최근 에너지 효율이 높은 공정기술의 수요가 증가하면서 분리막을 이용한 기체분리가 많은 연구자들의 관심을 모으고 있다. 현재 분리막에 의한 기체 분리 시장은 고분자막이 독점하고 있으며 탄화수소와 같은 응축기체 분리시장이 휠씬 큼에도 불구하고 주로 비응축 기체분리에 제한되고 있다. 이는 고분자 재료의 물성에 한계가 있기 때문이다. 제올라이트막이나 제올라이트/고분자 복합막이 제올라이트의 우수한 분리력과 화학적/열적 특성으로 인해 고분자막의 한계를 극복할 수 있는 대안이 될 수 있다. 이번 총설에서는 이러한 기체분리를 위한 제올라이트막과 제올라이트/고분자 복합막에 대해 간략히 소개하고자 한다.
금속유기구조체(metal-organic framework)는 유기물와 무기물로 구성된 나노다공성 결정물질로서 일정한 세공 구조를 가지고 있다. 합성시 유기 리간드의 다양한 선택이 가능함으로 인해 다양한 세공 사이즈와 물리적/화학적 성질들을 나타내는 금속유기구조체가 가능하다. 이러한 특성들로 인해 다공성 금속유기구조체는 새로운 기체분리용 막 재료로 각광받고 있다. 그러나 고품질의 다결정 금속유기구조체막을 재조하는 것은 상당히 어려운 일인데, 이것은 지지체 표면에 금속유기구조체 결정을 자라게 하는 것이 쉽지 않기 때문이다. 지난 이십여 년 동안 마이크로 전자파를 이용한 물질 합성에 대한 연구가 상당히 진행되었는데 특히 마이크로 전자파를 이용하면 전통적인 합성법에 비해 금속유기구조체 분리막을 제조하는 과정에서의 어려움들을 극복할 수 있다. 마이크로 전자파를 이용한 다결정 분리막 제조 공정은 단시간 합성, 복잡한 구조체 합성 및 나노 결정체 합성 등의 장점이 있다. 본 총설에서는 금속유기구조체 분리막 제조 및 기체 분리에 관한 최근 연구성과들을 살펴보고 특히 마이크로 전자파를 이용한 분리막 제조 공정을 중심으로 정리한다.
High permeability, selectivity and stability are the basic properties also required for membrane gas separations. The $CO_2$ separation by liquid membranes has been developed as a new technique to improve the permeability and selectivity of polymeric membranes. Sirkar et al.(1) have atlempted the hollow-fiber contained liquid membrane technique under four different operational modes, and permeation models have been proposed for all modes. Compared to a conventional liquid membrane, the diffusional resistance decreased by the work of Teramoto et al.(2), who referred to a moving liquid membrane. Recently, Shelekhin and Beckman (3) considered the possibility of combining absorption and membrane separation processes in one integrated system called a membrane absorber. Their analysis could be predicted effectively the performance of flat sheet membrane, however, there are restrictions for considering a flow effect. The gas absorption rate is determined by both an interfacial area and a mass transfer coefficient. It can be easily understood that although the mass transfer coefficients in hollow fiber modules are smaller than in conventional contactors, the substantial increase of the interfacial area can result in a more efficient absorber (4). In order to predict a performance in the general system of hollow-fiber membrane absorber, a gas-liquid mass transfor should be investigated inevitably. The influence of liquid velocity on both a mass transfer and a performance will be described, and then compared with experimental results. A present study is attempted to provide the fundamentals for understanding aspects of promising a hollow-fiber membrane absorber.
Fernandez-Maestre, Roberto;Velasco, Andres Reyes;Hill, Herbert H.
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제35권4호
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pp.1023-1028
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2014
Protonated caffeine ($CH^+$) and glucosamine ($GH^+$) overlapped in an analysis with ion mobility spectrometryquadrupole mass spectrometry. Ethyl lactate vapor (L) at different concentrations from 0 to 22 mmol $m^{-3}$ was added as a buffer gas modifier to separate these signals. The drift times of $CH^+$ and $GH^+$ increased with L concentration. The drift time increase was associated to clustering equilibria of $CH^+$ and $GH^+$ with one molecule of L and the equilibrium of $GH^+$ was more displaced to the formation of $GLH^+$ than that of $GLH^+$. $GH^+$ clustered more to L than $CH^+$ because $GLH^+$ formed more stable hydrogen bonds (26.30 kcal/mol) than $GLH^+$ (24.66 kcal/mol) and the positive charge in $GH^+$ was more sterically accessible than in $CH^+$. The aim of this work was to use theoretical calculations to guide the selection of a buffer gas modifier for IMS separations of two compounds that overlap in the mobility spectra and predict this separation, simplifying that empirical process.
