1. Title & Journal
Title : Zero internal concentration polarization FO membrane: functionalized graphene
Journal : Journal of Materials Chemistry A, 2014, 2, 425-429
2. Background of author
Jing-Gang Gai* and Xiao-Lei Gong
State Key laboratory of Polymer Materials Engineering, Polymer Research Institute of Sichuan University, Chengdu, China
3. Summary
본 논문은 functionalized porous graphene을 해수담수화용 FO막으로 활용하여, 분자동역학 시뮬레이션을 통해 성능을 검증하고 다양한 pore size에서의 이온의 이동 특성에 대해 연구를 수행하였다.
x, y 방향으로 각각 29 ? z 방향으로 80 ?으로 구성된 시스템으로, z 방향으로 40 ? 지점에 3.6 - 13.6 ?의 pore의 monolayer graphene이 위치하고 있고, 양 끝에 rigid piston으로 닫혀 있는 구조이다. graphene에 의해 분리된 공간에는 각각 0.5 mol/L NaCl과 5.0 mol/L NH4HCO3로 채워져있다. COMPASS force field를 바탕으로 300 K, NVT 조건에서 3 ns (1.0 fs time step) 동안 graphene oxide (GO) hydrophobic porous graphene (GH) 막 구조 및 원자간 힘을 계산하기 위한 시뮬레이션을 수행하였다. graphene은 두께가 carbon atom 크기로 매우 얇아, FO 공정의 생산성 저하를 유발하는 내부농도분극 (ICP)이 0이된다. GO 막(공극 지름 9.4 ?, 공극률 10%)의 투과도는 상용 cellulose triacetate FO 막보다 1.7 X 103 배 높은 플럭스를 보였고, GH 막은 GO 막에 비해 플럭스는 낮지만 유효공극지름 범위가 넗어 염제거율이 높은 특징을 가진다.
4. Originality & Application
본 연구를 통해 해수담수화 전용막으로서 functionalized graphene의 가능성을 확인 할 수 있었다. 특히 FO 공정의 ICP문제 해결을 통해 공정 성능을 향상시킬 수 있었다. 본 연구를 바탕으로 porous graphene의 functionalized group 및 공극 크기에 따른 막 성능 비교를 통한 새로운 막 제안 및 검증이 가능할 것으로 보인다.
5. Reviewer contact : 김영미 (youngmikim@gist.ac.kr)
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