A transparent, freestanding Porous Aromatic Framework-97 (PAF-97) membrane was successfully synthesized via a one-step acid-catalyzed reaction. Due to the introduction of ether groups, the obtained PAF-97 membrane possesses enhanced structural flexibility, thus increasing the flexibility of the resulting membrane. This is proofed by the fact that the feeding pressure of the membrane reaches as high as 5.5 bar during the separation of gas mixtures. The Young's moduli of the membrane were 6.615 GPa and 11.11 GPa, either in a dry or hydrated state respectively. To be highlighted, under a feeding pressure of 3.6 bar, the PAF-97 membrane rendered the permeance values of $2.90{\times}10^{-7}$, $1.29{\times}10^{-8}mol\;m^{-2}s^{-1}Pa^{-1}$ for $CO_2$ and $CH_4$, respectively, with a $CO_2/CH_4$ permselectivity of 22.48.
Kim, Sung-Wook;Heo, Dong Hyeon;Kang, Hyun Woo;Hong, Sun-Seok;Lee, Sang-Kwon;Jeon, Min Ku;Hur, Jin-Mok;Choi, Eun-Young
Nuclear Engineering and Technology
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제51권7호
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pp.1866-1870
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2019
Residual salt separation is an essential step in pyroprocessing because its reaction products, as prepared by electrochemical unit processes, contain frozen residual electrolyte species, which are generally composed of alkali-metal chloride salts (e.g., LiCl, KCl). In this study, a simple technique that utilizes high-temperature gas flux as a driving force to melt and push out the residual salt in the reaction products was developed. This technique is simple as it only requires the use of a heating gun in combination with a gas injection system. Consequently, $LiNO_3-ZrO_2$ and $LiCl-ZrO_2$ mixtures were successfully separated by the high-temperature gas injection (separation efficiency > 93%), thereby demonstrating the viability of this simple technique for residual salt separation.
Kang, Ji Hwan;Kim, Yong Doo;Lee, Jinhong;Lee, Sangil
분석과학
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제34권5호
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pp.202-211
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2021
Volatile organic compounds (VOCs) in hazardous air pollutants (HAPs) have been regulated by the Air Pollution Control Act (1978) and their atmospheric concentrations have been monitored in 39 monitor sites in Korea. However, measurement standards of volatile organic compounds (VOCs) in HAPs at ambient levels have not been established in Korea. Primary reference gas mixtures (measurement standards) at ambient levels are required for accurately monitoring atmospheric VOCs in HAPs and managing their emissions. In this study, primary reference gas mixtures (PRMs) at 5 nmol/mol were developed in order to establish primary national standards of VOCs in HAPs at ambient levels. Primary reference gas mixtures (PRMs) were prepared in pressurized aluminum cylinders with special internal surface treatment using gravimetric method. Analytical methods using gas chromatography-flame ionization detector (GC-FID) coupled with a cryogenic preconcentrator were also developed to verify the consistency of gravimetrically prepared HAP VOCs PRMs. Three different columns installed in the GC-FID were evaluated and compared for the retention times and separation of eighteen target components in a chromatogram. Results show that the HAP VOCs PRMs at 5 nmol/mol were consistent within a relative expanded uncertainty (k=2) of less than 3 % except acrylonitrile (less than 6 %) and the 18 VOCs were stable for 1 year within their associated uncertainties.
The emission of carbon dioxide from the burning of fossil fuels has been identified as a major contributor to green house emissions and subsequent global warming and climate changes. For these reasons, it is necessary to separate and recover $CO_2$ gas. A new process based on gas hydrate crystallization is proposed for the $CO_2$ separation/recovery of the gas mixture. In this study, gas hydrate from $CO_2/H_2$ gas mixtures was formed in a semi-batch stirred vessel at a constant pressure and temperature. This mixture is of interest to $CO_2$ separation and recovery in Integrated Coal Gasification (IGCC) plants. The impact of tetrahydrofuran (THF) on hydrate formation from the $CO_2/H_2$ was observed. The addition of THF not only reduced the equilibrium formation conditions significantly but also helped ease the formation of hydrates. This study illustrates the concept and provides the basic operations of the separation/recovery of $CO_2$ (pre-combustion capture) from a fuel gas ($CO_2/H_2$) mixture.
The transport mechanisms of the MTES (methyltriethoxysilane) templating silica/a-alumina composite membrane were evaluated by using four binary and one quaternary hydrogen mixtures through permeation experiments at unsteady- and steady-states. Since the permeation flux in the MTES membrane, through the experimental and theoretical studies, was affected by molecular sieving effects as well as surface diffusion properties, the kinetic and equilibrium separation should be considered simultaneously according to molecular properties. In order to depict the transient multi-component permeation on the templating silica membrane, the GMS (generalized Maxwell-Stefan) and DGM (dust gas model) were adapted to unsteady-state material balance.
