공업용 정수기, 정수처리장치, 수영장, 스파, 필터제조 및 판매 Untitled Document
       
     

subject PAC2006/08/22
- PAC에 대한 고찰
1. 서론
정수처리의 목적은 정수시설의 단위공정별로 유량과 수질의 양론적 물질수지를 기초로 하여 원수
중에 포함된 현탁 물질(제거대상 물질)을 제거하여 양질의 수돗물을 충족하게 생산 공금하는데 있다 이러한 정수기술은 처리대상물질에 따라 물리화학적인 방법 또는 미생물학적인 방법을 적용 처리하고 있다. 물리화학적인 정수처리과정에서 정수약품은 필수적이며, 사용용도에 따라서 응집제, 응집보조제, 알카리제, 소독약품등이 있다. PAC(Poly Aluminum Chloride)는 응집주제로서 그 성능이 우수하며 국 내외에서 널리 사용되고 있다. PAC가 개발되기 전에는 주로 고체 황산알루미늄(AS)이나, 액체 황산알루미늄(LAS)를 사용하였다. 일반적으로 PAC는 AS나, LAS보다 응집성능과 제탁 효과등 처리성능이 우수하고, 알칼리제의 필요량이 작고, pH에 대한 응집범위가 넓고, 저수온, 저알카리도에도 효과가 있으며 저장성, 투입시설의 콤팩트화가 가능한 것으로 평가되고 있다. 그러나 원수 수질성상의 변화, 새로운 응집제의 개발, 저장상의 침전물 생성등 상환변화의 문제점에 대한 연구 검토와 개선이 필요하다. 정수처리의 혼화 · 응집 · 침전 · 여과 · 소독과정에서의 응집제 기능은 정수효과를 가늠하는 기본이 되고 있다. 즉, 원수 중에 들어있는 현탁 물질을 응결(Coagulation), 응집(Floculation)을 통하여 침전여과 제거시키게 되며, 이때 대부분의 미생물도 함께 제거된다. 따라서 응집효과가 떨어지면 처리된 수질도 저하되고 여과지등 처리부하를 가중시켜 수 처리 공정 관리에도 지장을 초래한다. 이러한 의미에서 현재 사용하고 있는 무기고분자 응집제인 PAC에 대한 이화학적인 성질, 응집처리 효과, 사용과 취급상의 문제점 등에 대해서 기술코자 한다.
2. 본론
1) 이화학적 성질 ·PAC는 다 염기성 염화 알루미늄으로 일반식은 [Al2(OH)nCl6-n]n로 표시된다.
수용액에서 아쿠아 착이온 [Al(H2O)6]3+을 형성 배위화합물로 OH기를 가교로 다액 착제가 거대화되어 무기 고분자 화합물이 형성된다. ·또한 PAC는 다 염기성 다가 전해질이며, 다가 음이온으로서 황산이온을 함유한 저 중합도 고분자 응집제로 일정한 SO4/Al 몰 비를 갖는다. ·축중합 작용에 의하여 생성되는 복잡한 구조의 물질로 제품의 성능은 염기도, 중합도, 다가 음이온 물질농도, pH, 안정성, 희석성, 동결점, 점도 등에 따라 좌우된다.

1-1. 염기도 PAC중의 전Al의 당량과 결합되어 있는 OH가 당량의 백분율로 정의되며 조성, 구조,
이화학적 성질 응집효과, 저장상의 안전성 등과 관계
된다. Al2(OH)nCl6-n 의 경우 염기도는 다음과 같다.

