• 공업화학
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• 제28권4호
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• pp.420-426
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• 2017

최근 특정 용매에 대한 저항성이 있고 특정 분획분자량을 가지는 고분자 분리막을 통해 용매 또는 용질의 분리가 이루어지는 용매저항성 나노여과막에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 이러한 분리막의 필수조건은 우수한 물성과 용매저항성을 가지는 것인데 현존하는 상업용 고분자 중 가장 내열성이 좋다고 알려진 폴리벤즈이미다졸은 고유의 용매저항성 역시 뛰어나지만 가교되었을 때 강한 유기용매에도 녹지 않는 특성을 가진다. 따라서 본 연구에서는 이러한 폴리벤즈이미다졸의 용매저항성을 이용한 나노여과막의 적용 가능성에 대하여 논의하고자 하였다. 분리막의 제조는 비용매유도상전이법을 통해 실시하였고 전계방출형 주사전자현미경을 통해 나노여과막으로서 적절한 복합막을 형성하는 것을 확인하였다. 또한, 가교유무에 따른 용매의 투과성능을 확인하였고 장시간 운전을 통하여 용매에 대한 내구성에 따른 안정성 또한 확인하였다. 투과도 실험은 물, 에탄올, 벤젠, N, N-dimethylacetamide (DMAc), n-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 다섯 가지 용매에 의해 실시되었으며 각각의 초기 플럭스는 $6500L/m^2h$ (Water, 2 bar), $720L/m^2h$ (DMAc, 5 bar), $185L/m^2h$ (Benzene, 5 bar), $132L/m^2h$ (NMP, 5 bar), $65L/m^2h$ (Ethanol, 5 bar)를 나타내었고 분리막의 종류에 따라 2-5 bar의 압력을 적용하였다.

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• 제22권2호
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• pp.128-134
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• 2012

본 연구에서는 hydroxy polyimide (HPI)로 용매 증발법에 의해 제조가 되었다. 비다공성막의 기체투과성능측정 결과로써, $CO_2$ 투과도는 약 85 Barrer이고, $CO_2/N_2$선택도는 23으로 측정되었다. 고분자, 용매, 비용매-첨가제의 3성분계 시스템을 도입하여 평막과 중공사막을 제조하였고, 모폴로지와 기체투과성능을 전계방출형전자주사현미경과 버블플로우메타로 측정하였다. 평막과 중공사막에서 $CO_2$투과도와 $CO_2/N_2$ 선택도는 각각 18.28 GPU, 70 GPU를 6.72, 8.63으로 나타남을 확인하였다. 중공사막이 평막보다 기체투과특성이 우수하다는 것을 확인하였다.

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• 제32권1호
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• pp.50-56
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• 2022

본 연구에서는 유기용매용 나노여과막 (Organic Solvent Nanofiltration, OSN)의 유기용매 투과 및 분리성능을 분석하였다. 비극성용매에 적합한 Puramem (PM) 시리즈 분리막의 소재를 분석한 후 다양한 유기용매 분위기에서의 투과성능을 데드엔드셀로 측정하였다. PM 시리즈 분리막은 극성용매 대비 비극성용매에서 더 높은 투과도를 보였으며, 용질의 종류 및 분자량에 따라 매우 독특한 배제성능을 보이는 것을 확인하였다. 이는 기존 수처리에 적용되는 Solution-diffusion 투과모델이 OSN 투과모델에는 적합하지 않다는 것을 알 수 있으며, solvent-solute-membrane 간의 상관관계를 더 정확하게 반영할 수 있는 새로운 인자가 필요하다는 결론을 낼 수 있다.

