스테파노 Stefano   07-09-24 13:33 (1) Isothermal Distillation Isothermal 이라는 말은 "온도가 일정한", "등온의", "항온의"라는 의미입니다.  따라서 Isothermal Distillation이라고 하면 "등온증류", 혹은 "항온증류"가 됩니다. Isothermal Distillation은 용기에 혼합물을 담아두고 일정온도를 유지하도록 가열하여 증발되는 증기를 받아 응축시켜 Distillate(증류액)를 얻는 공정입니다.  (2)가장 흔하고 간단한 예로.. 수돗물을 증발시켜 증류수를 얻는 공정은 Isothermal Distillation으로 이루어집니다. 수돗물 속에는 미량의 광물질들이 용해되어 있는데 이를 용기에 담아두고 가열하여 증발시키면 대부분의 물이 증발될 때까지 일정한 온도가 유지됩니다.  이 과정에서 증발되어 나오는 수증기에는 광물질이 거의 들어있지 않기 때문에 물이 증발되면서 용기내의 용해된 광물질 성분의 농도는 증가하게 됩니다.  그러나 그 농도가 아주 크지 않기 때문에 물이 증발되는 동안 거의 일정한 온도가 유지됩니다.  물이 끓는 동안 온도가 거의 변하지 않는 상태 즉 Isothermal(등온, 항온)상태가 유지됩니다. 이와같이 증기압이 거의 없는 물질이 미량포함된 혼합물은 거의 "Isothermal Distillation"방법으로 증류하여 저비점 물질을 증발해낼 수 있습니다.  이런 공정은 Isothermal Distillation이라고 부르기 보다는 "Evaporation"이라고 부릅니다. 그러나 엄밀하게는 용기내에 남아있는 물에는 광물질의 농도가 증가하면서 물의 증기압이 낮아져 "Boiling Point Elevation(비등점 상승)" 현상이 일어나게 됩니다.  따라서 같은온도를 유지하기 위해서는 계(System)내의 압력을 점점 낮추어 주어야합니다.  (3) 일반적으로 각 성분 농도가 큰 경우 일반적으로 저비점 물질(A)과 고비점 물질(B)이 섞여 있는 경우 비점까지 가열하여 증류해 내면 저비점 물질(A)이 더 많이 증발되기 때문에  용기내에는 고비점 물질(B)의 농도가 점점 높아지고 증발되는 증기 중에도 고비점 물질(B)의 함량이 점점 높아집니다.  이에 따라 용액의 끓는점도 점점 높아집니다.  따라서 일반적인 이런 혼합물을 등온상태에서 증류하려면 끓는점을 일정하게 유지해 주기 위해서 압력을 점점 낮추어 주어야 합니다.  증발되어 나오는 증기는 처음에는 A의 농도가 높지만 점점 B의 농도가 높아져 순수하게 분리해 낼 수가 없습니다.  이런 혼합물인 경우 Isothermal Distillation공정 하나만으로는 이들 혼합물을 순수하게 분리 정제하는데 적용할 수가 없습니다. (4) 이런 물질의 정제는 어떻게.. 저비점 물질(A)을 더 순수하게 증발시키려면 증발된 증기를 응축시키고 나서 이를 다시 증발시켜 증기로 얻고 이를 응축시켜 다시 증발시키고...이를 여러차려 반복하면 맨 마지막에 순성분 A를 얻어낼 수 있습니다.  Distillation Tower의 윗 부분에서는 실제로 이런과정이 일어납니다.  탑의 상부로가면서 증발된 증기를 반복적으로 응축시켜 순성분(A)을 얻을 수 있습니다.  이런 역할을 하는 증류탑의 윗부분을 "Rectification" Section이라고 합니다. 반대로 저비점물질을 증발시키고 난 액은 다시 증발시켜 저비점을 분리해내고 남은 액에서 다시 저비점물질을 제거합니다.  이를 반복하면서 증발되지 않는 액을 취하면 결국 순수한 고비점물질(B)가 액상으로 남습니다.  