A Study on the $SO_2/CO_2/N_2$ Mixed Gas Separation Using Polyetherimide/PEBAX/PEG Composite Hollow Fiber Membrane

Polyetherimide/PEBAX/PEG 복합 중공사막을 이용한 $SO_2/CO_2/N_2$ 혼합기체 분리에 관한 연구

In order to investigate $SO_2$ removal, PEI hollow fiber membranes were produced by a dry-wet phase inversion method. The membrane support layer on surface was coated with PEBAX1657$^{(R)}$ and PEG blending materials. Modules were prepared for the single gas permeation characteristics of composite membrane according to temperature and pressure. As a result, $SO_2$ permeance and $SO_2/N_2$ selectivity were 220~1220 GPU and 100~506 through operating condition, respectively. Moreover, $SO_2/CO_2/N_2$ mixture gas was used to compare the performance of separation properties according to temperature, pressure and retentate flow rate difference. $SO_2$ removal efficiency was increased with pressure and temperature.

본 연구에서는 혼합기체 중의 $SO_2$ 제거를 위하여 폴리이서이미드 복합 중공사막을 이용하였으며, 지지체로 사용한 중공사막은 건-습식 상전이 법으로 제조하였다. PEBAX1657$^{(R)}$과 PEG를 혼합하여 제조한 용액을 지지체 표면에 코팅하여 복합막을 제조하였다. 중공사 복합막의 기체투과 특성을 확인하기 위하여 모듈을 제작하였고, 온도와 압력변화에 따른 $SO_2$, $CO_2$, $N_2$ 단일 기체투과를 실시하였다. 그 결과, 운전조건에 따라서 $SO_2$ 투과도는 220~1220 GPU를 나타내었으며, $SO_2/N_2$ 선택도는 100~506을 나타내었다. 그리고 혼합기체 분리거동을 관찰하기 위하여 $SO_2$, $CO_2$, $N_2$로 구성된 혼합가스를 이용하여 온도, 압력, 잔류부 유량을 변화시키면서 투과기체의 유량과 각 성분의 농도변화를 측정하였다. 그 결과, 압력과 온도가 증가할수록 $SO_2$ 제거효율이 높아지는 경향을 나타내었다.