• 공업화학
• /
• 제32권4호
• /
• pp.393-402
• /
• 2021

본 연구는 대표적 poly(ether-b-amide)인 Pebax-1657과 Pebax-2533에 합성된 zeolitic imidazolate framework-7 (ZIF-7)을 넣어 혼합막을 제조하고, 단일기체 N₂, CO₂에 대한 투과 성질을 조사하였다. 기체투과 결과에서, N₂의 경우 Pebax-1657/ZIF-7 혼합막과 Pebax-2533/ZIF-7 혼합막 모두 ZIF-7 혼입에 따라 투과도가 감소하는 비슷한 현상을 보였지만, CO₂ 투과도의 경우는 고분자에 종류에 따라 조금 다른 경향을 보였다. Pebax-1657/ZIF-7 혼합막의 경우는 ZIF-7의 0~3 wt% 함량 범위에서 CO₂ 투과도가 감소하다가 그 이후 함량에서 투과도가 증가하였고, Pebax-2533/ZIF-7 혼합막의 경우는 ZIF-7의 0~5 wt% 함량 범위에서 CO₂ 투과도 증가 없이 감소하였다. CO₂/N₂ 선택도의 경우 두 혼합막 모두 ZIF-7의 함량이 많아짐에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 특히 Pebax-2533/ZIF-7 5 wt%은 다른 혼합막들에 비해 가장 좋은 투과 성능을 보였다. 이는 ZIF-7이 Pebax-1657보다 Pebax-2533에 더 좋은 호환성을 보이며 CO₂에 대한 선택적인 특성이 잘 나타났기 때문으로 생각된다.

• 멤브레인
• /
• 제31권1호
• /
• pp.1-15
• /
• 2021

이온성 액체 기반 혼합 멤브레인(MMM)은 이산화탄소 분리 매체로써 다양한 종류의 이온성 액체와 무기성 필러 폴리머에 의해 만들어진다. 이온성 액체와 무기성 필러의 강한 상호작용은 이산화탄소의 금속 유기체의 프레임워크 내 친화력, 선택성, 흡착성을 높여 분리성능을 향상시킨다. 또, 이온성 액체에 의해 혼합 매트릭스 멤브레인의 구조적 특성이 조절되어 이산화탄소 투과성과 선택성을 향상시킨다. 이 리뷰에서는 이산화탄소 분리를 위한 고분자 막에서의 이온성 액체(IL)와 금속 유기체 프레임워크(MOF)의 다양한 조합에 대한 연구가 논의될 것이다.

• Membrane and Water Treatment
• /
• 제14권4호
• /
• pp.175-180
• /
• 2023

Mixed matrix membranes (MMMs) can be a promising alternative for the solution of dye removal from coloured effluents. Polymeric membranes are widely used due to their good film-forming ability, flexibility, separation properties, and cost. However, they have low mechanical, chemical, and thermal resistances. Moreover, the fouling of polymeric membranes is high because of their hydrophobic nature. Hence, there is an increasing interest in organic-inorganic hybrid membranes as a new-generation membrane material. It has been shown that carbon nanotubes have the potential to increase the material properties of polymers with their low density, high strength, hardness, and exceptional aspect ratio. In this work, carbon nanotubes blended MMMs were prepared and methyl orange removal efficiency of them was investigated. Compared to the bare membranes, MMMs showed not only increased hydrophilicity, water content, and pure water flux but also increased methyl orange rejection and flux recovery

• 한국막학회:학술대회논문집
• /
• 한국막학회 2008년도 춘계 총회 및 학술발표회
• /
• pp.51-57
• /
• 2008

Mixed matrix membranes of poly(vinyl alcohol) (PVA), loaded with phosphomolybdic heteropolyacid (HPA) and crosslinked with glutaraldehyde have been prepared by the solution casting technique. Pervaporation (PV) experiments have been performed at $30^{\circ}C$ to separate water-isopropanol feed mixtures containing 10 to 40 wt.% of water. The membranes were characterized by DSC and DMTA to understand their thermal behavior and mechanical strength properties. At high content (i.e. 7 wt.% with respect to weight of PVA) of HPA, the mixed matrix membranes could extract water efficiently on the permeate side with a selectivity of 90,000 and a flux of 0.032 $kg/m^2h$ for 10 wt.% of water containing feed mixture (the lowest feed composition of water studied). Flux of the mixed matrix membranes decreased with increasing concentrations of HPA.

