DAILY PAPER REVIEW

1201_The potential for power production from salinity gradients by pressure retarded osmosis

 

 

1. Title & Journal
Journal: Journal of Membrane Science, 335 (2009), IF: 3.203
Title: The potential for power production from salinity gradients by pressure retarded osmosis
Author: Thor Thorsen, Torleif Holt*

2. Background of authors
Corresponding author: Dr. Torleif Holt
Affiliation: The foundation for scientific and industrial research at the Norwegian institute of technology (SINTEF)
Background information:
- 노르웨이의 SINTEF에서 근무
- 1970 년에 Sydney Loeb에 의해 economical evaluation이 이루어졌고 그 당시에는 membrane의 한계점으로 인하여 경제성이 없다는 결론이 났지만, Dr. Thorsen과 Dr. Torleif Holt (이 논문의 저자들)이 다시 연구되기 시작하였음.

3. Summary
이 논문은 PRO 공정에 적합한 membrane 제작에 대한 지침을 제시하고 현재 단계의 PRO 공정의 발전 단계를 모델 개발을 통해서 보여줌. 모델에 대해 정리하면 다음과 같음.
멤브레인 수송 모델은 solution-diffusion model을 사용하였고 다음과 같다.

Porous support layer에서의 물질 수송은 다음의 solute mass balance 식에 의해 계산하고 있다.

여기서 χ는 평균 두께, ? 공극률, τ 는 구불기, lp는 공극의 길이를 뜻한다. 위 식을 적절한 경계조건과 함께 적분하면 active layer (또는 skin layer) 양족에서 농도의 차이를 계산할 수 있는 아래의 식을 도출할 수 있다.

여기서 이고 S는 membrane structure parameter이다. 여기서 internal concentration polarizatoin에 대한 고려가 될 수 있으며 다음부터 소개되는 방정식들은 external concentration polarization에 대한 효과를 나타낼 수 있다.


위 식은 convection diffusion 방정식에서 l 방향의 diffusion은 y방향 diffusion보다 order of magnitude 차이가 크므로 간략화시킨 형태이다. 위 식의 일반적인 해는 다음과 같다.


위 식에서 active layer와 support layer 사이의 농도를 알 수 없으므로 수치해석적으로 반복하여 풀 수 있다.
모델링 결과는 다음 그림과 같으며 개발된 모델이 PRO 공정의 성능 예측을 정확히 할 수 있다는 것을 알 수 있다.



4. Originality & Creativity
- active layer와 support layer의 농도와 함께 external polarization까지 동시에 고려한 모델을 개발함

5. Further applications
- Finite element based model은 연산이 무거우므로 이와 같은 상대적으로 가벼운 모델을 통해 optimization과 같은 연구를 수행할 수 있을 것이다.

6. Contact (to reviewer)
minkyupark@gist.ac.kr



Minkyu Park (Master course)

Environmental Systems Engineering Lab.
Department of Environmental Science & Engineering
Gwangju Institute Science and Technology
1 Oryong-dong Buk-gu Gwangju, 500-712, Korea

Tel : +82-62-970-2461
Fax : +82-62-970-2434
Phone : +82-11-9533-6980
E-mail : minkyupark@gist.ac.kr

첨부 (1)
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