• 제목/요약/키워드: Hollow Fiber Membrane Module

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비틀린 중공사막이 모듈에 미치는 영향: 전산 유체역학 시뮬레이션을 통한 정삼투 모듈의 압력과 농도 분포 (Effect of Twisted Hollow Fiber Membranes in a Module: Computational Fluid Dynamics Simulations on the Pressure and Concentration Profile of the Module in the forward Osmosis)

  • 김수헌;이철민;김인수
    • 멤브레인
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    • 제30권1호
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    • pp.66-77
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    • 2020
  • 본 연구에서는 정삼투 중공사막 모듈에서 중공사막의 가닥을 비틀어 배치하였을 때의 효과를 알아보기 위해 CFD전산 유체 역학 프로그램을 통해 5개의 다른 각도로 비틀린 중공사막 모듈을 설계하고 시뮬레이션하여 비틀리지 않은 모듈과 비교하였다. 실험 결과, 중공사막이 비틀렸을 때, 모듈 내부의 유도 용액의 농도가 비틀리지 않을 때에 비해 고르게 분포하였다. 모듈 입구의 압력은 중공사막의 비틀림과 관계없이 일정한 값을 보였지만 출구의 압력은 중공사막이 비틀린 정도가 커질수록 증가하는 추세를 보였다. 출구의 압력이 높아짐에 따라 막 내부의 유체 속도가 감소하고 모듈 체류 시간이 증가하여 막사이의 물질 교환이 원활하게 이루어질 것으로 예측된다. 이는 결과적으로 막이 비틀려 있을 때의 모듈 플럭스가 투과 수량이 차지하는 비율이 그렇지 않을 때에 비해 2배 증가하였다.

Effects of membrane orientation on permeate flux performance in a submerged membrane bioreactor

  • Lee, Tsun Ho;Young, Stephanie
    • Membrane and Water Treatment
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    • 제3권3호
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    • pp.141-149
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    • 2012
  • The aeration provided in a Submerged Membrane Bioreactor (SMBR) improves membrane filtration by creating turbulence on the membrane surface and reducing membrane resistance. However, conventional hollow fiber membrane modules are generally packed in a vertical orientation which limits membrane scouring efficiency, especially when aeration is provided in the axial direction. In the present research, 3 innovative hollow-fiber membrane modules, each with a different membrane orientation, were developed to improve membrane scouring efficiency and enhance permeate flux. Pilot testing was performed to investigate the permeate flux versus time relationship over a 7-day period under different intermittent modes. The results indicated that the best module experienced an overall permeate flux decline of 3.3% after 7 days; the other two modules declined by 13.3% and 18.3%. The lower percentage of permeate flux decline indicated that permeate productivity could be sustained for a longer period of time. As a result, the operational costs associated with membrane cleaning and membrane replacement could be reduced over the lifespan of the module.

전산유체역학을 이용한 공압시스템용 제습장치의 형상 개선에 관한 연구 (A Study on Shape Improvement of Dehumidifier for Pneumatic System using Computational Fluid Dynamics)

  • 정은아;윤소남;이기윤
    • 드라이브 ㆍ 컨트롤
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    • 제16권2호
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    • pp.51-58
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    • 2019
  • In this study, flow analysis and dehumidification experiment were conducted on hollow fiber membrane module to determine the dehumidification characteristics of its various configurations. A quantitative analysis of the CFD for four different models with a temperature of $30^{\circ}C$ and 30%RH inlet humidity was conducted. Each model has different shape parameters i.e. the number of hollow fiber membranes and the presence or absence of baffles. After comparison between the flow analysis results and dehumidification experiment results, the percentage error was found to be approximately 2%. The moisture removal rate for each model was calculated using flow analysis data. It was found that the moisture removal rate of refined model with three baffles and eight hollow fiber membranes was highest among the four modeled modules of hollow fiber membrane one, i.e. about 60%.

Study of the ageing of hollow fibers in an industrial module for drinking water production

  • Wang, S.;Wyart, Y.;Perot, J.;Nauleau, F.;Moulin, P.
    • Membrane and Water Treatment
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    • 제4권1호
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    • pp.53-67
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    • 2013
  • In this study, ageing characteristics of an industrial hollow-fiber membrane module were investigated after 50 months of drinking water production. For this purpose, the industrial module was opened to make 18 smaller modules with hollow-fibers taken from different parts of the industrial module. These modules were probed by the use of a magnetic nanoparticle (NP) challenge test based on magnetic susceptibility (K) measurement of permeate. No magnetic susceptibility was detected in permeate when the challenge test was performed on an intact membrane module, indicating the complete retention of nanoparticles by the membrane. The compromised membrane module can be successfully detected by means of magnetic susceptibility measurement in permeate. So, this study clearly demonstrates that ageing of ultrafiltration membranes can be monitored by measuring the magnetic susceptibility of permeate from an ultrafiltration membrane module. These results showed that the hollow fibers in the center zones of the bundle would age faster than those in the outer zones around the bundle. This result is in agreement with numerical simulation (Daurelle et al. 2011).

