Total resistance of membrane in a micro-filtration system using a metal membrane was mainly attributed to the permeate resistance of cake layer($R_c$), which was formed by deposited particles from the physico-chemical interactions of solids on membrane surface. Intermittent back ozonation was highly effective than the air backwashing for fouling reduction. As far the operational effect, under same ozone injection, the increase of gas flow-rate was more favorable than the increase of injection time far the recovery of permeation flux. As the filtration time was longer, the effect of flux recovery by intermittent back-ozonation decreased. Therefore, it is preferable to operate membrane cleaning before the foulant is consolidated on membrane surface.
Kim, Jong-Pyo;Son, Sou-Hwan;Park, Jung-Hoon;Lee, Yong-Taek
Korean Chemical Engineering Research
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v.49
no.6
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pp.804-809
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2011
Tubular $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-${\delta}$}$ membranes were prepared by extrusion. TGA results of green body membrane after extrusion showed three successive weight losses due to decomposition of organic additives and carbonate. Drying shrinkage rate of tubular $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-${\delta}$}$ membranes was no change after 68 h and higher in the membrane with large outer diameter. XRD and SEM results showed the sintered membranes were the single phase structure and dense. The stoichiometric molar ratio agreed well with composition ratio calculated by EDS results for $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-${\delta}$}$ membrane. Radial crushing strength of tubular $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-${\delta}$}$ membrane with 0.95 mm thickness was 5.7 kgf/$mm^2$ and the oxygen permeation rate of same membrane was 146.85 mL/min ($Jo_2$=2.33 mL/$min{\cdot}cm^2$) at $950^{\circ}C$. Therefore, it was known that use of vacuum pump was more effective than that of sweep gas to obtain higher oxygen permeation flux.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.22
no.2
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pp.161-167
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2011
Proton conductors have attracted considerable attention for solid oxide fuel cell (SOFC), hydrogen pump, gas sensor, and membrane separators. Doped $SrCeO_3$ exhibits appreciable proton conductivity in hydrogen-containing atmosphere at high temperature. However commercial realization has been hampered due to the reactivity of $SrCeO_3$ with $CO_2$. The chemical stability and proton conductivity are dependent on dopant type. The purpose of this work is to investigate chemical stability of $SrCe_{0.95}Gd_{0.05}O_{3-\alpha}-Ce_{0.9}Gd_{0.1}O_{2-\beta}$ composites in $CO_2$ and $H_2$ gases. Thermogravimetric analysis (TGA) was performed in gaseous $CO_2$ and electrical conductivity of the composites were also measured between 500 and $900^{\circ}C$ in air and $H_2$ atmosphere. $SrCe_{0.95}Gd_{0.05}O_{3-\alpha}-Ce_{0.9}Gd_{0.1}O_{2-\beta}$ composite membranes showed good chemical stability of in $CO_2$ atmosphere and high conductivity at hydrogen condition. The hydrogen permeation of $SrCe_{0.95}Gd_{0.05}O_{3-\alpha}-Ce_{0.9}Gd_{0.1}O_{2-\beta}$ composite membranes was investigated as a function of volumetric content of $SrCe_{0.95}Gd_{0.05}O_{3-\alpha}$. The $SrCe_{0.95}Gd_{0.05}O_{3-\alpha}-Ce_{0.9}Gd_{0.1}O_{2-\beta}$(6:4) membrane with a thickness of 1.0 mm showed the highest hydrogen permeability with the flux reaching of 0.12 $ml/min{\cdot}cm^2$ at $800^{\circ}C$ in 100%$H_2/N_2$ as feed gas.
Seong, Ki Hyeok;Song, Ju Sub;Koh, Hyung Chul;Ha, Seong Yong;Han, Moon Hee;Cho, Churl Hee
Membrane Journal
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v.23
no.5
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pp.332-342
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2013
In the present study, carbon molecular sieve (CMS) hollow fiber membranes were prepared by carbonizing a methyl imide hollow fiber precursor, which was spun by non-solvent induced phase separation process. And effects of carbonization parameters such as pre-oxidation, pyrolysis, and post-oxidation on the gas permeation were systematically investigated. CMS membrane having the highest gas flux was obtained by carbonizing the precursor through a combined process of air pre-oxidation at $250^{\circ}C$ for 2h, nitrogen pyrolysis at $550^{\circ}C$ for 2h, and oxygen post-oxidation at $250^{\circ}C$ for 2h. The optimized membrane showed a considerable gas permeance : the $H_2$, He, $CO_2$ permeances were 69.72, 35.61, 31.01 GPU, respectively, and the $O_2$ and $N_2$ permeances were ignorable. Therefore, it was clear that the prepared CMS hollow fiber membrane was a promising membrane for recovering small gases such as hydrogen and hellium and carbon dioxide.
Kim, Jong-Pyo;Park, Jung-Hoon;Lee, Yong-Taek;Choi, Young-Jong
Membrane Journal
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v.21
no.2
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pp.155-162
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2011
Dense tubular $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ (BSCF) membranes were prepared by extrusion technique. The phase structure of the $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ membranes was characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). Relative density of $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ tubular membrane was 94.10%. Oxygen permeation was measured at difference operating condition of feed side and permeate side in the temperature range from 700 to $950^{\circ}C$. The oxygen permeation flux of dense tubular $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ membrane reached maximum 1.37 mL/$min{\cdot}cm^2$ at $900^{\circ}C$ exposed to ambient air (feed side) and vacuum pump (permeate side).
