• 멤브레인
• /
• 제24권1호
• /
• pp.1-9
• /
• 2014

지환족 다이안하이드라이드인 5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride (DOCDA)와 4,4'-diaminodiphenyl ether (ODA)에서 합성된 폴리이미드는 유기용매에 잘 용해되는 폴리이미드로 알려져 있다. 이러한 DOCDA-ODA 폴리이미드의 기체 투과특성을 평가하고 투과선택도를 개선시키기 위해서 DOCDA-ODA 반응물에 세 가지 dianhydride 단량체((4,4'-(hexafluoroisoproplidene)diphthalic anhydride (6FDA), 4,4'-biphthalic anhydride (BPDA), 3,3', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA))를 각각 20 mol% 첨가하여 순수중합체 및 공중합체를 합성하였다. 폴리이미드 합성이 성공적으로 이루어졌음을 FT-IR을 통해 확인하였고, 그들의 열적특성은 DSC를 통해 알아보았다. 제조된 폴리이미드들의 $CO_2/CH_4$에 대한 기체투과도와 선택도는 time-lag법을 이용하여 측정하였다. 그 결과 순수고분자인 DOCDA-ODA의 경우 $CO_2$ 투과도는 1.71 barrer, $CO_2/CH_4$ 선택도는 74.35의 우수한 투과특성을 보였다. 세 가지 공중합체의 경우 DOCDA-ODA에 비해 $CO_2$ 투과도는 높게 나타난 반면에 $CO_2/CH_4$ 선택도는 감소하였다. 특히, 6FDA를 첨가한 경우 $CO_2/CH_4$ 선택도는 DOCDA-ODA보다 다소 낮은 결과를 나타내었지만 $CO_2$ 투과도가 크게 증가하였음을 확인할 수 있었다.

• Journal of Industrial and Engineering Chemistry
• /
• 제67권
• /
• pp.156-163
• /
• 2018

High-performance mixed-matrix membranes that comprise both zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8) and graphene oxide (GO) were synthesized with a solution casting technique to realize excellent $CO_2/CH_4$ separation. The incorporation of ZIF-8 nanocrystals alone in ODPA-TMPDA polyimide can be used to significantly enhance $CO_2$ permeability compared with that of pure ODPA-TMPDA. Meanwhile, the addition of a GO nanostack alone in ODPA-TMPDA contributes to improved $CO_2/CH_4$ selectivity. Hence, a composite membrane that contains both fillers displays significant enhancements in $CO_2$ permeability (up to 60%) and $CO_2/CH_4$ selectivity (up to 28%) compared with those of pure polymeric membrane. Furthermore, in contrast to the ZIF-8 mixed-matrix membrane, which showed decreased mechanical stability, it was found that the incorporation of GO could improve the mechanical strength of mixed-matrix membranes. Overall, the synergistic effects of the use of both fillers together are successfully demonstrated in this paper. Such significant improvements in the mixed-matrix membrane's $CO_2/CH_4$ separation performance and mechanical strength suggest a feasible and effective approach for potential biogas upgrading and natural gas purification.

• 한국재료학회지
• /
• 제28권7호
• /
• pp.417-422
• /
• 2018

The stereotype of flexible MOFs(Amino-MIL-53) and carbonized porous carbon prepared from renewable resources is successfully synthesized for $CO_2$ reduction application. The textural properties of these microporous materials are investigated, and their $CO_2$ storage capacity and separation performance are evaluated. Owing to the combined effects of $CO_2-Amino$ interaction and its flexibility, a $CO_2$ uptake of $2.5mmol\;g^{-1}$ is observed in Amino-MIL-53 at 20 bar 298 K. In contrast, $CH_4$ uptake in Amino-MIL-53 is very low up to 20 bar, implying potential sorbent for $CO_2/CH_4$ separation. Carbonized samples contain a small quantity of metal residues(K, Ca, Mg, S), resulting in naturally doped porous carbon. Due to the trace metal, even higher $CO_2$ uptake of $4.7mmol\;g^{-1}$ is also observed at 20 bar 298 K. Furthermore, the $CH_4$ storage capacity is $2.9mmol\;g^{-1}$ at 298 K and 20 bar. To evaluate the $CO_2$ separation performance, the selectivity based on ideal adsorption solution theory for $CO_2/CH_4$ binary mixtures on the presented porous materials is investigated.

