1. Title & Journal

 

Title : Molecular dynamics simulation study of the mechanisms of water diffusion in a hydrated, amorphous polyamide

 

Journal : Computational and Theoretical Polymer Science, 9 (1999)

 

 

 

2. Background of author

 

M.J. Kotelyanskii*, N.J. Wagner*, M.E. Paulaitis**

 

* Center for Molecular and Engineering Thermodynamics Department of Chemical Engineering University of Delaware, USA

 

** Department of Chemical Engineering Johns Hopkins University, USA

 

 

 

3. Summary

 

역삼투 해수담수화 전용막인 Dow Filmtec FT-30 폴리아미드 역삼투막에 대한 분자동역학 시뮬레이션 수행을 통해 가교 중합체의 정전기적, van der Waals를 고려한 분리막의 성능을 평가한다. 본 논문에서는 가교 중합 및 중합체 역학에 의한 분리막 성능 평가 및 물을 포함하고 있는 FT-30 역삼투막에서 hydrogen bonding interaction에 의한 확산에 대한 연구를 수행하였다.

시뮬레이션은 300K의 닫힌 계에서 NVT 조건에서 1fs의 시간간격을 두고 CVFF force-field model을 사용하여 수행되었다. 물의 부분 전하는 산소 분자는 -0.8e, 수소 분자에 대해서는 +0.4e로 물분자간 혹은 물분자와 중합체간 상호작용에 반영되었다. 폴리아미드 중합체 합성을 위한 가교 결합은 초기 TMC 농도에 의해 결정된다.

 시뮬레이션을 통해 물을 포함하고 있는 폴리아미드 역삼투막에서 물 분자는 뛰어오르는 것과 같이 (jump-like) 확산하는 특성이 있고, 점프 길이는 다양한 시스템에서 평균 ~3? 정도를 보였다.  300 ps 동안 시뮬레이션을 통해 확산도는 0.423 ?²/ps으로 실험값인 0.27 ?²/ps, Solution-diffusion 모델값인 0.01 ?²/ps과 차이를 보였다.

 

 비정형 폴리아미드 막에 물의 함량이 높을수록 물분자 확산에서의 중합체 역학의 영향이 줄어든다. 가교 결합 중합체의 밀도가 증가할수록, 부분적 중합체 역학은 줄어들고, 확산이 일어날 수 있는 부피가 감소하게 되어 물을 포함하고 있는 폴리아미드 역삼투막의 확산도가 줄어들게 된다.

 

 

 

4. Originality & Application

 

본 연구 결과를 통해 가교 결합이 물 분자의 확산에 주는 영향에 대해 확인 할 수 있었다. 연구 결과를 바탕으로 해수의 경우에 대해, 가교 결합 중합체의 밀도에 따른 물 분자의 확산 및 Na+와 Cl- 이온의 제거율 등에 대한 연구 수행을 통해, 고투수율 고염제거율 폴리아미드 역삼투막에 대한 이동 현상 및 특성에 대해 심도 깊은 연구를 진행할 수 있을 것으로 보인다.

 

 

5. Reviewer contact : 김영미 (youngmikim@gist.ac.kr)