Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.15, No.1, 99-105, February, 2004
상분리법을 통하여 제조된 새로운 개념의 지지형 액막의 기체투과특성
Gas Permeation Properties of the Novel Supported Liquid Membranes Prepared by Phase Separation Technique
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초록
새로운 지지형 액막(SLM)을 용매 증발에 따른 1차, 2차 상분리법으로 3성분 고분자 용액으로부터 제조하였다. 액막재로 이온액인 BMIBF4(BMI+ =1-(1-butyl)-3-methylimidazolium, BF4=tetra-fluoro borate)와 메트릭스 고분자로 polyvinylidenefluoride(PVDF)가 사용되었다. 이 고정화 액막의 O2, N2, 그리고 CO2 기체 투과특성을 여러 조작 조건에서 조사하였다. SLM은 가혹한 조건에서 조작하였음에도 불구하고 오랜 시간동안 높은 CO2 투과도 및 선택성을 유지하였다. 투과거동을 나타내는 인자인 투과도, 확산도, 그리고 용해도를 연속 측정 장치를 통하여 구함으로써 특성을 관찰하였다. SLM은 다른 기체에 비하여 CO2에 대해서 높은 투과도와 선택도를 갖고 있었다. 특히, 막내 CO2의 용해도는 다른 기체들에 비하여 매우 높은 반면 확산도는 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 막내 이온액의 조성은 CO2 용해도에 영향을 관찰할 수 있었다. 막내 이온액의 조성이 증가함에 따라서 CO2의 투과도 및 선택도가 극격히 증가하였다. 이는 SLM를 통한 기체 투과에 있어서 용해도가 주인자로 큰 영향을 끼침으로써 막내 이온액 조성 증가 SLM의 투과에 큰 영향을 미침을 확인하였다.
The new supported liquid membranes (SLMs) were fabricated from ternary polymer solution contained ionic liquid in which primary and secondary phase separations were induced by the solvent evaporaton. The used ionic liquid and polymer matrix were BMIBF4 (BMI+=1-(1-butyl)-3-methylimidazolium, BF4=tetra-fluoro borate) and polyvinylidene fluoride (PVDF). Gas permeation properties of the SLM to O2, N2, and CO2 were studied at various operating conditions. Although the SLM were operated under severe operating condition, it maintained high CO2 permeability and selectivity for quite long time. The solubility coefficient of CO2 in the membrane was very high in comparison with those of other gases, whereas there was no big difference in the diffusivity between CO2 and other gases. Moreover, in the permeation of pure gases, it is observed that the ionic liquid content in the membrane affected the solubility of CO2 in the membrane. With increasing ionic liquid content in the membrane, the permeability and selectivity of CO2 increase significantly. Therefore, in the permeation of gases through SLM, the overall permeation performances were affected mainly by solubility coefficient. This observation can be discussed in terms of the influence of solubility coefficient with ionic liquid content in the membrane.
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