DAILY PAPER REVIEW

0131_JMS_flux decline modeling

 

 

1. Title & Journal
?    Title
Modeling of flux decline during crossflow ultrafiltration of colloidal suspensions

?    Corresponding authors
? Mark M. Clark
? 소속: Department of Civil and Environmental Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign
? 연구: characterization of membrane surfaces and the foulants which accumulate on membranes


2. Summary
본 논문은 UF에서의 colloidal suspensions으로 인한 flux decline 모델링 내용입니다. Crossflow에서CP에 의한 cake formation의 영향을 예측하기 위해 pseudo steady-state model을 개발하였습니다. 

Flux decline model은 크게 1) Resistance in series model(Darcy’s law) 2) CP model based on film theory 이렇게 두 가지입니다. 이 두 가지 모델의 취약점을 보완하기 위해 shear-induced hydrodynamic diffusion model 등 여러 가지 방법이 제안되었습니다. 

본 논문에서는 steady-state 모델을 flux decline 을 모사하는데 어떻게 적용할 수 있는지 설명하고 있습니다. 실로 cake formation 에 따른 velocity field 변화가 mass transfer에 영향을 미치긴 하지만 빠른 시간에 steady state에 도달하므로, mass transfers에 의한 flux decline은 steady state model을 사용하여 모델링 할 수 있습니다. 알고리즘은 아래와 같습니다. 

 

해당 시뮬레이션을 통해 flux decline을 시뮬레이션하고 여러 인자들이 미치는 영향, cross flow에서의 실제 실험결과와 모델결과를 비교하였습니다. 
?    Carmen-Kozeny equation을 이용하여 flux decline의 중요인자인 specific cake resistance을 결정하였습니다.
?    Crossflow filtration에서는 specific cake resistance 뿐만 아니라 diffusion coefficient parameter을 결정해야 합니다. Diffusion coefficient는 molecular diffusion coefficient와 shear-induced diffusion coefficient을 더한 값을 effective diffusion coefficient으로 결정하였습니다. 
?    Particle size, feed concentration, TMP, stirring이 flux decline에 미치는 영향을 규명하였습니다. 
?    Particle size가 감소할수록 specific cake resistance가 증가하긴 하나 Carmen-Kozeny equation으로 예측한 것처럼 quadratic하게 증가하진 않았습니다.
?    TMP가 증가할수록 denser한 cake layer을 형성하므로 specific cake resistance를 증가시키는데 이는 general power law로 표현이 가능합니다.

3. Originality & Creativity.
Flux decline 및 fouling modeling에 대해 설명이 잘 되어 있어 향후, 관련 현상 모델링 시에 적용이 가능해 보입니다. 

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

첨부 (1)
20110131.pdf
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