• 멤브레인
• /
• 제28권2호
• /
• pp.129-135
• /
• 2018

ZIFs (Zeolitic imdazolate frameworks)은 높은 화학적 열적 안정성, 높은 비표면적과 조절 가능한 기공구조로 최근 분리막 소재로 큰 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 두 가지 종류의 다공성 지지체(${\alpha}$-alumina 및 YSZ)를 사용하여 in situ 성장법으로 ZIF-8 분리막을 합성하고, $H_2/CO_2$ 기체 투과 특성을 조사하였다. 결함 없는 ZIF-8층을 합성하는데 있어, 기공이 작은 YSZ 지지체는 ${\alpha}$-alumina 지지체 보다 더 적은 시간이 요구되었다. 합성시간이 3 h인 경우, ${\alpha}$-alumina 및 YSZ 지지체위에 형성된 ZIF-8 분리막은 약 10 정도의 $H_2/CO_2$ 선택도를 보였다.

• 멤브레인
• /
• 제32권6호
• /
• pp.486-495
• /
• 2022

본 연구는 전기투석과 용매추출을 융합한 희유금속 회수 공정에서 분리막과 음이온교환막의 개질을 통해 유기상과 수상에 대한 분리막의 낮은 젖음성 및 AEM을 통한 수소이온 투과로 인한 금속이온의 회수 효율 감소를 개선하였다. 구체적으로, 분리막 표면 중 한면은 polydopamine (PDA) 통한 친수성 개질, 다른 면은 SiO₂ 또는 graphene oxide를 통한 친유성개질을 함으로써 분리막의 젖음성을 개선하였다. 또한, 음이온교환막의 표면을 polyethyleneimine, PDA, poly(vinylidene fluoride) 등을 이용, 개질해 수분 흡수(Water uptake) 감소 및 기공구조 변화를 통해 수소이온 수송을 억제해 수소이온 투과를 억제할 수 있다. 개질된 막 표면 형상과 화학적 특성 및 조성은 주사전자현미경과 푸리에변환 적외선 분광법을 통해 확인되었고, 이를 구리 이온 회수 시스템에 적용해 향상된 추출 및 탈거 효율과 수소이온 수송 억제능을 확인하였다.

• 멤브레인
• /
• 제30권6호
• /
• pp.433-442
• /
• 2020

본 연구에서는 수전해용 ionomer의 분자동역학 전산모사 모델 제작을 위하여, 과량의 물 분자가 존재하는 수전해 시스템의 특성을 반영한 ionomer 모델을 제작한 후, 기존 연료전지용 전해질막 전산모사 조건에 맞춰 제작한 ionomer 모델과 비교하였다. 최종적으로 얻어진 모델은 과불소계 ionomer의 중요 특징 중 하나인 명확한 상분리 및 수화채널이 관찰되었으며, 과량의 물 및 높은 운전 온도 조건에서도 물에 녹지 않고 안정된 구조를 나타내었다. 제조된 ionomer 모델에서는 과량의 물분자로 인한 이온 희석 효과로 이온 전달 성능 감소가 나타났으며, 반대로 수소 기체의 투과는 더 증가할 것으로 분석되었다. 따라서 이러한 수전해 시스템의 특성을 반영한 수전해용 ionomer 분자 구조 설계 전략이 필요하고, 분자동역학 전산모사 연구 시에도 이를 감안한 수전해용 ionomer 모델 제작이 필요하다.

• Journal of Industrial and Engineering Chemistry
• /
• 제67권
• /
• pp.199-209
• /
• 2018

Polyethersulfone (PES)/sulfonated $TiO_2$ ($STiO_2$) nanoparticles (NPs) UF blended membranes were fabricated with different loadings of $STiO_2$. The modified membranes exhibited significant improvement in surface roughness, porosity, and pore size when compared to the PES membrane. The $P-STiO_2$ 1 and $P-TiO_2$ 1 blended membranes exhibited higher water flux, approximately 102.4% and 62.6%, respectively, compared to PES. SPP-$STiO_2$ and $P-STiO_2$ showed lower Rir fouling resistance than the $P-TiO_2$ blended membrane. Overall, the $STiO_2$-blended membranes provide high hydrophilicity permeability, anti-fouling performance, and improved BSA rejection attributed to the hydrogen bonding force and more electrostatic repulsion properties of $STiO_2$.

• 멤브레인
• /
• 제25권2호
• /
• pp.191-201
• /
• 2015

$TiCo_xFe_{1-x}$(x=0.50~1.00)계 합금을 제조하고, 합금의 특성을 X-ray diffractometer (XRD), pressure composition temperature (PCT)곡선, scanning electron microscopy (SEM)에 의해 조사하였고, $TiCo_xFe_{1-x}$(x=0.50~1.00)-stainless steel (SS) 복합막에 대해 $H_2-N_2$ 혼합기체분리실험을 하였다. X-선 회절분석에 의하면 $TiCo_xFe_{1-x}$(x=0.50~1.00)계 합금의 결정구조는 TiCo와 같은 입방정구조이었다. $TiCo_xFe_{1-x}$(x=0.50~1.00)계 합금은 $120^{\circ}C$에서 hysteresis현상을 나타내었고, 합금 중 Fe의 양이 증가함에 따라 x=0.90~1.00과 0.50~0.55 범위에서는 hysteresis가 증가하였고, x=0.55~0.90 범위에서는 감소하였다. 가장 작은 hysteresis를 나타낸 합금은 $TiCo_{0.55}Fe_{0.45}$이었다. $120^{\circ}C$에서 $TiCo_xFe_{1-x}$(x=0.50~1.00)-SS 복합막의 수소투과압력의 최저값은 $TiCo_{0.55}Fe_{0.45}$에서 2.5 atm을 나타내었고, 최대값은 $TiCo_{0.90}Fe_{0.10}$에서 10 atm을 나타내었다. $TiCo_xFe_{1-x}$(x=0.50~.00)-SS 복합막에 의하여 $120^{\circ}C$에서 $H_2-N_2$ 혼합기체를 분리하는 경우, 가장 우수한 복합막은 고압부의 수소투과압력이 2.5 atm으로 가장 낮고, hysteresis가 가장 작은 $TiCo_{0.55}Fe_{0.45}$-SS 복합막이었다.

