• Elastomers and Composites
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• 제33권1호
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• pp.37-43
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• 1998

The permeation of gas through polymer membrane at temperatures above its glass transition, generally occurs by a solution-diffusion mechanism. This mechanism is performed by the affinity difference between polymeric materials and gas molecules, and various technologies, such as copolymerization, impregnation and so on, have been researched to improve the affinity of polymeric material for the gases. In this study, permeability and selectivity for some gases were obtained from steady-state rates of gas permeation through silicone rubber membrane which is prepared by supercritical fluid extraction method. The permeability was measured by the volumetric method proposed by Barrer. Permeability was increased generally with temperature and permeation pressure. Silicone rubber membrane shows a higher permeability to $CO_2$ than to $O_2$, $N_2$. This results probably reflect the relatively high solubility of CO_2 in silicone rubber membrane, which is due to the affinity of $CO_2$ molecules. Since separation powers of $CO_2/N_2$, $CO_2/O_2$ were more than 200, and 100, respectively, it is able to separate $CO_2$ from the air, and the optimum temperature and pres-sure was 328.15 K, 60 cmHg respectively. In future, it is possible that the silicone rubber membrane can be used for separation or concentration of $CO_2$ through experiment for mixed gas separation.

• 대한환경공학회지
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• 제36권2호
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• pp.147-152
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• 2014

본 연구에서는 폴리설폰 중공사막을 이용하여 화석연료 연소에서 배출되는 온실가스 중 $CO_2$의 회수에 관한 연구를 실시하였다. 고농도의 $CO_2$를 회수하기 위한 막분리 공정에 대한 선행연구이다. 혼합가스 분리거동 관찰을 위하여 이산화탄소가 10% 함유된 배기가스를 사용하였다. 압력, 온도, 주입가스 조성, 다단 막 변화를 주어 스테이지 컷에 따른 분리 성능을 조사하였다. 압력과 온도가 증가 할수록 투과측에 $CO_2$ 농도와 회수율이 증가하였다. 주입 가스 조성 변화 시 $CO_2$의 함량이 높을 경우 회수율 및 분리 효율이 높아졌다. 3단 분리막 시스템을 이용시 $CO_2$ 농도 95% 이상, 회수율 90% 이상 보였으며 1단 분리막 보다 분리율이 향상되었다.

• 멤브레인
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• 제33권1호
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• pp.23-33
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• 2023

본 연구에서는 PEBAX 2533에 합성된 PEI-GO@ZIF-8의 함량을 달리 첨가하여 혼합막을 제조하고 N₂와 CO₂의 투과 특성을 연구하였다. PEBAX/PEI-GO@ZIF-8 혼합막의 N₂ 투과도는 PEI-GO@ZIF-8 함량이 증가함에 따라 감소하였고, CO₂ 투과도는 PEI-GO@ZIF-8 함량에 따라 다른 경향을 보였는데 순수 PEBAX 막에서 PEI-GO@ZIF-8 0.1 wt%까지 CO₂ 투과도는 증가하다가 그 이후의 함량에서는 감소하였다. PEI-GO@ZIF-8 0.1 wt% 혼합막은 CO₂ 투과도 221.9 Barrer, CO₂/N₂ 선택도는 60.0으로, 제조된 혼합막들 중 CO₂ 투과도와 CO₂/N₂ 선택도가 향상되어 가장 높은 투과 특성을 보였고 Robeson upper-bound에 도달하는 결과를 얻었다. 이는 충진물이 PEBAX 내에 고루 분산되면서 CO₂와 친화적인 상호작용을하는 GO의 -COOH, -O-, -OH 작용기와 PEI에 결합된 아민기 그리고 CO₂에 대해 gate-opening 현상이 일어나는 ZIF-8의 영향 때문이다.

