Preparation and Characterization of Kalsilite () as a Novel Inorganic Membrane Material

Membrane process has been focused as an alternative separation process because not only it exhibits a high selectivity compared with a traditional distillation process, but also it is known to be an energy saving separation process. Inorganic membrane, especially zeolite membrane, has been studied since it can be operated in severe conditions compared to the organic membranes. Recently, new zeolite materials are tested as an inorganic membrane material to overcome disadvantages of existing zeolite membranes. Kalsilite can be used as an inorganic membrane material for gas separation and selective water separation from water/organic mixtures because it is expected to be hydrophilic resulted from Si/Al ratio of 1 like zeolite 4A and has a narrow pore size of 0.36 nm. In this study, kalsilite was synthesized by a new economical hydrothermal process using Si : Al : K : $H_2O$ mole ratio of 1 : 1 : 8 : 60. The synthesized kalsilite powder was confirmed by XRD and has a mean diameter of $2.73{\mu}m$. The vapor adsorption test showed the synthesized kalsilite is hydrophilic.

새로운 무기분리막 재료로서의 Kalsilite () 제조와 물성

분리막 공정은 에너지 절약형 분리공정으로 전통적인 증류 분리공정과 비교하여 높은 선택도를 나타내기 때문에 액상 혼합물 분리의 대체 공정으로서 주목받고 있다. 제올라이트 막을 비롯한 무기분리막은 유기분리막의 단점을 보완하고 혹독한 조업조건에서도 운전이 가능한 장점을 지니고 있다. 최근 기존의 제올라이트 분리막의 단점을 보완하고 더욱 향상된 분리성능을 위한 새로운 무기분리막 재료들이 연구되어지고 있다. Kalsilite는 Si/Al 비율이 1로써 기존의 4A 제올라이트와 같이 친수성을 나타낼 것으로 예상되며 세공의 크기가 4A보다 더 작은 0.36 nm로 분리막으로 제조 시 가스분리, 물/유기물 혼합물에서 물의 선택적 분리가 가능할 것이다. 본 연구에서는 Si : Al : K : $H_2O$ = 1 : 1 : 8 : 60의 원료 포성 비율을 사용하여 kalsilite 분말을 경제적으로 수열합성 할 수 있는 새로운 공정을 개발하였으며. 최적의 합성조건인 합성온도 $300^{\circ}C$, 합성시간 6시간으로 kalsilite를 합성할 수 있었다. XRD 분석을 통하여 kalsilite임을 확인하였으며 입도 분석 결과 평균입도는 $2.73{\mu}m$이었다. 증기흡착 결과 kalsilite는 유기물보다 물에 대한 흡착능력이 큰 친수성 알루미노실리케이트임을 알 수 있었다.