• Membrane and Water Treatment
• /
• 제8권1호
• /
• pp.35-50
• /
• 2017

The theoretical membrane gas absorption module treatments in a hollow fiber gas-liquid membrane contactor using Happel's free surface model were obtained under countercurrent-flow operations. The analytical solutions were obtained using the separated variable method with an orthogonal expansion technique extended in power series. The $CO_2$ concentration in the liquid absorbent, total absorption rate and absorption efficiency were calculated theoretically and experimentally with the liquid absorbent flow rate, gas feed flow rate and initial $CO_2$ concentration in the gas feed as parameters. The improvements in device performance under countercurrent-flow operations to increase the absorption efficiency in a carbon dioxide and nitrogen gas feed mixture using a pure water liquid absorbent were achieved and compared with those in the concurrent-flow operation. Both good qualitative and quantitative agreements were achieved between the experimental results and theoretical predictions for countercurrent flow in a hollow fiber gas-liquid membrane contactor with accuracy of $6.62{\times}10^{-2}{\leq}E{\leq}8.98{\times}10^{-2}$.

• 한국기후변화학회지
• /
• 제7권3호
• /
• pp.249-256
• /
• 2016

Porous $Al_2O_3$ hollow fiber membranes were successfully prepared by dry-wet spinning/sintering method. The SEM image shows that the $Al_2O_3$ hollow fiber membrane consists mostly of sponge pore structure. The contact angle and the breakthrough pressure were $126^{\circ}$ and 1.91 bar, respectively. This results indicate that the $Al_2O_3$ hollow fiber membranes were successfully modified to hydrophobic surface. The hydrophobic modified $Al_2O_3$ hollow fiber membranes were assembled into a membrane contactor system to separate $CO_2$ from a model gas mixture of the flue gas at elevated gas velocity. The $CO_2$ absorption flux was enhanced when the gas velocity increased from $1{\times}10^{-3}$ to $6{\times}10^{-3}$ m/s. Whereas the $CO_2$ absorption flux was decreased with the number of hollow fiber membrane of a module because of the concentration polarization. Furthermore, we developed an lab-scale $Al_2O_3$ hollow fiber membrane contactor modules and their system (i.e., $CO_2$ absorption using the $Al_2O_3$ membrane and monoethanolamine (MEA)) that could dispose of over $0.02Nm^3/h$ mixture gas (15% $CO_2$) with the removal efficiency higher than 95%. The results can be useful in a field of the membrane contactor for $CO_2$ separation, helping to design and extend a equipment.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제31권1호
• /
• pp.49-56
• /
• 2020

Epoxy/carbon composite was used to prepare a bipolar plate for polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC). Phenol novolac-type epoxy and diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA)-type epoxy mixture was used as a matrix and graphite powder, carbon fiber (CF) and graphite fiber (GF) were used as carbon materials. In order to improve the mechanical properties of the bipolar plate, surface-modified CF was incorporated into the epoxy/carbon composite. To determine the cure temperature of the epoxy mixture, differential scanning calorimetry (DSC) analysis was performed and the data were introduced to Kissinger equation in order to get reaction activation energy and pre-exponential factor. Tensile and flexural strength was obtained by using universal testing machine (UTM). The surface morphology of the fractured specimen and the interfacial morphology between epoxy matrix and CF or GF were observed by a scanning electron microscopy (SEM).

• 멤브레인
• /
• 제26권5호
• /
• pp.365-371
• /
• 2016

메탄을 순도 95% 이상으로 분리, 회수하기 위하여 메탄에 대한 분리특성이 우수한 폴리설폰 중공사 분리막 모듈을 2단으로 연결하고 재순환 흐름을 이용하여 회수율을 90% 이상으로 유지할 수 있도록 공정을 설계하였다. 이렇게 설계된 2단 공정을 통한 메탄 분리 거동 특성을 이론적으로 예측하기 위하여 Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어를 이용하여 수치 해석하였다. 개발한 프로그램을 사용하여 수치 해석을 수행한 결과 공정 변수에 따라 최종 메탄의 농도 변화에 미치는 영향을 고찰할 수 있었다. 공급 기체 압력과 분리막 길이와 공급측 메탄 농도 증가, 유량이 감소함에 따라 최종 생산물 내 메탄 농도 증가를 관찰할 수 있었으며, 메탄의 회수율은 감소함을 알 수 있었다.

• 멤브레인
• /
• 제31권6호
• /
• pp.426-433
• /
• 2021

본 연구에서는 polyketone (PK)을 이용하여 전기방사 조건에 따른 섬유 형상의 특성 변화와 유수분리 가능성을 확인해 보았다. 고습과 저습 조건에서는 마이크론 직경의 섬유가 형성되었으며, 특히 고습에서는 섬유의 표면이 거칠게 변한 것이 확인되었다. 섬유 직경을 micro에서 nano로 변경하기 위하여 방사용액에 염을 추가하였으며, 그 결과 섬유 직경이 약 90% 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 제조된 rPK-LNC와 PK-H로 유수분리 특성을 확인하기 위해 oil/water 에멀션으로 중력 조건에서 유수분리를 진행하였으며 total organic carbon (TOC)와 탁도를 측정하여 특성을 분석하였다. 제거율 확인결과 탁도가 TOC와 동일한 경향성을 나타내는 것이 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 고분자의 방사조건과 염의 유무에 따른 분리막의 섬유 형상과 물리적 특성변화와 이를 이용한 유수분리 특성에 대해 연구하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.131-138
• /
• 2014

Highly conductive bipolar plate for polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) was prepared using phenol novolac-type epoxy/graphite powder (GP)/carbon fiber filament (CFF) composite, and a rubber-modified epoxy resin was introduced in order to give elasticity to the bipolar plate graphite fiber (GF) was incorporated in order to improve electrical conductivity. To find out the cure condition of the mixture of novolac-type and rubber-modified epoxies, differential scanning calorimetry (DSC) was carried out and their data were introduced to Kissinger equation. And tensile and flexural tests were carried out using universal testing machine (UTM) and the surface morphology of the fractured specimen and the interfacial bonding between epoxy matrix and CFF or GF were observed by a scanning electron microscopy (SEM).

