하늘 보면서 살자구요

Crystallization은 결정질 고체 입자 형성을 통해 homogenous fluid에서 고체를 분리하는 방법이다.mother liquid(모액)와 crystal의 2 상 혼합물을 Magma라 부른다.모액의 상태에 따라 결정의 순도가 결정된다.Crystal Geometry결정이 성장할 때 flat side와 sharp corner를 갖고 polyhedron(다면체)를 형성한다.즉, 결정은 절대 구형이 될 수 없다.또한, 결정이 성장할 때 면간 각도가 일정하게 유지되는 Law of constant interfacial angles (면각 일정 법칙)가 있다.결정의 크기는 특성화 길이를 간주한다.먼저, 구라고 가정하면, $\Big(\frac{s_p}{\nu_p}\Big)_{sphere}=\frac{\p..

Membrane SeparationSemipermeable barrier (membrane)을 얼마나 잘 통과하는가에 따라 분리된다.반투과성 막에 대한 통과속도에 따라 분리 속도가 결정된다.증류는 열을 가하지만, 막 분리는 압축기를 통한 shaft work의 도움을 받는다.고도분리는 어렵지만 유지보수가 쉽고, 간단하며 저렴하기에 사용된다.(Flat asymmetric / Thin-film composite / Tubular / Hollow filter / Monolithic)Porous Membrane (다공성 막)1A ~ 100 um의 직경을 가지며, 확산속도 차이에 의해 분리된다.Microfiltration (MF): 박테리아, 효모 분리Ultrafiltration (UF): 효소 등의 저분자 분리N..

Absorption(흡수) {gas absorption, gas scrubbing, gas washing}가스 혼합물이 액체와 만나 선택적으로 용해되는 등 가스에서 액체로의 물질전달을 의미Stripping(탈거) (Desorption)액체 혼합물이 가스와 만나 선택적으로 제거되는 등 액체에서 가스로의 물질전달을 의미Adsorption(흡착)가스, 액체, 고체가 원자, 이온, 분자가 고체 표면에 붙는 현상대표적으로 실리카겔(친수성), 활성탄(소수성)을 통해 여과한다.Physisorption (물리 흡착)Van der Waals 힘에 의한 분자간 인력으로 흡착된다. ($H ≤ 20 kJ/mol$)Chemisorption (화학 흡착)화학결합이 형성되며 monolayer로 쌓이는 흡착이다. ($H ≤ 200 ..

추출(Extraction)이란, 액체 혼합물 중의 일부를 액상으로 분리하는 방식이다.추출의 경우 부피 변화가 큰 Concentrating,부피 변화가 거의 없는 Dilute의 2가지 경우가 존재한다.일반적으로 추출은 countercurrent contact를 기반하고,light liquid와 heavy liquid를 접촉시키며 증류와 유사하다.Extraction of Dilute Solutions잔류 상에서 용질의 평형 농도 비율을 Distribution coefficient 로 정의한다.$K_D=\frac{y}{x}$이를 이용해 Extraction factor를 정의한다.$E =\frac{K_D V}{L}$pure solvent에 대한 single-stage 추출의 경우녹아있는 용질 비율: $1/(1+..

침출(Leaching)이란, 고체 중의 일부를 용액으로 녹이는 방법이다.고체 추출이라고도 한다.침출은 흔히 Continous Countercurrent Leaching을 사용한다.메커니즘은 증류, 평형 단 조작과 유사하다.단, 평형에서 $x_e = y$가 되므로, 이 때까지 공정이 진행될 수 있다.조작선은 $\displaystyle y_{n+1}=\frac{L_n}{V_{n+1}}x_n +\frac{V_a y_a -L_a x_a}{V_{n+1}}$로 정리된다.만약 constant under flow 가정이 성립한다면, $L_n$이 농도에 무관하므로조작선이 선형이라 할 수 있다.이를 통해 이상단은 $\displaystyle N=\frac{\ln{[(y_b -y_{b}^* )/(y_a -y_{a}^* )]}..

Distillation이란 증기압(끓는점) 차이를 통해 분리하는 방법이다.Flash Distillation(평형 증류, 단증류): 환류(reflux)를 포함하지 않는 증류$x_F = fy_D +(1-f)x_B$ 이고,평형 조성(relative volatility)는 $\alpha_{AB}=\frac{y_A /x_A}{y_B /x_B}$ 이므로상단 증기의 농도는 $y_D =\frac{\alpha x_B}{1+(\alpha -1)x_B}$가 된다.엔탈피 수지는 $H_f = fH_y + (1-f)H_x$ 로 정리된다.이를 이용해 Txy Diagram에서 증류 상태를 파악할 수 있다.Rectification: 환류를 포함하는 증류 (연속 증류)비점차가 미묘할 때 유용하며, 이상단을 가정해 계산한다.Column ..

Equilibrium-Stage OperationStage Process는 상이 다른 두 물질이 단을 거치며 접촉해 분리되는 공정을 말한다.예를 들어, 증류의 경우 끓는점 차이에 의해 기체, 액체 간 접촉으로 분리가 된다.Steady-State operation w/o reaction을 가정한다.먼저 2성분계 물질수지는 n번째 단에 대해 2가지, 전체에 대해 2가지 표현된다.$L_a + V_{n+1} = L_n + V_a$$L_a x_a + V_{n+1}y_{n+1} = L_n x_n + V_a y_a$$L_a + V_b = L_b + V_a$$L_a x_a + V_b y_b = L_b x_b + V_a y_a$엔탈피 수지는 아래와 같다.$L_a H_{L,a}+V_{n+1}H_{V,n+1}=L_n H_{..

열역학 제 2법칙: 자연계의 모든 자발적 반응은 엔트로피가 증가하는 방향으로 일어난다.mixing이 엔트로피가 증가하는 방향이므로 반대인 분리는 에너지가 투여된다.Rate of Separation (얼마나 빨리): 물질 전달에 의존Extent of Separtaion (얼마나 분리): 열역학에 의존