여과(濾過, filtration)는 액체고체가 혼합된 물질을 입자의 크기 차이를 이용해 분리하는 방법이다. 여과를 통해 얻어낸 여과액(濾過液)은 녹지 않는 물질이 들어 있는 혼합물을 거름 장치에 걸렀을 때 거름종이를 통과해 모인 액체이다.

여과를 설명하는 단순 그림: 공급원(FEED)에서 크기가 너무 큰 입자들은 여과기의 격자 구조를 통과할 수 없지만, 액체와 조그마한 입자들은 통과하여 거른액(FILTRATE)이 된다.

정의편집

물속으로 가라앉는 모래 같은 것이면 데칸테이션으로 분리시킬 수 있다. 그러나 흙과 같이 입자가 작아서 물 속에서 휘저었을 때, 곧 가라앉지 않는 것은 체로 쳐서 나누는 방법을 이용하면 된다. 이 경우 거름 종이가 체의 구실을 한다. 거름 종이는 특수한 셀룰로오스로 되어 있는 종이인데, 작은 틈이 있다, 보통은 둥근 거름종이를 사용하는데, 대개는 거름 종이를 넷으로 접은 다음 한쪽을 벌려서 원뿔꼴로 만들어 깔때기에 끼워서 사용한다. 이때 원뿔꼴 거름종이의 반면은 세겹이 되고 다른 쪽 반면은 흩겹이며, 사용되는 부분은 거름종이 전체의 절반에 해당한다. 거름종이를 여과할 액체에 적셔서 깔때기에 꼭 붙게 하고, 액체를 그릇에 조용히 유리 막대를 타고 흐르도록 하면서 거름종이 위에 붓는다. 이때 액체의 양은 깔때기에 댄 거름종이의 80%정도만 붓고 넘치지 않도록 주의해야 한다. 깔때기는 깔때기 받침으로 지지하고, 그 끝은 액체를 받는 비커의 벽에 닿게 하여 떨어지는 액체가 튀지 않고 벽을 타고 내리도록 한다. 이러한 조작을 여과라고 한다, 거름종이에 남은 고체는 물을 부어서 씻는다. 여과할 때 거름 종이에 남는 고체보다 여과액 쪽이 필요한 경우는 여과되는 속도를 빨리 하기 위해 거름 종이를 주름을 많이 잡아 꽃 모양으로 접어서 사용하기도 한다. 이것은 거름종이의 전면이 여과에 사용되므로, 넷으로 접은 경우보다 빨리 여과시킬 수가 있다. 많은 용액을 빨리 여과시키고자 할 때는 흡인 여과를 한다. 자기로 만든 브흐너 깔때기의 눈금접시 위에 거름종이를 액체에 적셔 붙이고, 깔때기를 고무 마개로 흡인병에 고정시켜서 수류펌프 등으로 흡인한다. 그러면 흡인병 속의 압력이 저하되어, 거름종이에 담긴 액체가 대기압으로 해서 급속히 여과된다.[1]

여과 방법편집

여과 방법은 크게 거름종이깔때기를 사용하는 방법과 멤브레인필터를 사용하는 방법이 있다. 여과를 한 후에 여과지상에 남는 고체를 찌꺼기(residue), 여과지를 통과한 액체를 (filtrate)[2]이라고 부른다. 또, 기체로부터 고체를 제거하는 경우에도 여과지는 필터라고 부른다.

주로 화학실험이나 화학공업 등에서 이용되지만 가정에서 종이 필터를 이용하고 커피를 걸러주는 것도 훌륭한 여과 방법이다.

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필터 플라스크.

여과의 예는 다음을 포함한다.

홍수터 여과 모형을 이용한 하천수종의 유기물과 질소 제거편집

유기물과 질소 함량이 높은 하천수가 대하천에 유입되기전 소하천의 잡초가 자라는 홍수터에 살포하여 사질 토층을 수직 이동하는 도안 잡초의 근권에서 유기물의 분해와 함께 탈질에 의해 질소가 제거되도록 하는 홍수터여과공법을 개발하였다. 직경 15㎝,길이 150㎝의 PVC pipe에 실제 흥수터에서 채취한 사질의 토양을 층진하여 제작된 흥수터 모형에 하천수물 27.2,40.8,68.0 ㎖/day^1/㎡의 유량으로 연속적으로 살포라고 정상상태에 이른 후 토양 깊이별로 토양 용액을 체취하여 유기물과 NO_3-N을 비롯한 무기질소의 이동과 제거 현상을 조사하였고 토양 기체를 체취하여 N_2와 N_2O의 발생 현상을 측정하였다. 포화상태에 가까운 수준으로 유량을 조절할 경우 하천수에 포함된 유기물만을 이용하더라도 매우 효과적인 탈질 환경이 5㎝ 깊이 부근의 표층 토양에서부터 형성되었으며 유기물의 제거와 함께 질소도 효과적으로 제거할 수 있는 것으로 나타났다. 90㎝ 깊이의 흥수터 토양을 통과하는 동안 평균적으로 COD는 18.7에서 5㎎/l로 무기질소함량은 2.7에서 0.4㎎/l로 정화되었다. 탈질 기체는 대부분 N_2형태로 발생되었으며 온실효과와 오존층 파괴를 유발하는 N_2O발생량은 매우 적었다.표층 토양에 잡초의 근권이 형성되어 있는 실제 홍수터에 이와 같은 기법을 적용할 경우 모형 실험에서 나타난 결과보다 더욱 활발한 탈진 현상이 유발될 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 흥수터 여과는 부지과 따로 필요하지 않으므로 시설 및 운영비가 경쟁기술에 비해 싸고, 화학약품 처리나 슬러지 발생이 없는 환경친화적인 하천수 처리방법이 될 것으로 기대하며, 하천수 외에도 도시하수나 산업폐수의 3차 처리에도 응용되어 하폐수의 재활용을 통한 수자원으 절약과 하천수량의 중대에도 기여할 수 있을 것이다.[3]

같이 보기편집

각주편집

  1. 글로벌 세계대백과사전》, 〈여과〉
  2. Article on "Water treatment solution: Filtration", retrieved on 15 October 2013 from http://www.lenntech.com/chemistry/filtration.htm
  3. 하현수; 김상태; 김승현; 정종배; 정병룡; 이영득; 엄진섭 (2002). “홍수터 여과 모형을 이용한 하천수종의 유기물과 질소 제거”. 《한국농화학회지》 45 (2): 84–91. ISSN 0368-2897. 

참고 문헌편집

외부 링크편집

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