1. Title & Journal

 

Title : Atomic simulation of water and salt transport in the reverse osmosis membrane FT-30

 

 

 

Journal : Journal of Membrane Science, 139, 1998, 1-16

 

 

 

2. Background of author

 

M. J. Kotelyanskii, N. J. Wangner, M. E. Paulaitis*

 

Center for Molecular and Engineering Thermodynamics, Department of Chemical Engineering, University of Delaware

 

 

 

3. Summary

 

 본 논문은 다양한 조건에서의 FT-30 RO막에서의 물과 salt의 atomistic computer simulation을 통해 열역학적 특성 및 이동 특성에 대해 연구하고자한다. 실험값과의 비교를 통해 시뮬레이션 결과를 분석하였다. 

 

 

 

  MD 시뮬레이션은 6가지 시스템에서 NVT, NPT 및 RO 막의 합성 방법 (linear, cross-linked), salt 존재 여부에 따라 다양한 조건에서 수행하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 물만 존재 하는 경우 물 분자의 움직임이 자유롭지만, 물과 hydrated polymer가 공존하는 시스템에서는 물 분자들이 localized site에서 thermal fluctuation or cooperative rearrangement을 한다. 현재 위치에서 또 다른 localized site로 이동할 때는 jump diffusion을 통해 이동하는 특성을 보인다. jump diffusion process는 주로 비정형 고분자 물질에서의 용존 가스 분자의 이동 특성으로, jump 빈도는 시스템 밀도와 salt 존재 여부에 민감하다. hydrated FT-30에서의 Na+와 Cl-의 trajectory와 물의 trajectory 비교를 통해, ion의 이동성이 물에 비해 많이 떨어지게 됨을 확인할 수 있었다. hydrated polymer에서 salt diffusion은 전기적 중성 상태를 만족하기 위해 Na+와 Cl- 이동성에 모두 영향을 받기 때문에 매우 낮은 이동성을 갖는 Cl-으로 인해 salt diffusion은 water diffusion에 비해 매우 낮을 값을 갖게 된다. 이와 같은 diffusivity 차이로 인해 high salt rejection이 발생하게 됨을 확인할 수 있었다. 

 

 

 

4. Originality & Application

 

 본 연구를 통해 FT-30 RO막에서의 high salt rejection은 물과 salt의 매우 큰 이동성의 차이로 인해 발생하게 됨을 알 수 있었다. 연구를 바탕으로 다양한 막에서의 물과 ion의 이동성 계산을 통해 물질 이동 특성 및 막 성능에 대한 연구가 계속 될 수 있을 것으로 보인다. 

 

 

 

5. Reviewer contact : 김영미 (youngmikim@gist.ac.kr)