1. 서 론
최근 전기자동차 시장이 확대됨에 따라 리튬이차전지의 수요 또한 증가할 것으로 예상되며, 그에 따라 사용 후 리튬이차전지의 발생량도 증가할 것으로 예상된다[1]. 현재 전 세계적으로 EU의 탄소 발자국, 탄소중립 및 ESG 정책 등으로 인하여 사용 후 리튬이차전지의 재활용이 중요시되고 있다[1-3].
현재 통상적으로 사용되는 재활용 공정은 사용 후 리튬이차전지를 해체 및 분해하고 전처리를 거쳐 나온 블랙 파우더(black powder)를 침출, 중화 침전, 용매 추출 등의 습식 공정을 통해 리튬이차전지 내의 유가금속을 회수하고 있다[2-5]. 유가금속을 용해시키기 위한 침출 공정에서 다량의 황산이 사용되며, 금속 성분이 침출된 용액으로부터 불순물 제거 또는 목적 성분 회수를 위해 중화 침전을 하게 되는데 이때 다량의 가성 소다가 사용된다. 또한, 용매 추출 공정에서 목적 금속을 추출하기 위해 다량의 황산 및 가성 소다가 사용된다. 이로 인해 Ni, Co, Mn, Li 등의 금속을 회수할 때 다량의 고농도 황산나트륨(Na2SO4) 폐수가 발생하는 문제점이 있다[4-7]. 이러한 황산나트륨 폐수는 증발 농축법 등을 통해 회수할 수 있지만, 증발 농축법은 많은 에너지 비용이 발생하기 때문에 재활용하는 데 어려움이 있다[8]. 한편, 최근에는 황산나트륨 등과 같은 산업 폐수를 처리하기 위해 친환경 공정이라 할 수 있는 바이폴라막 전기투석에 대한 공정 연구가 활발하게 진행되고 있다[9,10]. 바이폴라막은 양이온 교환막과 음이온 교환막을 접합하여 제조한 막으로, 양이온 교환막과 음이온 교환막 사이에 촉매 층이 존재하여 물을 더 낮은 전압에서 분해할 수 있으며[10,11], 기존의 전기투석보다 높은 순도의 산과 염기를 회수할 수 있다는 이점이 있다[11]. 실제로 W. Gao 등은 탄산리튬 제조공정 중에 발생하는 0.3M의 황산나트륨 용액에서 정전류 제어 방식 바이폴라막 전기투석에 의해 약 99%의 탈염이 가능하고, 고순도(98.0% 이상)의 황산과 가성소다 회수가 가능하다고 보고하였다[12]. W. Meng 등은 0.2M 황산나트륨 용액을 정전압 제어 방식에 의한 바이폴라막 전기투석을 통해 99% 이상의 탈염율을 보였으며, 전류 효율은 79.82%, 에너지 소비량은 2.89 kWh/kg를 보였다[13].
본 저자들은 이미 선행 연구에서 정전압 제어 방식에 의한 바이폴라막 전기투석 공정에 영향을 미치는 여러 공정 인자에 대한 연구를 진행하였다[14]. 정전압 제어 방식은 황산나트륨의 분해에 의해 회수되는 황산 및 가성소다의 농도와 탈염율이 높다는 장점이 있다. 하지만 공정 시간이 길고 현장에서의 공정 관리에 다소 어려움이 예상된다. 이러한 문제점을 보완하고자 본 연구에서는 정전류 제어 방식에 의한 바이폴라막 전기투석 공정에 미치는 다양한 공정 변수들에 대한 실험을 통해 황산나트륨 용액에서 황산 및 가성 소다 회수에 관한 최적 공정 조건을 도출하고자 하였다.
2. 실험 장치 및 방법
2.1 실험 장치
자체 제작한 바이폴라막 전기투석 장치를 이용하여 황산나트륨 용액에서 가성 소다과 황산을 회수하는 실험을 진행하였다. 장치 도식도와 사진은 각각 그림 1과 2에 나타내었으며, 장치 사양은 표 1에 나타내었다. 장치는 원료 용액실, 산 및 염기 회수실, 멤브레인 스택, 전기전도도 측정기, pH 미터, 정류기, 펌프로 구성되어 있으며 전면 제어 장치를 통해 펌프의 작동이나 실험 조건 등을 변경할 수 있다. pH 미터는 염기 회수실과 산 회수실에 각각 1 개씩 설치하였으며, 원료 용액실에는 전기전도도 측정기를 설치하여 실험 중 원료 용액의 전기전도도를 측정하였다. 멤브레인 스택은 바이폴라막 11장과 양이온 교환막 및 음이온 교환막 각 10장으로 구성하여 총 10개의 셀로 이루어진 스택을 사용하였으며, 유효 막 면적은 550 cm2 이었다. 실험에 사용된 바이폴라막, 양이온 교환막, 음이온 교환막은 ASTOM 사의 Neosepta BPU, Neosepta CMB, Neosepta AHA를 사용하였다.
