고전압 임펄스에 의해 가속화된 배관 내 CaCO₃스케일 생성의 속도론 연구

김담하; 장인성

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김담하 (호서대학교) 장인성 (호서대학교)

저널정보: 대한환경공학회 대한환경공학회지 대한환경공학회지 제43권 제2호

발행연도: 2021.2

수록면: 125 - 134 (10page)

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이 논문의 연구 히스토리 (4)

2021

고전압 임펄스에 의해 가속화된 배관 내 CaCO₃스케일 생성의 속도론 연구

김담하 , 장인성 대한환경공학회지 2021.02 학술저널

고전압 임펄스를 이용한 경수의 Ca2+ 농도 저감 연구 : CaCO3 생성의 속도론적 고찰

김담하 환경공학과 2021.01 학위논문

2020

고전압 임펄스에 의한 CaCO₃ 생성의 속도론적 고찰

김담하 , 김재현 , 장인성 대한환경공학회 학술발표논문집 2020.11 학술대회자료

고전압 임펄스에 의한 CaCO₃ 생성의 속도론적 고찰

김담하 , 장인성 한국유체기계학회 학술대회 논문집 2020.11 학술대회자료

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목적: HVI (high voltage impulse) 기술을 활용하여 배관 및 열교환기 등에서 발생하는 탄산칼슘 스케일 형성을 가속화하는 반응을 속도론(kinetics) 관점에서 해석하여 반응 차수(n)와 반응속도상수(k)를 도출하는 것이 본 연구의 목적이다.
방법: Ca2+ 농도 2.5 mM이 포함된 인공 시료를 조제하여 HVI를 인가하였다. 온도 25, 40, 60℃에서 HVI의 전압을 각각 0, 5, 10, 15 ㎸로 변화시켜가며 감소하는 칼슘이온의 농도를 이온크로마토그래피로 측정하여 탄산칼슘(CaCO₃) 형성 반응의 반응 차수 및 반응속도 상수를 구하였다.
결과 및 토의: Ca2+이 탄산칼슘으로 침전되는 반응의 반응 차수는 2분자 2차 반응으로 나타났다. 반응속도 상수, k는 온도와 HVI의 인가 전압이 증가할수록 커졌다. 25℃에서 대조군(HVI를 인가하지 않은 경우)의 반응속도 상수 k는 3.0×10-3 L/(m㏖·hr)이었으나, 15 ㎸의 경우의 k값은 8.2×10-3 L/(mmol·hr)로 나타나 대조군의 k보다 2.7배 큰 것으로 나타났다.
결론: 탄산칼슘 형성 반응은 온도와 인가 전압이 증가할수록 가속되었으며, 이를 통해 HVI가 대체 탈염 공정으로 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

#HVI #CaCO₃ Scale #Ca< #SUP> #2+< #/SUP> #CO₃< #SUP> #2-< #/SUP> #Kinetics #고전압 임펄스 #탄산칼슘 스케일 #칼슘이온(Ca< #SUP> #2+< #/SUP> #) #탄산이온(CO₃< #SUP> #2-< #/SUP> #) #반응속도론

참고문헌 (21)

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B. C. Pak, S. D. Kim, B. J. Baek, D. H. Lee, A study of efficacy of physical water treatment devices for mineral fouling mitigation using artificial hard water, Trans. Korean Soc. Mech. Eng., 29(11), 1229-1238(2005).

D. J. Kukulka, M. Devgun, Fluid temperature and velocity effect on fouling, Appl. Therm. Eng., 27(16), 2732-2744 (2007).

J. J. Kim, Y. Y. Kim, H. S. Kim, Y. D. Jang, Removal and restraint effects by Mg metal on scale in water pipe, J. Miner Soc. Korea, 19(2), 111-121(2006).

J. S. Baker, S. J. Judd, Magnetic amelioration of scale formation, Water Res., 30(2), 247-260(1996).

H. H. Lee, S. K. Seo, Y. B. Kim, K. H. Cho, Composition technology of pulsed power system with high current, in Proceedings of the KIEE Conference, KIEE, pp. 2179-2181 (1999).

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