• 제목/요약/키워드: Ceramic composite membrane

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$TiO_2$ 복합 분리막의 제조를 위한 졸-겔 코팅공정 분석 (Analysis of the Sol-Gel Coating Process for the Preparation of Supported TiO2 Composite Membranes)

  • 현상훈;최영민
    • 한국세라믹학회지
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    • 제29권5호
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    • pp.403-409
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    • 1992
  • The titania membrane thickness coated on the porous alumina support by the sol-gel method was analyzed using the slipcasting model. The thickness of calcined membrane layers increased linearly from 1.3 to 3.8 ${\mu}{\textrm}{m}$ with the square root of the dipping time (4~40 min). Growth rates of the thickness of wet gels and calcined layers were well described quantitatively by the slipcasting model. Through the regression of experimental data using model equations, the permeability and the pressure drop across wet gels, and the thickness and their growth rate constants of wet gels and calcined layers could be determined. It was also known that the gellation concentration of the TiO2 sol used in this work and the porosity of wet gel layes were 25 mol/ι and 0.53, respectively.

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Generalized Maxwell Stefan 모형을 이용한 유기 템플레이팅 실리카/알루미나 복합막의 $CO_2/N_2$ 혼합물의 투과/분리 기구 해석 (Study for Transport and Separation Mechanisms of $CO_2/N_2$ Mixture on Organic Templating Silica/Alumina Composite Membrane by Using Generalized Maxwell Stefan model)

  • 이창하;문종호;김민배;강병섭;현상훈
    • 한국가스학회지
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    • 제8권3호
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    • pp.43-51
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    • 2004
  • GMS(generalized Maxwell Stefan) 모형을 이용하여 나노기공성 TPABr (Tetrapropylammoniumbromide) templating 실리카/알루미나 복합막에서 $CO_2$$N_2$의 투과 및 분리 특성을 해석하였다. 담체로 쓰이는 메조포러스 알루미나 지지체에서의 기체 투과는 누슨 확산 (Knudsen diffusion) 및 점성 확산 (viscous diffusion 혹은 Poiseuille flow)에 의존하였으며, 이러한 투과메커니즘은 DGM (dusty gas model)을 통하여 규명할 수 있었다. 본 연구에 사용한 복합막의 분리 특성을 결정 짖는 TPABr templating silica layer의 경우 강한 흡착 특성으로 인하여, 기공 확산보다는 표면 확산(surface diffusion)을 나타내었다. 따라서 GMS 모형을 통해 다성분계의 표면 확산 투과/분리 메커니즘을 성공적으로 해석할 수 있었다. 본 연구에서 사용된 복합무기막에서는 흡착량과 표면 확산 현상이 복합적으로 일어나기 때문에, 강흡착질인 $CO_2$와 비교적 약흡착질인 $N_2$ 혼합물 분리에 있어, $CO_2$의 pore-blocking 현상으로 인해 $CO_2$가 투과 농축되었다.

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수소 분리를 위한 Pd/YSZ Cermet 분리막의 제조 (Fabrication of Pd/YSZ Cermet Membrane for Hydrogen Separation)

  • 전성일;박정훈;이용택
    • 멤브레인
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    • 제21권2호
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    • pp.148-154
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    • 2011
  • 금속-세라믹 복합 분리막은 특히 석탄가스화 공정이나 메탄 개질에서 발생되는 혼합가스로부터 수소를 분리하기 위해 개발되어졌다. 수소투과 금속인 팔라듐과 세라믹 지지체로 $Y_2O_3$-stabilized $ZrO_2$ (YSZ)를 이용하여 cermet 수소분리막을 제조하였다. 이렇게 제조된 분리막은 팔라듐의 연속상이 잘 발달된 치밀 구조를 보였다. Pd/YSZ 분리막의 수소 투과량은 100% 수소를 흘려 0.5~2 atm에서 측정되었다. 수소 투과량은 $450^{\circ}C$, 2 atm에서 0.333 mL/$min{\cdot}cm^2$를 보였다. 수소 투과 후 분리막의 표면과 단면에서 균열이 형성되었다.

