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민수 사
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2 필터의정의 필터는중간체의작용을통해특성물질안의오염물을제거하는활동이다 필터는물질의분리를하는공정이다. 분리의정도는물질의종류에의해서결정된다. 오염물질을함유하고있는필터링전의유체 미세한구멍여과된물질 Filter Medium 2

3 왜필터를사용하나? 제품의품질향상을위하여 장비의보호를위하여 시장에서의규율성의통일을위하여 생산품의기준화 환경보전 생산품회복 3

4 분리공정 분리의과정은다음의공정을이용함으로써가능하여진다 : 밀도 / 덩어리 --- 침전 규칙적크기 -- 체 다른특성 화학적구조변화 자성 4

5 필터의공정 대부분의공정이오염물의분리를목적으로한다 : 보존공정 차단 탄력의고착 확산 흡착 전기적효과 흡수성 5

6 Inertial Impaction Mechanism 입자는유체의길을따르지않고대신 Filter 구조물에부착된다 Can 은 filter 외부표면과 filter 안에깊게발생된다 내부구멍은막고 filter 의표면을막는다 6

7 탄력고착공정 입자는유체의길을따르지않고대신 Filter 의구조물에부착된다 Brownian 운동은가스상에서입자를잡아내는데중요한역할을한다 7

8 차단공정 Filter 표면에서입자와의정면충돌 Filter 표면에서 Cake 의형성을유도한다 8

9 체뜨기공정 Cake 형성 단력고착확산차단직접차단 필터구조 9

10 흡착필터링구조 필터구조의전하는오염물을끌어당기고묶는다 오래전에사용된불연필터는불연섬유의자연적전하때문에효과적이었다 현재 non 불연흡수필터는필터구조의표면에코팅된특별한수지에의해진화를보여준다 10

11 Due to:- 흡착 오염물과필터중간물의소수성 group 에서 van der waals 인력이발생 표면의상호작용반대전하 Van der Waals 의힘 11

12 흡착과 정전기 효과 Colloid silica 같은 미세한 음입자 12

13 13

14 오염물질의종류 세균 누룩과곰팡이 섬유질 광물 (dissolved & un-dissolved) 중간생간물반응 침전물 녹, 산화물, 침전입자 14

15 오염물질 오염물질의본성은필터수행능력의결정에매우중요한역할을한다 오염물질의기본적특성은필터공정에영향을미친다 : 크기? 모양? 강도? 안정성? Particles. Gel 15

16 오염물질의종류 제거의정도는오염물의크기, 모양, 변형에의해영향을받는다 변형입자들은제거를위해단단해졌고모양과압착에의해변형할수있다 실제적실험실상에서의필터수행력의결과는각각의 user 들의사용과는많은차이를보일수도있다 16

17 젤같은변형입자는제거가 까다롭다. 차압이증가될때 필터의제질 Back 17

18 마이크론의개념? Micrometer 또는 micron 은측정단위의하나이다 1 1 micron = 1/1000 mm = inches 인간이볼수있는가장작은크기는? ~ 40 micron 기호 : µm 18

19 인간머리카락 Vs 카본입자 Human Hair 1 micron 10 micron 62 micron 20 micron 75 micron 19

20 Filtration Dimension Dalton k 100k Above 500k Dalton Ionic Molecular Macro molecular Micro Particle Marco Particle Micron Size Synthetic Dye Paint Pigment Virus Hair Est. Material Size Colloidal Silica Sea water salt Bacteria DI Resin Fine White Blood Cell Sand Metal Ion Cigarette smoke Red Blood Cell Mist AC Dust Removal Process De-Ionizer Distillation Microfiltration + Positive charge Microfiltration Particulate Filtration Sedimentation By Lee Yiu Meng 1 st August 2003 Ultrafiltration/Reverse Osmosis Centrifugal 20

21 21

22 필터재질의종류 섬유질의필터 Fibers: Glass, metal, ceramic, Polymer, cellulose, etc. < um Charged fibers: Rosin wool, etc. 일반적인필터재료. Media: Nylon, Cellulose, Polyvinylidene Difluoride (PVDF), Polytetrafluoroethylene (PTFE), Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polysulfone (PSf), Polyether Sulfone (PES), Metal, Ceramic 직물필터 - Bag filter 알갱이로이루어진필터 22

23 필터구조의종류 Surface vs. depth filters Rigid vs. non-rigid filters Graded porosity vs. Uniform porosity 23

24 Surface vs. Depth Filters Surface 오직한가지방법으로오염물을잡는다 표면에서차단되는형태 주름을접어서표면적을넓히는방법으로만들어진다 Depth 길고변형력이좋은입자를잡아내는데효과적이다. Surface 방법에비하여많은오염물질을잡을수있다. 등급이있는메디아의구멍크기는바깥쪽에서큰입자를잡고안쪽에서작은입자를잡아낸다.( 필터면적의효율증대 ) Surface 형태에비하여압력의떨어짐이심하다 24

