• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제29권3호
• /
• pp.478-485
• /
• 2012

고분자는 우수한 투과선택도 및 가공성으로 인하여 여러 기체 혼합물의 분리를 위한 막의 소재로 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 polyamide 복합막을 이용하여 $CH_4$ 및 $CO_2$ 혼합기체의 분리특성에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구를 위한 모사 기체로는 순수 메탄과 이산화탄소를 혼합하여 사용하였으며, 서로 다른 운전조건에서의 투과실험을 수행하였다. 주입 기체의 유량은 800~1000 $cm^3/min$으로 변화시켰으며, stage cuts의 변화는 50~60 %로 하였다. 또한 분리막의 운전 온도는 $30{\sim}70^{\circ}C$에서 변화시켰으며 기체의 초기 주입압력은 6 bar로 설정하였다. 각 실험조건에서 메탄과 이산화탄소의 투과도를 평가하였고 이때 permeate에서의 이산화탄소에 대한 선택도를 함께 평가하였다. 또한 본 연구에서는 Arrhenius plots를 이용하여 메탄과 이산화탄소의 분리막에 대한 투과 활성화 에너지를 얻었다.

• 멤브레인
• /
• 제30권6호
• /
• pp.420-432
• /
• 2020

(PIM-1)과 ellagic acid로 만든 랜덤형 공중합체가 간단한 방법으로 합성되었으며, 이산화탄소 분리막에 대한 적용 가능성에 대해서 연구하였다. 이 공중합체의 경우 PIM (polymers with intrinsic microporosity) 고분자의 미세 기공 구조에 기인한 높은 기체 투과도와 평면 구조와 친수성을 갖는 ellagic acid에 기인한 높은 이산화탄소에 대한 선택성에 의해 우수한 이산화탄소 기체 분리 성능을 나타내었다. 즉, 이산화탄소에 대한 투과도 4516 Barrer와 CO2/N2 (> 23~26) 및 CO2/CH4 (>18~19)의 높은 선택성으로 두 쌍의 가스 혼합물에 대해 Robeson 상한(2008)을 초과한 결과를 나타내었다. 이와 같이 PIM-1에 평면구조를 갖는 ellagic acid을 혼입하면 PIM-1의 꼬인 구조를 방해하여 기체 투과성을 향상 시킬 뿐만 아니라 공중합체의 강성과 극성이 증가하여 N2 및 CH4에 대한 CO2의 선택성을 증가시키는 결과를 확인하였다.

• 공업화학
• /
• 제18권5호
• /
• pp.483-489
• /
• 2007

Polyaniline (PANI)/Polyimide (PI) 혼합막을 제조하여 PANI 함량과 doping처리가 막의 구조적 특성과 기체 분리 특성에 미치는 영향을 연구하였다. NMP를 용매로 하여 6FDA와 ODA를 반응시켜 얻어진 polyamic acid (PAA) 용액과 PANI 용액을 혼합하여 PANI/PI 혼합막을 얻었다. 얻어진 PANI/PI 막을 1M의 HCl 수용액에서 24시간 doping처리하여 doped PANI/PI 혼합막을 제조하였다. 제조한 막은 FT-IR과 XRD 및 TGA에 의하여 구조적 특성을 분석하였고, $30^{\circ}C$와 5 atm에서 압력변화법으로 $H_2$, $O_2$, $CO_2$, $N_2$ 및 $CH_4$에 대한 기체 투과 특성을 조사하였다. PANI/PI 혼합막은 PANI와 PI의 흡수특성을 잘 보여주었고 PANI보다 열적 안정성이 향상되었으며, PANI의 함량이 증가할수록 d-spacing은 감소하였다. PANI/PI 혼합막에서 기체의 투과도계수는 PANI의 함량이 증가함에 따라 감소하였으며 투과도 계수의 크기는 $H_2$ > $O_2$ > $CO_2$ > $N_2$ > $CH_4$의 순서였다. PANI/PI막을 doping처리하면 투과도계수는 감소하나 투과선택도는 향상되었다. 특히 doping한 PANI/PI (75/25)막에서 $H_2/CH_4$의 선택도는 991을 나타내었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제35권8호
• /
• pp.586-591
• /
• 2013

