Effect of Seed Coating Layer on the Microstructure of NaA Zeolite Separation Layer Grown on -alumina Support

NaA zeolite/${\alpha}$-alumina composite membranes were hydrothermally synthesized at $100^{\circ}C$ for 24 hr by using nanosize seed of 100 nm in diameter and an ${\alpha}$-alumina support of $0.1{\mu}m$ in pore diameter, and then effect of seed coating layer on the microstructure of NaA zeolite separation layer was systematically investigated. In cases when nanosize seed was coated with a monolayer, increment in seed coverage induced small grained and thick NaA zeolite separation layer. On the other hand, in case when nanosize seed was coated with a multilayer, much small grained and thick separation layer was formed. It was clear that an uniform monolayer seed coating is required to grow hydrothermally a thin and defect-free NaA zeolite separation layer. In the present study, it was clearly announced that seed coating layer is a key factor to determine the microstructure of NaA zeolite layer, secondary grown on a porous support.

종결정 코팅층이 다공성 -알루미나 지지체 표면에 성장되는 NaA 제올라이트 분리층의 미세구조에 미치는 영향

본 연구에서는 종결정 코팅층이 NaA 제올라이트 분리막 형성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. NaA 제올라이트 분리막은 평균입경 100 nm 종결정을 다공성 ${\alpha}$-알루미나 표면에 진공여과 코팅하고 $100^{\circ}C$에서 24시간 수열처리하여 합성되었다. 이때 지지체 표면에 분포된 종결정 양을 조절한 후 형성된 NaA 제올라이트 분리층의 두께와 결정입 크기 등 미세구조에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 종결정 코팅 양은 지지체를 통과한 종결정 수용액의 여과 양을 조절하여 제어하였다. 종결정을 단일층으로 코팅한 후 합성하였을 경우, 코팅 양이 증가함에 따라 분리층 단면에서의 두께와 균일도는 증가하였으며, 표면에서의 결정입 크기는 감소하면서 균일도는 증가하였다. 반면, 종결정을 다층으로 코팅한 후 합성하였을 경우, 균일한 분리층을 형성하였지만 단일층으로 코팅된 경우에 비하여 불균일하였으며 두꺼운 분리층이 형성되었다. 균일하고 초박형의 결함이 없는 제올라이트 분리층을 형성하기 위해서는 종결정을 균일하고 단일층으로 코팅하여야 함을 알 수 있었다. 본 연구로부터 종결정의 코팅 상태가 이차성장에 의한 NaA 제올라이트 분리층의 미세구조를 결정하는 중요한 인자임을 확인할 수 있었다.