25 Surface vs. Depth Filters Surface Depth 25

26 딱딱한 vs. 딱딱하지않은필터 딱딱한필터 Pore size 의유지가가능하다. 보류된것은구멍구조의오염물질을막는다. 딱딱하지않은필터 압력의변화에의해 Pore size 가변화한다. 필터사용과정에서압력의변화에의하여이물질을뱉어낼확률이높다. 필터의변형은오염물질의직접적인통과를돕게된다. 26

27 딱딱하지않은필터 오염물질을 뱉어내는경향을보인다 Filter media 27

28 단계적 vs. 일정한다공성 단계적다공성 가장큰구멍은필터의가장외부 오염물질은대부분필터에막힌다 오염물질의크기가광범위할때효과적이다 필터를설명할때주로사용되는방법이다 일정한다공성 필터전체적으로같은크기의다공성을가진다 오염물질은필터의안쪽과바깥쪽을막는다 일정한 pore size 를가지는오염물질을잡는데효과적 필터를분류할때주로사용되는방법이다 28

29 일정함 vs. 단계적다공성 Uniform Depth 29

30 분리의정도 정화 모든고체성의오염물을제거. 초순수물과화학물질 분류 필요한물질은남겨놓는다 Chemical-Mechanical polishing slurry, magnetic recording media, metallic auto paints 30

31 단단한입자를위한보존커브 31

32 32 32 Pore Fiber 비어있는비어있는비어있는비어있는비어있는비어있는비어있는비어있는부피부피부피부피부피부피부피부피필터에필터에필터에필터에필터에필터에필터에필터에한부분을부분을부분을부분을부분을부분을부분을부분을열어라열어라열어라열어라열어라열어라열어라열어라. 비어있는비어있는비어있는비어있는비어있는비어있는비어있는비어있는부피에부피에부피에부피에부피에부피에부피에부피에증가는증가는증가는증가는증가는증가는증가는증가는유속을유속을유속을유속을유속을유속을유속을유속을낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다차압을차압을차압을차압을차압을차압을차압을차압을낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다서비스서비스서비스서비스서비스서비스서비스서비스생명을생명을생명을생명을생명을생명을생명을생명을낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다낮춘다

33 비어있는부피 Voids 82.0% 18.0% Fiber 33

34 비어있는부피와먼지수용력은섬유질의직경에중요하다. 섬유질의직경감소는비어있는부피의증가이다. (assuming constant pore size) 34

35 단계적밀도기술 35

36 One AP Filter = 5 String Wound Filters One AP Filter = 4 Pleated Filters One AP Filter = 3 Spun Polypropylene 36

37 합성수지는단계적밀도기술이 아닌결합이다. 필터벽의바깥쪽표면은작은입자통과를막는다 Unused depth Pressure loss 37

38 38

39 일반적인필터용어 ph 탁도 유량 차압 생산량 표면속동 먼지를잡는능력 점성 운전온도 운전압력 Micron Rating 제거효율 39

40 ph 에대하여얼마나아느냐? Acid E.G. Hydrochloride (HCL) Neutral E.g. Water Alkaline E.G Sodium Hydroxide (NaOH) 40

41 탁도 유체의투명도측정 숫자가낮을수록더맑다 단위는 NTU 촉매는 0~2NTU 41

42 차압 P 1. 흐름저항에의해발생 2. 깨끗한필터는작은구멍에의해.. 42

43 차압의용어 차압 차압 (Pressure Drop P) Inlet Outlet 7-55 =2 bar d 7 bar inlet pressure 7 Clean P 필터링전에시작한차압은어떤오염물을응축시킨다 5 bar outlet pressure 5 43

44 44 44 용어용어용어용어용어용어용어용어최대의최대의최대의최대의최대의최대의최대의최대의허용압력을허용압력을허용압력을허용압력을허용압력을허용압력을허용압력을허용압력을떨어뜨린다떨어뜨린다떨어뜨린다떨어뜨린다떨어뜨린다떨어뜨린다떨어뜨린다떨어뜨린다제한을제한을제한을제한을제한을제한을제한을제한을넘어선넘어선넘어선넘어선넘어선넘어선넘어선넘어선필터는필터는필터는필터는필터는필터는필터는필터는구조적으로구조적으로구조적으로구조적으로구조적으로구조적으로구조적으로구조적으로흐트러흐트러흐트러흐트러흐트러흐트러흐트러흐트러질수도질수도질수도질수도질수도질수도질수도질수도있다있다있다있다있다있다있다있다차압

45 여과율 Nominal ( 일반적여과율 80% 이하 ) Absolute ( 절대적여과율 99% 이상 ) 45

46 여과율 - 용어 Nominal 전제적인 Micron 비율은제조자에의해할당되어진다. 90%, 95% 에주어진크기는특별한오염물질의무게에의해비율보유율에관하여표현된다. Absolute 기계적으로이것은어떤입자도절대적비율의필터를통과하는것보다더클수없다고정의 부분적으로각각의제조자는절대적비율의그들자신의정의로나타낸다 일반적이나산업범위에서는받아들어지지않는다. 46

47 여과율 - 용어 CUNO 는 Beta Ratio (β( x ) 1000 에규정된입자크기처럼 Absolute Rating 으로정의한다. 그리고실행하거나필터를사용하는기간을통하여그것의가치를신청. Beta Ratio 는제거율이 99.9% 생산율과여과율은측정가능함. 다른재료로발생시켰을때는직접적인비교가어렵다 47

