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이온교환막을 이용하는 확산투석은 농도차가 구동력인 막공정으로서 철강 산업, 금속 제련 산업, 전기 도금 산업 등으로부터 발생되어지는 폐산으로부터 염산 및 기타 산들을 회수하는데 사용된다. 이론적으로는 초기산 농도가 증가함에 따라 구동력인 농도차가 커지므로 선형적으로 산의 투과속도가 증가하게 된다. 그러나 염산의 경우 약 3 N 이상의 고농도 범위에서는 투과속도 증가율이 농도차가 커짐에 따라 감소하였다. 본 연구에서는 막흡수 실험과 확산투석조 실험을 통해 염산을 회수하기 위한 확산투석에 산의 농도가 미치는 영향과 농도 범위에 따른 음이온 교환막 내부에서의 산의 이동 기작을 고찰하였다. 실험 결과 저농도(<2 N)산의 경우에는 산의 분자확산, 그리고 고농도 (>2 N)산의 경우에는 수소이온 투과현상 (proton leakage)이 막에서의 지배적인 이동 기작임을 알 수 있었다. 또한 고농도 범위에서는 삼투압에 의한 물분자의 이동과 막의 탈수현상이 수소이온의 이동을 방해하므로 막에서의 산 플럭스 증가율이 감소하였다.
Diffusion dialysis is a membrane process driven by concentration difference using ion-exchange membranes and has been employed for many years for the acid recovery from acidic waste generated in steel, metal-refining and dectro-plating industries. Theoretically acid flux increases in propomon to the acid concentration difference. At acid concentrations higher than 3 N HCl, however, the acid flux had not increased linearly with the concentration difference. In this paper the effects of acid concentrations on diffusion dialysis for hydrochloric acid recovery and the acid transport mechanism in an anion exchange membrane were studied by membrane sorption tests and diffusion clialysis cell tests. The experimental results showed that the molecular diffusion was a major transport mechanism in a low acid concentration range and the proton leakage through an anion exchange membrane played an important role at higher acid concentrations. Also osmotic water transport and membrane dehydration retarded the transport of protons and caused the permeate flux to decrease.