• 멤브레인
• /
• 제29권1호
• /
• pp.1-10
• /
• 2019

Poly(ether block amide) (PEBA)는 이산화탄소 분리에 매우 적합한 상용 블록 공중합체 중 하나이다. 기체분리막의 경우 높은 투과도 뿐 아니라 강한 기계적 강도 또한 필요로 한다. PEBA공중합체의 결정성 폴리아마이드(polyamide) 블록은 기계적 강도를 제공하며 동시에 rubbery한 폴리에테르(polyether) 부분은 이산화탄소와의 친화도를 부여하여 이산화탄소 촉진 수송에 기여한다. PEBA공중합체에서 결정성 상과 rubber한 상의 조성은 기체분리막에 적합하게 조절될 수 있다. PEBA 공중합체를 기반으로 한 분리막은 좋은 투과도를 갖지만 추가적으로 분자체 효과를 이용하여 큰 기체 투과도 손실 없이 분리막의 선택도를 향상시킬 수 있다. 혼합 매질 분리막은 혼합막의 한 종류로서 고분자 매트릭스와 유기 첨가제로 이루어져 있다. 하지만 고분자 매트릭스와 유기 첨가제간의 양립성(compatibility)에 따른 문제점 또한 존재한다. 따라서 본 총설에서는 PEBA 공중합체를 기반으로 한 혼합막의 장점과 한계에 대해 다루고자 한다.

• 공업화학
• /
• 제35권3호
• /
• pp.155-181
• /
• 2024

최근, 기존 분리막의 성능을 향상시켜 CO₂ 분리를 효율적으로 수행하기 위한 중요한 연구가 진행되고 있다. 이는 탄소포집 공정에서의 활용을 확대하는 것을 목표로 하고 있다. 분리막 기술은 비용 및 에너지 효율성, 연속 운전, 작은 공정 크기 등의 장점으로 인해 탄소제로 이슈에 대처하는 유망한 탄소 포집 기술로 부상하고 있다. 연구된 여러 종류의 분리막 중 혼합기질막(mixed-matrix membrane, MMM)이 전반적인 가스 분리 공정의 효율을 향상시킬 수 있는 전통적인 분리막의 대안으로 제안되었다. 2D 나노소재는 쉬운 개질과 기능화, 다른 재료와의 결합 등 특징적인 성질로 인해 다양한 일반적인 2D 나노소재들이 가스 분리를 위한 효율적인 MMMs 제작에 사용되고 있다. 본 논문은 2D 나노소재를 사용한 MMMs 분야의 최근 발전을 검토하였다. 또한, CO₂ 분리 및 포집을 위한 2D 나노소재 기반 분리막의 현재 도전과 전망을 논의하였다.

• 멤브레인
• /
• 제32권3호
• /
• pp.173-180
• /
• 2022

음용수 속 암모니아의 존재는 인간의 건강에 매우 해롭다. 농작물에서의 비료 사용, 산업 폐수, 화석 연료의 연소와 같은 활동으로 인해 가용성 암모니아는 지하수를 오염시킨다. 물에 존재하는 암모니아 농도가 낮더라도 해양생물 등의 수생환경을 훼손한다. 막 기술은 암모니아를 물로부터 효과적으로 제거하기 위한 매우 중요한 과정이다. 평평한 시트 막, 막 접촉기, 그리고 막 증류법은 암모니아를 제거하여 물을 정화하는 데 사용되는 방법들 중 하나이다. 막 접촉기는 막 증류법과는 달리 상변화 없이 액체와 가스 간의 또는 액체와 액체간의 질량 전달을 통해 암모니아를 제거하는 효율적인 공정이다. 다만 이 방법은 pH가 매우 높아 암모니아 제거에 비용이 많이 든다. 제올라이트는 우수한 이온 교환 능력을 가지고 있는데, 이는 암모니아와의 상호작용을 향상시켜 폐수로부터 흡착하는 능력을 향상시킨다. 제올라이트를 함유한 혼합 매트릭스 막은 암모니아 흡착 및 폐수로부터의 분리 효율을 향상시킨다. 이 리뷰에서는 위에서 소개된 내용이 자세히 논의될 것이다.

