1. Title & Journal
Modeling reverse draw solute flux in forward osmosis with external concentration polarization in both sides of the draw and feed solution
2. Background of author
Changwon Suh a, SeockheonLee b,n
a Energy Lab, Environment Group, Samsung Advanced Institute of Technology, San14, Nongseo-dong, Giheung-gu, Yongin-si, Gyeonggi-do, 336-712, Republic of Korea
b Center for Water Resource Cycle (CWRC), Korea Institute of Science and Technology, Hwarangno 14-gil5, Seongbuk-gu, Seoul, 136-791, Republic of Korea
3. Summary
이 논문은 최소한의 가정을 기초로 유도용액의 역 흐름과 내부 및 외부 농도 분극 현상의 물리적 공정을 포함하는 모델을 개발하여 여러 가지 조건 하에 시뮬레이션 하였다.
1) 삼투압차 변화에 따른 영향
- 일정한 유입수 농도에서 유도 용액의 농도를 바꾸어 주었다. (1 ? 4M)
- 그 결과 4M의 유도 용액 농도 조건에서 유도 용매의 역 흐름이 가장 높음을 발견할 수 있었다.
- 이는 유도용액 중 유도용질의 농도가 높아지면 멤브레인을 투과하는 물의 양이 감소하는 이유를 보여주는 것으로, 유도용액의 농도가 증가함에 따라 역으로 흘러가는 유도용매의 흐름이 증가하는 것이 원인이다.
- 이는 또한 내부 농도 분극 현상이 삼투압 감소의 핵심정인 원인임을 증명한다.
2) 직교류 속도에 따른 영향
- 일정조건하에서 유입수 직교류 속도를 바꾸어 주었다. (0.05 ? 0.35m/s)
- 그 결과 초기 속도보다 나중 속도일 때 투과되는 물의 흐름이 불과 11.0% 증가함을 보였다. (13.7L/m2h ? 15.2L/m2h)
- 이러한 현상의 이유는 외부 농도 분극 감소의 영향보다 내부 농도 분극 증가의 영향이 더 크게 미쳤기 때문이다.
- 유입수가 순수한 물일 경우에는 활성층 표면에서의 외부 농도 분극의 영향은 미미하지만, 유입수의 농도가 진할 경우에는 활성층 표면에서의 외부 농도 분극은 투과되는 물의 양에 극심한 영향을 미친다.
3) 매개변수 민감도 분석
- 다섯가지의 매개변수( D, A, B, K,
- 결과적으로 물의 흐름에는 용질저항변수 K 가 가장 큰 영향력이 보였으며, 그 뒤를 물 투과 계수 A가 따랐다.
- 또한 유도 용질의 역 흐름에는 용질 투과계수 B가 가장 큰 영향력을 보였으며, 그 뒤를 물 투과 계수 A가 따랐다.
- 용질저항변수 K는 두 가지 흐름에 대해 높은 민감도를 보였는데, 이는 내부 농도 분극이 정삼투 공정에서 극복해야 할 핵심적인 장애물임을 알 수 있다.
4. Originality & Creativity
이 논문에서 사용된 정삼투 공정 모델은 통상적인 모델들과 다르게 유도 용질의 역흐름에 의해 발생 되는 내부 농도 분극 현상과 함께 멤브레인 양 표면에서 일어나는 두 가지의 외부 농도 분극 현상들을 모두 고려하였다.
5. Reviewer contact: 심예영 (yyshim@gist.ac.kr)