• 멤브레인
• /
• 제30권4호
• /
• pp.269-275
• /
• 2020

본 연구에서는 세라믹 중공사 접촉막 모듈을 이용하여 CH₄/CO₂ 혼합가스에서 CO₂ 분리 실험을 수행하였다. 높은 성능의 접촉막 모듈을 제작하기 위해 고투과성 중공사막의 제조 실험을 진행하였으며, 제조한 중공사막은 N₂ 기체투과실험을 통해 투과 성능을 평가하였다. 최종적으로 고투과도 중공사막을 이용하여 CH₄/CO₂ 혼합 기체 분리를 위한 Hollow fiber membrane contactor (HFMC)를 제작하였다. 실험에는 CH₄/CO₂ 혼합 기체(34.5% CO₂, CH₄ balance)와 monoethanolamine (MEA)를 사용하였으며, CO₂ 제거 효율이 흡수제의 유량에 따라 어떠한 영향을 받는지 평가하였다. CO₂ 제거 효율은 액체유량이 증가함에 따라 같이 상승하였으며, CO₂ 흡수 flux 또한 액체유량과 함께 증가하는 결과를 보였다.

• 한국환경과학회지
• /
• 제20권8호
• /
• pp.1011-1019
• /
• 2011

The objective of this research is to evaluate optimal conditions of permeability and selectivity on the polysulfone membrane for efficiency of separation of $CH_4$ by checking four factors which are temperature, pressure, gas compositions and gas flow rates. When higher pressure was applied at the input, lower efficiency of recovery of $CH_4$ and higher efficiency of separation of $CH_4$ were shown. It has the tendency to show lower efficiency of recovery of $CH_4$ and higher efficiency of separation of $CH_4$ at the output as higher temperature at input. The lower flow rates make higher efficiency of recovery of $CH_4$ and lower efficiency of separation of $CH_4$. Finally, over 90% efficiency for $CH_4$ separation and recovery conditions are temperature ($-5^{\circ}C$), pressure (8 bar), gas composition rate (6:4) ($CH_4:CO_2$) and gas flow rate ($5\ell$/min). These conditions make higher separation and recovery efficiency such as 90.1% and 92.1%, respectively.

• 멤브레인
• /
• 제4권4호
• /
• pp.197-204
• /
• 1994

본 연구에서는 hollow fiber 막모듈을 통한 순수 $CH_4,\;CO_2$기체와 $CH_4/CO_2$ 혼합기체의 투과 특성을 살펴 보고, 이를 모사값과 비교하여 보았다. 순수 기체의 투고율은 온도에 따라 Arrhenius type으로 증가하였으며, 활성화에너지는 $CO_2$는 6.61kJ/mol, $CH_4$는 25.26kJ/mol로 나타났다. 혼합기체의 투과에 있어서 투과부의 유량과 $CO_2$ 조성, 그리고 배제부의 $CH_4$조성은 cut의 증가에 따라 증가하였다. 분리인자는 5~20atm의 압력과 cut이 20으로 고정된 상태에서 20~40의 범위에 있었으며, 압력이 증가하고 온도가 감소할수록 증가하는 경향을 나타내었다. 실험결과와 모사결과는 투과부 유량과 $CO_2$조성의 경우 8% 이내에서, 배제부의 $CH_4$조성의 경우 15% 이내에서 일치하였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제27권6호
• /
• pp.614-619
• /
• 2005

[ $CO_2$ ]와 $CH_4$의 혼합가스로부터 $CO_2$를 선택적으로 분리, 회수하기 위하여 비표면적과 기공구조가 다른 일련의 활성탄소섬유에 벤젠을 CVD하여 기공 크기를 조절하였다. 벤젠 증착 온도 및 증착 시간을 변화시켜 제조한 ACF 분자체의 흡착 선택도를 $CO_2$와 $CH_4$의 흡착을 통해 측정하였으며, 그 기공구조를 질소흡착에 의한 흡착등온선으로부터 조사하였다. 열분해로 생성된 탄소는 활성탄소 섬유의 기공 크기를 크게 변화시켰으며, 벤젠 CVD에 의해 제조된 ACF 분자체는 $CH_4$의 흡착량을 크게 감소시키며 $CO_2$에 대해 우수한 흡착선택도를 보여주었다.