• 멤브레인
• /
• 제32권5호
• /
• pp.325-335
• /
• 2022

본 연구에서는 zeolitic imidazolate framework-9 (ZIF-9)을 합성하고 poly(ether-b-amide)-1657 (Pebax-1657) 내에 함량을 달리하여 Pebax/ZIF-9 혼합막을 제조한 다음 단일기체 (N₂, CO₂)를 투과하여 혼합막에 대한 기체 투과 특성을 조사하였다. 순수 Pebax 막 내에 혼입되는 ZIF-9 함량이 증가함에 따라 N₂ 투과도는 점차 감소하고, CO₂ 투과도는 Pebax/ZIF-9 3 wt% 혼합막까지 증가하다가 그 이후의 함량에서는 감소하였다. 그리고 혼합막들 중 Pebax/ZIF-9 3 wt% 혼합막은 극성 기체인 CO₂에 대해 gate-opening 현상이 일어나면서 선택적으로 CO₂를 받아들여 가장 높은 선택도 69.3을 보였다. 또한 CO₂ 투과도와 CO₂/N₂ 선택도가 모두 증가하여 Robeson upper-bound에 가장 근접하는 결과를 얻었다.

• 멤브레인
• /
• 제30권5호
• /
• pp.319-325
• /
• 2020

본 논문에서는 UiO-66 입자를 합성하고, 이를 열가소성 탄성중합체인 polystyrene-block-polybutadiene-block-polystyrene (SBS) 블록공중합체 매질에 삽입하는 방식으로 CO₂/N₂ 기체를 분리하기 위한 혼합 매질 분리막을 제조하였다. UiO-66가 고분자 매질에서 미치는 영향을 확인하기 위해 SBS와 UiO-66의 질량 비율을 변화시켜가며 혼합 매질 분리막을 제조하였다. 또한 UiO-66 입자의 균일한 분산을 위해서 두 차례에 걸친 초음파 처리 및 자성 막대를 이용한 물리적 혼합을 활용하였다. 제조된 시료들은 푸리에 변환 적외분광법(FT-IR), 주사전자현미경(SEM)을 통해 확인하였다. 또한 기체 투과 성능은 time-lag method를 통해 확인하였다. 이때, UiO-66의 함유량이 증가함에 따라 혼합 매질 분리막의 투과도는 크게 증가하였지만, CO₂/N₂ 선택도는 크게 감소하지 않았다. 가장 좋은 성능을 보인 20%의 UiO-66 입자를 함유한 분리막의 경우 663.8 barrer의 CO₂ 투과도와 13.3의 CO₂/N₂ 선택도를 보여주었다. 이러한 결과는 Robeson plot에서 순수 고분자 막에 비해 upper bound에 더 가까운 성능을 나타냈는데, 첨가된 UiO-66가 선택도를 크게 희생시키지 않고 기체 투과도는 두 배 이상 향상시켰기 때문이다.

• 멤브레인
• /
• 제31권6호
• /
• pp.404-416
• /
• 2021

본 연구에서는 PEBAX2533에 합성된 GO와 PEI-GO의 함량을 달리 첨가하여 혼합막을 제조하고 N₂와 CO₂의 투과 특성을 연구하였다. PEBAX/GO 혼합막의 N₂와 CO₂ 투과도는 전체적으로 GO 함량이 증가할수록 감소하였고, GO 0.3 wt%에서 가장 높은 CO₂/N₂ 선택도 58.9를 보였다. 그리고 PEBAX/PEI-GO 혼합막에서 N₂ 투과도는 PEI-GO 함량이 증가함에 따라 감소하였고, CO₂ 투과도는 PEI-GO 함량에 따라 다른 경향을 보였으며 전체적으로 PEBAX/GO 혼합막보다 더 높은 CO₂/N₂ 선택도를 보였다. 특히 PEI-GO 0.3 wt%는 혼합막들 중 가장 높은 CO₂/N₂ 선택도인 73.5를 보이며 Robeson upper bound 위에 위치하는 긍정적인 결과를 얻었다. 이는 본연의 GO 구조에 의한 molecular sieving channel 효과와 CO₂에 친화성이 있는 GO의 구조 내에 존재하는 작용기 그리고 GO를 PEI로 개질함으로써 PEI에 결합되어 있는 amine에 의한 효과가 함께 작용했기 때문으로 생각된다.