DAILY PAPER REVIEW

1215_Kinetics of Permeate Flux Decline

 

 

1. Title & Journal
?    Title
Kinetics of Permeate Flux Decline in Crossflow Membrane Filtration of Colloidal Suspensions (JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, 1997)

?    Corresponding authors
? Menachem Elimelech
  ? 소속: University of California, Los Angeles, California

2. Summary
본 논문은 colloidal suspension의 cross filtration에서의 flux decline을 예측하는 transient permeate flux model을 만들고 실험을 통해 이를 검증하였습니다. 본 모델은 단순화된 particle mass balance을 바탕으로 하고 있으며 particle cake layer의 resistance을 결정하기 위해 Happel`s cell model을 사용하였습니다.

1)    Pressure drop and cake formation
각각 membrane, polarization, cake layer에 의한 pressure drop은 아래와 같이 표현 가능
 
   
2)    Particle transport and mass conservation
Convective diffusion equation 으로부터 경계조건을 적용하여 아래와 같은 식이 유도된다.
 

CP layer 내에서의 particle accumulation은 빠른 시간 안에 정상상태에 도달한다는 가정과, 둘째로 initial flux decline이 길이방향과 관계없다는 가정을 통해 위 식의 첫 번째, 세 번째 항을 무시할 수 있게 된다. 
 
또한 polarization에 의한 pressure drop도 무시할만한 수준임.
 
 

일련의 정리를 통해 아래와 같은 식이 유도될 수 있다. (Initial permeate flux decline ratio)
 
3)    Experiment
Particle concentration이 클수록 trans membrane pressure가 클수록, particle size가 작을수록 flux decline이 커지는 현상이 관찰되었으며 모델과 거의 비슷한 결과를 보임. Cross flow velocity에 대해서는 거의 영향이 없음. Polarized colloid cake layer는 reversible한 것으로 파악됨(membrane fouling 일어나지 않음)

3. Originality & Creativity.
Flux-relaxation 실험을 통해서 cake layer 자체의 reversibility을 관찰한 점이 인상 깊습니다. Silica colloid 자체의 특성으로 인해 reversible 한 것이기 때문에 다른 foulant 경우에는 다른 거동을 보일 것 같습니다.

4. Further applications
FO에서의 fouling model 부분에 대해 적용 가능한 부분이 있을지 고려가 가능해 보입니다.

5. Reviewer contact: 이지정(leejj@gist.ac.kr)

첨부 (1)
20101215.pdf
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