48 Beta Ratio =1000 β 5 = in/out =1000/1 = particles 1 particle found downstream 48

49 Beta Ratio 효과 B-1 Number In Number Out X 100 = X 100 B Number In Beta Ratio =1000 has a 99.9 % efficiency Beta Ratio =100 has a 99% efficiency Beta Ratio =10 has a 90% efficiency 49

50 50

51 여과에영향을미치는인자 Filter Filter - pore size, 일정한 pore, pore 체적, 두께, 일정한구조, ( 전기적 ) 표면변화 오염물질 - 크기 크기, 종류, 딱딱한정도, 안정성 (shear sensitivity), ( 전기적 ) 표면전하띔, 채움 유체 - 유량, 온도, 산도, 점도, 구성 51

52 유량과찌꺼기효과 다음과같이 filter 구역 ( 찌꺼기 ) 에서유속이느려진다 : 필터의수명이길수록 여과효과개선 Thumb 규칙 : 두배의유체는두배의필터크기로여과시스템에주어진유속에의해두배의유체는두배의필터크기로계산될수있다. 52

53 유량의부분효과 주어진유량에의해필터시스템으이크기는다음과같다 : 많은찌꺼기 ( 예. 작은여과면적 ) 로크기를정하면, 결과적으로시스템은작아지고, 수명도짧아진다. 적은찌꺼기 ( 예. 넓은여과면적 ) 로크기를정하면, 시스템은넓어지고수명도짧아진다. 여과조작 일괄공정이완료될때까지가끔씩필터수명이감소될수있다. 이런경우필터를조기교체하여설비중단을피할수있다. 53

54 온도, 유체구성과산도 유체와필터는다음에의해비교된다. 온도 유체구성과산도 방출 유체와필터는친화성이있어야한다. 친화성을모들경우 Customer 입장에서는 test 를해보아야한다. 54

55 유체점도 점도는흐르는유체의내부마찰로계산한다. 꿀과같은높은점도의유체는흐를때늦게흐르고보다넓은압력을요구한다. 일반적점도단위 ; centipoise (cp), centistoke (cst), SSU 물 = 1 cp, 꿀 = 대략 300 cp 55

56 점도의이해 물방울 꿀방울 56

57 점도효과 점도는온도에강한영향을받는다. 온도가높아지면점도는급격히감소한다. 대부분일반적 (Newtonian) 유체의흐름은압력이두배로높아지면유속이두배가된다. 케찹, 그리스와페인트같은일부 (thixotropic) 유체는빨리흐를때보다최소의압력이주어지면충분히흐르지못한다. 57

58 차압 Filter housing 에서의주입부 ( 압력이높은쪽 ) 와출수부 ( 압력이낮은쪽 ) 의압력차는필터로어떤유체가통과하느냐에달려있다. 일반적인차압의약자 ; dp, or psid inlet 과 outlet 에서의압력차이는 압력강하 를나타낸다. 58

59 여과하는동안의차압변화 여과시작시 : dp 는낮다, 가끔 < 2 psid 최초값에서 dp 가증가하는여과과정일때, 최초보다느려지고, 필터가연결될때보다빨라진다. 여과종료 : dp 는최고, Cuno rigid filter 는대략 30~35psid, non-rigid filter 는대략절반정도. 59

60 FILTER 막힘 Cake 형성 완전한막힘과점진적인구멍막힘 60

61 어떻게필터가막힘이생기나? 구멍 Cake 형성 입자 Filter 차압 방출량 (colloid 갯수 ) 61

62 어떻게필터가막히게되나? 표면에 Cake 형성 Cake 가형성되는시간에따라가는것들이걸러진다. 시간에일정하게압력감소 필터구조와구멍막힘 구멍면적이막히면서압력감소가처음엔느려지다급격히증가한다. 둘다실제수명에서작동할수있다. 62

63 63

64 보존과막힘 기억해야할중요한점 두가지 ( 다음장으로 ) 64

65 오염물질 - 매질상호작용 : 두가지 두가지오염물질형태 두가지매질형태 두가지 Capture 공정 두가지 Filter plug 방법 65

66 두가지오염물질입자형태 딱딱한입자 * 변형이불가능하다 물렁한입자 변형이가능 * 기하학또한중요할수있다. 66

67 두가지 Filter 매질형태 깊이 표면 / 막 67

68 FILTER 매질형태와포집공정 68

69 두가지포집공정 체치기 또는차단 달라붙기 또는확산과채움 69

70 달라붙기 어떤 달라붙기 도포집은다음고같이증대된다 : 1. 전기적으로 (+/-) 2. 친수성 / 소수성 예 1. 양전하를띈 filter. 2. 물속에서단백질은소수성그룹에서소수성결합을한다. 3. 유리를좋아하는 triglycerides 와지방산 70

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슬라이드 1 ADVANTEC 제품소개 Index 1. Application 2. About filtration 3. About Application Application Where to filter Filtration Application Where to filter Application Filter Customers Quality assurance / quality control