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

• 멤브레인
• /
• 제25권2호
• /
• pp.107-114
• /
• 2015

PTMSP에 0~50 wt% NaA Zeolite를 첨가하여 PTMSP-NaA Zeolite 복합막을 제조하고, PTMSP-NaA Zeolite 복합막의 특성을 FT-IR, $^1H$-NMR, GPC, DSC, TGA, SEM에 의해서 조사하였다. PTMSP-NaA Zeolite 복합막의 수소와 질소에 대한 투과도와 선택성을 NaA Zeolite 함량에 따라 조사하였다. TGA측정에 의하면 PTMSP에 NaA Zeolite가 첨가되었을 때 복합막의 감량이 완결되는 온도는 낮아졌고, 감량(wt%)도 작아졌다. SEM관찰에 의하면 NaA Zeolite는 PTMSP-NaA Zeolite 복합막 내에 $2{\sim}5{\mu}m$ 크기로 분산되어 있었다. PTMSP-NaA Zeolite 복합막에 대한 $N_2$와 $H_2$의 투과도는 NaA Zeolite 함량이 증가하면 증가하였다. 그리고 PTMSP-NaA Zeolite 복합막의 $N_2$에 대한 $H_2$의 선택성은 NaA Zeolite함량이 증가하면 감소하였다.

• 멤브레인
• /
• 제23권5호
• /
• pp.332-342
• /
• 2013

본 연구에서는 Matrimid-5218로부터 메틸이미드 중공사 전구체를 비용매 유도 상분리법으로 제조한 후에 탄화시켜 탄소 분자체 중공사 분리막을 제조하였으며 전처리, 열분해, 후처리 공정이 탄소 분자체 중공사 분리막의 기체 투과 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. $250^{\circ}C$에서 2시간 공기 중에서 전처리하고, $550^{\circ}C$에서 2시간 질소 분위기에서 열분해한 후, $250^{\circ}C$에서 2시간 공기 중에서 후처리할 때에 가장 높은 기체 투과특성을 갖는 분리막이 제조되었다. 제조된 탄소 분리막은 $H_2$, He, $CO_2$ 투과도가 69.72, 35.61, 31.01 GPU이었으며 $O_2$, $N_2$ 가스는 거의 투과하지 않았다. 따라서 제조된 탄소분자체 중 공사 분리막은 $H_2$, He 등 작은 분자 기체와 $CO_2$ 회수용 분리막으로서 우수한 소재임을 확인할 수 있었다.

• 멤브레인
• /
• 제14권3호
• /
• pp.201-206
• /
• 2004

열화학적 IS 공정에서 요오드화수소의 분해에 적용하기 위하여 화학증착법(CVD)으로 제조된 silica 막의 안정성을 HI-$H_2O$ 기상 혼합물에서 평가하였다. Si 원천으로 tetraethoxysilane을 사용하여 서로 다른 CVD 온도로 기공크기가 100 nm인 $\alpha$-alumina를 처리하였다. CVD온도는 $700^{\circ}C$, $650^{\circ}C$, $600^{\circ}C$이었다. $600^{\circ}C$에서 수행한 단일 성분의 투과 실험에서 측정한 막의 $H_2$/$N_2$ 선택도는 CVD 온도 $700^{\circ}C$의 M1 막은 43.2, $650^{\circ}C$의 M2 막은 12.6, $600^{\circ}C$의 M3 막은 8.7을 나타내었다. HI-$H_2O$ 기상 혼합물에서 안정성 실험은 $450^{\circ}C$에서 수행하였는데, CVD 온도 $650^{\circ}C$에서 처리된 막이 다른 온도에서 처리된 막보다 더 안정성이 더 좋은 결과를 얻었다.

• 에너지공학
• /
• 제25권4호
• /
• pp.176-183
• /
• 2016

본 연구는 연료전지용 고분자 전해질 막의 성능 향상에 관한 것으로서 연료전지를 구동하기 위해 요구되는 전해질 막의 특성에 대하여 연구하였다. Bis(4-fluorophenyl)phenyl phosphine oxide를 발연 황산을 이용하여 양이온($H^+$)을 전도할 수 있는 술폰산기를 치환시켜 주었다. 친수성 올리고머와 소수성 올리고머를 각각 합성하고, 블록 공중합체는 친수성 올리고머와 소수성 올리고머를 방향족 친핵성 치환반응에 의해 제조하였다. 블록 공중합체의 구조 및 술폰화도(DS)는 $^1H$-NMR, 겔 침투 크로마토그래피 (GPC) 분석에 의해 확인하였다. 열적 안정성은 열중량 분석(TGA)을 통해 확인하였으며, 본 연구에서 제조한 블록 코폴리머는 $200^{\circ}C$ 이상의 온도 조건에서 내열성을 나타내었다. 또한, 이온전도성은 연료전지 전해질 막으로서의 성능을 증명하기 위해 이온전도도 시험을 수행하였다. 제조한 막은 온도가 증가할수록 발달된 이온클러스터의 영향으로 최대 58 mS/cm의 이온전도성을 보였다. 블록 코폴리머의 미세 상 분리의 특성은 AFM분석을 통해 확인하였다.