• Korean Chemical Engineering Research
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• v.45 no.6
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• pp.619-626
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• 2007

It is of special interest in our membrane separation technology due to its low energy consumption and cost, relatively simple equipment, low investment and operation cost, et al. Full scale utilization of such processes can be widely utilized to the various fields. Using the difference of permeability of gas molecules between the filter layers, it is able to separate effectually pure gases from the mixed gases. In this paper, the membranes of PDMS, ${\gamma}-radiated$ PDMS, PTFE, PTFE-X are chosen to develop the predictive model for the separation of pure gases such as oxygen, nitrogen, hydrogen, and other gases from mixed gases. By utilizing the thermodynamic gas properties($\sigma$, $\varepsilon/k$) and experimental data of gas transport characteristics for different polymer membranes, it is able to develop the predictive model equation under the influence of temperature, pressure and polymer characteristics. Predictive model developed in this research showed good agreement with experimental data of gas permeability characteristics for develop four different polymer membranes. The proposed model can also be extended to the general equation for predicting the separation of gases based on the properties of polymeric membranes.

• Membrane Journal
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• v.27 no.2
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• pp.167-181
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• 2017

Graphene-based materials have been considered as a promising membrane material, due to its easy processability and atomic thickness. In this study, we studied on gas permeation behavior in few-layered GO membranes prepared by spin-coating method. The GO membrane structures were varied by using different GO flake sizes and GO solutions at various pH levels. The GO membranes prepared small flake size show more permeable and selective gas separation properties than large one due to shortening tortuosity. Also gas transport behaviors of the GO membranes are sensitive to slit width for gas diffusion because the pore size of GO membranes ranged from molecular sieving to Knudsen diffusion area. In particular, due to the narrow pore size of GO membranes and highly $CO_2$-philic properties of GO nanosheets, few-layered GO membranes exhibit ultrafast and $CO_2$ selective character in comparison with other gas molecules, which lead to outstanding $CO_2$ capture properties such as $CO_2/H_2$, $CO_2/CH_4$, and $CO_2/N_2$. This unusual gas transport through multi-layered GO nanosheets can explain a unique transport mechanism followed by an adsorption-facilitated diffusion behavior (i.e., surface diffusion mechanism). These findings provide the great insights for designing $CO_2$-selective membrane materials and the practical guidelines for gas transports through slit-like pores and lamellar structures.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1998.10a
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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.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1998.10a
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• pp.93-95
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• 1998

1. 서론 : 폴리이미드계 고분자는 기계적 성질과 내열성이 우수한 고분자 소재이다. 일반적으로 기체분리막으로서의 유리상 고분자는 기체의 투과성은 결여되지만, 고분자쇄의 동결속박에 의한 자유부피에 따라 기체의 선택성이 높게 나타난다. 본 연구에서는 고분자로서 polyetherimide(PEI) 를 이용하여 제막조건(고분자 농도, air gap, 용매, 내부응고제 주입량 등)을 달리하는 중공사막을 제조하여, 제막변수에 따른 막의 구조 및 기체투과 특성을 검토하였다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1994.10a
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• pp.24-25
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• 1994

고분자 분리막을 통한 메탄과 이산화탄소의 분리는 천연가스에서 불순물로 작용하는 이산화탄소를 분리시켜 천연가스의 순도를 향상시키는데 활용할 수 있으며, 바이오가스나 제철소 폐가스로부터의 이산화탄소의 분리, enhanced oil revovery 공정에서의 이산화탄소의 분리, 그리고 지구 온난화의 원인이 되는 대기중의 이산화탄소 농도의 감소등에서 활용될수 있다. 이러한 분리막 공정은 여러 혼합기체에 대해 단순하고 간편하며 에너지 소비가 적다는 장점에 의해 기체분리에 효과적이고 응용성있는 공정으로 대두되고 있는데, 그 중에서도 분리막의 투과도(Permeability)와 선택도(Selectivity)를 동시에 높일수 있는 새로운 막재료의 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이를 위해 고분자 구조를 화학적으로 변화시키는데, 이 경우에는 고분자의 구조 변화와 투과특성간의 관계를 밝히는 것이 매우 중요하다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1993.10a
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• pp.21-21
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• 1993

고분자 막을 이용한 기체 분리 기술은 에너지 소비의 절감과 높은 분리 효율성 등으로 인해 (1) 수소 회수 및 $H_2/O_2$의 비율저종 (2) $CH_4/CO_2$ 분리 (3) $O_2/N_2$ 분리등에 이용되고 있다. 이러한 분리막의 투과도와 선택투과도를 모두 높이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 그 연구방향은 (1) 새로운 고분자의 합성 및 고분자의 개질 (2) 복합재료의 개발 (3)액정 (4)촉진수송법 등으로 나눠질 수 있다. 이 중 촉진수송(Facilitated Transport)이란 특정한 기체와 가역적 친화력 또는 흡착력을 갖는 운반체(Carrier)를 액체나 고체막에 분산시켜 원하는 특정 기체만을 선택적으로 수송하는 것을 말한다.