The adsorption equilibrium data for the binary gas mixture system from the pure gas adsorption data of carbon dioxide and ethylene on ZSM-5 prepared were predicted. The binary gas mixture adsorption data have been examined against predicted values by two models-the vacancy solution model(VSM) and the statistical thermodynamic model(STM), using parameters obtained from the single component isotherm. The binary gas mixture data for the carbon dioxide-ethylene system were obtained for cation exchanged forms of ZSM-5 for the gas phase carbon dioxide mole fraction of 0.752 at $37^{\circ}C$ and 1 atm. The experimental adsorption phase diagrams were obtained for carbon dioxide-ethylene on sodium form ZSM-5 synthesized. The single component adsorption isotherms for carbon dioxide and ethylene were also obtained for this zeolite. The single component data were used to obtain parameters derived in two models. These parameters were, in turn, used to predict the binary mixture isotherms for this zeolite. Both the vacancy solution and the statistical thermodynamic models give satisfactory predictions of adsorption phase diagrams for the binary gas mixtures of carbon dioxide and ethylene on sodium exchanged ZSM-5. Also the correlation between the experimental data and the predicted values is generally in good agreement. The system appears to show ideal behavior with a relatively constant separation factor. The slight increase in adsorption capacity with an increase in ionic radius is due, in part, to the higher polarizability associated with larger cations.
Nitrogen is a serious contaminant in natural gas because it decreases the energy density. The natural gas specification in South Korea requires a $N_2$ content of less than 1 mol%. Thus, cost-effective $N_2$ removal technology from natural gas is necessary, but until now the only option has been energy-intensive processes, e.g., cryogenic distillation. Using porous materials for the removal process would be beneficial for an efficient separation of $CH_4/N_2$ mixtures, but this still remains one of the challenges in modern separation technology due to the very similar size of the components. Among various porous materials, metal-organic frameworks (MOFs) present a promising candidate for the potential $CH_4/N_2$ separation material due to their unique structural flexibility. A MIL-53(Al), the most well-known flexible metal-organic framework, creates dynamic changes with closed pore (cp) transitions to open pores (ops), also called the 'breathing' phenomenon. We demonstrate the separation performance of $CH_4/N_2$ mixtures of MIL-53(Al) and its derivative $MIL-53-NH_2$. The $CH_4/N_2$ selectivity of $MIL-53-NH_2$ is higher than pristine MIL-53(Al), suggesting a stronger $CH_4$ interaction with $NH_2$.
The development of high resolution capillary columns and a large variety of different detectors led to a strong position of gas chromatography in instrumental analysis. Every effort has been made to solve sophisticated separation problems by column switching. Nowadays, several systems are commercially available for this purpose. The principle and the capabilities of multidimensional gas chromatography(MDGC) are illustrated by different applications in the field of modern flavor and essential oil research.
배가스로부터 이산화탄소의 분리 특성을 파악하기 위해 유기 화합물인 하이드로퀴논을 이용하여 크러스레이트 화합물을 형성하였다. 형성된 크러스레이트 화합물은 고체 NMR 및 라만 분광법을 이용하여 기체의 포집 거동을 확인하였으며, 기체 분리 효율을 계산하기 위하여 원소 분석기를 통한 정량분석도 함께 수행하였다. 분석 결과 배가스에 포함된 이산화탄소는 질소에 비해 동일한 조건에서 크러스레이트 화합물 내로 더 잘 포집되는 것으로 확인되었다. 또한 다양한 압력에서 형성된 시료들을 분석한 결과, 이러한 이산화탄소의 선택적 포집 특성이 매우 낮은 압력에서도 뚜렷한 것으로 확인되어 추가적인 에너지 소모를 적게 하면서도 배가스로부터 이산화탄소를 대규모로 분리/회수하는 것이 가능할 것이라 판단된다. 본 연구에서 얻어진 결과는 향후 배가스에 대한 분리 응용 기술이나 혼합 가스의 선택적 분리와 같은 분야에서 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
활성탄을 흡착제로 이용한 2bed-6step PSA 공정에서 이성분 혼합기체 $H_2/Ar$(80%/ 20%)와 삼성분 혼합기체 $H_2/Ar/CH_4$(60%/ 20%/ 20%)의 수소 분리를 연구하였다. 비등온-비단열 상태에서 LRC 등온식과 LDF 모델을 고려하여 공정실험과 공정모사를 하였으며, 주기정상상태에 도달할 때까지 탑 내의 농도와 온도변화를 각각 알아보았다. 두 공정 모두에서 수소에 대한 순도 99%와 회수율 75%의 결과를 얻을 수 있었다. 이때, PSA 공정에 미치는 영향으로는 공급유량, 흡착압력 그리고 P/F ratio를 변수로 실험과 전산모사를 수행하여 결과를 비교하였다. 이 결과로부터, 다성분에서 최적의 공정조건을 결정에서 중요한 결정요인과 삼성분에서 최적의 공정조건을 알아보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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