• 멤브레인
• /
• 제15권4호
• /
• pp.310-319
• /
• 2005

본 연구는 LNG를 연료로 하는 화력발전소의 보일러를 대상으로 여기에서 배출되는 $8\~15\%$ 내외의 이산화탄소 배가스 1,000 $Nm^3$/일로부터 이산화탄소를 회수율 $90\%$, 농도 $99\%$로 회수하기 위한 다단 막분리 공정을 설계 및 제작하기 위한 선행연구결과이다. 본 연구실에서 이산화탄소에 대한 가소화안정성 및 이산화탄소/질소의 분리특성이 탁월한 폴리이서술폰(PES)소재를 대상으로 비대칭구조의 중공사형 분리막 및 모듈이 개발되었다[1].. 개발된 중공사막을 대상으로 모듈의 투과현상을 전산모사 하였으며 이를 이용하여 막분리 공정의 최종 회수조건에 적합하게 하기 위해 재순환공정이 가능한 4단 막분리 공정을 전산모사 하였다. 설계된 다단계 막분리 공정의 타당성을 입증하기 위해 개발된 중공사막모듈을 대상으로 설계된 운전 압력(공급측의 압력 및 투과측의 압력)과 공급 농도의 변화에 따른 막분리 공정의 투과량 및 농도를 조사하였다. 얻어진 결과를 공정모사를 통하여 계산된 결과를 비교한 결과 운전조건에 따른 유량, 순도, 막 면적 등에서 이론치와 실험치가 매우 잘 일치함을 확인할 수 있었다.

• Membrane and Water Treatment
• /
• 제13권6호
• /
• pp.291-301
• /
• 2022

In this study, cement/PVDF hollow-fiber hybrid membranes were prepared via a mixed process of diffusion-induced phase separation and hydration. The presence of X-ray diffraction peaks of Ca(OH)₂, an AFt phase, an AFm phase, and C-S-H phase confirmed the hydration reaction. Good hydrophilicity was obtained. The cross-sectional and surface morphologies of the hybrid membranes showed that an asymmetric pore structure was formed. Hydration products comprising parallel plates of Ca(OH)₂, fibrous ettringite AFt, and granulated particles AFm were obtained gradually. For the hybrid membranes cured for different time, the pore-size distribution was similar but the porosity decreased because of blocking of the hydration products. In addition, the water flux decreased with hydration time, and carbon retention was 90% after 5 h of rejection treatment. Almost all the Zn²⁺ ions were adsorbed by the hybrid membrane. The above results proved that the obtained membrane could be alternative as basement membrane for separation application.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제43권1호
• /
• pp.161-169
• /
• 2005

PVDF(polyvinylidenefluoride)중공사막 접촉기를 이용한 이산화탄소의 흡수에 관한 수치모사 및 실험을 수행하였다. 흡수제로는 물 또는 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA) 수용액을 사용하였다. 수치모사결과, 막접촉기에서의 이산화탄소의 농도분포는 MEA 수용액을 흡수제로 사용하였을 경우가 물을 흡수제로 사용하였을 경우보다 흡수제 공급속도의 영향을 덜 받았으며, 이산화탄소의 흡수속도 및 물질전달계수는 MEA의 농도가 증가할수록 증가하였다. 실험을 통하여 얻은 이산화탄소의 물질전달계수를 수치모사결과 및 이론치와 비교한 결과, 물을 흡수제로 사용하였을 경우 물질전달계수는 실험값과 수치모사결과, 이론값이 모두 잘 일치하였다. 반면에 MEA 수용액을 흡수제로 사용하였을 경우에는 수치모사결과와 이론값은 잘 일치하였으나, 실험값은 플라즈마로 처리한 경우와 처리하지 않은 경우 모두 수치모사 결과보다 낮은 값을 나타내었다. 그러나 막접촉기에 사용된 중공사막의 내구성은 플라즈마로 처리시킨 막이 플라즈마처리를 수행하지 않은 막보다 우수하였다.

• 멤브레인
• /
• 제26권3호
• /
• pp.220-228
• /
• 2016

비용매 유도 상분리(NIPS) 법으로 제조된 폴리이미드 전구체를 이용하여 탄소분자체 중공사 분리막을 제조하였으며, 온도변화에 따른 열처리 조건이 탄소분자체 중공사막의 기체 분리 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 열처리 온도 $250{\sim}450^{\circ}C$에서 승온 속도, 안정화 시간을 조정하여 최적화 하였을 때, 중공사 분리막의 단일기체 $N_2$, $SF_6$, $CF_4$ 투과도는 각각 20, 0.32, 0.48 GPU이었고, $N_2/SF_6$ 선택도는 62, $N_2/CF_4$ 선택도는 42로 가장 높은 값을 나타내었다. $SF_6/CF_4/N_2$ 혼합기체 평가에서는 0.5 MPa에서 stage cut이 0.2일 때, $SF_6$, $CF_4$ 회수율이 각각 99, 98% 이상으로 높게 나타났고, 농축농도는 stage cut 0.8에서 주입농도의 4.5배 이상이었다. 이로부터 제조된 탄소분자체 중공사 분리막은 불화가스 회수용 분리막으로써 우수한 소재임을 확인할 수 있었다.