1. Title & Journal
A completely theoretical approach for assessing fouling propensity along a full-scale reverse osmosis process
Journal: Desalination (2012)
Emad Alhseinat, Roya Sheikholeslami*
The University of Edinburgh, Edinburgh, UK
3. Summary
본 논문은 역삼투 공정에서 full-scale (베셀 내 모든 elements를 고려한 범위)에서의 막파울링 경향을 진단할 수 있는 이론적 접근법에 대해 다루고 있다. 논문에서 저자는 기존 Lianfa Song 및 관련 연구자들이 RO모델에서 막 채널 지점에 따른 파울링의 경향성을 단순히 투과량(permeate flux)의 평균값을 통해 산정되었던 collective parameter인 filtration coefficient(= fouling potential coefficient로 추측됨)만을 통해 반영된다는 점의 부적정확성을 언급하며, 이는 곧 파울링의 종류 및 파울링물질들간의 상호작용이 무시됨을 지적하고 있다. 따라서 본 논문에서는 투과량에 따른 파울링의 경향성에 더하여 Sheikholeslami가 깁스자유에너지에 근거해 제안하였던 Scaling potential index for CaCO3 (SPI) 개념을 더하여 이를 토대로 막채널 내의 막저항성, 채널 내 유입수 유속 및 압력, 그리고 온도에 따른 파울링 경향성을 모델 시뮬레이션을 통해 보여주고 있다.
위 Figure4-5 결과를 보면 투과량이 채널의 3~4m지점부터 급격히 줄어들어 0에 가까우며, 그와동시에 SPI의 정도는 반대로 최고치를 보여주고 있다. 그 이유에 대해 저자는 물이 투과됨과 동시에 스케일링을 발생시킬 수 있는 이온 종들이 Rejection되어 그 농도가 농축됨에 의한 것이라고 언급한다.
다음 아래 그림은 채널 내 유입수 유속 및 적용압력에 따른 SPI(스케일링잠재지수)를 보여주고 있다. 왼쪽 그래프 결과와 같이 유입유량이 적을수록 스케일링잠재지수가 급격히 증가하여 채널 2m 지점부터 최대수치를 갖는다는 것을 알 수 있다. 한편 오른쪽 그래프에서는 작용 압력이 적을 수록 높은작용압력에 반하여 비교적 완만한 SPI증가 수치를 보이는 것을 알 수 있었다.
4. Originality
본 논문은 막 채널 내 지점에 따른 파울링의 경향성을 single foulant 또는 single fouling mechanism으로서 단순히 물투과량에 관련지어 설명됨의 한계를 지적하고, 스케일링에 의한 파울링 경향을 개념을 도입한 모델 시뮬레이션을 수행하였다.
5. Reviewer: 정관호 jkh@gist.ac.kr