촉진수송 분리막에서 은 나노입자의 안정체와 분극제로서의 피박스 블록 공중합체의 영향

Abstract

올레핀/파라핀 혼합 기체 분리의 중요성과 분리막 공정에 대해 제 1장에서 간단히 소개하였다. 올레핀과 파라핀의 분리는 비등점이 비슷하여 분리가 까다로운 저온 증류법으로 분리되며 많은 에너지가 소비된다. 촉진수송 분리막은 분리막의 두 특성인 투과도와 선택도를 동시에 향상시킬 수 있는 장점이 있으며, 이는 운반체에 의한 물질전달이 추가로 일어나기 때문이다. 올레핀과 파라핀의 분리에서는 올레핀과 가역적 및 선택적 상호작용이 있는 운반체가 필요하다. 올레핀 운반체로는 은 이온이 알려져 있으며, 은 나노입자의 표면을 활성화시켜도 가능하다. 흔히 사용되는 활성화제로 전자수용체인 p-benzoquinone과 TCNQ 등에 대해 소개하였다. 제 2장에서는 은 나노입자가 polyamide-12와 poly(tetramethylene oxide)의 블록 공중합체인 Pebax 2533에 분산된 올레핀 촉진수송 분리막에 대해 기술하였다. Pebax 고분자의 아미드 작용기에 의하여 은 나노입자가 만들어지고, 또 표면이 화학적으로 활성화되어, 올레핀의 전달속도를 촉진시켰다. 막의 두께는 200 μm 정도 되었으며, 이때에 8의 선택도와 426 Barrer 정도의 높은 투과도를 얻었다. 기존의 촉진수송 분리막에서는 은 나노입자의 표면을 활성화시키는 분극제를 필요로 했지만, Pebax 고분자의 경우는 별도의 분극제 없이 은 나노 입자를 안정화 시킬 뿐만 아니라 표면을 분극 시켜주는 역할을 하였다. 결론적으로 프로필렌/프로판 혼합 기체의 분리 성능을 향상시킬 수 있는 촉진 수송 분리막에 새로운 고분자인 Pebax 2533이 적용되었고, 이의 가능성을 확인하였다.