DAILY PAPER REVIEW

0611_JMS_Effect of DS concentration and operation condition in FO

 

 

1. Title & Journal
?    Title
Effect of draw solution concentration and operating conditions on forward osmosis and pressure retarded osmosis performance in a spiral wound module (JMS, 2010)

?    Background of authors
? Yuan Xu
? 소속
Environmental and Clean Technology Laboratory, Suzhou Institute of Sichuan University, Suzhou, China, 

2. Summary
본 논문은 Spiral wound module 의 FO mode 및 PRO mode 적용시 DS 농도와 운전조건이 미치는 영향에 관한 내용을 다루고 있습니다. 

1)    Dilution factor
아래와 같이 dilution factor 라는 개념을 도입하였습니다.
(유입DS 유량+permeate 유량) 과 유입DS 유량의 비가 x (location of interest within the membrane) 지점의 희석된 DS 농도와 유입DS 농도의 비와 같다는 개념입니다. 

왼쪽 그래프에서 DS의 cross flow가 감소할수록 dilution effect 가 증가하는 경향을 볼 수 있습니다. 이를 통해 dilution factor가 2 이 상이 되면 permeate 가 상당량 감소함을 유추할 수 있습니다. SW module에서의 희석효과는 flux 감소로 이어지므로 의미 있는 factor라 할 수 있습니다.
하지만 DS의 cross flow를 증가시키더라도 permeate 증가에는 한계가 있습니다. 

2)    Effect of operation condition
FO 와 PRO mode 모두 DS 농도가 증가할수록 permeate가 증가하지만, ICP 현상과 DS의 희석효과로 인해 DS농도에 따른 permeate 농도 그래프는 상당히 비선형 모양을 띄게 됩니다. 
Porous layer 내의 ICP 현상은 permeate flux 감소에 아주 중요한 영향을 미치며 DS 농도가 증가할수록 더욱 주요한 요인으로 작용합니다. 이와 유사하게 DS의 희석효과 역시 DS의 농도가 클수록 증가합니다. 희석효과를 완화하기 위해서는 DS의 cross flow 의 dilution factor를 충분히(2보다 작도록) 유지해주는 것이 중요합니다. 
또한 feed flow의 유량 자체가 permeate flow을 결정짓는 제한인자로 작용하기도 합니다. 해서, SW module에서 membrane envelope 안으로 feed 흐름을 주는 경우에는 feed flow rate가 permeate flux의 상한선을 결정 짓습니다. 


3. Originality & Creativity
Dilution factor을 도입하여 적정 운전조건을 제시해 주었다는 점에서 의미가 있습니다. 적정 flux 운전을 위한 DS의 cross flow 운전조건을 결정하는데 도움을 줄 수 있습니다. 

4. Further applications
이론적인 접근보다는 DS 농도의 DS 유량의 운전조건 변화가 미치는 영향을 실험을 통해 확인하였습니다. 논문 상에 아쉬운 점이 있다면 실험결과를 단순히 실험결과를 simulation 결과와 비교하는 데서 그친 것입니다. 하지만 Dilution factor 라는 간결하지만 의미 있는 factor 을 도입함으로써 적정 운전조건을 제시한 점이 인상 깊었습니다. 저희 연구실에서는 실험 결과를 모델에 반영하는 것, 그리고 다른 종류의 factor 을 제안해 볼 것을 고려할 수 있을 것입니다.

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

첨부 (1)
58.0611_JMS_Effect_of_DS_concentration_and_operation_condition_in_FO.pdf
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