1. Title & Journal
Chemical and physical aspects of cleaning of organic-fouled reverse osmosis membranes
2. Background of author
Wui Seng Ang, Sangyoup Lee, Menachem Elimelech ?
Environmental Engineering Program, Department of Chemical Engineering, P.O. Box 208286, Yale University, New Haven, CT 06520-8286, USA
3. Summary
본 논문은 멤브레인 표면의 유기 파울링을 여러 종류의 화학 세정액으로 여러 가지 조건을 하에서 세척하여 분석하였다.
본 논문에서 사용한 유기 파울런트는 Sodium alginate와 Suwannee River natural organic matter(SRNOM)로 2g/L의 stock solution을 DI water로 제조하여 사용하였다. 그리고 사용된 화학 세정액은 NaOH, Etylenediaminetetraacetate(EDTA), Sodium dodecyl sulfate(SDS)이다.
실험을 통하여 세정액의 종류, 세정액의 pH, 세정액 주입농도, 파울런트의 화학적 구성에 따른 각각의 결과를 분석하였다.
1) 세정액의 종류에 따른 결과 분석 - 파울링이 진행되고 있는 상태에서 Permeate flux는 현저하게 감소하고 특정 플럭스에서 변화를 보이지 않는다. (a) - 이 같은 이유는 feed 용액에 함께 주입된 Ca2+이온이 alginate의 carboxylic group과 함께 결합하고, 그 alginate fouling layer가 멤브레인 표면에 형성되기 때문이다. - DI water만으로 세척 시 12%의 감소하였고, NaOH와 SDS로 세척 시 각각 14%, 15%가 감소하였다. 가장 큰 감소를 보인 세척액은 EDTA로 25%의 감소율을 보였는데 이는 DI water 사용 시의 파울링 감소율의 2배를 넘는 수치이다. 2) 세정액의 pH에 따른 결과 분석 - 2.0mM의 SDS를 pH 5.7에서 pH 11.0으로 변화시켜준 결과, 5% 미만의 변화를 보였다. - 0.5mM EDTA를 pH 4.9에서 pH 11.0으로 변화시켜준 결과, 파울런트 세척율이 현저하게 늘어나는 것을 확인할 수 있다. 3) 세정액의 주입량에 따른 결과분석 - SDS와 EDTA 모두 세정액의 주입 농도를 증가시킴과 동시에 세척효율도 함께 증가함을 볼 수 있다. 4) 파울런트의 화학적 구성의 영향을 고려한 결과 분석 - SRNOM과 Alginate의 비율에 따라서 foulant의 구조 및 fouling layer의 양이 다르다. - 결과에 따르면 SRNOM만 주입했을 경우보다 Alginate를 주입했을 때 더 심한 flux 감소를 보였으며, 또한 Alginate의 비율이 더 높을수록 flux 감소가 더 심한 것을 확인할 수 있다. (a) - 이는 permeate flow에 대한 SRNOM의 hydraulic resistance가 RO membrane의 hydraulic resistance보다 작고, 또한 Alginate가 멤브레인 표면의 ‘egg-box’ model의 gel 타입의 fouling layer를 생성하기 때문으로 해석할 수 있다. - 0.5mM EDTA를 사용하여 세척하였을 때도 역시 SRNOM으로만 이루어진 경우에 가장 세척 효율이 높음을 확인할 수 있다. (b) 4. Originality & Creativity 본 논문은 멤브레인 표면에 생기는 유기 파울링을 화학 세정액을 이용하여 제거하는 데 미치는 여러가지 요인에 대해 실험을 통해 분석하고 결과를 해석하였다. 5. Reviewer contact: 심예영 (yyshim@gist.ac.kr)