평판막 및 실관막 모듈에 의한 단백질의 친화성 크로마토그래피에 관한 연구 (A Study on Affinity Chromatography of Protein by Flat and Hollow-Fiber Membrane Module)

  • 이광진;염경호
    • 멤브레인
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    • 제8권1호
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    • pp.50-58
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    • 1998
  • Polysulfone 재질의 다공성 평판막 및 실관막에 키토산 피막층을 형성시킨 후 반응성 염료인 Cibacron Blue 3GA를 고정화시켜 human serum albumin(HSA)의 결합용량이 최대 70 $\mu{g/cm}^2$인 단백질 친화성 막을 제조하였다. 친화성 평판막 모듈을 대상으로 HSA에 대한 용출 크로마토그래피 실험을 수행하여 eluent 용액의 최적 환경조건을 결정하였는바, 1M KCl이 첨가된 농도 0.06 M, pH 10의 universal buffer를 eluent로 사용했을 때 리간드와 결합된 단백질의 용출이 가장 우수하였다. 친화성 평판막 및 실관막 모듈을 대상으로 HSA의 전열 크로마토그래피 실험을 수행하여 단백질에 대한 동적 결합용량을 측정하였다. 이 결과 동적 결합용량은 평판막 모듈의 경우에는 loading 용액의 유량과 HSA의 농도가 증가함에 따라 평형 결합용량 값으로부터 크게 감소하였으나, 실관막 모듈의 경우에는 loading 용액의 유량과 HSA의 농도에 관계없이 항상 평형 결합용량 수준을 유지하였는바, 따라서 실관막 모듈이 평판막 모듈보다 단백질 친화성 크로마토그래피 분리관으로서 더 효과적이었다.

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PVDF 중공사 분리막을 이용한 MD 모듈 구조 및 운전 조건에 따른 플럭스 영향 평가 (Evaluation of the Flux According to Membrane Distillation Module Structure and Operating Conditions Using PVDF Hollow Fiber Membrane)

  • 민지희;이슬기;길남석;박민수;김진호
    • 멤브레인
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    • 제28권2호
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    • pp.83-89
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    • 2018
  • 열유도상분리법(TIPS) 및 연신의 복합공정으로 막증류(Membrane distillation, MD)용의 소수성 및 다공성 PVDF 중공사 분리막을 제조하였다. 제조된 분리막을 막증류 공정에 적용하여 처리수량을 극대화하기 위한 방안으로 모듈의 형태와 운전조건 및 병렬 연결 시 배관의 크기 영향을 확인하고자 하였다. 진공 막증류 모듈의 최적화 실험에서는 모듈 내 분리막의 충진율과 길이가 증가할수록 플럭스는 감소하며, 진공포트의 위치는 모듈을 수직으로 연결하였을 때 원수의 inlet 방향에 위치할수록 플럭스 측면에서 가장 유리한 것으로 확인되었다. 모듈의 헤더배관의 크기선정에서는 중공사막의 내경면적과 헤더배관의 내경면적이 동일할 경우 최대 플럭스를 나타냄을 확인할 수 있었으며, 모듈 내 선속도가 높을수록 높은 플럭스를 나타내지만 모듈에 작용하는 압력 역시 비례하여 증가하기 때문에 최적 선속도를 찾는 것이 필요하다.

이산화탄소 분리용 세라믹 중공사 접촉막 모듈 기술 개발 (Development of Ceramic Hollow Fiber Membrane Contactor Modules for Carbon Dioxide Separation)

  • 이홍주;채진웅;박정훈
    • 한국기후변화학회지
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    • 제7권3호
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    • pp.249-256
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    • 2016
  • Porous $Al_2O_3$ hollow fiber membranes were successfully prepared by dry-wet spinning/sintering method. The SEM image shows that the $Al_2O_3$ hollow fiber membrane consists mostly of sponge pore structure. The contact angle and the breakthrough pressure were $126^{\circ}$ and 1.91 bar, respectively. This results indicate that the $Al_2O_3$ hollow fiber membranes were successfully modified to hydrophobic surface. The hydrophobic modified $Al_2O_3$ hollow fiber membranes were assembled into a membrane contactor system to separate $CO_2$ from a model gas mixture of the flue gas at elevated gas velocity. The $CO_2$ absorption flux was enhanced when the gas velocity increased from $1{\times}10^{-3}$ to $6{\times}10^{-3}$ m/s. Whereas the $CO_2$ absorption flux was decreased with the number of hollow fiber membrane of a module because of the concentration polarization. Furthermore, we developed an lab-scale $Al_2O_3$ hollow fiber membrane contactor modules and their system (i.e., $CO_2$ absorption using the $Al_2O_3$ membrane and monoethanolamine (MEA)) that could dispose of over $0.02Nm^3/h$ mixture gas (15% $CO_2$) with the removal efficiency higher than 95%. The results can be useful in a field of the membrane contactor for $CO_2$ separation, helping to design and extend a equipment.

VMD 모듈의 열성능 특성 연구 (A Study on the Thermal Characteristics of Vacuum Membrane Distillation Module)

  • 주홍진;양용우;곽희열
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제34권5호
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    • pp.23-31
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    • 2014
  • This study was accomplished to get the foundation design data of VMD(Vacuum Membrane Distillation) system for Solar Thermal VMD plant. VMD experiment was designed to evaluate thermal performance of VMD using PVDF(polyvinylidene fluoride) hollow fiber hydrophobic membranes. The total membrane surface area in a VMD module is $5.3m^2$. Experimental equipments to evaluate VMD system consists of various parts such as VMD module, heat exchanger, heater, storage tank, pump, flow meter, micro filter. The experimental conditions to evaluate VMD module were salt concentration, temperature, flow rate of feed sea water. Salt concentration of feed water were used by aqueous NaCl solutions of 25g/l, 35g/l and 45g/l concentration. As a result, increase in permeate flux of VMD module is due to the increasing feed water temperature and feed water flow rate. Also, decrease in permeate flux of VMD module is due to increasing salinity of feed water. VMD module required about 590 kWh/day of heating energy to produce $1m^3/day$ of fresh water.