1. Title & Journal
?    Title
Highly Water-Soluble Magnetic Nanoparticles as Novel Draw Solutes in Forward Osmosis for Water Reuse

?    Background of authors
? Ming Ming Ling
? 소속
Department of Chemical and Biomolecular Engineering, National University of Singapore
? 연구 분야
해당 연구 그룹은 물 뿐만 아니라 에너지 및 제약 관련된 멤브레인 기술 및 멤브레인을 이용한 생약 합성 및 분리 분야에 특화되어 있습니다.

2. Summary
본 논문은 물에서의 용해도가 높은 magnetic nanoparticles을 DS로 이용한 FO 공정 및 nanoparticles 합성에 대한 내용으로 이루어져 있습니다. 
본 연구에서는 아래 세 종류의 기능기(surface functional group)로 합성된 nanoparticle을 DS로 사용하여 FO 공정의 성능을 비교 분석하였습니다.
1) 2-pyrrolidone (2-Pyrol-MNPs)
2) triethylene glycol (TREG-MNPs)
3) polyacrylic acid (PAA-MNPs)

thermal decomposition method을 이용하여 높은 친수성을 지닌 위의 세 가지 물질로 capped된 nanoparticle은 용해도가 높아 삼투압이 높기 때문에 FO 공정의 DS로 적합합니다. 세 번째인 PAA가 driving force가 커서 flux가 가장 높은 것이 확인되었습니다. 

?    FO공정 성능
Nanoparticle 입지의 크기는 멤브레인의 공극에 비해 상대적으로 크기 때문에 100% 멤브레인에 의해 차단되므로 손실되는 양은 없다고 봐도 됩니다. 아래 그래프에서 알 수 있듯이 NaCl을 DS로 사용했을 때보다(왼쪽) nanoparticle을 사용했을 때 flux가 더 높음을 알 수 있습니다. 또한 회수가 쉽기 때문에 향후 적용 가능성이 크다고 볼 수 있습니다.

?    DS 회수 공정
Nanoparticles은 high-gradient magnetic separator 장비인 HGMS을 이용하여 magnetic field를 걸어 회수하게 됩니다. 회수된 DS를 이용한 FO 공정의 flux는 다소 감소하는 경향을 보이는데 이는 미세한 aggregation이 발생하기 때문으로 보여집니다. 그러나 recycle된 nanoparticles은 여전히 여전히 그 성능을 유지한다고 볼 수 있습니다. 

 

?    입자크기 영향
입자 크기가 작아질수록 성능이 좋아지기는 하나 너무 작은 입자들은 HGMS가 잡아낼 수 있는 범위를 벗어나는 등의 단점이 발생할 수 있다고 합니다.

3. Originality & Creativity
MNP(magnetic nano particles)을 이용한 FO 공정에 관한 논문이 거의 없는 상황에서 실제로 실험을 통해 이를 검증한 논문입니다. 그 이전에 개념만 도입된 상황에서 MNP를 실제로 합성하여 성능이 좋은 물질을 제안하고 또 그 flux 등의 성능의 기존의 FO 공정과 비교한 점이 인상 깊어 보입니다.

4. Further applications
향후 MNP를 이용한 FO 공정의 performance 및 sustainability 에 관한 연구가 필요할 것으로 보입니다. 새로운 개념의 공정이므로 process engineering 관점에서 접근할 필요가 있어 보입니다.

5. Reviewer contact: 이지정(leejj@gist.ac.kr)