1. Title & Journal
? Title
Cake-Enhanced Concentration Polarization: A New Fouling Mechanism for Salt-Rejecting Membranes (ES&T)

? Corresponding authors
Eric M.V. Hoek,
University of California, Department of Civil & Environmental Engineering
최근에는 bio-film, nanocomposite membrane 등에 관련된 논문이 출간되었음

2. Summary

본 논문은 cake-enhanced concentration polarization 에 관한 내용을 다루고 있습니다. 해당 현상을 모델링하여 멤브레인 성능에 미치는 영향을 예측하고 실험결과와 비교검토 하였습니다.
Salt-rejecting 멤브레인에서 cake-layer fouling이 발생하게 되면 해당 layer 내에 salt 가 trap되는 현상이 발생하고, 이는 salt back-diffusion을 방해할 뿐만 아니라 cake-layer 내 cross-flow hydrodynamic 에 영향을 미쳐 멤브레인 표면의 osmotic pressure 을 증가시킵니다. 이는 flux 감소로 이어져 멤브레인 성능 저하를 일으키므로 고려가 필요한 부분입니다.

본 논문에서 제안한 모델은 water flux, salt rejection, colloidal foulant accumulation 을 동시에 고려하여 이를 cake-enhanced CP 와 링크시켰습니다.

? Determining cake-enhanced osmotic pressure
Carman-Kozeny equation을 이용하여 Rc 를 구함



? Cake-enhanced CP model
Cake layer 두께를 증가시켜 나가면서 osmotic pressure, flux 변화를 모델링


연구 결과, 플럭스 감소에 영향을 미치는 주요 원인은 cake-enhanced osmotic pressure 이며, hydraulic resistance 는 그 영향 다소 미미함을 보여주었습니다. 그리고 이러한 현상은 high salt-rejection membrane 일수록 그 영향이 더욱 커짐을 확인하였습니다. 또한 cake-layer 의 두께가 작더라도 cake-enhanced CP 영향이 크므로 멤브레인 공정에서 반드시 고려할 필요가 있음을 명시하고 있습니다.

3. Originality & Creativity
기존의 파울링 모델은 주로 hydraulic resistance에 의한 플럭스 감소 영향만을 고려하였는데 본 논문에서는 그보다 더 큰 영향을 미치는 cake-enhanced CP 을 고려하였습니다.

4. Further applications
기존 연구에서도 밝혀졌듯이, FO 공정에서도 역시 cake-enhanced osmotic pressure 가 플럭스 감소에 큰 영향을 미칩니다. 그 현상은 파악되었으나, 모델을 통한 검증이 아직 이루어지지 않았으므로 FO에 적용 가능한 부분으로 판단됩니다.

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