This experimental investigation has been made on the removal and recovery of salts and the regeneration of resins by Cycling Zone Adsorption technique using thermal swing.
In the case of Dowex Retardation Resin, equilibrium isotherms of NaCl, KCl, and $MgCl_2$ increased faster at 20℃ than at 60℃, and those of $CaCl_2$, $CuCl_2$ increased faster at 60℃ that at 20℃. Selectivity of several types of ions occurs in the order $Ca^{++}$, $Cu^{++}$, $Mg^{++}$, $K^+$, $Na^+$.
When effects of flow rate and temperature on break-through curve for KCl were examined, it was known that a decrease in flow rate and an increase in temperature caused a sharpening of the break-through curves.
Effluent concentration profiles of KCl, NaCl, $CaCl_2$, obtained from the Cycling Zone Adsorption operation was compared. Especially in case of KCl effects of system variables, such as concentration of feed, temperature difference, cycle time ratio, flow rate, and size of resin have been analyzed. The separation factor increased with decreasing particle size, diluting feed concentration, and increasing temperature difference. After the period of the mean residence time, the separation factor remains constant regardless of the flow rate at different temperature.
A quasi-homogeneous mathematical model was developed for the purpose of examining the quantitative effect of system variables. Numerical solutions obtained by this model agree well with experimental results. Effective diffusivity obtained from well-stirred system is $1.91\times10^{-7}cm^2/sec.$ at 5℃, $7.21\times10^{-7} cm^2/sec.$ at 60℃.
본 연구는 온도를 swing시킨 주기적 흡착 변환 공정을 사용하여 resin을 재생시킬 수 있는가와, 염의 제거와 회수를 동시에 어느정도 할수 있는가에 대해 고찰하였다.
먼저 Dowex Ion Retardation Resin과 여러가지 염과의 흡착 평형 등온 실험을 통해 KCl, NaCl, $MgCl_2$ 용액은 60℃ 일때 보다 20℃ 일때 흡착이 더 잘되며, $CaCl_2$, $CuCl_2$ 용액은 20℃ 일때 보다 60℃ 일때 더 흡착이 잘되며, 선택도는 $Ca^{++}$, $Cu^{++}$, $Mg^{++}$, $K^+$, $Na^+$ 순서였다.
KCl용액을 원료로 주입하여 break-through curve에 대한 유속과 온도 영향을 고찰하여 유속이 작을때 곡선이 더 sharp하며, 온도가 높을때 곡선이 더 sharp한 것을 알았다.
염중에서 KCl, $CaCl_2$, NaCl을 선정하여 주기적 흡착 변환 공정으로 실험하여 각각의 출구농도분포를 비교하였고 특히 KCl에 대해서는 실험변수(온도차, 원료의 농도, 주기시간비, 유속, 흡착제의 크기) 각각의 영향을 실험을 통해 분석하였다. 그결과 resin particle이 작아짐에 따라, 원료의 농도가 저농도 일때, 온도차가 클수록 분리 정도가 증가하였다. 평균 체류 시간이 지난 다음 온도변화를 줄때 유속변화는 분리정도에 영향을 별로 주지 못한다.
각 실험변수의 정량적 효과를 알아보기 위해 quasi-homogeneous model을 세워 수치모사하여 실험결과와 잘 일치하는 것을 보았다.
유효 확산 계수는 well-stirred계에서 실험하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
5℃에서 $1.91\times10^{-7}$ (㎠/\sec)
60℃에서 $7.21\times10^{-7}$ (㎠/\sec)
그리고 이 parameter값은 수치모사하는데 사용하였다.
