세라믹-실리콘 복합막의 기체투과 특성

황승노; 양재건; 정일현

Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.8, No.3, 374-381, June, 1997

Export Citation

세라믹-실리콘 복합막의 기체투과 특성

Gas Permeation Properties of the Ceramics-Silicone Composite Membranes

황승노, 양재건, 정일현

초록

유리를 원료로 주형법에 의해 세라믹막을 제조하고, sodiumate, S₃-Al, S₃ 등의 실리콘 화합물을 침적시켜 세라믹-실리콘 복합막을 제조하여 이에 따른 기체 투과특성에 대해 연구하였다. 제조된 세라믹막과 세라믹-sodiumate 복합막은 다공성 구조임을 알수 있었고, 세라믹-S₃-Al과 세라믹-S₃ 복합막은 실리콘 화합물의 공극도입에 의한 치밀한 공극구조가 확인되었다. 세라믹막과 세라믹-sodiumate막의 경우 온도가 증가함에 따라 투과속도가 감소하고 압력에 따라 선형적으로 투과속도가 증가하였으며, 세라믹-S₃-Al과 세라믹-S₃ 복합막은 온도가 증가함에 따라 투과속도가 증가하는 경향을 보였으며, 상대적으로 투과속도에 미치 는 압력의 영향이 적었다. 투과속도는 세라믹막이 가장 빠르게 나타났고, 세라믹-sodiumate, 세라믹-S₃-Al, 세라믹-S₃ 복합막 순서였으며, 선택도는 이와 반대 경향을 보였다. 또한 침적을 통한 투과속도를 구하여 실제 복합막의 투과속도와 비교한 결과, S₃가 가장 큰 영향이 있음을 확인하였다. 투과 메카니즘의 변화에서 세라믹막과 세라믹-sodiumate 복합막은 온도에 따라 투과기체의 투과도가 감소하는 Knudsen영역의 투과특성을 보였으나, 세라믹닉-S₃-Al과 세라믹-S₃ 복합막은 이와 반대로 온도에 따라 투과도가 증가하는 activated 확산 메카니즘을 따르는 특성을 보였다.

Ceramic membranes are prepared by using molding method of the glass materials, ceramic-silicone composite membranes are synthesized with immersing silicone compound of sodiumate, S₃-Al, S₃ and we investigated the properties of gas permeation. Ceramic membranes and ceramic-sodiumate membranes that has been prepared were identified as porous structure and ceramic-S₃-Al membranes and ceramic-S₃ membranes were showed with dense structure by immersion of silicone compounds. Gas permeation properties through the ceramic membranes and ceramic-sodiumate membranes decreased with increasing temperature and linearly increased with increasing pressure, ceramic-S₃-Al membranes and ceramic-S₃ membranes increased with increasing temperature and pressure effect was low. Permeation rate was found out high value with ceramic membranes and in order of ceramic-sodiumate membranes, ceramic-S₃-Al membranes and ceramic-S₃ membranes, but selectivity reversed in the order. Gas permeation mechanism through the ceramic membranes and ceramics-sodiumate composite membrane decreased with increasing temperature, suggesting an Knudsen diffusion mechanism, but ceramic-S₃-Al composite membranes and ceramic-S₃ composite membranes showed an activated diffusion by which gas permeation rates through the membranes increased with an increase in temperature.

[References]

Winston WS, Sirker K, "Membrane Handbook," Van Nostrand Reinhold (1992)
Kimura SG, Browall WR, J. Membr. Sci., 29, 69 (1986)
Noble RD, "Membrane Separations Technology Principles and Applications," Elsevier Science, B.V. (1995)
Mulder M, "Basic Principles of Membrane Technology," Kluwer A.P. (1991)
Bhandarkar M, Shelekhin AB, Dixon AG, Ma YH, J. Membr. Sci., 75, 221 (1992)
Ulhorn RJR, Keizer K, Burggraaf AJ, J. Membr. Sci., 66, 271 (1992)
Megris CE, Glezer JHE, Ind. Eng. Chem. Res., 31, 1293 (1992)
Koresh JE, Sofer A, Sep. Sci. Technol., 18, 723 (1983)
Sheintuch M, Dessau RM, Chem. Eng. Sci., 51(4), 535 (1996)
Sugawara S, Konno M, Saito S, J. Membr. Sci., 41, 313 (1989)
Okubo T, Inoue H, J. Membr. Sci., 42, 109 (1989)
Okubo T, Inoue H, J. Membr. Sci., 42, 109 (1989)
Okubo T, Inoue H, AIChE J., 35, 845 (1989)

[Referenced By]

[1] Winston WS, Sirker K, "Membrane Handbook," Van Nostrand Reinhold (1992)

[2] Kimura SG, Browall WR, J. Membr. Sci., 29, 69 (1986)

[3] Noble RD, "Membrane Separations Technology Principles and Applications," Elsevier Science, B.V. (1995)

[4] Mulder M, "Basic Principles of Membrane Technology," Kluwer A.P. (1991)

[5] Bhandarkar M, Shelekhin AB, Dixon AG, Ma YH, J. Membr. Sci., 75, 221 (1992)

[6] Ulhorn RJR, Keizer K, Burggraaf AJ, J. Membr. Sci., 66, 271 (1992)

[7] Megris CE, Glezer JHE, Ind. Eng. Chem. Res., 31, 1293 (1992)

[8] Koresh JE, Sofer A, Sep. Sci. Technol., 18, 723 (1983)

[9] Sheintuch M, Dessau RM, Chem. Eng. Sci., 51(4), 535 (1996)

[10] Sugawara S, Konno M, Saito S, J. Membr. Sci., 41, 313 (1989)

[11] Okubo T, Inoue H, J. Membr. Sci., 42, 109 (1989)

[12] Okubo T, Inoue H, J. Membr. Sci., 42, 109 (1989)

[13] Okubo T, Inoue H, AIChE J., 35, 845 (1989)