• 멤브레인
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• 제26권2호
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• pp.126-134
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• 2016

바이오 가스로부터 바이오 메탄을 생산하기 위해 물리흡수제 특성평가 및 $CO_2/CH_4$흡수 연구를 진행하였고, poly-propylene(PP) 중공사막 막접촉기에 적용해보았다. 물리흡수제 중 propylene carbonate (PC)는 PP 중공사막과 가장 높은 $58.3^{\circ}$ 접촉각을 보였고, 5 wt% PC를 물과 혼합할 경우 $90^{\circ}$ 이상의 접촉각이 관찰되었다. 또한 $CO_2$ 흡수실험에서 PC/물 혼합 흡수제는 물 흡수량(0.121 mmol/g) 보다 높은 0.148-0.157 mmol/g의 흡수량을 보이며, 막접촉기에 가장 적합한 물리흡수제로 선정되었다. PC/물 혼합 흡수제를 막접촉기에 적용 후 얻어진 $CO_2$ 제거율(98.0-97.8%)과 $CH_4$ 순도(98.5-98.3%)는 바이오 메탄으로서 매우 높은 가능성을 보여주었다. 하지만 PC/물 혼합 흡수제의 경우에는 물 흡수제와 비교하여 성능 변화가 매우 미비하였다. 이는 물보다 우수한 PC 흡수능과 함께 그에 따른 막접촉기 탈기 막 모듈 및 시스템 개선과 공급 유량 조절을 통해 $CH_4$ 손실 최소화 등 공정 최적화가 필요한 것으로 분석된다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제8권2호
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• pp.125-136
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• 2017

Reverse osmosis technology is being used on large scale for treatment of ground water, brackish water, wastewater and sea water. The most challenging issue in RO process is carbonate scaling which is directly linked with the efficiency and economy. Considering the natural phenomena of carbonate scaling different adaptations have been made to control scaling on the surface of RO membrane including acid dosage and antiscalant addition. As carbonate scaling is directly related with pH level of feed water, present study describes an experimental approach to reduce scaling on RO membrane by lowering the feed water pH by purging $CO_2$. In this comparative study four different conditions including control process (without any scale inhibitor), with dosage of antiscalant, with purging of $CO_2$ and with co addition of antiscalant and $CO_2$ in a feed stream line; it was established that $CO_2$ is a better appliance to reduce carbonate scaling on the membrane surface by reduce pH of feed stream. It was also observed that $CO_2$ and antiscalant mutually function better for scale control.

• 멤브레인
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• 제27권3호
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• pp.226-231
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• 2017

이산화탄소 분리를 위해 이온성 액체/금속 산화물 복합막이 제조되었으며, 이온성 액체로서 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ($BMIM^+BF_4{^-}$)와 금속산화물로서 $Al_2O_3$가 사용되었다. 13 nm의 $Al_2O_3$가 이온성 액체 $BMIM^+BF_4{^-}$에 도입되었을 때, 복합체 분리막의 성능은 $CO_2/N_2$ 선택도 30.5과 $CO_2$ 투과도 45.7 GPU로 관찰되었다. neat $BMIM^+BF_4{^-}$ 분리막의 성능($CO_2/N_2$ 선택도 5와 $CO_2$ 투과도 17 GPU)에 비해서 성능이 증가한 이유는 $Al_2O_3$의 옥사이드 층과 이온성 액체 내 자유로운 이온농도의 상승으로 인해 $CO_2$ 용해도가 상승한 것으로 확인되었다. 특히 $Al_2O_3$ 나노입자는 질소 기체에 대해서 장애물로서 작용함으로써 질소기체의 투과도가 감소하여 결과적으로 이산화탄소 분리 성능은 급격히 증가하였다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1998년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.46-49
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• 1998

1. 서론 및 이론적 배경 : 지구 온난화에 의한 생태계 변화의 위해 문제가 대두됨에 따라 온난화의 주요인인 이산화탄소를 발생원으로부터 분리, 회수하는 기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 최근에는 이러한 기술 중에서 에너지가 적게 소요되며 환경 친화적인 분리막 공정에 의한 CO$_2$의 효율적인 분리, 회수법이 하나의 대안으로 연구되고 있다. 분리막 기술 중 함침액막법은 고분자막의 장점을 이용하면서도 투과도를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있어 최근에 액막을 이용한 CO$_2$/N$_2$혼합가스의 분리, 회수연구도 수행되고 있다. 순수한 물에 대한 CO$_2$의 용해도는 8x10$^{-6}$/cmHg이며, N$_2$는 1.55x10$^{-7}$/cmHg 로서 대략 50배 정도의 용해도 차를 보이고 있는데 이러한 물에 대한 기체의 높은 용해도 차를 이용하면 효과적으로 CO$_2$를 분리,회수할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 이러한 물을 함침한 액막을 이용하여 CO$_2$/N$_2$를 분리하였으며 혼합기체의 조성, 기체의 압력 등의 변수가 액막에 의한 CO$_2$의 분리에 미치는 영향을 조사하였다.

