1.Title & Authors
?Title
: Temperature and concentration polarization in membrane distillation of aqueous salt solutions
?Authors
: L. Mart??nez-D??ez, M.I. Va?zquez-Gonza?lez*
2.Background of authors
: 주 저자는 L. Mart??nez-D??ez로서, 스페인의 Malaga 대학교의 화학공학과에 속해 있습니다.
3.Summary
?이 논문은 PTFE 평막을 사용하여 증기압차 감소에 대한 온도와 농도분극의 영향을 분석하였습니다.
?MD 질량전달 구동력은 막과 인접한 층에서 온도와 용액의구성에서 나타나는 증기압차로서, 온도분극과 농도분극 증기분극의 계수는 문헌에 나오는 계수를 사용하였습니다.
?실험은 DCMD의 기본원리를 이용하여 시행되었습니다. 유출수의 유속은 지속적으로 유지시켰으며, 총 염제거율도 일정하게 유지되었습니다. 농도는 0, 0.55, 1.15, 1.6의 molar mass로 변화와 7, 11, 15cm3/s의 순환율의 변화를 주었으며, 방향은 역방향, 막압력차는 최소값, 뜨거운 용액과 찬 용액의 온도차는 10도를 유지, 유량일정속도 유지의 조건을 적용시키며 변수 변화를 주었습니다.
?주어진 식들을 이용하여 상응하는 온도분극 계수를 계산하였고, 그 결과는 다음과 같습니다.
-온도분극은 질량유량에 영향을 주는 중요한 요소로서 그 범위는
0.4-0.6를 나타냄
-Mass flux는 증기압차 증가만큼 온도와 함께 증가되지 않음을 보여줌
-순환율을 범위는 연구결과, 온도분극의 계수와 함께 순환율은 중요
하게 나타남. 온도분극의 값이 중요할 때, 순환율 값증가는 열전달과
mass flux, 온도분극계수를 증가시킴.
-농도 분극 범위 연구결과, 농도가 증가시 증기압이 감소하기 때문에
염농도의 증가시 mass flux는 감소됨을 보였다. 동시에 온도분극계수
증가시의 변화를 다음 Fig7에서 나타냄.
?농도분극계수를 주어진 식을 이용하여 계산한 결과 유입농도와 feed 막에서의 농도차는 4%를 나타내었고 이는 0.2%의 증기압 감소를 보여줬습니다. 이는 농도분극은 유출유량에서 무시할 수 있는 정도의 감소를 보여주는 것으로 이는 다른 막처리과정에서 CP가 중요한 플럭스 감소의 원인임을 보여주는 것과 상반되는 결과임을 보여주었습니다.
?증기압 P=P(T,C)의 관계로 표현될 수 있으며, 그림에서 Jid는 온도와 농도분극현상이 존재하지 않을 때 값을 나타낸 것이며, Jt는 온도분극의 영향시의 값을 나타내며, Jt 와 Jv의 차이는 pure water에 대하여 증기압의 감소에 따라 플럭스의 감소를 나타내습니다. 또한 Jv와 J의 차이는 농도분극의 영향을 보여줍니다.
4. Originality & Creativity
막위에 형성된 분극층은 당연히 막증기법의 투과수의 감소시킨다는 것을 보여줌과 동시에, 이 논문에서 농도분극보다는 온도분극이 투과유량에 더 큰 영향을 미친다는 것을 보여주었습니다. 소개된 증기압분극계수인 f는 전달에 있어서 효과적인 증기압 차의 범위를 결정할 수 있도록 역할을 하며, 온도분극, 농도에 따른 증기압차 변화로 f값이 40~65%감소됨을 보여주었다.
이 논문을 통하여 순환율 감소와 농도의 증가 보다 온도의 증가가 플럭스 감소에 더 큰 영향을 미침을 알 수 있었습니다.
5. Application
MD공정의 문제점 TP, CP, fouling중 중요한 영향을 미치는 TP에 따른 fouling, flux와의 관계를 비교, 분석해 보고 싶습니다.
6. Reviewer : 한진미(jmhan@gist.ac.kr)