• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1993년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.25-27
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• 1993

Multiphase equilibrium-based processes for separation and purification generally utilize dispersed systems in which one phase is dispersed in the other as bubbles or drops or thin films. Using microporous membranes, novel techniques have been developed such that multiphase processes can now be carried out in a nondispersive fashion for gas-liquid (Sirkar, 1992) and liquid-liquid (Prasad and Sirkar, 1992) contacting processes. Among such processes, only nondispersive solvent extraction of pollutants using microporous membranes will be of concern here. These processes employ immobilized immiscible phase interfaces at the pore mouths in a microporous membrane. Through such interfaces, solutes are extracted into the solvent as two immiscible phases flow on two sides of a microporous membrane. Many advantages of such a technique over conventional dispersion-based extractors have been summarized (Prasad and Sirkar, 1992).

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1998년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.46-49
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• 1998

1. 서론 및 이론적 배경 : 지구 온난화에 의한 생태계 변화의 위해 문제가 대두됨에 따라 온난화의 주요인인 이산화탄소를 발생원으로부터 분리, 회수하는 기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 최근에는 이러한 기술 중에서 에너지가 적게 소요되며 환경 친화적인 분리막 공정에 의한 CO$_2$의 효율적인 분리, 회수법이 하나의 대안으로 연구되고 있다. 분리막 기술 중 함침액막법은 고분자막의 장점을 이용하면서도 투과도를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있어 최근에 액막을 이용한 CO$_2$/N$_2$혼합가스의 분리, 회수연구도 수행되고 있다. 순수한 물에 대한 CO$_2$의 용해도는 8x10$^{-6}$/cmHg이며, N$_2$는 1.55x10$^{-7}$/cmHg 로서 대략 50배 정도의 용해도 차를 보이고 있는데 이러한 물에 대한 기체의 높은 용해도 차를 이용하면 효과적으로 CO$_2$를 분리,회수할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 이러한 물을 함침한 액막을 이용하여 CO$_2$/N$_2$를 분리하였으며 혼합기체의 조성, 기체의 압력 등의 변수가 액막에 의한 CO$_2$의 분리에 미치는 영향을 조사하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권2호
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• pp.250-255
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• 2011

본 연구는 막 분리 공정을 이용한 것으로 수소의 에너지원을 이용가능한 메탄을 정제하기 위해 바이오가스 중 이산화탄소와 메탄의 분리 및 황화수소의 제거하고자 한다. 막은 건/습식 상전이 법을 이용하여 중공사공 형태로 제조하고 표면 실리콘 코팅 후 모듈을 제조하였다. 제조된 중공사 막의 구조특성을 확인하기 위해 전자주사 현미경 관찰을 통하여 치밀한 표면과 망상구조의 비대칭 구조를 확인하였다. 압력과 온도가 증가함에 따라 이산화탄소의 투과도는 증가하였고, 이산화탄소와 메탄의 선택도 역시 증가하는 것으로 나타났다. 혼합가스의 경우 압력 및 온도가 증가함에 따라 메탄 농도는 100%에 가까웠으며 이산화탄소와 황화수소의 제거효율도 증가하였다. Retentate 유량증가와 압력 온도감소에 따라 메탄 농도 감소 및 회수율이 증가하는 경향을 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권5호
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• pp.653-658
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• 2016