정제 질소가스 생산용 기체 분리막을 매립가스의 $CH_4$ 순도를 높이는데 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 1단과 2단 분리막 모듈의 면적비는 1:6인 경우가 $CH_4$ 회수를 위해서 적절하였다. 분리막 장치 설치 후 총 249회에 걸쳐 실험을 하였으며, 투과율은 평균 $CH_4$ 28.4%, $CO_2$ 94.3%로서, 매립가스로부터 $CH_4$를 회수하는데 $N_2$ 분리막의 사용 가능성을 확인할 수 있었다. 다만, $N_2$ 투과율 역시 16.5%에 불과하였으며, 이에 따라 최종 정제된 LFG의 농도는 $CH_4$ 69.7%, $CO_2$ 4.3%, $N_2$ 26.0%이었다. 따라서 $CH_4$의 순도를 높이기 위해서는 매립장내 외기유입 억제를 통해 $N_2$ 농도를 적어도 2.0% 이내로 제한할 필요가 있었다.

• 멤브레인
• /
• 제30권6호
• /
• pp.443-449
• /
• 2020

본 연구에서는 CH4/CO2 혼합가스에서 CO2 분리를 위해 세라믹 중공사 접촉막 모듈(HFMC)을 이용하여 실험을 수행하였다. 고 내구성의 HFMC를 제작하기 위해, 고강도의 중공사막을 제조하여 평가하였다. 제조한 중공사막을 이용하여 HFMC를 제작하였고, 실험은 CH4/CO2 혼합 기체(30% CO2, CH4 balance)와 monoethanolamine (MEA)를 사용하였다. HFMC 운전 중 기체와 흡수제의 압력이 CO2 제거 효율에 어떠한 영향을 주는지 평가하였다. CO2 제거 효율은 기체압력이 증가함에 따라 같이 상승하였으며, CO2 흡수 flux 또한 액체유량과 함께 증가하는 추세를 보였다. 또한 CO2 흡수율이 40% 이하일 때는 흡수제가 아래쪽에서 들어가는 향류형태인 LTS-1이 흡수제가 위쪽에서 들어가는 향류형태인 LTS-2보다 CO2 제거 성능이 높았으며, 흡수율이 40% 이상일 때는 LTS-2가 LTS-1보다 성능이 높았다.

• 멤브레인
• /
• 제23권6호
• /
• pp.450-459
• /
• 2013

폴리이미드 기체 분리막의 기체 분리 성능을 향상시키기 위해서 2,3,5,6-Tetramethyl-1,4-phenylenediamine(TMPD) 구조를 지닌 폴리이미드를 1,2-Diaminoethane (DAE)과 1,6-Diaminohexane (DAH)으로 가교시켜 분리막을 제조하였다. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR)를 이용해 가교 후 이미드 고리가 아미드 그룹으로 전환됨을 확인하였다. 폴리이미드의 열분해 온도는 가교 후 감소하였으며, 이는 가교제의 알킬기 분해 때문이다. 가교된 폴리이미드 분리막의 d-spacing은 가교 시간이 증가함에 따라 감소하였다. 가교 후 $CH_4$, $N_2$, $O_2$, $CO_2$ 기체의 투과도는 가교 전 보다 감소하였으며, DAH로 가교된 분리막이 DAE보다 더 높은 투과도를 나타냈다. 투과도와 달리 $CO_2/CH_4$, $CO_2/N_2$, $O_2/N_2$ 기체 선택도 모두 가교 시간이 길어질수록 증가된 결과가 나타났다. $CO_2/CH_4$ 기체의 선택도는 DAE로 6분 가교 시 최대 증가치를 나타냈으며 39.5%까지 증가하였다. $O_2/N_2$ 선택도 또한 DAE로 6분 가교 시 최대 증가치를 가지며 20.5%까지 증가하였다. 이를 통해서 DAE가 DAH보다 선택도 증가에 적합한 가교제임을 예상할 수 있으며 이와 달리 $CO_2/N_2$ 선택도는 DAE로 3분 가교 시 감소해 $CO_2/N_2$ 분리에는 적합하지 않은 결과가 나타났다.