Lee, Seung Hwan;Kim, Min Kwang;Jeong, Byeong Jun;Zhuang, Xuelong;Park, Jung Hoon
Membrane Journal
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v.30
no.4
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pp.269-275
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2020
In this study, CO2 separation experiment was performed on a CH4/CO2 mixed gas using a ceramic hollow fiber membrane contactor (HFMC). In order to fabricate high-performance HFMC, experiments were conducted to manufacture high-permeability hollow fiber membranes, and the prepared hollow fiber membranes were evaluated through N2 gas permeation experiments. HFMC for CH4/CO2 mixed gas separation was manufactured using the manufactured high-permeability hollow fiber membrane. In the experiment, mixed gas of CH4/CO2 (34.5% CO2, CH4 balance) and monoetanolamine (MEA) was used, and the effect of CO2 removal efficiency on the flow rate of the absorbent was evaluated. The CO2 removal efficiency increased as the liquid flow rate increased, and the CO2 absorption flux also increased with the liquid flow rate.
Sung Woo Han;Min Chang Shin;Xuelong Zhuang;Jae Yeon Hwang;Min Young Ko;Si Eun Kim;Chang Hoon Jung;Jung Hoon Park
Membrane Journal
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v.34
no.1
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pp.50-57
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2024
In this experiment, Pd-Ag-Cu membrane was manufactured using electroless plating on an α-Al2O3 support. Pd, Ag and Cu were each coated on the surface of the support through electroless plating and heat treatment was performed for 18 h at 500℃ in H2 in the middle of electroless plating to form Pd alloy. The surface of the Pd-Ag-Cu membrane was observed through Scanning Electron Microscopy (SEM), and the thickness of the Pd membrane was measured to be 7.82 ㎛ and the thickness of the Pd-Ag-Cu membrane was measured to be 3.54 ㎛. Energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction analysis confirmed the formation of a Pd-Ag-Cu alloy with a composition of Pd-78wt%, Ag-8.81wt% and Cu-13.19wt%. The gas permeation experiment was conducted under the conditions of 350~450℃ and 1~4 bar in H2 single gas and H2/N2 mixed gas. The maximum H2 flux of the hydrogen separation membrane measured in H2 single gas is 74.16 ml/cm2·min at 450℃ and 4 bar for the Pd membrane and 113.64 ml/cm2·min at 450℃ and 4 bar for the Pd-Ag-Cu membrane. In the case of the separation factor measured in H2/N2 mixed gas, separation factors of 2437 and 11032 were measured at 450℃ and 4 bar.
Hollow fiber membrane using CTA polymers were prepared by the phase separation method for the separation and purification of biogas and the hollow fiber gas separation membrane modules with the effective surface area of 0.17 $m^2$ were prepared. The pure gas permeation properties of membrane modules for methane, oxygen and carbon dioxide were measured. The permeance of $CO_2$ and $CH_4$were 0.46 GPU and 18.52 GPU, respectively, therefore, the high $CO_2$/$CH_4$ selectivity of 40.4 was obtained. The separation and purification test for 4 different simulated mixed gases were carried out after the pure gas test and the gas concentration and flux of the permeate at the various stage-cut were measured from the 1 stage, 2 stage, and 3 stage cascade of membrane modules. In the 1 stage test, the concentration of $CH_4$ increased as the increase of the stage-cut, while the $CH_4$ recovery efficiency ratio decreased. In the 2 stage test, the $CH_4$ recovery efficiency ratio increased compared to the 1 stage. The 3 stage test was employed to reduce the loss of $CH_4$ in biogas and the result showed less than 5% of $CH_4$ recovery loss.
The objective of this study is to propose a mathematical model for a pervaporation process for concentrating hydrogen peroxide. The process was developed by NASA, which consists of a shell and membrane tubes, where a liquid hydrogen peroxide solution flows in the shell, and a sweep gas flows in the tubes countercurrent to each other. The liquid retentate is concentrated as more water molecules permeate and evaporate through the membrane than hydrogen peroxide. For this process, a mathematical model has been developed in the form of a system of nonlinear partial differential algebraic equations based on a sorption-diffusion mechanism for permeation, an Arrhenius relationship for the temperature dependency of the permeate flux, and mass and momentum balances for the liquid concentrations and flows in the membrane module. The dynamic behavior of the concentration of hydrogen peroxide in the retentate side has been simulated by solving a simplified version of the proposed model, and the result is compared with the experimental data reported in the NASA patent.
In this study, pervaporation performances of water/methanol and water/butanol mixture were evaluated using zeolite 4A membranes manufacutred by FINETECH by experimental works and numerical modeling. Permeation and separation characteristics, such as flux and separation factor, were analyzed by gas chromatography (TCD) and liquid nitrogen traps. Experiments have shown that water is selectively separated from a mixture of water and methanol (separation factor up to approximately 250) and water and butanol (separation factor up to approximately 1,500). Generalized Maxwell Stefan (GMS) theory was implemented to predict pervaporation behaviors of water/alcohol mixtures and diffusional coefficients of zeolite layer were obtained through parameter estimation using $MATLAB^{(R)}$ optimization toolbox. Since the pore size of zeolite 4A are much larger than kinetic diameter of water molecules and smaller than those of methanol and butanol, zeolite 4A membranes can be applied to in situ water removal process such as membrane reactors or hybrid reaction-dehydration process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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