복합 TiN-Al2O3 합성과 수소투과도 특성 평가 (Composite TiN-Al2O3 Syntheses and Hydrogen Permeability Characteristics Evaluation)

  • 조경원;이영환;한정흠;유제선;홍태환
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제31권2호
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    • pp.177-183
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    • 2020
  • To utilize hydrogen energy, high-yield, high-purity hydrogen needs to be produced; therefore, hydrogen separation membrane studies are being conducted. The membrane reactor that fabricates hydrogen needs to have high hydrogen permeability, selective permeability, heatresistant and a stable mechanical membrane. Dense membranes of Pd and Pd alloys are usually used, but these have drawbacks associated with high cost and durability. Therefore, many researchers have studied replacing Pd and Pd alloys. Dense TiN membrane is highly selective and can separate high-purity hydrogen. The porous alumina has a high permeation rate but low selectivity; therefore, separating high-purity hydrogen is difficult. To overcome this drawback, the two materials are combined as composite reclamations to produce a separation membrane with a high penetration rate and high selectivity. Accordingly, TiN-alumina was manufactured using a high-energy ball mill. The TiN-alumina membrane was characterized by X-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy, and energy dispersive spectroscopy. The hydrogen permeability of the TiN-alumina membrane was estimated by a Sievert-type hydrogen permeation membrane apparatus. Due to the change in the diffusion mechanism, the transmittance value was lower than that of the general TiN ceramic separator.

현무암섬유를 이용한 LNG 화물창 2차 방벽의 기계적 특성에 대한 연구 (Effects of Basalt Fiber on the Mechanical Properties of Secondary Barrier for LNG Cargo Containment System)

  • 노우승;신해름;여승준;김만태
    • 한국산업융합학회 논문집
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    • 제27권1호
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    • pp.207-212
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    • 2024
  • Recently, with the strengthening of environmental regulations, there has been an increasing interest in eco-friendly energy sources, leading to a trend of the increasing scale of Cargo Containment Systems (CCS) for Liquefied Natural Gas (LNG) carriers. Among these systems, membrane tanks have gained popularity in LNG transport vessels due to their superior spatial utilization and competitiveness. However, due to high initial investment costs and the difficulty in repair in case of damage, a safety layer, the secondary barrier, must be installed without fail. In this study, in order to apply a new secondary barrier to the existing membrane-type LNG CCS, tests were conducted on the fiberglass layer previously used in the Triplex-Flexible Secondary Barrier (FSB), substituting it with basalt fiber. Tensile and vertical tensile tests were performed to assess the newly applied material. Environmental tests were conducted at room temperature (25℃) and extremely low temperatures (-170℃), considering the temperatures to which substances may be exposed during LNG vessel operations. The basalt-FSB produced in this study demonstrated superior results compared to the specifications of the existing product, confirming its potential applicability for implementation.

TEOS-PEG계 Sol-Gel코팅에 의한 세라믹 분리 막의 제조 및 특성 (Characterization of Ceramic Composite-Membranes Prepared by TEOS-PEG Coating Sol)

  • 김태봉;최세영;김구대
    • 한국세라믹학회지
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    • 제42권3호
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    • pp.165-170
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    • 2005
  • Sol-gel 공정에 의해 제조된 세라믹 분리 막은 보다 순수한 재료를 이용할 수 있고, 균일성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 다양한 복합체도 넓은 범위에서 반응을 유도할 수 있다는 장점을 가지고 있어 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 sc,1-gel 공정을 이용하여 Tetraethyl ortho-silicate(TEOS)-Polyethylene glycol(PEG)계 organically modified silicate(ORMOSt)sol을 합성하였다. Polymer분자량을 변수로 하여 sol 합성 후 특성 변화를 점도와 겔화 시간을 측정함으로써 관찰하였다. 합성된 sol을 다공성 담체 위에 dip-coating법을 이용하여 막을 제조하였으며, SEM관찰을 통해 분리 막의 미세구조를 확인하였다. 합성 복합 막의 Oil/water 에멀젼의 처리효율을 cross-flow 타입의 막 분리 장치를 이용하여 확인하였다. Ormosilsol은 유기물의 분자량이 증가될수록 보다 쉽게 코팅 층을 형성 시킬 수 있었고, 담체를 용매에 담지 시켜 코팅 물질이 담체의 기공내로 침투될 때의 모세관력을 줄임으로써 크랙이 방지된 얇은 막을 얻을 수 있었다. Colloidal sol 코팅 막에 비해 ormosil sol코팅 막은 분리효율 뿐 아니라 flux 특설이 시험 5분경과 시점에서 약 $200\;l/m^2h$이상 향상되었음을 확인 할 수 있었다.

