폴리머란 무엇인가?
- 고분자 응집제인 폴리머는 일반적으로 보조 응집제라는 단어로 불립니다. 일반 응집제와 다른 응집 메커니즘 때문인데요. 폴리머는 일반 응집제와 달리 형성된 플럭의 크기를 키워주는 것이 주 목적이기 때문입니다.
- 폴리머는 주로 양이온과 음이온으로 되어있습니다. 각 처리장의 환경에 맞게 구매하여 사용합니다.
- 고상의 폴리머를 구매하여 사용하는 경우가 많고 현장에 용해장치를 설치하여 원하는 농도로 주입하는 것이 일반적입니다.
폴리머의 역할
- 기본적인 응집제의 역할인 콜로이드 물질의 중화작용 역할을 합니다.
- 폴리머의 핵심 역할은 입자간의 가교(다리를 놓는) 역할을 통해 입자간의 결합을 강화하고 침전에 용이하도록 플럭의 크기를 키워줍니다.
- PAC와 Alum 등의 응집제의 성능을 보완하는 역할을 합니다.
- 일반적으로 응집제를 투입 후 적절하게 혼합 된 상태로 보조응집제인 폴리머를 투입합니다.
(여러가지 응집제에 대해 궁금하시다면 ‘수처리 응집제’ 포스팅을 참고하세요)
폴리머 영향 인자
1. pH가 미치는 영향
- 폴리머의 종류에 따라 다를 수 있지만 적정 pH는 6.5 ~ 7.5로 가장 활발한 응집반응을 보입니다. pH가 변함에 따라 폴리머의 전하 밀도와 구조가 변하면서 응집 효율이 감소할 수 있습니다.
- pH는 폴리머의 용해도와 이온화에 영향을 미칩니다. 이런 점들은 폴리머가 물속에서 분산되고 반응하는데 영향을 줍니다.
- 금속 이온이나 수산화 이온의 농도는 pH에 따라 달라질 수 있으므로 응집에 영향을 줄 수 있습니다.
1.1 pH가 산성일 때
- 약산성 : 적정 산성 조건에서는 폴리머의 전하가 양전하를 띠어 강한 응집력을 보입니다. 양전하의 폴리머는 음전하의 콜로이드 물질과 결합하는데 수훨해집니다.
- 강산성 : pH가 과도하게 높으면 알루미늄계 음이온 증가로 인해 응집력을 저해시킵니다. 화학적 안정성이 저해되면서 콜로이드 물질과의 상호작용이 감소하게 됩니다.
1.2 pH가 알칼리성 일때
- 폴리머의 전하가 중화되거나 음전하를 띠면서 응집력이 감소할 수 있습니다. 일반적으로 하수 내 콜로이드 물질은 음전하를 띠고 있기 때문에 같은 음전하를 띠는 경우 응집력이 감소합니다.
- 높은 pH에서는 물속의 OH-의 농도가 높아지면서 폴리머와의 입자 사이에 결합을 방해할 수 있습니다.
2. 수온이 미치는 영향
- 수처리 분야의 많은 부분이 수온에 영향을 받습니다. 폴리머 역시 수온에 영향을 받게 됩니다.
- 수온이 높아지거나 낮아지는 경우 물 분자의 운동이 증감하여 응집에 영향을 줍니다.
- 또한 온도 변화에 따라 폴리머의 구조가 수축 또는 확장하게 되어 응집력에 영향을 줍니다. 확장하는 경우 표면적이 넓어지면서 응집에 용이하지만 과도하게 넓어지면 구조가 파괴될 수 있습니다.
2.1 수온이 낮은 경우
- 수온은 폴리머 자체뿐만 아니라 물의 점성에도 영향을 줍니다. 점성이 커지면 폴리머가 물속에서 분산하는데 어려움이 있습니다.
- 수온이 낮으면 화학반응이 감소하기 때문에 응집 효율이 감소합니다.
- 일부 응집제는 저온에서 물에 녹는 속도를 저하시킬 수 있습니다. 그래서 일반적으로 폴리머를 사용할 때는 고상의 폴리머를 액상으로 용해시켜 사용합니다.
2.2 수온이 높은 경우
- 수온이 적절하게 높은 경우 낮을 때보다 폴리머의 확산이 잘 되어 응집력도 증가합니다.
- 화학반응이 잘 되면서 입자들을 응집시키는 속도가 증가합니다.
- 지나치게 높은 경우에는 폴리머가 열에 의해 분해되어 응집 성능이 떨어질 수 있습니다.