분리막 기반 공정은 기존 공정에 비해 에너지 소비 및 환경 영향을 감소시킬 수 있는 잠재력을 갖고 있다. 분리막 공정의 성능은 분리막의 투과 특성과 직결되기 때문에, 선택도와 투과도가 우수한 새로운 분리막 소재를 개발하기 위해 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 기체 투과선택성 향상을 위해 부피가 큰 에틸 치환기를 포함하는 diamine 단량체인 4,4'-methylenebis(2,6-diethylaniline) (MDEA)을 도입한 폴리이미드를 합성한 후 그 특성을 관찰하고 기체 투과 특성을 조사하였다. 이미드링 질소의 오쏘에 위치한 에틸기는 고분자 사슬의 패킹을 방해하고 사슬 강성과 고분자 사슬 간 거리를 증가시켰다. MDEA 기반 폴리이미드 분리막의 기체 투과 특성을 조사한 결과, 프로필렌/프로판 선택도 14.5와 프로필렌 투과도 7.0 barrer의 결과를 얻었다. 부피가 큰 치환기로 인해 기체 확산 길이가 증가하여 기체 투과 선택성이 높아졌음을 확인하였다. 혼합 기체 투과 결과 또한 MDEA 기반 폴리이미드 분리막이 실제 혼합 기체 공정에서 높은 선택도를 달성할 수 있다는 것을 보여준다. 이러한 MDEA 기반 폴리이미드는 우수한 투과도 및 선택도로 경제적인 프로필렌 분리의 가능성을 크게 높일 수 있다.
Iodine-sulfur 사이클의 연속 공정 운전을 위해서는 분젠반응에서 생성되어진 황산과 요오드화수소의 분리와 일정한 조성을 유지시키는 기술이 필요하다. 그러나 황산과 요오드화수소는 황과 황화수소를 생성시키는 부반응이 일어나므로 부반응을 억제하며 두 개의 산을 분리시키는 기술이 요구된다. 따라서 본 연구는 부반응이 최소화되는 조건에서 2 액상 분리에 관한 물의 영향에 관하여 조사하였다. 물 몰분율이 0.86에서 0.91까지 범위에서 2 액상 분리가 일어나고 물의 증가에 따라 황화수소의 생성이 억제되었으나 물아 몰분율이 0.92 이상에서 2 액상 분리 현상은 관찰되지 않았다.
한국막학회 1999년도 The 7th Summer Workshop of the Membrane Society of Korea
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pp.27-30
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1999
Poly(phenylene oxide)s were used to prepare flat, integrally skinned self-supporthed asymmetric membranes by dry-wet phase separption. The intrinsic ideal gas selectivity of poly- (2,6-dimethy-1,4-phenylene oxide) (PMPO) was retained in the membranes, and improved by a coating with silicone rubber. Polymers of the same class were coated of UF supports with a silicon rubber gutter layer, yielding composite membranes with high flux but lower selectivity. The effect of th glutaraldehyde cross-linking of sodium alginate (SA) membranes on the mobility of water and ethanol has been studied with pfg nmr. Crosslinking reduces water self-diffusion, and does not seem to be stable on the timescale of weeks.
To review mass transfer trays from a process of view, the dependence of efficiency in loading ranges and maximum loadings with an acceptable efficiency of traditional tray have to be known. It is reported about the performance of the metallic Dualflex, relatively new high performance packing. Absorption, desorption and rectification tests as well as pressure drop and maximum capacity are concerned, indicate the superiority of the Dualflex over the general packing of comparable, main process. The process engineering characteristics show that Dualflex can be applied for all mass transfer precesses and it is to be recommended especially for those high capacity separations which requite allow low pressure drop because of the thermal sensibility of the product or because of the need of energy saving.
Symmetric asymmetric and composite perfluoropolymer membranes made with HYFLON AD have been prepared and evaluated. Porous and non porous symmetric membranes have been prepared by solvent evaporation with various processing conditions. Non-contact atomic force microscopy (AFM) was used to investigate the membrane morphology in air. Analysis of the images gave quantitative imformation on the surface pore strcture in particular on the pore size distributin. Possible useful uses of porous membranes are envisaged in the field of gas-liquid separations such as membrane contactors (MSc) Molecular Dynamics(MD) simulations structure of HYFLON AD 60X copolymer supporting these results are also reported. Amorphous perfluoropolymer membranes appears to be ideal other than in MCs when separation processes have to be performed in hostile environments i.e. high temperatures and aggressive non-aqueous media such as chemicals and solvents. In these cases HYFLON AD mem-branes can exploit the outstanding resistance of perfluoropolymers.
Ichikawa, Takayuki;Kusumocahyo, Samuel P.;Shinbo, Toshio;Iwatsubo, Takashi;Kameda, Mitsuyoshi;Ohi, Katsuhide;Yoshimi, Yasuo;Kanamori, Toshiyuki
한국막학회:학술대회논문집
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한국막학회 2004년도 Proceedings of the second conference of aseanian membrane society
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pp.124-127
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2004
Many studies have examined the use of liquid membranes for various processes such as separations of isomers, gas, organic mixtures, and removal of specific ions. It has been reported that liquid membranes show high selectivity. However, it is difficult to apply the liquid membranes to practical industrial processes because of the low stability of the liquid membranes.(omitted)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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