• Membrane Journal
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• v.32 no.2
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• pp.140-149
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• 2022

In this study, the conditions of low temperature and high pressure of biogas upgrading process using polysulfone membrane have been designed and tested to achieve the high recovery and efficiency corresponding to those of the highly selective polymeric materials. Polysulfone hollow fiber membrane with 4-component dope solution was spun via non-solvent induced phase separation. The hollow fiber membrane was mounted into a 1.5 inch housing. The effective area was 1.6 m², and its performance was examined in various operation temperatures and pressures. CO₂ and CH₄ permeances were 412 and 12.7 GPU at 20℃, and 280 and 3.6 GPU at -20℃, respectively, while the CO₂/CH₄ selectivity increased from 32.4 to 77.8. Single gas test was followed by the mixed gas experiments using single-stage and double stage where the membrane area ratio varied from 1:1 to 1:3. At the single-stage, CH₄ purity increased and the recovery decreased as the stage-cut increased. At the double stage, the area ratio of 1:3 showed the higher CH₄ recovery as decreasing the operation temperature at the same purity of CH₄ 97%. Finally, polysulfone hollow fiber membranes have yielded of both CH₄ purity and recovery of 97% at -20℃ and 16 barg.

• Membrane Journal
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• v.29 no.1
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• pp.51-60
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• 2019

In order to improve gas separation properties of polymeric membranes which have been widely applied in the industry field, aluminosilicate hollow nanoparticles named as allophanes were synthesized by sol-gel method and formulated in Poly(dimethylsiloxane) (PDMS) matrix to investigate the gas separation properties of PDMS membrane. Transmission electron microscope (TEM), Energy dispersive X-ray analysis (EDX), X-ray diffractometer (XRD), Surface area and pore size analyzer (BET) and Fourier transform infrared spectrophotometer (FTIR) were carried out to characterize the synthetic allophanes. Then the PDMS mixed matrix membranes were prepared by adding different volume fraction of allophanes. To examine the effect of allophanes addition in PDMS matrix using unmodified allophane and modified ones, the gas permeation experiments were performed using oxygen, nitrogen, methane and carbon dioxide. As the volume fraction of modified allophane increased up to 4.05 Vol% the permeability of four test gases through PDMS mixed matrix membranes increased. Also, the selectivity of $O_2/N_2$ and $CO_2/CH_4$ increased with the contents of the modified allophane. Further improvement of gas separation properties of PDMS mixed matrix membranes containing higher volume percent of allophanes can be expected as long as well dispersion of allophanes in PDMS matrix can be achieved for better PDMS membranes.

• Membrane Journal
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• v.28 no.6
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• pp.406-413
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• 2018

In OBIGGS, a small amount of ozone in the atmosphere damages the polymer membrane. Therefore, the ozone removal device is installed at the front end to prevent the damage of the membrane by reducing the concentration of ozone in the gas delivered to the membrane. In this study, two hollow fiber membranes, PI and PSf, used to fabrication hollow fiber module with an effective membrane area of $6.37cm^2$ for gas separation in OBIGGS. The ozone concentration in the chamber was maintained at 2-3 ppm. The gas was continuously supplied into the module by using a pump. The gas permeation characteristics and the tensile strength were evaluated as a function of ozone exposure time. The PI-based hollow fiber membrane showed only 20% reduction in the transmittance, and remained its original uniformity without any significant changes. However, when PSf type hollow fiber membranes were used, the permeability decreased by more than 80% and the tensile strength decreased by more than 70%.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1998.04a
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• pp.8-15
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• 1998

1. 서론 : 중국에서 분리막에 관한 연구는 1965년부터 역삼투막에 관한 연구를 시작으로. 70년대 초기부터는 한외여과막(UF막)에 관한 연구가 수행되었다. 이후 정밀여과막(MF막), 기체분리막(GS막) 등에 관한 연구가 이루어져 수처리 분야 및 기체분리 공정 등에 실용화되고 있다. 특히 80년대 초기부터 10년간으 실험실 연구단계에서 산업화로 넘어온 시기로서 막분리 기술이 크게 발전되었다. 이때에 주요한 연구성과는 다음과 같다. 수행되었다. 1) 호주의 수처리 설비공장과 흥성의 8271공장은 매년 몇 천대의 나권형 모듈을 제조할 수 있는 RO막 생산라인을 건립하고, 국가해양국 항주 수처리기술개발센터의 중공사막 제조라인은 1,000만원/년의 생산능력을 갖고 있다. 2) 대형 중공사막, 나권형 모듈제조 기술이 확립되어, 국산 RO, UF모듈 및 장치는 초순수 제조 및 발전소 보일러 용수의 정화에 사용되어 수입 사용되는 외국장치를 대체하게 되었다. 3) 막분리 기술의 연구 및 응용공정 개발에 관한 연구 인력은 당시 초보적인 소수의 연구원이 형성된 이후, 지금은 전문연구인력이 400여명에 이르고 있다. 본고에서는 중국에서 응용되고 있는 분리막 기술중 RO막, UF막, MF막 및 NF막을 중심으로 기술개발 동향 및 현황을 소개하고자 한다.