Distillation Tower의 아랫 부분에서는 실제로 이런과정이 일어납니다.  탑의 하부로가면서 증발되지 않는 고비점물질이 점점 농축되어 고비점 순성분(B)을 얻을 수 있습니다.  이런 역할을 하는 증류탑의 아랫부분을 "Stripping" Section이라고 합니다.  고비점 물질이 입고 있는 옷(?)을 벗겨내는 Strip Show를 증류탑 하부에서 연출(?)하는 것이지요. 증류탑 내 각 단에서는 농도가 거의 일정하게 유지되기 때문에 끓는 온도와 응축온도가 일정하게 유지되고 있습니다.  탑의 하부로 갈수록 온도가 높아지고 압력도 높아지며 상부로 갈수록 온도가 낮아지고 압력도 낮아집니다.  Distillation Tower내부에서의 단과 온도와의 관계를 그래프로 나타낸 것을 Temperature Prifile이라고 하며 이 온도 Prifile이 항상 일정하게 유지되도록 Reflux와  Reboiling이 필요합니다.  물론 각 단의 온도는 일정하게 유지됩니다.  그렇다고 해서 이런 Distillation을 두고 Isothermal Distillation이라고 일컫지는 않습니다. (5) Pervaporation 분리막(Membrane)을 이용해서 특정성분이 막을 통과한 후 증발하도록 하는 공정을 "Pervaporation"이라고 하는데 이는 Permeation과 Evaporation의 합성어입니다.  분리막을 통과하기위한 Driving Force는 압력차가 되는데 한 성분만 분리막을 통과한 후 증발되기 때문에 증발되는 곳의 온도와 압력은 거의 일정하게 유지됩니다.  따라서 이 공정도 Isothermal 상태가 유지되기는 하지만  "Pervaporation"이라고 부르며 "Isothermal Distillation"이라고 부르지는 않습니다. (1) Isothermal Distillation Isothermal 이라는 말은 "온도가 일정한", "등온의", "항온의"라는 의미입니다. 따라서 Isothermal Distillation이라고 하면 "등온증류", 혹은 "항온증류"가 됩니다. Isothermal Distillation은 용기에 혼합물을 담아두고 일정온도를 유지하도록 가열하여 증발되는 증기를 받아 응축시켜 Distillate(증류액)를 얻는 공정입니다. (2)가장 흔하고 간단한 예로.. 수돗물을 증발시켜 증류수를 얻는 공정은 Isothermal Distillation으로 이루어집니다. 수돗물 속에는 미량의 광물질들이 용해되어 있는데 이를 용기에 담아두고 가열하여 증발시키면 대부분의 물이 증발될 때까지 일정한 온도가 유지됩니다. 이 과정에서 증발되어 나오는 수증기에는 광물질이 거의 들어있지 않기 때문에 물이 증발되면서 용기내의 용해된 광물질 성분의 농도는 증가하게 됩니다. 그러나 그 농도가 아주 크지 않기 때문에 물이 증발되는 동안 거의 일정한 온도가 유지됩니다. 물이 끓는 동안 온도가 거의 변하지 않는 상태 즉 Isothermal(등온, 항온)상태가 유지됩니다. 이와같이 증기압이 거의 없는 물질이 미량포함된 혼합물은 거의 "Isothermal Distillation"방법으로 증류하여 저비점 물질을 증발해낼 수 있습니다. 이런 공정은 Isothermal Distillation이라고 부르기 보다는 "Evaporation"이라고 부릅니다. 그러나 엄밀하게는 용기내에 남아있는 물에는 광물질의 농도가 증가하면서 물의 증기압이 낮아져 "Boiling Point Elevation(비등점 상승)" 현상이 일어나게 됩니다. 