• 멤브레인
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• 제30권6호
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• pp.443-449
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• 2020

본 연구에서는 CH4/CO2 혼합가스에서 CO2 분리를 위해 세라믹 중공사 접촉막 모듈(HFMC)을 이용하여 실험을 수행하였다. 고 내구성의 HFMC를 제작하기 위해, 고강도의 중공사막을 제조하여 평가하였다. 제조한 중공사막을 이용하여 HFMC를 제작하였고, 실험은 CH4/CO2 혼합 기체(30% CO2, CH4 balance)와 monoethanolamine (MEA)를 사용하였다. HFMC 운전 중 기체와 흡수제의 압력이 CO2 제거 효율에 어떠한 영향을 주는지 평가하였다. CO2 제거 효율은 기체압력이 증가함에 따라 같이 상승하였으며, CO2 흡수 flux 또한 액체유량과 함께 증가하는 추세를 보였다. 또한 CO2 흡수율이 40% 이하일 때는 흡수제가 아래쪽에서 들어가는 향류형태인 LTS-1이 흡수제가 위쪽에서 들어가는 향류형태인 LTS-2보다 CO2 제거 성능이 높았으며, 흡수율이 40% 이상일 때는 LTS-2가 LTS-1보다 성능이 높았다.

• 멤브레인
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• 제10권3호
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• pp.130-138
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• 2000

건/습식 상전환법을 이용하여 비대칭 polyethersulfone (PES) 기체분리막을 제조하였으며, $CO_2$, $N_2$등의 기체에 대한 투과특성을 조사하였다. 분리막 제조에 있어서 주요 변수인 캐스팅 용액과 증발시간 등이 분리막의 구조에 미치는 영향을 파악하고 투과특성을 조사하여 최적의 제조조건을 확립하였다. 또한 제조된 분리막의 표피층에 존재하는 pin-hole과 같은 결점을 보완하기 위하여 실리콘 수지를 코팅하여 그 투과특성의 변화를 조사하였다. 실리콘 수지 코팅이 결점을 보완하는데 효과적임을 확인하였다. 본 연구에서 분리막 제조에 주로 사용한 캐스팅 용액은 PES, 14-methyl-2-pyrrolidone, 아세톤, 에탄올로 구성되었으며, 응고제로는 증류수를 사용하였다. 캐스팅 용액 중의 PES 함량이 높아질수록, 휘발성 유기용매의 비율이 높아질수록, 증발시간이 길수록, 에탄을 첨가제의 농도가 낮을수록 $CO_2$/$N_2$의 선택도는 높아지고 투과도는 낮아지는 결과를 보였다. 최적의 분리막 제조조건 하에서 얻어진 분리막의 분리성능은 $CO_2$/$N_2$의 선택도가 61이고 $CO_2$의 투과도는 21 GPU인 우수한 결과를 보였다.

• 멤브레인
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• 제30권4호
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• pp.269-275
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• 2020

본 연구에서는 세라믹 중공사 접촉막 모듈을 이용하여 CH₄/CO₂ 혼합가스에서 CO₂ 분리 실험을 수행하였다. 높은 성능의 접촉막 모듈을 제작하기 위해 고투과성 중공사막의 제조 실험을 진행하였으며, 제조한 중공사막은 N₂ 기체투과실험을 통해 투과 성능을 평가하였다. 최종적으로 고투과도 중공사막을 이용하여 CH₄/CO₂ 혼합 기체 분리를 위한 Hollow fiber membrane contactor (HFMC)를 제작하였다. 실험에는 CH₄/CO₂ 혼합 기체(34.5% CO₂, CH₄ balance)와 monoethanolamine (MEA)를 사용하였으며, CO₂ 제거 효율이 흡수제의 유량에 따라 어떠한 영향을 받는지 평가하였다. CO₂ 제거 효율은 액체유량이 증가함에 따라 같이 상승하였으며, CO₂ 흡수 flux 또한 액체유량과 함께 증가하는 결과를 보였다.