원심 분리 작동 원리

분리 기술은 식품, 음료 및 제약 분야에서부터 선박, 해양 및 에너지는 물론, 수처리 및 폐기물 처리에 이르기까지 광범위한 산업 분야에 꼭 필요합니다. 액체-액체 혹은 액체-고체 분리에는 다양한 기술이 사용되며, 분리된 액체 및 고체를 더 깨끗한 물질과 소중한 부산물로 전환하고 폐기 처리할 폐기물의 양을 줄이는 데 그 목적이 있습니다. 예를 들어, 식품 산업에서 원심분리기는 올리브 페이스트에서 올리브 오일을 생산하는데 활용됩니다. 제약의 경우 분리기는 세포 배양물 정화에 사용됩니다. 선박 및 해양 산업의 경우 연료 처리 및 연료 정화는 연료유에서 불순물을 제거해 선박 엔진을 보호하며 이를 통해 엔진은 보다 효율적으로 작동하게 됩니다. 에너지 산업에서는 재생 가능한 식물 기반 원천에서 바이오 디젤과 바이오 연료를 추출할 수 있습니다. 이 장에서는 다양한 유형의 원심 분리기가 작동하는 원리를 알아보는 한편, 액체에서 액체를 분리하고 액체에서 고체를 분리하는 데 사용되는 기술에 대해서도 살펴볼 것입니다.

다양한 분리 기술

액체에서 액상 및 고형물을 분리하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 가장 흔히 사용되는 두 가지 기술은 원심 분리와 여과입니다. 데칸타와 디스크 스택 분리기(원심 분리기라고도 함)는 모두 원심 분리기에 속합니다. 많은 공정에서 데칸타, 디스크 스택 분리기 및 필터는 꼭 필요한 분리 결과를 얻기 위해 공정의 여러 단계에서 사용되거나 심지어는 직렬로 사용됩니다.

데칸타

데칸타는 고농도의 고형물이 포함된 슬러리 또는 액체에서 큰 입자를 제거하고 원심력을 사용하여 다양한 밀도의 두 액상을 분리합니다.

디스크 스택 원심 분리기

디스크 스택 원심 분리기는 원심력을 사용하여 비교적 낮은 농도의 고체 및 비교적 작은 크기의 입자가 포함된 액체를 분리합니다. 이 장치는 2개의 액상과 1개의 고체상을 분리하는 데 매우 적합합니다.

멤브레인 필터

멤브레인 필터는 일반적으로 낮은 고체 농도를 처리하고 가장 작은 입자를 포착합니다. 멤브레인 필터는 일반적으로 고체 함량이 5% 이하인 액체에서 최대 1 미크론(μ) 크기의 입자를 제거합니다.

고형물 처리를 위한 분리기 설계

디스크 스택 분리기는 매우 강한 원심력을 사용하여 고체와 1개 또는 2개의 액상을 서로 분리합니다. 원심 분리기 보울에 의해 형성된 구심력은 고체를 보울의 주변부에 밀어내는 반면, 밀도가 비교적 낮은 액상은 동심 내층을 형성합니다. 분리 공정은 분리된 고체의 양에 따라 불연속적이거나 연속적일 수 있습니다.

다양한 분리 작업을 위한 설계

일반적으로 분리기는 분리 작업의 유형에 따라 크게 세 가지 유형 즉, 청정기, 정화기 및 농축기로 구분됩니다.

청정기

청정기는 고체-액체 분리를 위한 원심 분리기로서 입자, 침전물, 기름, 천연 유기물 및 색소 등의 고형물을 처리 액체에서 제거합니다. 이 과정에서 처리 액체는 투명해집니다.

정화기

정화기는 액체-액체-고체 분리를 위한 원심 분리기로서 밀도가 다른 두 액체와 물, 기름 및 미세입자 등의 고체를 서로 분리합니다. 일반적으로 가벼운 액상을 주로 정제해야할 경우, 정화기를 사용한다.

농축기

알파라발 농축기는 3가지 상이한 상 즉, 밀도가 다른 1개의 고체상과 2개의 액상을 분리하고 가장 밀도가 높은/가장 무거운 액상을 세정하도록 설계된 원심 분리기입니다.

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