• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1996.10a
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• pp.88-89
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• 1996

투과증발 시스템은 막 분리 기술의 일종으로 액체 혼합물 중의 한 성분에 대해 친화적인 비다공성 막을 사용하여 그 성분을 선택적으로 투과시켜 혼합물을 분리하는 기술이다. 투과증발 시스템에서는 Feed가 비교적 높은 온도에서 액상 형태로 막의 Feed side에 공급되어 막을 투과한 물질(Permeate)은 Permeate side에서 기화된 후 냉각기로부터 공급되는 Cold brine에 의하여 응축되며, 이는 투과증발막 투과 구동력이 각 성분의 증기압 차이기 때문에 이를 크게 유지하기 위함이다. 현재 투과증발 시스템이 상업적으로 적용되고 있는 공정은 유기물 탈수 공정으로, 이 공정에서는 물에 대한 용해도 및 투과 속도가 우수한 친수성 막을 이용하여 유기물과 물의 혼합물로부터 물을 제거하여 유기물을 농축하며, 대표적인 유기물은 에탄올, Isopropyl alcohol(IPA), 아세톤, MIBK, Ethyl acetate, THF 등의 중성 유기물이다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1996.10a
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• pp.90-91
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• 1996

투과증발은 일반 막공정과 달리 투과물의 상전이와 이로 인한 체류액의 온도강하가 존재하기 때문에 열전달현상을 간과할 수 없다. 즉 막을 통한 열전달이 다른 막공정에 비해 현저하게 차이가 난다는 것이다. 이러한 현상은 모듈의 길이가 짧거나 모듈을 항온조에 담가 수행하는 실험실 규모의 투과증발조업에서는 거의 발견되지 않는다. 그러나 투과증발장치가 커져 모듈의 항온유지가 블가능하고 사용되는 막도 상업화되어 투과속도가 비교적 큰 것을 사용하는 파일롯 규모의 실험에서는 쉽게 나타나는 현상이다. Rautenbach등이 셀룰로오즈 아세테이트 막을 이용한 물의 투과증발 실험에서 막간 온도강하가 5~12 K정도 일어났음을 보고한 바 있었다. 이때 온도강하는 조업조건에 따라 달라졌으며 유속이 낮을 수록 증가함을 보였다. 본 연구에서는 투과증발이 일어나는 모듈내에서 열전달현상을 열공급비를 정의하여 해석하였으며, 상전이 현상이 막분리효율에 끼치는 영향을 설명하였다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1996.03a
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• pp.127-158
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• 1996

투과증발은 막분리 기술의 하나로 역삼투막, 한외여과막 등의 다른 막분리와 달리 혼합물 분리가 막소재 물질과 분리 대상 유기물 사이의 화학 친화도에 의해 이루어지기 때문에 혼합물중의 특정 성분에 대한 선택도가 높은 비다공성 고분자 복합막이 사용된다. 투과증발막 투과의 구동력은 투과 성분의 활동도(activity) 차로 이는 부분 증기압차로 구체화되며, 이 구동력을 높이기 위해서 feed side는 고온 유지를 위한 열교환기가 필요하며 permeate side는 진공하에서 감압에 의한 증기상으로의 전환을 이루게 하며 이를 다시 응축하여 연속 투과가 일어날 수 있게 한다. 따라서 투과증발의 핵심 기술은 분리하고자 하는 물질에 대하여 높은 투과선택도(permselectivity)를 갖는 투과증발막의 제조 기술이며, 제조된 막을 실공정에 적용하기 위한 모듈 설계, 제작 기술과 이를 시스템화하여 실규모로 Scale-up 할 수 있는 시스템 설계 기술도 실용화를 위해서 반드시 이루어져야 한다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1996.04a
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• pp.65-66
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• 1996