• 멤브레인
• /
• 제25권1호
• /
• pp.27-31
• /
• 2015

PEBAX[poly(ether-block-amide)]-NaY zeolite 복합막에 대한 $H_2$, $N_2$, $CO_2$, $CH_4$의 투과도와 선택도에 대하여 연구하였다. PEBAX-NaY zeolite 복합막에 대한 $H_2$, $N_2$, $CO_2$, $CH_4$ 투과도는 막 내의 NaY zeolite 함량이 증가할수록 $H_2$의 투과도는 증가하였고, $N_2$, $CO_2$, $CH_4$의 투과도는 감소하는 경향을 나타내었다. PEBAX-NaY zeolite 복합막 내의 NaY zeolite 함량이 증가함에 따라 $N_2$에 대한 $H_2$와 $CO_2$의 선택도, $CO_2$에 대한 $H_2$의 선택도, 그리고 $CH_4$에 대한 기체 선택도는 증가하였고, 그외의 $H_2$, $N_2$, $CO_2$에 대한 기체($H_2$, $N_2$, $CO_2$, $CH_4$)의 선택도는 감소하였다. 그리고 각 기체들에 대한 가장 높은 선택도는 $CO_2$인 경우에 얻어졌고, $H_2$, $N_2$, $CH_4$에 대한 $CO_2$의 선택도 값은 12~156이었다.

• 한국연소학회지
• /
• 제4권2호
• /
• pp.97-108
• /
• 1999

This numerical study was to investigate the effect of $CO_2$ addition on the structures and NOx formation characteristics in $CH_4$ counterflow diffusion flame. The importance of radiation effect was identified and $CO_2$ addition effect was investigated in terms of thermal and chemical reaction effect. Also the causes of NOx reduction were clarified by separation method of each formation mechanisms. The results were as follows : The radiation effect was intensified by $CO_2$ addition. Thermal effect mainly contributed to the changes in flame structure and the amount of NO formation but the chemical reaction effect also cannot be neglected. The reduction of thermal NO was dominant with respect to reduction rate, but that of prompt NO was dominant with respect to total amount.

• 한국전기전자재료학회논문지
• /
• 제15권6호
• /
• pp.511-517
• /
• 2002

The complex 1 $([Cp*Fe(CO)_2]_2-(\mu-CH=CH-CH=CH))$ which have butadiene as a bridge were synthesized from $Cp*(CO)_2FeK$ and cis-3,4-dichlorocyclobutene. The derivatives of complex 1 where one or two carbonyl groups are replaced by phosphine ligands have been prepared by photochemical substitution. The new derivatives $([Cp*Fe(L)_2]_2-(\mu-CH=CH-CH=CH))$ where L = $(Ph_2PCH_2CH_2PPh_2)$ and $([Cp*Fe(CO)(L)]_2-(\mu-CH=CH-CH=CH))$ where L : $PPh_3$ have been characterized from $^^1H-$, $^^13C-$,$^^31P-NMR$ and elemental analysis. Obtained complexes have been studied in electrochemical experiment and UV/VIS-near-IR. The mixed-valence radical cation forms of complex 2, 3 species were found to be delocalized as the Class III. Based on the separation of the waves ($\triangle E$ : 0.470 ~ 0.605 V), the efficiency of electronic communication between two metal centers of cation species leading to stabilization relative to neutral species. The phosphine-substitute complexes (2, 3) displays two reversible oxidation waves and oxidation state of metal centers-dependent color change, electrochromism, was observed from yellow to orange and deep blue in methylene chloride.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제46권2호
• /
• pp.414-422
• /
• 2008

활성탄과 제올라이트에 대한 $H_2$, $CH_4$, CO, $CO_2$에 대한 흡착평형 실험을 정적부피법에 의해 수행하였다. 활성탄과 제올라트를 이용한 4탑 PSA 공정을 통하여 다성분 혼합기체($H_2$ 72.2%, $CH_4$ 4.06%, CO 2.03%, $CO_2$ 21.6%)로부터 수소를 분리하는 연구를 수행하였다. 흡착평형 실험결과 각각의 기체들에 대하여 dual-site langmuir(DSL) 모델이 잘 예측을 하였으며, 활성탄과 제올라이트의 충전비율에 따른 파과특성을 살펴본 결과 최적의 활성탄 층의 높이는 전체 탑 길이 80 cm 중 55 cm로 나타났다. PSA 공정에서 공정 변수인 총 주기시간($T_c$), 세정기체 공급압력차(${\Delta}P$) 그리고 흡착압력이 공정효율에 미치는 영향을 실험과 전산모사를 통해 그 결과를 비교하였다.