DAILY PAPER REVIEW

1004_JMS_A numerical study on concentration polarization and system performance of spiral wound RO membrane modules

 

 

1. 논문 제목
A numerical study on concentration polarization and system performance of spiral wound RO membrane modules 

저널: journal of MEMBRANE SCIENCE(2006)
저자: Wenwen Zhou, Lianfa Song*, Tay Kwee Guan 
저자의 배경: Division of Environmental Science & Engineering National University of Singapore

2. 내용요약
이 논문은 a spiral wound reverse osmosis membrane에서의 concentration polarization의 진행과 spacer에 의한 depolarization 효과에 대해 다루고 있다. 특히, 와권형 RO막의 성능과 농도분극의 관계를 추정에 초점을 맞추고 있다. 
저자는 기존 기본적인 이동 현상 이론들이 RO막의 작은 부분(a piece of channels)은 적용 가능하지만 실제 long membrane filtration channels에서는 그렇지 않다고 지적한다. Laboratory scale의 RO system에서는 permeate flux가 driving pressure과 선형적인 관계를 보이지만, 실제 full-scale RO processes에서는 항상 선형적인 관계만을 보이는 것은 아니라고 언급하고 있다. 이것의 주요 요인으로 농도분극을 꼽고 있다. 또한 이것의 salt concentration이 증가할수록 평균 여과수 유량과 압력이 비선형적인 관계로 이끌어 짐을 지적하였다. 
저자는 다양한 농도 조건에서 막 시스템 성능에 대한 Numerical한 시뮬레이션을 한다. 그 결과, 여과 유량의 비선형성은 막 채널 안의 평형상태가 지배적으로 유발 시킨다는 것을 보여주고 있다. 
또한 일단 평형상태가 도달하게 되면, 여과수 회수율은 오직 막 시스템의 thermonmdynamic properties에 의해 결정된다고 한다.


(용어 정리)
a spiral wound reverse osmosis membrane: 와권형 RO막
polarization: 농도 분극 현상
depolarization: spacer에 의하여 막 표면 주변에서의 salt농도 밀집을 완화시켜주는 현상
spacer: RO membrane module안에서 seawater가 흐를 수 있도록 막과 막 사이에 공간을 만들어 주는 것. (농도분극현상을 줄여주고 mixing을 조장한다.) 
permeate flux: 여과수 유량
driving pressure: 압력
Thermodynamic properties: feed salt concentration, temperature, driving pressure


3. 논문의 독창성
이 논문에서는 RO 모듈의 정확한 이동현상을 구현하기 위해 모듈 안에서의 실제 염 농도를 산정하기 위한 ?p (polarization factor)를 도입하였다.

Cw=?p Cw+(1- ?p) Cave+c0 
?p=1-e-v(x)H/D
undisturbed polarization 시나리오에서는 ?p=1, completely mixed 시나리오에서는 ?p=0


4. 논문의 적용 가능성
Dealination관련 membrane transport phenomena를 이해하는데 있어서 concentration polarization과 depolarization 개념 확립에 좋은 논문이 될 듯 하다.

5. 요약자 E-mail: jkh@gist.ac.kr

첨부 (1)
1004_변환_정관호.pdf
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