1. Title & Journal

A novel ammonia-carbon dioxide forward (direct) osmosis desalination process

 

 

 

2. Background of author

Jeffrey R. McCutcheon(a), Robert L. McGinnis(b), Menachem Elimelech(a*)

a : Department of Chemical Engineering, Environmental Engineering Program, Yale University

b : Osmotic Technologies INC.

 

 

 

3. Summary

Ammonium biocarbonate는 높은 recovery와 water flux를 특징으로 가지기 때문에 유도용액으로 적합하다.

이 논문에서는 ammonium biocarbonate 를 유도용액으로 하여 세 가지 멤브레인(AG, CE, CTA)을 가지고 같은 조건에서 실험을 수행하였다.

6.0M NH4HCO3 유도용액과 0.5M NaCl 공급용액을 사용하였고, FO모드(FW-facing-AL)에서 50℃에서 진행하였다.

 

-측정

 

Water flux는 시간의 따른 유도용액의 무게변화를 측정하므로 결정하였다.

Salt rejection을 측정하기 위해서는 sample을 먼저 결정한 다음 그를 바탕으로 결정하였다.

Sample은 물을 끓이고, 끓이는 동안 NH3-CO2 solution을 NH4와 CO2로 분리를 시키고 NaCl만 남긴다. 그 다음 NaCl을 volume이 알려진 deionized water로 rehydrate 시킨다. 마지막으로 Chlorid selective electrode를 이용하여 농도를 결정한다.

실험 동안에 유도용액으로 들어가는 물의 양과 유도용액의 NaCl의 마지막 양을 기반으로 하여 permeate NaCl 농도를 결정한다.

the percent of NaCl rejection R

 

-결과

 

 

 

CTA 멤브레인을 사용하였을 때 water flux가 현저하게 큰 것을 확인할 수 있다. 이 때 이 결과는 water flux를 결정하는 인자 계수 A와 삼투압에 있다고 보았다. AG, CE, CTA 모두 각각의 삼투압에 따라 다른 특정 값을 가지고 있기 때문이다. 또한 CTA 멤브레인은 AG, CE 멤브레인의 비해서 두께가 더 얇기 때문에 ICP의 영향을 상대적으로 덜 받는다.

실험에서 유도용액의 변화는 salt rejection R 값이 bulk feed solution 과 ECP의 영향을 받는 다는 것을 보여주고 있다. 또한 모든 실험결과는 rejection이 95%를 넘었다. 그러므로 CTA는 특별하게 salt를 제거하는 데 만들어진 것이 아님을 알 수 있다.

 

-결론

 

이 논문에서 실행했던 laboratory-scale의 실험 데이터는 적절한 semi-permeable membrane을 사용했을 때 high water flux와 high salt rejection을 얻는다는 것을 보여준다. 상용되고 있는 멤브레인은 이 실험방법에 적합하지 않으며, FO 전용 semi-perneable 멤브레인의 개발이 필요하다.

 

 

4. Originality & Creativity

 

이전의 draw solution에 대한 간략적인 정보와 제안 등을 정리하였고, FO멤브레인을 사용한 결과와 RO멤브레인을 FO의 사용한 결과를 비교하므로 FO 전용 멤브레인의 중요성을 보여주었다.

 

 

5. Reviewer contact : 심예영 (yyshim@gist.ac.kr)