흡착공정: 파과곡선 분석

흡착공정: 파과곡선 분석 (시험 대비)

1. 파과곡선이란?

흡착공정에서 파과곡선은 흡착재(예: 활성탄)가 물 속 오염물질(피흡착제)을 흡착하는 능력을 시간(또는 처리량, Throughput units)에 따라 보여주는 그래프예요.

• 가로축: 처리량 (Throughput units, 처리한 물의 양).
• 세로축: 처리수 농도 (\( C/C_0 \), 초기 농도 대비 처리수 농도).

2. 피흡착제 성상에 따른 파과곡선 변화

피흡착제의 성상(흡착성, 생분해성)에 따라 파과곡선이 달라져요. 아래 그림을 분석해볼게요.

2.1 그림 분석 (4가지 곡선)

그림은 피흡착제의 성상에 따라 4가지 파과곡선을 보여줍니다. 각 곡선을 간단히 정리했어요.

1. 흡착 가능, 흡착 불가능, 생분해 불가능 (Adsorbable, nonadsorbable, and nonbiodegradable)

• 피흡착제가 섞여 있음: 일부는 흡착 가능, 일부는 흡착 불가능, 생분해는 안 됨.
• 곡선 특징: 가장 빨리 파과 발생 → 처리수 농도(\( C/C_0 \))가 빠르게 1에 가까워짐.
• 이유: 흡착 불가능한 성분이 바로 빠져나가고, 생분해도 안 되므로 흡착 가능한 성분만 제거됨.

2. 흡착 가능, 흡착 불가능, 생분해 가능 (Adsorbable, nonadsorbable, and biodegradable)

• 피흡착제가 섞여 있음: 일부는 흡착 가능, 일부는 흡착 불가능, 생분해 가능.
• 곡선 특징: 파과가 중간 속도로 발생 → 처리수 농도가 중간 속도로 올라감.
• 이유: 흡착 불가능한 성분은 빠져나가지만, 생분해 가능한 성분이 추가로 제거되어 파과가 약간 늦어짐.

3. 흡착 가능, 생분해 불가능 (Adsorbable and nonbiodegradable)

• 피흡착제가 흡착 가능하지만 생분해는 안 됨.
• 곡선 특징: 파과가 비교적 늦게 발생 → 처리수 농도가 천천히 올라감.
• 이유: 흡착재가 피흡착제를 잘 잡아주지만, 생분해가 안 되므로 흡착 용량이 차면 파과 발생.

4. 흡착 가능, 생분해 가능 (Adsorbable and biodegradable)

• 피흡착제가 흡착 가능하고 생분해도 가능.
• 곡선 특징: 파과가 가장 늦게 발생 → 처리수 농도가 가장 천천히 올라감.
• 이유: 흡착과 생분해가 함께 일어나 피흡착제가 더 오래 제거됨.

2.2 파과곡선 변화 패턴 (외우기 쉽게)

• 흡착 가능, 흡착 불가능, 생분해 불가능: 파과 가장 빠름 → 농도 급등.
• 흡착 가능, 흡착 불가능, 생분해 가능: 파과 중간 속도 → 농도 중간 속도로 올라감.
• 흡착 가능, 생분해 불가능: 파과 비교적 늦음 → 농도 천천히 올라감.
• 흡착 가능, 생분해 가능: 파과 가장 늦음 → 농도 아주 천천히 올라감.

시험 대비 핵심 요약

파과 속도 순서: 흡착 가능, 흡착 불가능, 생분해 불가능 (가장 빠름) → 흡착 가능, 흡착 불가능, 생분해 가능 → 흡착 가능, 생분해 불가능 → 흡착 가능, 생분해 가능 (가장 느림).

이유: 흡착 불가능한 성분이 많을수록 파과 빠름, 생분해 가능하면 파과 늦어짐.