2.2 실험 방법
원료 용액(Feed solution)은 이차전지 재활용 공정 중에 발생하는 폐수(Na2SO4)의 조성과 유사한 모의용액(1.30 M Na2SO4)을 제조하여 사용하였다. 산 및 염기 회수실에는 각각 0.1 M H2SO4와 0.1 M NaOH를 사용하였다. 전극액(Electrolyte)으로는 원료 용액과 동일한 Na2SO4 용액을 5 wt.%로 희석하여 사용함으로써 멤브레인 스택과 전극 사이의 전도성을 유지하였다. 용액은 모두 Daejung Chem. 사의 제품으로 순도 99%의 시약급 황산나트륨(Na2SO4, Sodium sulfate anhydrous), 95 wt.% 황산(H2SO4, Sulfuric acid), 40 wt.% 수산화나트륨(NaOH, Sodium hydroxide solution)을 초순수에 희석하여 제조하였다. 실험 조건에 따라 초기 산 및 염기의 농도, 부피 그리고 원료 용액의 농도를 조절하여 실험을 진행하였고, 이러한 조건들이 전류 효율에 미치는 영향을 파악하기 위해 정전류-회분식 운전 방식을 채택하였다. 원료 용액의 탈염 여부와 산 및 염기의 생성 여부를 확인하기 위해 정해진 시간에 샘플을 채취하였다. 채취한 샘플은 중화 적정법을 통해 산 및 염기의 농도를 측정하여 회수율을 계산하였으며, 산 및 염기 샘플 1mL에 각각 0.1 N NaOH와 H2SO4 표준 용액을 사용하여 분석하였다. 지시약으로는 산에는 페놀프탈레인, 염기에는 메틸 오렌지를 사용하였다. 샘플 채취 시 용액 챔버에 눈금을 표시하여 부피 변화를 측정하고, 실험 종료 후 물 이동량을 확인하였다. 실험은 전압이 30 V에 도달하는 시점에 종료하였고, 전면 제어 장치를 통해 전압, 전류, 전도도, 전기량(Ah) 등의 데이터를 측정하여 에너지 소비량 및 전류 효율 평가에 활용하였다. 실험 데이터 분석은 물 이동률(Water migration, Wmig.(%)), 산 및 염기의 회수율(Recovery, %), 에너지 소비량(Energy consumption, kWh/kg, E) 및 전류 효율(Current efficiency, %, CE)을 측정하여 계산하였다.
물 이동률(Water migration, Wmig.(%))은 다음과 같이 식 (1)에 의해 계산되었다.
여기서, Vi는 용액의 초기 부피, Vf는 실험 종료 후 용액의 부피를 나타낸다.
산 및 염기의 회수율(Recovery, %)은 다음과 같이 식 (2)에 의해 계산되었다.
여기서, mi는 초기 Feed 용액 내 Na+ 또는 SO42- 이온의 mol 수, mf는 산 및 염기 회수실에서 증가된 Na+ 또는 SO42- 이온의 mol 수이다.
에너지 소비량(Energy consumption, kWh/kg, E)은 다음과 같이 식 (3)에 의해 계산되었다.
여기서, U는 공정 중 인가된 전압(V), t는 공정 소요 시간(hr), I는 인가 전류(A), W는 초기에 투입된 Na2SO4의 무게(kg)이다.
전류 효율(Current efficiency, %, CE)은 다음과 같이 식 (4)에 의해 계산되었다.
여기서, mtheoretical은 이론적인 생성물의 양, mactual은 실제 얻은 생성물의 양이다.