Poly(ether-block-amide)(PEBAX$^{(R)}$)는 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer, TCU)로서 hard-rigid amide block과 soft-flexible ether block으로 구성되어 있으며, 분자량과 두 block간의 구성비에 따라 여러 종류가 있다. PEBAX$^{(R)}$는 분리막소재로 이용할 경우 PEBAX$^{(R)}$의 hard amide block은 우수한 기계적 특성과 선택도를, 그리고 soft ether block은 높은 투과도를 제공할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 2종류의 PEBAX$^{(R)}$를 사용하여 기체 분리막을 제조하고, 종류에 따른 이산화탄소와 메탄의 투과특성 변화를 연구하였다. 또한 순수 PEBAX$^{(R)}$ 분리막의 투과특성을 향상시키기 위해 GPTMS ((3-glycidoxypropyl)trimethoxysilane)를 무기전구체로 사용한 PEBAX$^{(R)}$/silica 하이브리드 분리막을 제조하여 이산화탄소와 메탄의 투과특성을 측정하였으며, 29Si-NMR, DSC, SEM 분석을 통해 무기전구체의 도입에 따른 고분자의 구조 변화를 연구하였다. 순수 PEBAX$^{(R)}$-1657과 PEBAX$^{(R)}$-2533 분리막의 투과도 측정 결과, 상대적으로 높은 ether block 비율의 PEBAX$^{(R)}$-2533 분리막의 투과도 계수가 높은 값을 가졌다. 상대적으로 높은 ether block 함량 때문에 고분자 사슬의 유연성이 보다 크기 때문으로 볼 수 있고, 이로 인한 확산선택도의 감소 효과에 의해 이상분리인자는 PEBAX$^{(R)}$-1657 분리막이 보다 높은 값을 가졌다. PEBAX$^{(R)}$/GPTMS 하이브리드 분리막의 기체투과도 측정 결과 $CO_2$와 $CH_4$ 모두 반응시간이 경과됨에 따라 $CO_2$에 비해 $CH_4$의 투과도 계수가 낮아졌으나 이상분리인자는 증가함을 보였다. GPTMS가 가수분해되어 생성된 silanol이 고분자 사슬에 침투되어 축합과정을 거치며 공유결합에 의해 사슬간 결합이 커지고 사슬의 운동성을 감소시켜 투과도 계수가 낮아진 것으로 보이며, PEO segment와 $CO_2$와의 강한 친화도에 의해 $CO_2$의 투과도계수가 상대적으로 덜 낮아진 것으로 판단된다. 순수 PEBAX$^{(R)}$-1657 순수 분리막의 결과와 비교하였을 때 이상분리인자는 4.5% 감소한 반면 $CO_2$ 투과도계수는 3.5배 증가하는 우수한 결과를 보였다.

• 멤브레인
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• 제14권1호
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• pp.57-65
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• 2004

PDMS (polydimethylsiloxane) 복합막을 통한 기체분리 공정에서 다공성 지지체의 투과저항과 PDMS 코팅두께가 에틸렌/질소의 분리성능(투과도, 선택도)에 미치는 영향에 관하여 조사하였다. 이를 위해 Pinnau 등이 제시한 복합막 투과저항 모델이론식〔1〕이 사용되었다. 지지체의 투과도 또는 투과저항은 PES (polyethersulfone)/NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 고분자 용액의 농도를 변화시키면서 조절하였다. 복합막은 PES 지지체 위에 n-hexane에 녹인 2액형 PDMS 용액을 spin coater를 사용해 코팅하여 제조하였다. 선택층의 코팅 두께는 spin coater의 회전속도를 통해 조절하였다. 투과기체 분리특성은 단일기체 투과도 측정 장치를 통해 조사하였으며, 지지체 및 복합막의 단면구조 및 코팅두께는 SEM (scanning electron microscope)을 통하여 확인하였다 얻어진 실험결과는 복합막의 투과저항모델의 이론식과 매우 잘 일치함을 확인 할 수 있었다. 에틸렌/질소의 분리에 있어 PDMS 막 고유의 선택도를 얻기 위해서는 지지체의 투과저항과 코팅층의 최적화가 중요함을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제34권3호
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• pp.213-220
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• 2023

혼합기질막(mixed-matrix membrane, MMM)은 고성능 충전제가 고분자 기질에 분산된 구조로, 지난 30년간 이를 이용한 기체분리 연구가 집중적으로 수행되었다. 일반적으로 MMM은 고분자 막보다 우수한 기체 분리 성능을 가지고 있으며, 다결정 막에 비해 좋은 확장성을 보인다. 그러나 이러한 잠재성에도 불구하고, MMM의 상용화는 여러 가지 어려운 문제들로 인해 지연되고 있다. MMM의 주요 문제 중 하나는 충전제와 고분자 사이의 부적절한 계면 상호작용으로 결함(즉, 개면 공극 등)이 형성될 수 있다는 것이다. 따라서 많은 MMM 연구에서 이러한 계면의 문제를 해결하기 위한 전략이 제시되었다. 하지만 계면상의 상호작용으로 MMM이 가진 문제점들을 해결하려는 과학적 접근에 비해 손쉽고 효과적으로 대면적의 MMM을 제조하기 위한 공학적 접근은 상대적으로 간과되어 왔다. 본 총설에서는 MMM의 대면적화를 위한 공학적인 접근 중 하나인 고분자 변형을 통해 가능해진 금속-유기 골격체(metal-organic framework, MOF)의 원위치 형성을 이용한 MMM 제막 방법을 소개하고자 한다. 이 새로운 제막법은 현재 MMM이 직면하고 있는 문제들을 공학적인 접근으로 효과적으로 해결하여 MMM의 상용화를 촉진시킬 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.804-809
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• 2011

$Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 조성의 관형 분리막을 압출 성형 방법으로 제조하였다. 압출성형 직후 분리막의 TGA 분석결과 3단계의 무게감소로 첨가제와 탄산염이 분해되었고, 건조 수축율은 68 h 경과 후 변화가 없었으며 외경이 큰 분리막에서 높게 나타났다. 소결 후 분리막의 XRD 및 SEM 분석결과, 분리막은 단일상의 페롭스카이트 구조를 갖는 치밀한 막을 보였고, EDS 분석을 통해 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$와 유사한 성분함량을 가짐을 확인하였다. 두께 0.95 mm $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 관형 분리막의 압환강도(radial crushing strength)는 5.7 kgf/$mm^2$이였으며, $950^{\circ}C$에서 산소투과량은 146.85 mL/min($Jo_2$=2.33 mL/$min{\cdot}cm^2$)를 나타냈었다. 투과 측의 진공펌프 사용이 쓸개 가스를 활용한 것보다 산소 투과량 증진에 효과가 있음을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제27권6호
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• pp.528-535
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• 2017

본 연구에서는 폴리페닐렌옥사이드 고분자에 브롬화반응을 통해서 할로겐 원소를 수월하게 도입하고, 도입한 할로겐 원소를 이미다졸륨으로 치환하여 이미다졸륨이 도입된폴리페닐렌옥사이드를 합성하였다. 다양한 특성평가를 통해서 합성이 이루어졌음을 확인하였고, 산소, 질소, 이산화탄소 기체투과 특성평가를 진행하여 합성한 고분자의 기체특성을 확인하였다. 이미다졸륨의 함량이 증가할수록 합성고분자의 이온교환용량이 증가하였으나, 기계적 강도는 감소하였다. 특히, 기체투과도는 미세하지만 감소하는 경향을 나타내었으며, 이산화탄소/질소 선택도의 경우 이미다졸륨 함량이 높아질수록 증가하는 경향을 확인할 수 있었다.

• KSBB Journal
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• 제6권2호
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• pp.135-141
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• 1991

This study thus looks into two treatment processess : i) Anaerobic digester coupled with hollow fibre membrane unit. Treatment of starch waste with anaerobic digester-membrane system was studied. $0.17\m^2$ area of hollow fibre membrane unit of known pore size was immersed into laboratory-scale anaerobic digestion system. The pore size of membrane was varied from 0.03 to $\0.15mu$m. The hydraulic retention time of anaerobic digester was varied from 1.5 to 10 days. The effect of hydraulic retention time on treatment efficiency was significant while effect of membrane size was not significant. The gas production was about 0.74㎥/kg COD treated. The COD removal efficient was about 80-95% depending on the hydraulic retention time. ii ) Crossflow ultrafiltration as post treatment to anaerobic filter. The effluent from anaerobic filter, which had a total COD in the range of 4,500-5,200 mg/L was treated by crossflow ultrafiltration units. The study conducted with different membrane pore size indicated that membrace with 1,000,000 molecular weight cut-off size gave a higher COD removal efficiency in the range of 83-87% while giving a study flux of $120-130 L/\m^2$.h. A study was conducted to see the long term clogging effect of membrane also.

• 멤브레인
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• 제14권2호
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• pp.99-107
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• 2004

Carbon molecular sieve (CMS) membranes were prepared by pyrolysis of polyimides having carboxylic acid groups and applied to the hydrogen separation. The polymeric membranes having carboxylic acid groups showed different steric properties as compared with polymeric membranes having other side groups ($-CH_3$ and $-CF_3$) because of the hydrogen bond between the carboxylic acid groups. However, the microporous CMS membranes were significantly affected by the decomposable side groups evidenced from the wide angle X-rat diffraction, nitrogen adsorption isotherms, and single gas permeation measurement. Furthermore, the gas separation properties of the CMS membranes were essentially affected by the pyrolysis temperature. As a result, the CMS membranes Prepared by Pyrolysis of polyimide containing carboxylic acid froups at $700^{\circ}C$ showed the $H_2$ permeability of 3,809 Baller [$1{\times}10^{-10}$ H $\textrm{cm}^$(STP)cm/$\textrm{cm}^2$.s.cmHg], $H_2$/$N_2$, selectivity of 46 and $H_2$/$CH_4$ selectivity of 130 while the CMS membranes derived from polyimide showed the H$_2$ permeability of 3,272 Barrer, $H_2$/$N_2$ selectivity of 136 and $H_2$/$CH_4$ selectivity of 177.