Simulation of Thermoresponsive Draw Solute-Driven Forward Osmosis for Enhanced Pure Water Production in Seawater Desalination
Simulation of Thermoresponsive Draw Solute-Driven Forward Osmosis for Enhanced Pure Water Production in Seawater Desalination
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海水淡化中用于增强纯水产量的热响应抽取溶质驱动正向渗透的模拟
DOI：
10.1021/acs.iecr.1c01377
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发表时间：
2021
影响因子：
4.2
通讯作者：
H. Matsuyama
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
M. Kishimoto;R.R. Gonzales;S. Goda;M. Yasukawa;A. Kumano;E. Kamio;K. Kumagai;H. Matsuyama
在这项研究中，我们开发了一种新的正向渗透(FO)模拟方法，用于使用中空纤维(HF)膜组件直接进行海水淡化的多组分体系(水、氯化钠和具有热响应性的环氧乙烷-环氧丙烷共聚物抽出溶质)。采用盒形复合形法对三组分系统的FO仿真模型进行了数值求解。在不同操作条件下得到的实验结果和模拟结果之间的良好一致性使我们不仅可以估计氯化钠和拉伸液(DS)浓度对所产生的水渗透流量的影响，而且还可以估计HF膜内外的渗透压。根据分析，高频组件的设计是为了减少模块内由于水渗透而产生的抽取液(DS)的稀释。通过对改进的高频组件透水率的模拟验证了这一建议，这些组件是为使DS的流畅而设计的，以减少DS的稀释。合理的模拟结果进一步验证了模拟结果，表明降低给水中的氯化钠浓度对提高当前高频组件的透水率也是有效的。
In this study, we developed a novel forward osmosis (FO) simulation method for a multicomponent system (water, NaCl, and thermoresponsive ethylene oxide–propylene oxide-based copolymer draw solute) targeted for direct seawater desalination using a hollow fiber (HF) membrane module. Box complex method was applied to numerically solve the FO simulation model of a three-component system. A good agreement between experimental and simulation results obtained in various operation conditions allowed us to estimate not only the effect of NaCl and draw solution (DS) concentration on the resulting water permeate flow rate but also the osmotic pressure inside and outside of the HF membranes. From the analysis, the HF modules were designed to decrease the dilution of the draw solution (DS) inside the module due to water permeation. We validated the suggestion by simulation of the increase of the water permeation rate in the modified HF modules, which were designed for the smooth flow of the DS to decrease the DS dilution. The simulation was further verified by reasonable results indicating that the decrease of NaCl concentration in the feed water is also effective in increasing the water permeation rate in the current HF module.
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不可逆热力学模型在氯化钠水溶液体系中空纤维正渗透模块中的应用
DOI：
10.1016/j.desal.2020.114458
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
作者：
Shohei Goda;M. Sekino
通讯作者：
M. Sekino
轴流中空纤维正向渗透模块分析，用于海水淡化应用中的最佳设计和操作条件
影响因子：
4.7
作者：
Habtom Teklu;D. Gautam;S. Subbiah
通讯作者：
S. Subbiah
影响因子：
9.9
作者：
Darvishmanesh, Siavash;Pethica, Brian A.;Sundaresan, Sankaran
通讯作者：
Sundaresan, Sankaran
使用商用三醋酸纤维素中空纤维膜组件进行正向渗透系统设计和优化，实现节能海水淡化
影响因子：
9.9
作者：
S. M. Ali;S. Im;A. Jang;S. Phuntsho;H. Shon
通讯作者：
H. Shon
两种5英寸级中空纤维膜组件阻压渗透的实验与模拟研究
影响因子：
9.9
作者：
Yasuhiro Tanaka;Masahiro Yasukawa;Shohei Goda;Hidehiko Sakurai;Masafumi Shibuya;Tomoki Takahashi;Michimasa Kishimoto;Mitsuru Higa and Hideto Matsuyama
通讯作者：
Mitsuru Higa and Hideto Matsuyama