Sorption and Permeation Characteristics of Oxygen and Nitrogen for Polysulfone Hollow-Fiber Membrane

폴리폰설 중공사막에 대한 산소와 질소의 수착 및 투과특성

  • 조정식 (대성초저온연구소) ;
  • 김종수 (강원대학교 공과대학 화학공학과) ;
  • 이광래 (강원대학교 공과대학 화학공학과)
  • Published : 1999.03.01

Abstract

The sorption and permeation experiments with $O_2$ and $N_2$ were performed with poly sulfone hollow-fiber membrane to obtain oxygen-enriched air. Sorption of $O_2$ on poly sulfone membrane was 1.5'||'&'||'not;2.0 times higher than that of N2. Sorption of oxygen and nitrogen in poly sulfone membrane was described satisfactorily with "dual-mode sorption model". In the low pressure range below 3kgr!cm', about 85% of total sorption was Langmuir-type sorption and only 15% was Henry-type sorption. In the higher pressure above 3kgf/${cm}^2$, Langmuir sorption sites became almost saturated and reached asymptote, and the increase in total sorption with pressurizing might be due to the Henry~type sorption. The ideal separation factor ( P $O_2$/ P $N_2$) was in the range of 2~4, while the actual separation factor for the mixture was reduced to the value of 1.7~2.2.2.2.

산소농축공기 제조용 폴리설폰 실관막에 대한 산소.질소의 수착 및 투과실험을 수행하였다. 폴리설폰 실관막에 대한 산소의 수착량이 질소의 수착량보다. 1.5배 ~2 배 높았다. 저압영역(약 3 kgf/$cm^2$이하) 에서는 Henry-type 수착량 ($C_D$)이 전체수착량의 약 15% 이었으며, Langmuir 수착이 약 85%이었다. 고압영역(약 3 kgF/$cm^2$이상)에서는 Langmuir 수착은 거의 포화되어 일정한 값에 도달하였으며, Henry 용해에 의한 수착($C_D$ = $k_D$.p) 의 증가에 의하여 전체 수착량이 증가하였다. 산소와 질소의 수착은 dual-mode sorption 모델을 만족시켰다. 산소의 투과 활성화에너지(Ep)가 질소보다 컸고, 이상분리인자 (${O_2}/{N_2}$)는 2~4를 나타내었으나 , 혼합물의 실제 분리인자는 1.7 ~2.2로 낮아졌다.

Keywords

References

  1. J. Appl. Polym. Sci. v.26 W. J. Koros;G. N. Smith;V. Stannett
  2. J. Polym. Sci. v.A2 no.7 D. R. Paul
  3. J. Polym. Sci. Polym. Phys. (Ed.) v.14 D. R. Paul;W. J. Koros
  4. Poly-meric Gas Separation Membrane (1st Ed.) R. E. Kesting;A. K. Fritzsche
  5. J. Polym. Sci. Polym. Phys. (Ed.) v.16 W. J. Koros;D. R. Paul
  6. J. Polym. Sci. Polym. Phys. (Ed.) v.18 W. J. Koros
  7. J. Polym. Sci. Polym. Phys. (Ed.) v.14 W. J. Koros;D. R. Paul;A. A. Rocha
  8. J. Membrane Sci. v.15 R. T. Chern;W. J. Koros;E. S. Sanders;R. Yui.
  9. J. Polym. Sci. Polym. Phys. (Ed.) v.19 W. J. Koros;R. T. Chern;V. T. Stannett;H. B. Hopfenberg
  10. J. Polym. Sci. Part B, Polym. Phys. v.24 V. M. Shah;B. J. Hardy;S. A. Stern
  11. J. Polym. Sci. Phys. (Ed.) v.13 R. A. Assink
  12. J. Polym. Sci. Phys. (Ed.) v.14 W. J. Koros;D. R. Paul
  13. J. Appl. Polym. Sci. v.16 W. R. Vieth;J. A. Eilenberg
  14. J. Polym. Sci. Polym. Phys. (Ed.) v.11 K. Toi;J. Polym. Sci. Polym. Phys. (Ed.)
  15. An intoduction to numerical methods for chemical engineers (2nd Ed.) James B. Riggs
  16. J. Mem-brane Sci. v.73 Kwang-Rae Lee;S.T. Hwang
  17. J. Membrane Sci. v.105 Ik-Jae Chung;Kwang-Rae Lee;S. T. Hwang