공업화학 (Applied Chemistry for Engineering)

  • 제18권5호
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  • Pages.483-489
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  • 2007
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  • 1225-0112(pISSN)
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  • 2288-4505(eISSN)
한국공업화학회 (The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry)
권호 표지

Polyaniline/Polyimide 혼합막의 기체 분리 특성

Gas Separation Properties of Polyaniline/Polyimide Blend Membranes

  • 이기섭 (전남대학교 응용화학공학부) ;
  • 김진환 (전남대학교 응용화학공학부)
  • Lee, Ki-Seob (Department of Applied Chemical Engineering, Chonnam National University) ;
  • Kim, Jin-Hwan (Department of Applied Chemical Engineering, Chonnam National University)
  • 투고 : 2007.07.03
  • 심사 : 2007.08.13
  • 발행 : 2007.10.10
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초록

Polyaniline (PANI)/Polyimide (PI) 혼합막을 제조하여 PANI 함량과 doping처리가 막의 구조적 특성과 기체 분리 특성에 미치는 영향을 연구하였다. NMP를 용매로 하여 6FDA와 ODA를 반응시켜 얻어진 polyamic acid (PAA) 용액과 PANI 용액을 혼합하여 PANI/PI 혼합막을 얻었다. 얻어진 PANI/PI 막을 1M의 HCl 수용액에서 24시간 doping처리하여 doped PANI/PI 혼합막을 제조하였다. 제조한 막은 FT-IR과 XRD 및 TGA에 의하여 구조적 특성을 분석하였고, $30^{\circ}C$와 5 atm에서 압력변화법으로 $H_2$, $O_2$, $CO_2$, $N_2$ 및 $CH_4$에 대한 기체 투과 특성을 조사하였다. PANI/PI 혼합막은 PANI와 PI의 흡수특성을 잘 보여주었고 PANI보다 열적 안정성이 향상되었으며, PANI의 함량이 증가할수록 d-spacing은 감소하였다. PANI/PI 혼합막에서 기체의 투과도계수는 PANI의 함량이 증가함에 따라 감소하였으며 투과도 계수의 크기는 $H_2$ > $O_2$ > $CO_2$ > $N_2$ > $CH_4$의 순서였다. PANI/PI막을 doping처리하면 투과도계수는 감소하나 투과선택도는 향상되었다. 특히 doping한 PANI/PI (75/25)막에서 $H_2/CH_4$의 선택도는 991을 나타내었다.

Polyaniline (PANI)/Polyimide (PI) membranes were prepared and the effects of PANI contents and doping on the structural properties and gas separation properties were studied. The polyamic acid (PAA) solution was prepared by the polycondensation reaction of 4,4'-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (6FDA) and 4,4'-oxydianiline (ODA) in 1-methyl-2-pyrrolydinone (NMP) solvent. The PANI/PI blends were obtained by mixing PAA solution and PANI solution, and were doped with 1 M aqueous HCl solution for 24 h. The structural characterizations of the as-cast and doped membranes were examined by FT-IR, XRD, and TGA. The gas permeation experiments with $H_2$, $CO_2$, $O_2$, $N_2$, and $CH_4$ were carried out by variable pressure method at $30^{\circ}C$ and 5 atm. For all gases tested, the permeability coefficients of the blends decreased with increasing PANI content and the magnitude of permeability was in the order of $H_2$ > $CO_2$ > $O_2$ > $N_2$ > $CH_4$. The permeability for PANI/PI membranes decreased after the doping process while the permselectivity increased. For $H_2/CH_4$ separation, the doped PANI/PI (75/25) membrane has a permselectivity of 991.

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과제정보

연구 과제 주관 기관 : 전남대학교

참고문헌

  1. C. Joly, S. Goizet, J. C. Schrotter, J. Sanchez, and M. Escoubes, J. Membrane. Sci., 130, 63 (1997)
  2. M. R. Anderson, B. R. Mattes, H. Reiss, and R. B. Kaner, Science, 252, 1412 (1991) https://doi.org/10.1126/science.252.5011.1412
  3. M. R. Anderson, B. R. Mattes, H. Reiss, and R. B. Kaner, Synthetic Metals, 41, 1151 (1991) https://doi.org/10.1016/0379-6779(91)91575-U
  4. S. Kuwabata and C. R. Martin, J. Membrane Sci., 91, 1 (1994)
  5. H. Yasuda and V. T. Stannett, Polymer Handbook, 2nd Ed., 229 (1975)
  6. U. S. Patent 5,358,556 (1994)
  7. C. A. Arnold, J. D. Summers, Y. P. Chen, R. H. Bott, D. Chen, and J. E. McGrath, Polymer, 30, 986 (1989) https://doi.org/10.1016/0032-3861(89)90068-2
  8. M. Langsam, Polyimides for Gas Separation, in Polyimides, Fundamentals and Applications, ed. M. K. Ghosh and K. L. Mittal, 697, Marcel Dekker Inc., New York (1996)
  9. Y. Wei, G. W. Jang, K. F. Hsueh, E. M. Scherr, A. G. MacDiarmid, and A. Epstein, Polymer, 33, 314 (1992)
  10. H. S. Moon and J. K. Park, Synthetic Metals, 92, 223 (1997)
  11. M. G. Han and S. S. Im, J. Appl. Polymer Sci, 71, 2169 (1999) https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4628(19990207)71:6<999::AID-APP15>3.0.CO;2-C
  12. H. Ohya, V. V. Kudryavtsev, and S. I. Semenova, Polyimide Membranes, 111, Gordon and Breach, Tokyo (1996)
  13. T. M. Su, I. J. Ball, and J. A, Conklin, Synthetic Metals, 84, 801 (1997)
  14. B. R. Mattes, M. R. Anderson, J. A. Conklin, H. Reiss, and R. B. Kaner, Synthetic Metals, 57, 3655 (1993)
  15. M. Mulder, Basic Principles of Membrane Technology, 232, Kluwer Academic Publishers, London (1996)