기체분리용 세라믹 복합분리막의 개발: II. 극미세 입자 $TiO_2$ 졸의 제조 및 코팅 특성 (Development of Ceramic Composite Membranes for Gas Separation: II. Preparation and Coating Characteristics of Nanoparticulate $TiO_2$ Sols)

  • 현상훈;박준수;최세영
    • 한국세라믹학회지
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    • 제29권9호
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    • pp.739-749
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    • 1992
  • The sols prepared by dialyzing solutions, in which the hydrolyzed precipitates of TEOT or directly Ti(OC3H7)4 were resolved, were the nanoparticulate sol with the average particle size less than 7 nm and the anatase crystal phase. In the pH range of 1.5 to 2.9, the particle size of the nanoparticulate TiO2 sols (0.09 mol/ι) increased gradually upto 15 nm~26nm with the increase of pH in the initial aging state but the sols were transparent all the time, and stable without growin any more after 30 days. When the slipcasted porous alumina tubes were coated by the sol-gel dipping method, the minimum particle size and the aging time for forming the coated gel layer at the given pH were optimized. For obtaining the very thin crack-free and reproducible membrane coating, the use of a nanoparticulate TiO2 sol (0.09 mol/ι) aged for about 30 dyas at pH=2.0 was found to be the best.

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미세기공을 가지는 철이 첨가된 티타니아 복합여과막 제조 및 미세구조 (Fabrication and microstructure of the Fe doped $TiO_{2}$ composite membranes with ultrafine pores)

  • Dong-Sik Bae;Kyong-Sop Han;Sang-Hael Choi
    • 한국결정성장학회지
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    • 제6권3호
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    • pp.463-470
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    • 1996
  • 알파 알루미나와 철이 첨가된 티타니아 최종층으로 구성된 세라믹 여과막을 졸-겔방법으로 제조하였다. 철이 첨가된 지지 티타니아 복합여과막은 지지체를 혼합졸에 침지하여 제조하였다. 복합여과막을 $550^{\circ}C$에서 $850^{\circ}C$까지 열처리온도에 따르는 미세구조 변화를 주사전자현미경으로 조사하였다. $650^{\circ}C$에서 1시간 소결한 경우, 철이 첨기된 티타니아 복합여과막의 평균입자 크기는 약 40 nm이었다. 철이 첨가된 티나니아 복합여과막은 티타니아 복합여과막보다 열적 저항성이 우수하였다. 철이 첨가된 티타니아 복합여과막은 $650^{\circ}C$까지 균열이 없는 미세구조와 좁은 입도분포를 유지하였다.

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Improvement in Water Resistance of Desulfurized Gypsum by Novel Modification of Silicone Oil Paraffin Composite Emulsion-based Waterproofing Agent

  • Cao, Jing-Yu;Li, Jin-Peng;Jiang, Ya-Mei;Wang, Su-Lei;Ding, Yi;Oh, Won-Chun
    • 한국세라믹학회지
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    • 제56권6호
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    • pp.558-565
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    • 2019
  • In this study, dimethyl silicone oil and liquid paraffin were combined and subsequently emulsified; the resulting mixture was innovatively incorporated into desulfurized gypsum to resolve its drawback of a poor water resistance. The waterproof mechanism of the composite emulsion and liquid paraffin emulsion with mass fractions of 1%, 2%, 3%, and 4% were investigated. The effect of the desulfurized gypsum on the waterproof performance and basic mechanical properties were also investigated. The configuration of the composite waterproofing agent was characterized by FTIR and 1HNMR. The results showed that, compared with the traditional liquid paraffin emulsion-based waterproofing agent, the softening coefficient of the silicone oil paraffin composite emulsion-based water-repellent agent was increased by 60% and attained a value of 0.89. Combined with the waterproof mechanism and microscope morphology analysis of gypsum hydration products, the improvement in the water resistance of water resistance was primarily attributed to the formation of a silicone hydrophobic membrane between the crystals of the gypsum block; this ensured that water could not penetrate the crystal.