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• 제22권1호
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• pp.54-61
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• 2012

VOCs의 분리 및 회수를 위해 PEI 고분자를 이용하여 상분리법으로 중공사 지지체 분리막을 제조하였고 PDMS 고분자를 코팅하여 PEI-PDMS 중공사 복합막을 제조하였다. 제조된 기체 분리막의 특성을 알아보기 위하여 산소와 질소를 이용하여 순수 기체 투과도를 측정하였으며, xylene, ethyl benzene, toluene, cyclohexane을 이용하여 stage cut과 feed 농도 변화에 따른 투과성능을 측정하였다. 또한 VOCs에 대한 내용매성을 알아보기 위하여 DMA을 이용하여 용매 함침 시간에 따른 stress-strain 특성을 알아보았다. 산소와 질소의 순수 투과도는 각각 63 GPU와 30 GPU를 나타내었고, stage cut이 증가할수록 permeate VOCs 농도는 감소하는 경향을 나타내었다. Recovery efficiency의 경우 permeate 농도와는 반대로 state cut이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다. DMA 인장 테스트 결과 stress는 11.93 MPa, strain은 13.52%로 측정되었다.

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• 제31권3호
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• pp.228-240
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• 2021

알코올성 용제를 재활용할 수 있는 목적의 유기용제나노여과막(OSN)을 내용제성이 우수한 폴리벤지다졸 고분자를 이용하여 비용매 유도 상분리법을 이용하여 제조하였다. 제조한 나노여과막의 모폴로지와 투과특성을 조절하기 위하여 도프 용액의 농도와 물과 에탄올의 혼합용액인 응고액의 조성을 변화시키면서 제조하였다. α,α'-dibromo-p-xylene (DBX)을 이용하여 가교한 폴리벤지미다졸 분리막은 유기용제나노여과막으로 사용하기에 충분한 기계적 강도와 내용제성을 갖는 것을 확인하였다. 물로만 이루어진 응고조에서 도프용액의 농도가 20%이상인 분리막을 제조하는 경우에 분자량 696.66 g/mol을 가지는 콩고레드에 대한 제거율은 90% 이상을 나타내었고, 투과도는 5 bar의 압력에서 22.5 LMH/bar를 나타내었다. 응고액 조성에 대한 연구를 통해서 응고액 중의 에탄올 농도가 증가할수록 에탄올의 투과도가 증가하는 것을 확인하였다.

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• 제29권6호
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• pp.348-354
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• 2019

최근 유기용매나노분리막(OSN) 기술의 응용분야가 확대되고 있으며 그에 따른 분리막 성능향상이 요구되고 있다. 본 연구에서는 박막복합막 형태의 OSN 분리막을 제조하여 용매의 투과성능을 측정하였다. 먼저 비용매상전이법(NIPS)을 활용하여 한외여과막 지지체를 제조하였고, 지지체의 성능을 최적화하기 위해 고분자(PSf or PES)와 기공형성제(PVP or Pluronic F-127)의 종류 및 조성의 영향을 확인하였다. 지지체 표면에 MPD와 TMC 단량체를 계면중합하여 폴리아미드 박막을 형성하였다. 제막된 박막복합막 OSN 분리막의 용매투과성능과 배제율을 측정하여 평가하였다. OSN 지지체로는 PSf 대비 PES 지지체의 성능이 안정적이었으며 Pluronic F-127보다 PVP를 도프용액에 첨가하였을 때 성능이 더 향상되었다. 기존 TMC-MPD 반응을 활용하여 박막복합막을 제조하였을 때 Acetonitrile 용매의 투과성능이 EtOH보다 월등히 높은 것을 확인할 수 있었다.

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• 제27권4호
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• pp.313-318
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• 2017

올레핀/파라핀 분리를 위해 $Poly(ethylene oxide)(PEO)/AgBF_4/Al(NO_3)_3/Ag_2O$ 복합막이 제조되었으며, $Ag_2O$가 도입되었을 때, 복합체 분리막의 초기성능은 선택도 13.7과 투과도 21.7 GPU로 관찰되었다. $PEO/AgBF_4/Al(NO_3)_3$ 분리막의 성능(선택도 13와 투과도 7.5 GPU)에 비해서 초기성능이 증가한 이유는 $Ag_2O$의 첨가로 인한 Ag ion의 활성도 증가로 생각되었다. 하지만 시간에 따른 성능저하 현상이 관찰되었는데 이는 고분자 matrix인 PEO 때문인 것으로 생각되었다. PEO 고분자는 $Ag_2O$ 입자를 안정화 시킬 수 없기 때문에 용매가 증발하면서 $Ag_2O$ 입자끼리 뭉치게 되고, $Ag_2O$가 barrier 역할을 하게 돼서 시간이 지나면 투과도가 감소하는 것으로 분석되었다.