3. 실험 결과 및 고찰
3.1 전류 밀도(Current density)의 영향
정전류 운전 조건에서 전류 밀도에 따른 원료 용액(Na2SO4)의 탈염율과 산(H2SO4), 염기(NaOH)의 회수율 및 전류 효율을 고찰하기 위하여 전류 밀도 250~500A/m2 조건하에서 실험을 진행하였다. 이 경우, 실험 개시 후 전하량이 4.8 × 104 C에 도달하는 시점에서 실험을 종료하였다. 원료 용액실에는 1.5 L의 1.30 M Na2SO4 용액을 장입하였고, 산 및 염기 회수실에는 각각 1.5 L의 0.1M H2SO4와 0.1M NaOH 용액을 장입하였다. 이에 대한 결과를 그림 3 및 표 2에 나타내었다. 산 및 염기의 회수율은 그림 3(a)와 (b)와 같이 250 A/m2 조건에서는 산 및 염기의 회수율이 각각 62.46% 및 64.45%였으며, 이때 회수되는 산 및 염기의 농도는 각각 0.82 M과 1.55 M 이었다. 전류 밀도가 증가함에 따라 산 및 염기의 회수율이 증가하여 500 A/m2에서는 각각 75.13% 및 77.45%를 나타내었으며, 회수되는 농도는 0.92M과 1.58M로 250 A/m2에 비하여 모두 0.5M 이상 높은 농도로 회수되었다. 또한 동일한 시간에서 회수율을 비교하였을 때, 전류 밀도가 증가할수록 산 및 염기의 회수율 또한 증가하는 경향을 보였다. C. Jiang 등의 연구에서도 해수 농축물(brine)을 사용하여 30 ~ 60 mA/cm2에서 실험한 결과, 전류 밀도가 증가함에 따라 산 및 염기의 회수율은 증가하고 동일한 회수율을 나타내는데 필요한 공정 시간이 단축된다고 보고하였다[15]. 한편, 그림 3(c)는 전류 효율을 나타낸 것으로 250 A/m2 조건에서는 산 및 염기의 전류 효율이 각각 44.16% 및 45.58%를 보였으나, 전류 밀도 증가에 따라 전류 효율이 증가하여 500 A/m2에서는 산 및 염기의 전류 효율은 각각 58.23%와 60.08%를 나타내었다. 이는 전류 밀도가 증가함에 따라 평균 전압의 증가로 인하여 Na+이온과 SO42- 이온이 각각 양이온 교환막과 음이온 교환막을 통과하는데 필요한 에너지가 충분히 공급되었기 때문에 산 및 염기의 회수율 및 전류 효율이 증가하는 것으로 생각된다. 표 2에는 전류 밀도의 변화에 따른 물 이동률과 평균 전압, 에너지 소비량 등을 나타내었다. 전류 밀도가 증가함에 따라 염기 회수실의 경우 14.97%에서 32.24%로 물 이동률이 증가하였으며 산 회수실은 10.59%에서 15.75%로 염기 회수실에 비해 소폭 증가하였다. 반면에 원료 용액실의 부피는 -25.56%에서 -48.02%로 감소하였다. 이와 같이 각 용액실의 부피가 변화하는 이유는 전원을 인가함에 따라 전기장의 영향으로 수용액 내에서 Na+ 이온 및 SO42- 이온이 수화(Hydration)된 상태로 막을 통과하여 이동하기 때문에 부피 변화가 생기는 것으로 사료된다. 에너지 소비량의 경우 전류 밀도의 증가에 따라 평균 전압이 증가하여 에너지 소비량도 1.29 kWh/kg에서 1.55 kWh/kg으로 증가하는 경향을 보였다. 하지만 500 A/m2의 경우 전압이 크게 증가하여 높은 전압이 막 수명에 치명적인 영향을 줄 수 있으며, 에너지 소비량의 증가율과 공정 시간 등을 고려하였을 때 전류 밀도는 360 A/m2이 적절하다고 생각된다.
