DAILY PAPER REVIEW

0329_Fluid flow and mass transfer modeling in lysozyme ultrafiltration

 

 

1. Title & Journal
Fluid flow and mass transfer modeling in lysozyme ultrafiltration
Journal: International Journal of HEAT and MASS TRANSFER (2005)

2. Background of authors
Vitor Magueijoa, Viriato Semiaob, Maria Norberta de Pinhoa,*

aDepartment of Chemical Engineering, Torre Sul, Instituto Superior Tecnico, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisbon, Portugal
bDepartment of Mechanical Engineering, Instituto Superior Tecnico, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisbon, Portugal

3. Summary
 이 논문은 ultrafiltration(UF) 유입수 채널에서의 세가지 성분으로 이루어진 혼합물(물,리소자임,염화나트륨)의 물질이동모델링(mass transfer modeling)에 대하여 다루고 있다. 투과실험은 연구실에서 직접 재작한 투과성 계수와 molecular weight cut-off (MWCO)는 각각 2.05 ⅹ 10-11 m/s/Pa 과 30 kDa 인 UF cellulose acetate membrane(CA막)을 이용하여 수행 하였다.

저자는 computational fluid dynamics(CFD)를 기반하여 UF의 운전 조건 시뮬레이션을 수행하였는데, 이것은 투과유량과 농도분극 측면에서 CA막의 선택적인 투과 성능 예측을 가능하게 하였다. 

시뮬레이션을 위한 mathematical 모델은 네 가지 조건을 가정하고 있다. a) 유입 채널에서는 steady state, two-dimensional, incompressible and isothermal laminar flow b) 유체와 용질의 properties(density, viscosity and mass diffusion coefficients)는 염농도에 따라 다양해 진다. c) 농도 차 기울기 때문에 발생하는 염과 단백질의 확산을 보여주는 cross diffusion이 존재한다. d) 투과속도는 transmembrane 삼투압에 의존된다.

위에 언급된 조건을 수렴하는 기하학적 시스템에서 reaction을 제외한 momentum and solute transport equation은 다음과 같다.

마지막으로 다른 물질이동 가정 조건을 기반한 투과유량 예측은 모델의 결과는 한 투과유량 예측은 실험과 비교했을 때 비교적 좋은 일치성을 보이고 있다.

4. Originality & Contribution
CFD로 SWRO막의 퍼포먼스 시뮬레이션을 할 때, 저자가 막의 mass transport 모델을 만들 때 사용한 가정조건을 고려한다면 보다 신뢰할 수 있는 시뮬레이션을 할 수 있을 것이다. 하지만 convection 작용이 우세한 UF와는 달리 RO막의 경우 diffusion이 우세하기 때문에, 가정조건을 똑같이 적용해도 무관한지를 판단하기 위해, 문헌참고가 선행이 되어야겠다. 

5. Reviewer: 정관호 jkh@gist.ac.kr

첨부 (1)
20110329.pdf
105.4KB / Download 0