래의 재생 깊이에 도달하지 못한다.또한, 재생 과정에서 교환제층이 느슨해지면 교환 입자들이 위아래로 움직이게 되고, 재생된 수지는 위쪽으로, 아직 재생되지 않은 수지는 아래쪽으로 이동합니다. 그 결과, 위에서 아래로 갈수록 재생 정도가 점점 높아지는 구조가 형성되지 않고, 위아래의 재생 정도가 동일한 균일한 상태가 됩니다. 따라서 바닥 부분의 재생 정도가 매우 높은 교환층이 형성될 수 없으며, 그로 인해 역류 재생의 장점도 사라지게 됩니다.이렇게 되면 출수 수질이 악화되고, 운전 주기가 단축되며, 재생 효과도 떨어집니다.
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역류 재생 이온 교환기의 경우, 왜 수지의 층이 엉망이 되면 재생 효과가 떨어지는가? 역류 재생 이온교환기에서는 침대 상부의 수지가 심각하게 손상된 상태이지만, 침대 하부의 수지는 운전 중에 보호층 역할을 하여 손상 정도가 매우 낮습니다. 재생 시 새로운 재생액이 가장 먼저 닿는 곳이 바로 이 보호층이며, 이 부분의 수지는 완전히 재생됩니다.그리고 상부의 수지 재생도는 낮은 편이며, 재생 시 수지층이 엉망이 되면 하부의 성능이 매우 낮은 수지층과 완전히 기능을 상실한 상부의 수지층이 섞이게 됩니다.동일한 양과 동일한 종류의 재생제를 사용할 경우, 하부 수지층은 원래의 재생 깊이에 도달하지 못한다.또한, 재생 과정에서 교환제층이 느슨해지면 교환 입자들이 위아래로 움직이게 되고, 재생된 수지는 위쪽으로, 아직 재생되지 않은 수지는 아래쪽으로 이동합니다. 그 결과, 위에서 아래로 갈수록 재생 정도가 점점 높아지는 구조가 형성되지 않고, 위아래의 재생 정도가 동일한 균일한 상태가 됩니다. 따라서 바닥 부분의 재생 정도가 매우 높은 교환층이 형성될 수 없으며, 그로 인해 역류 재생의 장점도 사라지게 됩니다.이렇게 되면 출수 수질이 악화되고, 운전 주기가 단축되며, 재생 효과도 떨어집니다.
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역류 재생 이온 교환기에서는 침대 상부의 수지가 심각하게 손상된 상태이며, 반면 침대 하부의 수지는 운전 중에 보호층 역할을 하여 손상 정도가 매우 낮습니다. 재생 시 새로운 재생액이 가장 먼저 닿는 곳은 바로 이 보호층이며, 이 부분의 수지는 완전히 재생됩니다. 반면 상부의 수지는 재생 정도가 낮습니다.재생 시 수지층이 엉망이 되면, 하부의 기능이 거의 상실된 수지층과 상부의 완전히 기능을 잃은 수지층이 섞이게 됩니다.동일한 양과 동일한 종류의 재생제를 사용할 경우, 하부 수지층은 원래의 재생 깊이에 도달하지 못한다.또한, 재생 과정에서 교환제층이 느슨해지면 교환제 입자들이 위아래로 움직이게 되고, 재생된 수지는 위쪽으로, 아직 재생되지 않은 수지는 아래쪽으로 이동합니다. 그 결과, 위에서 아래로 갈수록 재생 정도가 점점 높아지는 그라디언트가 형성되지 않고, 위아래의 재생 정도가 동일한 균일한 상태가 됩니다. 따라서 바닥 부분의 재생 정도가 매우 높은 층이 형성될 수 없으며, 역류 재생의 장점도 사라지게 됩니다.이렇게 되면 출수 수질이 악화되고, 운전 주기가 단축되며, 재생 효과도 떨어집니다.
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필터 하나가 왜 저하되는 걸까요?
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수지의 불규칙한 층 구조는 교환 면적을 줄여, 그 결과 재생 효과가 감소합니다
수지 재생은 염화나트륨 수용액을 이용해 아래에서 위로 층별로 진행되기 때문에, 수지의 층이 엉망이 되면 재생 효과가 분명히 떨어집니다.
수지의 배치가 균일하지 않으면, 특정 부분에서는 재생액과 수지의 접촉 면적이 작아져 재생액의 체류 시간이 짧아지고, 그 결과 재생이 불충분해집니다.
역류 재생 이온교환기에서는 침대 상부의 수지가 심각하게 손상된 상태이지만, 침대 하부의 수지는 운전 중에 보호층 역할을 하여 손상 정도가 매우 낮습니다. 재생 시 새로운 재생액이 가장 먼저 닿는 곳이 바로 이 보호층이며, 이 부분의 수지는 완전히 재생됩니다.그리고 상부의 수지 재생도는 낮은 편이며, 재생 시 수지층이 엉망이 되면 하부의 성능이 매우 낮은 수지층과 완전히 기능을 상실한 상부의 수지층이 섞이게 됩니다.동일한 양과 동일한 종류의 재생제를 사용할 경우, 하부 수지층은 원래의 재생 깊이에 도달하지 못한다.또한, 재생 과정에서 교환제층이 느슨해지면 교환 입자들이 위아래로 움직이게 되고, 재생된 수지는 위쪽으로, 아직 재생되지 않은 수지는 아래쪽으로 이동합니다. 그 결과, 위에서 아래로 갈수록 재생 정도가 점점 높아지는 구조가 형성되지 않고, 위아래의 재생 정도가 동일한 균일한 상태가 됩니다. 따라서 바닥 부분의 재생 정도가 매우 높은 교환층이 형성될 수 없으며, 그로 인해 역류 재생의 장점도 사라지게 됩니다.이렇게 되면 출수 수질이 악화되고, 운전 주기가 단축되며, 재생 효과도 떨어집니다.