• 멤브레인
• /
• 제21권4호
• /
• pp.367-376
• /
• 2011

매립지나 유기성폐기물의 혐기성소화에서 발생되는 바이오 메탄가스 혼합물에서 이산화탄소를 제거하고 고농도의 메탄을 연료로 정제하는 기술은 온실가스의 저감과 신재생에너지 개발의 두 가지 장점을 함께 가지고 있다. 고분자 소재를 이용한 분리막기술은 메탄의 분리에 경제적으로 적용될 수 있는 기술이다. 본 연구에서는 이산화탄소/메탄의 선택도가 50, 이산화탄소의 투과도가 3.4 barrer로 알려진 폴리이서설폰[1]을 고분자 소재로 사용하고, 비용매 첨가제로 폴리이서설폰을 잘 팽윤시키는 아세톤의 함량을 달리하여 비대칭 중공사막을 제조하였다. 아세톤의 함량 9 wt%, 방사높이 10 cm, 4 wt% PDMS 코팅을 거친 폴리이서설폰 중공사막은 이산화탄소 투과도 36 GPU 및 이산화탄소/메탄 선택도 46의 우수한 성능을 나타내었다. 최적조건의 비대칭 폴리이서설폰 중공사막을 이용하여 제조된 모듈의 이산화탄소/메탄 순수가스 및 혼합가스 투과특성을 압력, 유입조성의 변화에 따라 관찰하여 분리막 공정을 구성한 결과 10 atm의 압력조건에서 95%의 메탄을 58%의 회수율로 얻을 수 있는 것으로 나타났다.

• 멤브레인
• /
• 제21권2호
• /
• pp.177-192
• /
• 2011

바이오 가스의 분리와 정제를 위해 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA) 고분자를 이용하여 중공사형 기체분리막을 상분리법에 의해 제조하고, 제조된 기체분리막을 사용하여 유효 막면적이 0.17 $m^2$인 중공사형 기체분리막 모듈을 제조하였다. 제조된 기체분리막 모듈의 순수 기체투과도틀 메탄, 산소, 이산화탄소에 대하여 측정하였다. 메탄의 투과도는 평균 0.46 GPU를 나타내었으며, 이산화탄소의 투과도는 평균 18.52 GPU였으며 이때 ${\alpha}CO_2$/$CH_4=40.4$를 나타내어 매우 높은 선택도를 나타내었다. 순수 가스 투과 테스트 후 혼합 가스에 대한 분리 정제 테스트를 4가지 모사가스에 대하여 진행하였으며 1 stage, 2 stage, 3 stage로 기체분리막 모듈을 구성하여 stage cut의 변화에 따른 각 부분에서 발생되는 기체의 농도 및 유량을 측정하였다. 1 stage에서는 stage cut이 상승함에 따라 메탄의 농도가 상승하는 것을 알 수 있었으며, 메탄 회수 효율은 떨어지는 것을 알 수 있었다. 2 stage 테스트에서는 1 stage와 유사한 거동을 보이는 것을 알 수 있었으며 메탄의 회수 효율은 1 stage보다 상승하는 것을 알 수 있었다. 바이오 가스 내에 존재하는 메탄의 손실을 줄이기 위해 3 stage 테스트를 진행하였으며, 그 결과 메탄가스의 손실율을 5% 이내로 줄일 수 있는 모듈의 배열을 찾아내었다.

• 멤브레인
• /
• 제23권1호
• /
• pp.54-60
• /
• 2013

PEGDA/PETEDA dendrimer 막은 PEGDA에 5~15 wt%의 PETEDA dendrimer를 첨가하고 UV를 조사하여 제조하였다. 제조된 막의 특성은 FT-IR, $^1H$-NMR 그리고 DSC를 통해 분석하였다. PEGDA/PETEDA dendrimer 막의 유리전이온도($T_g$)는 PETEDA dendrimer의 함량이 증가할수록 감소하였다. $CH_4$에 대한 $CO_2$ 투과 특성은 PETEDA dendrimer의 함량과 압력을 변화시키며 조사하였다. 10 wt%의 PETEDA dendrimer를 포함하는 막의 투과도는 162.2 barrer였으나 $CO_2/CH_4$ 이상분리 인자는 31.8로 가장 높게 나타났다.