Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.55
no.2
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pp.21-27
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2013
The present study explored the way to desalinate seawater for agricultural irrigation using forward osmosis (FO) process using liquid fertilizer as draw solution. FO experiments were performed in a cross flow mode using flat sheet FO membrane. The effect of membrane orientation, flow rate, and draw solution concentration on the performance of forward osmosis was investigated by measuring water flux of forward osmosis membrane. The water flux when the draw solution was placed against the membrane active layer was lower than the water flux when the feed solution was placed against the membrane active layer. This results indicated that the decrease of effective osmotic pressure by dilutive internal concentration polarization was less than that by concentrative internal concentration polarization. Increasing flow rate from 66.7 to 133.1 $cm^3$/min resulted in increase of the water flux when the membrane active layer orient to draw solution and feed solution, respectively. The reduction of resistance to water flow increased water flux at higher flow rate. The water flux of FO membrane increased with increasing draw solution concentration from 10000 to 30000 mg/L. The water flux for $KH_2PO_4$ draw solution was similar to that for commercial fertilizer. Optimization of FO process would contribute to economically desalinate brackish water for agricultural use.
Kook, Seungho;Kim, Sung-Jo;Lee, Jinwoo;Hwang, Moonhyun;Kim, In S.
Membrane Journal
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v.26
no.3
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pp.187-196
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2016
Pressure-assisted forward osmosis (PAFO) process has recently been under spotlight for its potential to improve forward osmosis (FO) process performance by applying low hydraulic pressure on the feed side. Structure parameter, one of the governing factors in estimating water flux and solute flux across FO membranes in the solution-diffusion model (S-D model), determines solute resistivity in FO and PAFO processes. This study aims to estimate the trend of structure parameter change with respect to varying additional hydraulic pressure condition in PAFO.
Pressure assisted forward osmosis (PAFO) is recently introduced because of its improved process efficiency to overcome drawbacks of forward osmosis (FO) such as low water flux and reverse solute diffusion. However, it is known that membrane fouling becomes deteriorated by additional hydraulic pressure applied in PAFO compared to FO. This study was performed to investigate possibility of intermittent pressure-assisted forward osmosis (I-PAFO) operation for fouling mitigation using colloidal silica particles as model foulants. FO, PAFO were operated as well to compare with. Two different solution pH conditions (pH 3, 10) were applied to see the effect of electrostatic interactions between the membrane and silica particles on fouling tendency. In the results, higher water flux was observed during pressurization and pressure relaxation periods in I-PAFO than water flux of PAFO, and FO on both pH conditions. Water flux decreased less in I-PAFO than PAFO after fouling. It resulted in higher water flux recovery in I-PAFO than PAFO after physical cleaning.
The purpose of this study is to evaluate the performance of forward osmosis (FO) system for harvesting microalgae cultivated in secondary sewage effluent. Microalgae species used in this study were chlorella sp. ADE4. The drawing agents used for forward osmosis system were seawater and concentrate of sea water reverse osmosis (SWRO) system. Chlorella sp. ADE4 cultured in secondary sewage effluent illustrated moderate efficiency in removal of total nitrogen (TN) (68%) and superior performance in total phosphorus (TP) removal (99%). Comparison of seawater and SWRO concentrate as drawing agent were made in FO membrane separation of the microalgae. The result from this study depicts that SWRO concentrate is strong drawing agent in FO membrane system providing an average dewatering rate of $4.8L/(m^2{\cdot}hr)$ compared to seawater with average dewatering of $2.9L/(m^2{\cdot}hr)$. Results obtained from this study indicated that FO system could be viable option for harvesting the microalgae for further biodiesel production. SWRO concentrate as a drawing agent could be very important finding in field of membrane technology for disposal of SWRO concentrate.
