1. Title & Journal
Title : Influence of concentrative and dilutive internal concentration polarization on flux behavior in forward osmosis.
Authors : Jeffrey R. McCutcheon, Menachem Elimelech*
Journal : journal of membrane science 284 (2006) 237-247
2. Background of authors
Corresponding author : Menachem Elimelech*
Current Affiliation : Department of Chemical Engineering, Environmental Engineering Program, Yale University
Contact information : Tel. +1 203 432 2789
e-mail. menachem.elimelech@yale.edu
3. Summary
FO를 이용한 해수담수화 및 PRO를 이용한 에너지 생산에 있어서 asymmetric 막을 이용한 삼투 현상에 관한 많은 연구가 진행 되고 있다. asymmetric 막 이용에 있어서 가장 중요한 문제는 삼투 공정에서 발생하는 내부 농도분극 현상이며, 이는 driving force의 현저한 감소를 일으킨다. 따라서 이 논문에서는 concentrative/ dilutive 내부 농도분극 현상으로 인한 영향에 대해 알아보았다.
3.1. Concentrative and dilutive external concentration polarization (a)
- 물의 대류로 인해 bulk solution에서 active layer쪽으로 염이 이동 하게 되며, 물은 막을 통과하지만 염은 막을 통과 하지 못하므로 농도가 증가하게 되는데 이를 concentrative ECP라 한다. 이때 driving force는 water flux를 형성하기위해 농도증가를 극복할 수 있어야한다. (concentrative ECP는 막의 feed쪽 에서만 발생한다.)
- dilutive ECP는 concentrative ECP와 비슷하지만 물의 대류로 인해 막의 permeate 표면의 염을 이동시키거나 displacing 함으로써 발생한다.
- Equation include both the concentrative and dilutive ECP
3.2. Concentrative internal concentration polarization (b)
- PRO모드에서 concentrative ICP가 발생한다. (support layer가 feed쪽에 있을 때)
- 물이 porous support layer로 유입되어서 확산을 통해 active layer를 지나 draw쪽으로 이동하는 데 있어서, 염이 쉽게 porous support layer로 유입되는데 반해 support layer에서 active layer로 쉽게 통과하지 못해 농도가 증가하게 되는데 이를 concentrative ICP라 한다.
- Equation include both concentrative ICP and dilutive ECP
3.3. Dilutive internal concentration polarization (c)
- FO모드에서 dilutive ICP가 발생한다. (active layer가 feed쪽에 있을 때)
- 막의 support layer에서 permeate water로 인해 draw solution이 희석되는데 이를 dilutive ICP라 한다.
- Equation include both dilutive ICP and concentrative ECP
In each of these cases, the ECP and ICP all contribute negatively to th overall osmotic driving force.
4. Originality & Creativity
FO 및 PRO에서 발생하는 Concentrative/Dilutive ECP/ICP와 관련된 모델식과 개념이 자세히 설명되어 있어서 concentration polarization현상을 이해하는데 많은 도움이 되었으며, PRO실험 데이터를 분석하는데 있어서도 많은 도움이 될 것 같다.
5. Contact(to reviewer)
jeongminlee@gist.ac.kr