투과증발법은 상부에 액체공급액이 반투과막과 접촉하고 있고 하부에 진공에 가까운 낮은 압력을 걸어줌으로써 투과물이 수증기로 제거되는 막공정의 하나이다. 막을 통한 분리는 혼합물의 각 성분이 막내에서 다른 용해도와 확산도를 가지고 있기 때문에 발생한다. 이 공정의 지배적인 전달 메카니즘은 용해-확산 모델을 기초로 하고 있기 때문에 전형적으로 투과증발막은 대개 미세다공성 지지체에 얇은 선택성을 가진 재료를 입힌 복합막을 사용한다. 본 연구의 목적은 선택성을 가진 상부층막이 키토산인 복합막에서 지지체 구조의 영향을 살펴보고 키토산 복합막에 대한 물-에탄올 분리에 대해 최적의 모델을 찾는 것이다. 투과증발막소재로서의 키토산은 친수성기를 가지고 있으므로 물과 알코올의 분리에서 물만을 선택적으로 흡수하여 투과시키는 우수한 성능을 지니고 있으나 더욱 효과적인 막성능을 발휘하기 위해서는 지지체의 역할 및 막성능에 영향을 끼치는 여러 가지 인자들을 고려해서 막을 설계하는 것이 필요하다. 여기서는 상부층의 막두께, 지지체의 특성, 피드 농도 등을 변화시켜 가장 적당한 모델을 예측하였다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1998.10a
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• pp.43-45
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• 1998

1. 서론 : 막을 이용한 게체분리는 막층 내에서의 기체분자의 투과성의 차이를 이용하여 기체분리를 행한다. 대부분의 고분자막은 한가지 기체의 선택투과도가 증가하면 다른 기체의 선택투과도도 증가하는 경향을 나타낸다. 예를 들면 질소에 대한 산소의 선택투과도가 큰 막은 메탄에 대한 이산화탄소의 선택도도 큰 값을 나타낸다. 그런데, 대부분의 분리막은 선택도가 증가할수록 투과속도가 감소하는 경향을 나타내기 때문에 이러한 단점을 극복하기 위하여 비대칭막이나 복합막 등에 대한 연구가 많이 진행되어 왔다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1995.09a
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• pp.23-38
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• 1995

고분자막에 의한 기체분리는 심냉분리법, 흡수법, 흡착법등에 비하여 에너지가 절약되며 장치가 간결하고 운전비용이 낮은 이점 때문에 여러가지 기체혼합물에 대하여 여러가지 목적으로 응용되기에 이르렀다. O$_{2}$/N$_{2}$ 분리막으로 요구되는 기본특성은 1) 높은 O$_{2}$ 투과성 2) 높은 O$_{2}$ 선택성 3) 막 형성에 충분한 기계적 강도 4) 열, 화학적으로 안정성이 있어야 한다. 그런데 투과계수 P$_{O_(2)}$와 투과선택도 P$_{O_(2)}$/P$_{N_(2)}$ 관계 Fig.2 에서 보는 바와 샅이 대체로 투과선택성은 상반관계에 있어서 polyimide는 높은 선택성을 나타내고 기계적 강도가 좋고 높은 열에 대하여 안정하기 때문에 일단 막재료로 양호한 조건을 갖추고 있으나 투과계수가 크지 않아 선택도를 크게 감소시키지 않으면서 투과계수를 향성시키려는 노력이 경주되고 있다. 따라서 polyimide의 화학구조와 투과계수, 투과선택도의 관계를 고찰하는 것은 대단히 중요하다. 특히 최근에는 polyimide의 화학구조를 계통적으로 변화 시켜가면서 구조와 투과특성을 고찰한 연구가 많으며, 이러한 연구를 총망라하여 화학구조와 투과특성을 고찰한 훌륭한 총설들이 발표되어왔다. Fig.3에는 지금까지 연구된 중요한 polyimide를 형성하는 dianhydride와 diamine의 구조식을 표시하였으며 이들 구조의 변화에 의하여 기체투과계수와 투과선택도가 어떤 영향을 받는지 고찰하고자 한다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1997.10a
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• pp.127-128
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• 1997