따라서 같은온도를 유지하기 위해서는 계(System)내의 압력을 점점 낮추어 주어야합니다. (3) 일반적으로 각 성분 농도가 큰 경우 일반적으로 저비점 물질(A)과 고비점 물질(B)이 섞여 있는 경우 비점까지 가열하여 증류해 내면 저비점 물질(A)이 더 많이 증발되기 때문에 용기내에는 고비점 물질(B)의 농도가 점점 높아지고 증발되는 증기 중에도 고비점 물질(B)의 함량이 점점 높아집니다. 이에 따라 용액의 끓는점도 점점 높아집니다. 따라서 일반적인 이런 혼합물을 등온상태에서 증류하려면 끓는점을 일정하게 유지해 주기 위해서 압력을 점점 낮추어 주어야 합니다. 증발되어 나오는 증기는 처음에는 A의 농도가 높지만 점점 B의 농도가 높아져 순수하게 분리해 낼 수가 없습니다. 이런 혼합물인 경우 Isothermal Distillation공정 하나만으로는 이들 혼합물을 순수하게 분리 정제하는데 적용할 수가 없습니다. (4) 이런 물질의 정제는 어떻게.. 저비점 물질(A)을 더 순수하게 증발시키려면 증발된 증기를 응축시키고 나서 이를 다시 증발시켜 증기로 얻고 이를 응축시켜 다시 증발시키고...이를 여러차려 반복하면 맨 마지막에 순성분 A를 얻어낼 수 있습니다. Distillation Tower의 윗 부분에서는 실제로 이런과정이 일어납니다. 탑의 상부로가면서 증발된 증기를 반복적으로 응축시켜 순성분(A)을 얻을 수 있습니다. 이런 역할을 하는 증류탑의 윗부분을 "Rectification" Section이라고 합니다. 반대로 저비점물질을 증발시키고 난 액은 다시 증발시켜 저비점을 분리해내고 남은 액에서 다시 저비점물질을 제거합니다. 이를 반복하면서 증발되지 않는 액을 취하면 결국 순수한 고비점물질(B)가 액상으로 남습니다. Distillation Tower의 아랫 부분에서는 실제로 이런과정이 일어납니다. 탑의 하부로가면서 증발되지 않는 고비점물질이 점점 농축되어 고비점 순성분(B)을 얻을 수 있습니다. 이런 역할을 하는 증류탑의 아랫부분을 "Stripping" Section이라고 합니다. 고비점 물질이 입고 있는 옷(?)을 벗겨내는 Strip Show를 증류탑 하부에서 연출(?)하는 것이지요. 증류탑 내 각 단에서는 농도가 거의 일정하게 유지되기 때문에 끓는 온도와 응축온도가 일정하게 유지되고 있습니다. 탑의 하부로 갈수록 온도가 높아지고 압력도 높아지며 상부로 갈수록 온도가 낮아지고 압력도 낮아집니다. Distillation Tower내부에서의 단과 온도와의 관계를 그래프로 나타낸 것을 Temperature Prifile이라고 하며 이 온도 Prifile이 항상 일정하게 유지되도록 Reflux와 Reboiling이 필요합니다. 물론 각 단의 온도는 일정하게 유지됩니다. 그렇다고 해서 이런 Distillation을 두고 Isothermal Distillation이라고 일컫지는 않습니다. (5) Pervaporation 분리막(Membrane)을 이용해서 특정성분이 막을 통과한 후 증발하도록 하는 공정을 "Pervaporation"이라고 하는데 이는 Permeation과 Evaporation의 합성어입니다. 분리막을 통과하기위한 Driving Force는 압력차가 되는데 한 성분만 분리막을 통과한 후 증발되기 때문에 증발되는 곳의 온도와 압력은 거의 일정하게 유지됩니다. 따라서 이 공정도 Isothermal 상태가 유지되기는 하지만 "Pervaporation"이라고 부르며 "Isothermal Distillation"이라고 부르지는 않습니다.