1. Title & Journal
Title : Adverse Impact of Feed Channel Spacers on the Performance of Pressure Retarded Osmosis
Authors : Yu Chang Kim, Menachem Elimelech
Journal : Environmental Science & Technology
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
이 논문에서는 압력지연삼투(Pressure Retarded Osmosis)의 성능 향상에 있어서 피드 채널 스페이서의 영향을 분석하였다.
Materials and Methods
- FO Membrane
A flat-sheet, cellulose-based FO membrane obtained from HTI
- Feed Channel Spacers
PRO 테스트에 있어 피드 채널 스페이서는 막과 채널 벽의 분리를 유지시켜 드로우 사이드에 압력이 가해지더라도 피드 사이드의 플로우 채널을 유지시키는데 있다. PRO에서 스페이서는 막을 지지하고 채널 구조를 유지하기위해 양쪽 채널에 모두 이용된다.
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Spacer with two layers of strands |
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Concave-shaped |
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Convex-shaped |
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Spacer with two layers of strands(top), Concave-shaped(middle), and convex-shaped(bottom) deformed membranes after PRO experiments at 12.5 bar
Results and Discussion
- Feed Channel Requirements for a PRO Test Cell
기존의 RO 및 FO 연구에있어 스페이서를 이용한 데이터와 스페이서를 이용하지 않은 데이터에서의 water flux는 스페이서를 이용하였을 때 크게 증가하는 것을 볼 수 있는데, 이는 스페이서로 인해 막 표면에서의 물질 전달(mass transfer)이 강화되었기 때문이다.
연구에 이용된 PRO 테스트는, 높은 hydraulic pressure difference일 때 channel막의 일부가 파열되는 현상이 일어나 이를 방지하기위해 channel geometry를 small inlet and outlet regions(6mm*26mm)으로 새롭게 디자인 했다. 이로 인해 12.5 bar의 압력까지 견딜 수 있게 되었다.
- Water Flux and Projected Power Density at Various Draw Solution Salinities
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- Membrane Deformation Against Feed Channel Spacers
PRO 테스트에서의 너무 강한 조건은 막의 액티브 및 서포트 레이어 구조의 변화를 초래하며, 막의 성능에 영향을 준다.
- Reduction of Permeate Water Flux in PRO due to Spacer Shadow Effect
스페이서의 가닥이 물의 삼투를 위한 막의 표면을 막거나 가리는 현상.
- Membrane Transport Properties in Spacer-Filled PRO Channels
4. Originality & Creativity
이 논문에서는 피드 채널의 스페이서가 직접적으로 PRO의 water flux 및 power density에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 보여주었다. 따라서 새롭고 적절한 스페이서 및 모듈 디자인의 선택이 무엇보다 중요하다고 할 수 있다.
5. Contact(to reviewer)
jeongminlee@gist.ac.kr