1. Title & Journal
Journal: Journal of membrane science, 346 (2010), IF: 3.247
Title: Effect of colloids on salt transport in crossflow nanofiltration
Author: Yanxiao Yuan, James E. Kilduff*
2. Background of authors
Corresponding author: James E. Kilduff
Affiliation: Department of civil and environmental engineering, Rensselaer Polytechnic Institute
Background information:
- Michigan 대학에서 박사학위를 취득하였으며 현재 New York에 위치한 Rensselaer Polytechnic Institute에서 부교수로 재직하고 있음
- Dr. Kilduff's research interests include application of membrane and adsorption separation processes to potable water production, industrial wastewater treatment, and pollutant transport in the environment.
- 멤브레인과 흡착에 의한 분리공장을 연구하고 있으며 h인덱스는 18이다. 주로 UF와 NF 막에 대한 연구를 하고 있으며 Water Research, ESNT 등 공신력있는 저널에 많은 논문을 발간하고 있는 실력있는 그룹임
3. Summary
이 논문의 제목대로 콜로이드(colloid) 물질의 deposition이 membrane을 투과하는 salt에 미치는 영향을 연구한 논문임. 일반적으로 콜로이드에 의한 cake이 성장할 때 단순히 삼투압이 증가할거라 생각하지만 오히려 삼투압이 감소할 수도 있음을 보여주고 있다.
접근법으로 two-layer transport model을 사용하여 advection-dispersion 방정식을 concentration polarization(CP) layer, cake layer, 그리고 membrane layer에 각각 도입하였다. 따라서 cake 성장에 따른 투과율 감소가 membrane rejection rate에 미치는 영향을 설명할 수 있고 또한 cake과 membrane layer에서 advection과 diffusion의 상대적 공헌도에 대한 추정할 수 있다.
<그림>
위 그림은 NF막을 사용하였을 때 콜로이드의 농도와 부착된 cake이 salt의 농도에 미치는 영향을 나타내고 있다. 색이 없는 기호는 bulk에서의 salt 농도이고 색이 있는 기호는 생산수의 salt 농도이다. Particle cake layer는 salt의 back diffusion을 방해하여 유효 확산 계수를 감소시켜 농도분극을 강화시킨다. 하지만 cake layer는 막의 저항을 증가시켜 flux를 감소시키고 이는 용질의 flux를 증가시켜 최종적으로는 bulk 농도를 낮추는 효과를 하게 된다. 따라서 그림에서 나타나듯이 처음에는 salt 농도가 시간에 따라 증가하였다가 앞서 설명한 상호 작용에 의해 다시 감소하는 것을 알 수 있다. 이러한 현상은 다음 그림과 같이 salt에 대한 rejection rate의 변화를 야기한다.
<그림>
4. Originality & Creativity
이 논문은 two-layer transport model을 사용하여 멤브레인에 부착된 콜로이드로 인해 생성된 cake layer가 salt transport에 미치는 영향을 모사하였고 이 결과가 높은 정확도를 가지는 것을 보여준다. 또한 실험 방법과 model 개발의 절차가 상세히 서술되어있어 공부하는 사람들에게 큰 도움이 된다는 점 또한 의의를 가진다.
5. Further applications
이 논문에서는 Colloid에 대한 model이 상술하게 서술되어있는데 colloid 대신 다른 foulant를 모사한다거나 또는 colloid와 다른 foulant간의 상관관계를 모델링하는 것으로 확장할 수 있을 것으로 생각된다.
6. Contact (to reviewer)
minkyupark@gist.ac.kr