• 멤브레인
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• 제33권4호
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• pp.222-232
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• 2023

본 연구에서는 중공사형 지지체막을 폴리술폰(polysulfone, PSf) 고분자를 이용하여 비용매 상분리법(non solvent induced phase separation, NIPS)에 의해 제조하였다. 제조된 중공사 지지체막을 PDMS와 Pebax를 코팅하여 중공사형 복합막을 제조하고 CO₂, H₂, O₂ 그리고 N₂에 대한 순수 투과도(permeance)와 선택도를 측정하였다. 제조된 복합막 모듈 중에서 선택도(CO₂/H₂)가 가장 높은 모듈을 선정하여 모사가스를 사용하여 스테이지컷(stage cut, SC)의 변화에 따라 분리성능을 측정하였다. 이때 사용된 모사가스는 PSA에서 버려지는 off gas의 농도인 CO₂ 70% : H₂ 30%인 것을 사용하였다. 1단 실험에서는 H₂ 농도 약 60%, H₂ 회수율 12%의 값을 얻을 수 있었다. 낮은 H₂ 농도와 회수율을 극복하기 위해 2단 직렬 테스트를 수행하였으며, 이를 통해 H₂ 농도 약 70%, H₂ 회수율 70%를 달성할 수 있었으며, 이를 통해 CO₂/H₂ 분리에 대하여 분리 공정 구성을 도출할 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제22권3호
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• pp.224-233
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• 2012

기체분리용 분리막의 투과성능을 향상시키기 위해 비이온성 첨가제로 Triton X-100을 사용하여 건습식 상분리법에 의하여 polysulfone 중공사 막을 제조하였으며, 첨가제에 따른 기체투과 거동의 변화를 관찰하였다. 또한 에어갭, 고분자의 농도, 도프탱크 온도와 같은 다양한 방사 조건을 조절하여 그 영향을 관찰하였다. 제조된 중공사 막은 전자주사현미경(SEM)과 bubble flow meter를 통해 각각 모폴로지와 기체투과 특성에 대한 평가를 실시하였다. SEM 분석을 통해 Triton X-100이 첨가된 막은 다양한 에어갭에서도 매끄러운 외부 스킨층을 가지는 것을 확인하였다. 중공사 막의 거대기공은 에어갭이 4에서 90 cm로 증가함에 따라 더욱 발달하며, 높은 투과도를 나타내는 것을 확인하였다. 또한 상대적으로 낮은 고분자 농도(30 wt% polysulfone)와 높은 첨가제 농도(15 wt% Triton X-100) 조건에서 높은 투과도를 나타내었다. 도프 탱크 온도를 조절하였을 때, $100^{\circ}C$에서 제조된 막은 첨가제와 용매의 휘발로 인해 낮은 투과특성을 나타냈다.

• 멤브레인
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• 제32권2호
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• pp.109-115
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• 2022

본 연구에서는 용매로 침액되었을 시 전반적으로 더 균일한 상전이법 기반 평막 제조 시 주로 사용되는 부직포 지지체의 영향을 분석하였다. 도프용액의 점도가 낮을 경우 용액이 부직포층으로 쉽게 침투하여 불균일한 막이 형성되는 것을 확인하였으며, 이를 방지하기 위해 부직포층을 유기용매로 침액하는 기법을 도입하였다. 부직포층이 유기 분리막이 생성되는 것을 확인하였으며, 수투과 및 용매투과율도 향상하는 것을 알 수 있었다. 부직포 침액의 영향은 낮은 점도에서 확연하게 나타났으며, 고분자용액의 점도가 높은 경우 침액 여부에 관계없이 동일한 성능을 얻을 수 있었다.