3.2 초기 원료(Feed) 용액의 농도 영향
초기 원료 용액의 농도에 따른 영향을 고찰하기 위해 원료 용액의 농도를 0.22 ~ 1.30 M로 조절하여 360A/m2 정전류 조건에서 실험하였으며, 실험 결과를 그림 4 및 표 3에 나타내었다. 그림 4(a)와 (b)를 보면, 산 및 염기의 회수율은 0.22 M Na2SO4 용액에서 각각 41.6%와 44.2%로 낮은 값을 보이다가 원료 용액의 농도가 증가함에 따라 회수율도 증가하여 0.43 M Na2SO4 이상에서는 75% 이상의 산 및 염기 회수율을 보였고, 1.09 M에서 최대 회수율을 보인 후 1.30 M에서는 약간 감소하는 경향을 보였다. 또한 원료 용액의 농도가 증가할수록 동일한 산 및 염기의 회수율을 보이는 데 걸리는 시간은 증가하였다. 산 및 염기의 전류 효율은 그림 4(c)에 나타내었는데, 0.22 M Na2SO4 용액에서는 각각 77.3%와 72.7%를 보였으나 원료 용액의 농도가 증가할수록 감소하여 1.30 M Na2SO4 용액에서는 49.7%와 51.1%를 나타내었다. 원료 용액의 농도가 높을수록 평균 전압이 감소하기 때문에 이온의 이동도가 감소하여 동일한 시간에 대한 산 및 염기 회수율이 감소하는 경향을 보이며, 이로 인하여 공정 시간이 증가하여 전류 효율 또한 감소한 것으로 생각된다. 물 이동률의 경우, 원료 용액의 농도가 증가함에 따라 산 및 염기 용액의 물 이동률은 각각 1.61%와 2.58%에서 16.65%와 27.40%까지 직선적으로 증가하였고, 반면에 원료 용액의 부피는 -4.09%에서 -44.05%까지 감소하였다. 한편, 원료 용액의 농도가 증가할수록 전기 저항과 평균 전압은 감소하였고 공정 시간은 증가하였다. 에너지 소비량의 경우 0.22 ~ 1.09 M 조건에서는 1.23 ~ 1.29 kWh/kg으로 변화의 폭이 크지 않았으나 1.30 M에서는 1.43 kWh/kg으로 다소 증가하였다. 이와 유사한 결과로 W.Gao 등이 0.1 ~ 0.5 M Na2SO4 용액을 30 mA/cm2 에서 실험한 결과, 원료 용액의 농도가 증가함에 따라 평균 전압, 공정 시간과 에너지 소비량 증가하는 경향을 보였고 전류 효율은 70%에서 50%까지 감소한다고 보고하였다[12]. 이상의 결과로부터 초기 원료 용액의 농도에 따라 산 및 염기의 회수율, 에너지 소비량 및 공정 시간 등을 고려할 경우 초기 원료 용액의 농도는 1.09 M 부근이 가장 좋은 결과를 보이지만, 하루 1회 처리량과 회수되는 황산 및 가성 소다의 농도 등을 고려할 경우 1.30 M 부근이 적합할 것으로 사료된다.
3.3 초기 산(H2SO4) 및 염기(NaOH)의 농도 영향
초기 산 및 염기의 농도 영향을 고찰하기 위해 초기 산 및 염기의 농도를 0.05 ~ 0.5M로 조절하여 실험을 진행하였다. 360 A/m2 정전류 조건에서 원료 용액으로 1.5 L의 1.30 M Na2SO4 용액을 사용하였고, 산 및 염기 회수실에는 각각 0.05 ~ 0.5 M의 H2SO4와 NaOH를 1.5 L씩 장입하여 사용하였다. 이에 대한 결과를 그림 5와 표 4에 나타내었으며, 그림 5(a)와 (b)는 산 및 염기의 회수율을 나타낸 것으로 초기 산 및 염기의 농도가 0.05 M인 경우 종료 시점의 산 및 염기의 회수율은 각각 77.8%, 79.4%를 보였고 회수되는 산 및 염기의 농도는 각각 0.91M과 1.72M였다. 초기 산 및 염기 농도가 0.5 M로 증가하였을 때, 산 및 염기의 회수율은 74.6%, 72.0%로 감소하는 경향을 보였지만, 회수되는 산 및 염기의 농도는 1.26 M과 2.13 M로 가장 높은 농도를 나타내었다. 동일한 시간에서 산 및 염기의 회수율을 비교하였을 때 초기 산 및 염기의 농도가 증가할수록 회수율은 감소하는 경향을 보였다. 