3 × 100 = 3 × 100 = 50%
2×100 = 6 x 100 = 50%

1-2. 중합도 염기성 다핵 알루미늄의 중합도는 염기성 알루미늄의 형태, 평균 중합도, 염기도와의
관계, 양이온의 전하와 한계농도등과 관련 매우 복잡하여 명백히 밝히기는 어렵다.
1-3. 농도, 비중, 온도의 관계 온도에 따른 Al2O3 의 농도와 비중과의 관계는 염기도, 중합도 및 공존물질에 따라 차이가 있으며, 관계식은 다음과 같다.
D = (0.02690 - 1.1 × 10-6 ×T) × A + (0.9618 - 2.2 × 10-6 × T)
여기서 D=비중, A=Al2O3농도(%), T=온도(℃)
1-4. pH 및 알칼리 소비량 PAC는 고 염기성이기 때문에 AS에 비하여 처리 수에 대한 pH의 강하가 적으며, 따라서 알칼리제의 소비량도 1/2 이하이다.
1-5. 동결온도 ·PAC(Al2O3 10%) = -18℃이하 ·LAS(Al2O3 8%) = -15℃
1-6. 안정성 순수한 PAC는 매우 안정하며, 염기도 83% 이하에서 약 1년간 변질되지 않지만, SO42-, CrO42-, PO42- 등 다가 이온과 반응하여 염기성 다핵체가 형성되는 특성이 있다. 황산 기를 공존
함유하기 때문에 염기도, 중합도, 농도,온도, 공존 염류의 인자에 의하여 안전성 및 응집성능에 약간의 차이가 발생된다. 보통 원액 저장 시 6개월 이상 안정하며 희석용액은 분해되기 쉽고, 5∼30%
범위가 불안정하다.
1-7. 특성조건에 따른 상호관계 ·PAC는 수용액에서 알루미늄 다핵체를 형성하기 때문에 중합도는 염기도에 의하여 변화된다. 즉, 염기도의 증가에 따라 중합도가 증가한다. 보통 중합도는 10 이하이다. ·보통 염기도가 높아지면 알루미늄 단핵체의 량은 감소하며 전하도 감소한다. 따라서 염기도가 높다 해서 응집효과가 큰 것은 아니다. 결국 응집효과를 높이기 위해서는 Al의 폴리머 형태의 전하
가 크면 응집효과도 좋다. ·염기도와 응집효과는 밀접한 관계가 있고, 보통 염기도 45∼60% 범위가 적당하다.

2) 생산관리상 주의점 2-1. 침전물 발생대책 ·제품생산 공정 상 불안정한 중합체의 형성 시 반응에
의거 백탁 침전물이 발생되므로 제품의 순도를 높이기 위한 연구개선 필요 ·제품의 불순물 최소화

※ 침전물 형성, 다가이온(SO42-, CrO42-, PO42- 등) ·색도가 투명, 적정 염기도, 중합도 SO4/Al ·충분한 백토여과 공정 2-2. 운 반 ·PAC 운반탱크는 내식성 재질일 것 ·중량 및 용량에 대한 검증 승인 요 ·PAC의 온도가 상온에 가까울 것 ·이송장치의 장착 ·송장내용과 실량의 일치 ·LAS등 혼용운반 금지 2-3. 저장 사용 ·내식성 재질 사용 ·정기적인 침전물 제거 ·장기보관 금지 ·희석사용 억제 ·동결에 주의 ·누출방지(방수)
3. 결론
PAC는 성능이 우수한 응집제로서 현재 널리 사용되고 있지만 원수 수질 성상이 변화되어 년중 특정기간에는 최적의 응집조건을 유지하기 어렵기 때문에 대안이 요구되고 있다.
현재 용도에 따라서 여러 계통의 응집제가 생산 실용화되고 있으며, 특히 응집범위와 침강성이 강한 유기고분자 응집제가 나오고 있다.
또한 장기 보관 시 침전물 생성에 대한 정기적인 청소 제거가 필요하며 이에 따른 폐기물 처리문제
가 방생되되 있기 때문에 재 이용과 제품의 고급화를 위한 제조 생산공정의 개선이 필요하고 과학
적인 품질관리가 요구되고 있다.
따라서 서울시에서도 상수도의 최적의 응집제 적용을 위한 연구 검토가 시행되고 있다.
(출처 : '정수처리공정에서 염기도의 영향' - 네이버 지식iN)


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