The development of alternative water resources has emerged as an effective method for solving drought of water resources due to extreme weather and increase in water consumption. Recently, in Korea, there has been active research on reverse osmosis desalination technology, wastewater reuse using forward osmosis membranes, and the forward osmosis(FO)-reverse osmosis(RO) hybrid process combining these two technologies. In this study, the basic performance of FO membranes manufactured by three domestic and international manufactures such as Microfilter Co., Ltd., Toray Chemical Korea Inc., and Hydration Technologies Inc., were investigated for wastewater reuse. In addition, as an experiment to select feed solution, the selected membranes were operated 48 consecutive hours using three secondary effluents pretreated by the UF membrane with a pore size of $0.1{\mu}m$ and auto strainer with pore sizes of $1{\mu}m$ and $100{\mu}m$ as feed solution. Although there was not much difference in the operating performance. Thus, the treated water using the $100{\mu}m$ auto strainer was selected as feed solution applied to the assessment.
In pressure-retarded osmosis (PRO) and forward osmosis (FO) processes, solvent (permeate) flux depends on which surface the draw solution faces. There are two operation modes. PRO mode indicates that the active layer faces the draw solution, and FO mode means that the porous substrate fronts the draw stream. It is often observed that the PRO mode produces higher flux than that of FO under the same operating conditions. The current work uses the method of proof by contradiction, and mathematically proves the intrinsic flux inequality between the two modes.
A high-performance forward osmosis (FO) membrane was prepared using polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) hydrogel as a support layer. Through the UV-induced polymerization and subsequent phase separation of PEGDA, the crosslinked, hydrophilic, and porous PEGDA suppor layer was obtained. To achieve high FO flux and salt selectivity using the fabricated PEGDA support, a selective layer was synthesized via the toluene-assisted interfacial polymerization (TIP), in which toluene is used as an organic solvent. The prepared PEGDA-based FO membrane showed higher FO water flux and lower salt selectivity compared with commercial HTI membranes using 1.0 M NaCl draw solution and DI water feed solution. We propose the strategy to fabricate high-performance FO membranes utilizing supports formed with new hydrophilic materials and fabrication processes.
Kim, Bongchul;Boo, Chanhee;Lee, Sangyoup;Hong, Seungkwan
Journal of Korean Society on Water Environment
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v.28
no.2
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pp.292-299
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2012
The objective of this study is to develop a novel method for evaluating forward osmosis (FO) membrane performances using a non-pressurized FO system. Basic membrane performance parameters including water (A) and solute (B) permeability coefficients and unique parameter for FO membrane such as the support layer structural parameter (S) were determined in two FO modes (i.e., active layer faces feed solution (AL-FS) and active layer faces draw solution (AL-DS)). Futhermore, these parameters were compared with those determined in a pressurized reverse osmosis (RO) system. Theoretical water flux was calculated by employing these parameters to a model that accounts for the effects of both internal and external concentration polarization. Water flux from FO experiment was compared to theoretical water fluxes for assessing the reliability of those parameters determined in three different operation modes (i.e., AL-FS FO, AL-DS FO, and RO modes). It is demonstrated that FO membrane performance parameters can be accurately measured in non-pressurized FO mode. Specifically, membrane performance parameters determined in AL-DS FO mode most accurately predict FO water flux. This implies that the evaluation of FO membrane performances should be performed in non-pressurized FO mode, which can prevent membrane compaction and/or defect and more precisely reflect FO operation conditions.
Kim, Jakyum;Han, Jihee;Sohn, Jinsik;Kim, Seung-Hyun
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.30
no.5
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pp.521-532
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2016
Seawater desalination market after global economic crisis has been stalled due to the market uncertainties and decreased demand in desalination. It is important to review the status of the market and to estimate the appropriate share of Forward osmosis-Reverse Osmosis (FO-RO) hybrid desalination technology by figuring out the outlook of the desalination market. Main part of the desalination market will still be MENA (Middle East and North Africa) in the near future due to the fast population increase and high dependency of fossil fuel in the region. The market for FO-RO hybrid technology, however, might be smaller than the conventional SWRO desalination market anyway because of aesthetic issues from using wastewater as raw water and higher costs associated with capex. Therefore, it is essential to improve FO membrane performance and system operation technologies in order to make the hybrid technology attractive compared to the conventional SWRO technology.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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