이러한 현상은 Y. Tanak에 의하면 이온의 이동도는 주로 이온교환막의 기공의 공간적 제한 및 이온교환막의 지지체를 구성하는 양이온과 음이온의 전기적 인력으로 인해 이온교환막의 표면에 Na+이온과 SO42-이온이 축적되어 이온의 이동도가 감소하기 때문인 것으로 생각된다[16]. 그림 5(c)에는 산 및 염기의 전류 효율 변화를 나타낸 것으로 초기 산 및 염기의 농도 증가에 따라서 전류 효율 값은 점점 감소하는 경향을 보였다. 표 4에 물 이동률을 나타내었는데, 산 회수실의 물 이동률은 15.8 ~ 17.2%로 큰 변화를 보이지 않았지만 염기 회수실의 부피는 약간 감소하는 경향을 보였다. 이에 따라 원료 용액실의 부피 감소폭이 점차 줄어드는 경향을 보였으며, 공정 시간과 에너지 소비량은 크게 증가하는 경향을 보였다. X. Zhao 등의 연구에서도 바이폴라막 전기투석을 통해 NaCl 용액 처리 시, 산 및 염기 회수실에 각각 0 ~ 0.15 M HCl과 NaOH를 장입하여 실험한 결과, 초기 산 및 염기 회수실의 농도가 증가할수록 전류 효율과 평균 전압은 감소하는 경향을 보였으며 회수되는 산 및 염기의 농도도 큰 차이를 보이지 않았다[17]. 따라서 회수되는 산 및 염기의 농도를 높이기 위해 초기산 및 염기의 농도를 증가하는 것이 바람직하지만 공정 시간과 에너지 소비량이 증가하고 전류 효율은 감소하기 때문에 초기 산 및 염기 농도를 지나치게 증가시키는 것은 바람직하지 않다고 생각된다.
3.4 부피비(F: A: B)의 영향
초기 장입되는 산 및 염기의 부피를 0.75 ~ 2.00 L로 조절하여, 부피비 변화에 따른 영향을 고찰하였다. 정전류 360 A/m2의 조건에서 원료 용액의 경우 1.30 M Na2SO4 용액을 1.5 L로 고정하였고, 산 및 염기 회수실에는 각각 0.1M H2SO4와 NaOH를 0.75 ~ 2.0 L로 조절하여 실험을 진행하였다. 이에 대한 결과를 그림 6과 표 5에 나타내었는데, 그림 6(a)와 (b)의 경우 부피비 변화에 따른 산 및 염기의 회수율을 나타낸 것으로, 공정 시간에 따른 산 및 염기의 회수율은 산 및 염기의 부피가 증가할수록 증가하였으나, 2.0 L의 경우 회수되는 산 및 염기의 농도가 각각 0.74 M과 1.30 M로 낮았다. 초기 장입되는 산 및 염기의 부피가 감소하면 산 및 염기는 농축이 되기 때문에 앞서 3.3 절에서 언급한 바와 같이 산 및 염기의 농도가 증가하여 낮은 이온의 이동도로 인해 회수율이 감소하는 것으로 판단된다. 산 및 염기의 전류 효율은 그림 6(c)에 나타내었다. 0.75 L에서 산 및 염기의 전류 효율은 각각 35.2%와 36.0%로 낮은 값을 보였으나, 부피가 증가함에 따라 전류 효율도 증가하여 2.00 L에서는 산 및 염기의 전류 효율은 각각 56.7%와 56.4%를 나타내었다. 한편, 초기 산 및 염기의 부피가 증가할수록, 산 및 염기 회수실로의 물 이동률은 감소하는 경향을 보였다. 반면에 원료 용액실의 경우는 그다지 큰 변화 없이 1.0 L에서 약간 증가하여 -50.08%의 부피 변화율을 보인 후 다시 감소하여, 2.0 L 조건에서 -40.49%의 부피 변화율을 보였다. 한편, 에너지 소비량의 경우에는 산 및 염기 회수실의 부피가 0.75 L에서는 1.98 kWh/kg으로 높은 에너지 소비량을 나타내었으나 부피가 증가할수록 감소하여 2.00 L에서 1.33 kWh/kg을 보였다. 이와 유사하게 G. Wei 등은 원료 용액실에 1.5M LiCl 용액과 염기 회수실에 LiOH 용액의 부피비를 1:1, 2:1, 3:1로 조절하여 연구한 결과, 염기 회수실의 부피가 감소함에 따라 공정 시간과 에너지 소비량은 증가하고 전류 효율은 감소함을 보고하였다[18]. 따라서 산 및 염기의 부피를 증가시킬 경우 전류 효율, 에너지 소비량과 공정 시간 단축 등의 장점이 있지만, 회수되는 산 및 염기의 농도가 낮다는 단점이 있다.
