2012-11-29
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최순범(beom8649)
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해수담수화 기술로 역삼투압을 사용하는 것으로 알고 있습니다.
이때 사용하는 반투과막은 작은 입자는 통과하고 큰 입자는 통과하지 못하는 것으로 알고 있는데요.
바닷물의 소금성분인 Na와 Cl은 모두 H2O 보다 입자가 작은 것으로 알고 있습니다.
Na 116 pm
Cl 167 pm
H2O 126~250 pm (2개의 H가 105도로 벌어져 있어서 가장 긴 길이를 대충계산하면 250pm정도 되는것 같습니다)
역압을 걸었을 때 바닷물에 있는 순수한 물이 반투과막을 통과하여 담수쪽으로 이동하는 것으로 알고 있는데요. 위계산에 의하면 물이 Na나 Cl보다 입자가 큰데, 어떻게 이동이 가능한 것인가요?
역삼투를 이용한 해수담수화의 정확한 원리를 알고 싶습니다.
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- sea water
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조윤환님의 답변
2012-11-30- 0
역삼투 방식의 정수의 경우 왜 물보다 크기가 작은 이온이 통과하지 못할까요? 저도 배운지 오래되서 정확한 답변인지 확신이 가질 않지만 생각나는데로 말씀드려 봅니다. 일단 기억나는 것이 세포막과 비슷한 성질을 갖는 반투막을 정수용 여과막으로 사용한다고 합니다. 이러한 반투막은 나트륨이나 염소 이온 같은 물질 보다는 크키가 작고 극정이 낮은 분자를 잘 투과시키는 성질을 가지고 있다고 합니다. 때문에 극성이 높은 무기이온은 크기가 작아도 통과하기 힘든거죠. 세포막은 lipid bilayer 구조를 갖는 다고 배운 기억이 납니다. phospholipid가 이중으로 겹쳐진 구조라고 하지요. 아시다시피 phospholipid 양말단에 친수성 그룹과 소수성그룹을 가지고 있어서 친수성 그룹은 물과 접촉하는 방향으로 배열되고 소수성 그룹은 막내부를 향하고 있습니다. 따라서 극성이 너무 강한 물질은 막 내부를 통과하기 쉽지 않겠습니다. 막을 통과하는 물질의 종류는 사실 통과하려고 하는 물질, 용질이 되겠죠?, 용질과 막의 물리화학적 성질에 따라 좌우될 겁니다. 이해에 도움이 되었는지 모르겠네요. 관련 내용을 찾아 좀 더 심도 깊게 고민해보시면 답을 찾을 수 있을 겁니다. -
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이승윤님의 답변
2012-12-03- 0
제 생각이 도움이 될지 하여 말씀드립니다. 제가 이해하기로는 수화 반경과 donnan exclusion 인 것 같습니다. Na와 Cl은 물속에서 극성을 갖게 됩니다. Na+, Cl- 극성을 갖는 이온은 물분자를 끌어 당겨서 나트륨이온과 염소 이온을 둘러 싸게 됩니다. 흐르는 수돗물에 자석을 갖다되면 물의 흐름이 바뀌는 것도 비슷한 원리이겠네요.. 아무튼 나트룸과 염소이온을 물 분자들이 둘어싸면 원래의 크기 보다 덩치가 커 지게 되는것이지요. 이렇게 커진 이온의 크기를 수화 반경으로 나타냅니다. 잠시 인터넷을 뒤져 보니 아래에 수화 반경이 나오는 군요. (Table 6) https://netfiles.uiuc.edu/aluru/www/Journals/JPCB09.pdf 다른 요인은 donnan exclusion입니다. 보통 해수 담수화에 쓰이는 멤브레인의 표면은 음전하를 가지고 있습니다. 이때문에 음전하를 갖는 염소이온이 막을 통과하지 못하는 것이고, 이때문에 donnan exclusion으로 함께나트륨이온이 막을 통과하지 못하게 됩니다.