1. 서론 : 투과증발막에 의한 수용액으로부터 유기물을 선태적으로 투과하는 공정은 용제회수, 오염감소, 유기물농축 및 처리 등의 목적으로 사용되어진다. 1989년에 이르러 상업적으로 응용이 되기 시작하였으며, 여러가지 막재질이 개발되고 있으나 현재 적용되고 있는 막은 Silicone rubber가 주를 이루고 있다. 이중 PDMS 막은 유기물질의 선택적 분리에 있어서 가장 우수한 막재질로 보고되고 있다. 투과증발을 이용하여 휘발성 유기물질을 분리함에 있어서 그 분리능은 막재질의 선정뿐만 아니라 막구조의 결정이 중요한 변수로 지적되며, 이 구조에 따라 투과성능의 다양한 변화를 가져올 수 있다. 본 연구는 PDMS의 막구조를 달리하면서 제막하여, VOC중 MEK(Methyl Ethyl Keton)과 toluene을 실험물질로 정하여 PDMS막의 투과성능을 관찰해보았다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1997.04b
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• pp.62-63
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• 1997

Polyimide는 내열성과 기계적, 화학적 특성이 다른 고분자막에 비해 뛰어나며 선택도 또한 비교적 높기 때문에($\alpha$=3~7) 최근 많은 연구의 대상이 되고 있다. 그러나 소위 trade-off현상으로 알려진 바와 같이 선택도가 높은 고분자 재료는 투과계수가 낮은 단점을 가지고 있어서 (P${_O_2}$=0.1~122) 실용적인 막으로 사용되기 위해서는 이를 개선하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 polyimide 중 투과계수가 가장 큰 것으로 보고된 6FDA-p-TeMPD 막을 제조하여 여러 방법으로 UV처리를 하고 UV처리의 변수에 따른 막의 투과특성을 조사하여 가장 뛰어난 투과특성을 나타내는 최적조건을 찾고자 하였다.

• Membrane Journal
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• v.9 no.1
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• pp.51-62
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• 1999

The recovery of trace volatile organic components from water by pervaporation was investigated. Permeation experiments through homogeneous polydimethylsiloxane(PDMS) membrane was carried out and the effect of feed concentrations and membrane thicknesses on the permeation characteristics were investigated. A solution-diffusion model is used to describe the pervaporation transport mechanism. In homogeneous PDMS membrane it appeared that the selectivities of MEK and toluene are constant, and that organic flux has a linear relationship with feed concentration. These results indicate that the coupling effects between organics were negligible. The selectivity of PDMS membranes is invariant with respect to the membrane thickness. The intrinsic membrane permeability of organic components determined by using a solution-diffusion model. Comparing with various composite type membrane, the membrane using PEG treated nonwoven fabric as sublayer showed the best performance in VOC recovery by pervaporation.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1993.10a
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• pp.56-57
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• 1993

고분자 막을 통한 투과증발에서의 전달기구는 액체 혼합액의 막으로의 용해, 막을 통한 확산, 막 하부에서의 증발을 거쳐 분리가 일어난다고 알려져 있다. 이때 투과증발의 선택도는 수착선택도와 확산선택도의 곱으로 표현 될 수 있다(1). 물의 선택적 분리의 관점에서 친수성 고분자 막을 이용하는 경우, 선택도는 대부분 수착선택도에 기인하며, 우수한 투과속도와 함께 집중적인 연구의 대상이 되었으나 가소화 현상이 심하게 일어나는 단점이 있다. 한편 소수성 고분자 막을 이용하는 경우의 투과 증발 선택도는 대부분 확산선택도에 기인하며, 가소화 현상은 억제되나 투과속도가 낮은 단점이 있다. 그러나 소수성 고분자 막을 이용하는 경우에도 물에 대해 높은 선택도를 달성 할 수 있는데, 예를 들어 polystyrene(PS)으로 만들어진 고분자 막 및 fluoroalkylacrylatemethylstyrene copolymer로 만들어진 고분자 막은 물-에탄올 공급액으로 부터 물에 대한 높은 선택성을 보여주고 있다(2,3). 그러므로 막분리층의 두께를 가능한 한 얇게 하면 분리에 유효한 막이 될 수 있다.