이상과 같이 전류 밀도, 원료 용액의 농도, 초기 산 및 염기 회수실의 농도, 부피비 등의 다양한 조건의 결과를 통해 전류 효율, 에너지 소비량, 공정 시간, 산 및 염기의 회수율과 농도 등을 고려하여 정전류 제어 방식에 의한 황산나트륨 용액에서 산 및 염기 회수에 관한 최적 공정 조건을 도출하였으며, 이에 대한 내용을 그림 7에 제시하였다. 전류 밀도 360A/m2, 원료 용액의 농도 1.30 M Na2SO4, 초기 장입되는 산 및 염기의 농도는 각각 0.1 M H2SO4와 NaOH, F: A: B = 1.5:1.5:1.5 조건 하에서 7.9 시간 경과한 후 0.96 M 농도의 황산(H2SO4) 1.55 L와 1.67 M 농도의 가성 소다(NaOH) 1.66 L를 회수할 수 있었다. 또한, 황산나트륨(Na2SO4)의 탈염율은 70.0% 정도를 보였으며, 이때 에너지 소비량은 1.43 kWh/kg이었다.
4. 결 론
황산나트륨(Na2SO4) 용액으로부터 정전류 제어 방식에 의한 바이폴라막 전기투석을 사용하여 가성 소다와 황산을 회수하기 위한 연구를 실시하였으며, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
1. 전류 밀도가 증가함에 따라 황산과 가성 소다의 회수율은 증가하였으며 1.30 M Na2SO4 원료 용액을 사용하여 전류 밀도를 250 A/m2에서 500 A/m2으로 증가시켰을 때 약 50% 이상 공정 시간을 단축할 수 있었다. 또한 전류 밀도를 증가시킬 경우 평균 전압이 증가하여 에너지 소비량 또한 증가하는 경향을 보였지만, 공정 시간 단축과 에너지 소비량 증가율, 막 수명 등을 고려할 경우 전류 밀도는 360 A/m2이 적절하였다.
2. 원료 용액의 농도가 증가함에 따라 원료 용액실과 산 및 염기 회수실 내 용액의 물 이동률은 증가하는 경향을 나타내었으며, 0.43 M Na2SO4 이상의 원료 용액에서 황산 및 가성 소다의 회수율은 75% 이상이었다. 또한 원료 용액의 농도 증가에 따라 공정 시간은 증가하였으나, 에너지 소비량은 1.09 M 이하의 원료 용액에서는 큰 변화폭이 없었으며 1.30 M 원료 용액에서는 다소 증가하였다. 1회 처리량과 공정 시간 및 에너지 소비량을 고려하였을 때 원료 용액의 농도를 고농도로 처리하는 것이 유리하다.
3. 초기에 장입되는 황산 및 가성 소다의 농도가 증가할수록 전류 효율은 감소하는 경향을 보였고, 공정 시간과 에너지 소비량은 증가하였지만, 회수되는 산 및 염기의 농도와 회수율은 큰 차이가 없었다. 따라서 초기에 장입되는 황산 및 가성 소다의 농도가 낮은 것이 공정 시간 및 에너지 소비량 측면에서 더 효과적이다.
4. 고농도의 산 및 염기를 회수하기 위해 부피비(F: A: B)를 조절하여 실험한 결과, 산 및 염기의 부피가 감소함에 따라 원료 용액으로부터 산 및 염기 회수실로의 물 이동률이 증가하였으며, 전류 효율은 감소하였다. 부피비를 조절하였을 때, 회수되는 황산과 가성 소다의 농도는 증가하였지만 회수율은 감소하고 에너지 소비량과 공정 시간은 증가하였기 때문에 부피비를 조절하지 않는 것이 더 효과적이라고 판단된다.
5. 최적 조건을 다음과 같이 제시하였으며(360 A/m2, 1.30M Na2SO4, 0.1M H2SO4 및 NaOH, F: A: B = 1.5:1.5:1.5) 이를 통해 7.9 시간 경과 후에 0.96M H2SO4 1.55 L 및 1.67 M NaOH 1.66 L를 회수할 수 있었으며, 이때의 Na2SO4의 탈염율은 70.0% 이상, 에너지 소비량은 1.43 kWh/kg 이었다.