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제안 방법
- 또한 투과 셀을 온도가 일정하게 유지되는 오븐 안에 설치하여 투과 셀 내부의 공급액과 동일한 온도를 유지해 줌으로써 포화증기가 응축되는 것을 방지하였다. 투과측 압력은 진공펌프를 이용하여 5x10" (Torr)의 일정한 압력을 유지하였으며 정상상태 조건에 도달한 후 일정한 시간 간격으로 투과된 시료의 무게를 측정하여 투과도를 계산할 수 있다.
- 120℃에서 제조된 PVA/PSSA-MA 막을 이용하여 25, 35℃에서 증기투과 장치를 이용하여 수증기 투과량을 측정하였으며 Fig. 7은 온도별 PSSA-MA함량 변화에 따른 투과량 변화를 나타내었다. 35℃ PSSA-MA 7 wt%에서 투과량이 최대로써 15300 Barrer (1 Barrer = 10'10 cm3(STP) - cm/cm2 · s · cntHg)를 나타내었다.
- 제조된 막을 이용하여 수증기와 기체의 선택적 투과 연구를 위해 수증기 및 공기투과실험을 수행하였다. Contact angle을 통한 막의 친수성 정도를 간접적으로 측정하였으며, FT-IR을 통하여 친수성기의 부여 정도를 알아보았다. 또한 PSSA-MA 함량 변화를 통한 막의 열 적 성질을 알아보았다.
- PVA와 가교제 PSSA-MA를 적용하여 제조된 막을 이용하여 제습 또는 전열교환 막공정 적용을 위한 수증 기투과성능 및 Air에 대한 막의 투과 선택도에 대한 막 특성 실험에서 다음과 같은 결과를 얻었다.
- TGA는 50℃ 에서 700℃ 사이에서 10℃/min로 열을 가하여 질소 대기상태에서 막의 열적 성질을 평가하였다. 고분자에서 주사슬의 열적분해, 열적탈황화, 열적 산화에 대해 평가할 수 있었다.
- PVA 10 wt% 수용액에 PSSA-MA 3~11 wt%을 혼합하여 상온에서 12 시간 이상 상온에서 충분히 교반하여 Gardner knife를 이용하여 Plexiglass에 casting한 다음 상온에서 건조시켰다. 건조된 막을 120℃에서 1시간 동안 열을 가하여 가교하였다[5]. 막의 두께는 25-30 ㎛로 제조하였다.
- TGA는 50℃ 에서 700℃ 사이에서 10℃/min로 열을 가하여 질소 대기상태에서 막의 열적 성질을 평가하였다. 고분자에서 주사슬의 열적분해, 열적탈황화, 열적 산화에 대해 평가할 수 있었다. 처음 150℃에서 처음으로 중량의 감소가 나타났다.
- Contact angle을 통한 막의 친수성 정도를 간접적으로 측정하였으며, FT-IR을 통하여 친수성기의 부여 정도를 알아보았다. 또한 PSSA-MA 함량 변화를 통한 막의 열 적 성질을 알아보았다.
- 본 연구에서는 수증기에 대해서는 높은 투과 성질을 지니며 다른 기체에 대해서 barrier 역할을 하는 것으로 잘 알려져 있는 poly(vinyl alcohol) (PVA)을 기본고분 자로 선택하였다. 또한 친수성기를 포함하고 있는 poly(styrene sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSA-MA) 으로 함량을 변화시켜가며 가교한 후 수증기 및 공기 투과실험을 수행하여 공기 중 수증기 제거능력에 대해 조사하였다.
- 단, 공급액이 과량 공급되어 막의 표면과 직접 접촉하지 않도록 유량을 조절하였다. 또한 투과 셀을 온도가 일정하게 유지되는 오븐 안에 설치하여 투과 셀 내부의 공급액과 동일한 온도를 유지해 줌으로써 포화증기가 응축되는 것을 방지하였다. 투과측 압력은 진공펌프를 이용하여 5x10" (Torr)의 일정한 압력을 유지하였으며 정상상태 조건에 도달한 후 일정한 시간 간격으로 투과된 시료의 무게를 측정하여 투과도를 계산할 수 있다.
- 7 cn?를 사용하였고, 온도는 25~35℃로 기체 투과 실험을 진행하였다. 막내에 잔존하는 수분 및 불순물을 완전히 제거하기 위해 충분한 시간동안 진공을 유 지시켜 안정화시킨 후 투과실험을 수행하였다. GPA- 2001은 연속흐름법에 의해 측정하며 막하부에 발생한 투과물을 연속적으로 흐르게 하여 시간에 따른 흐름변화를 감지하는 정확성 및 신속성을 갖춘 장치이다.
- 제조된 막의 물성과 친수성기 부여에 대해 TGA, FT-IR을 측정하였다. 열중량 분석(TGA) (TA Instruments TGA 2050, New Castle, DE, USA)로 측정온도는 50~ 700℃에서 10℃/min, 질소상태에서 측정하였다. FT- IRe Nicolet IR 860 spectrometer (Thermo Nicolet, Madison, WI, USA)을 사용하였으며 wavenumber range 4000-500 에서 측정하였다.
- Co (Taejon, Korea)에서 구입한 GPA-2001 기체 투과장치를 이용하여 측정하였다. 원액조의 압력은 5기압이며, permeate 부분은 진공 상태에서 기체 투과 실험을 수행하였다. 유효 막 면적은 14.
- 접촉각의 측정 장치는 Rame-hart, Inc model 100-00을 사용하였다. 제조된 PVA/PSSA-MA막을 유리판에 고정시킨 후 제조된 막 위에 초순수를 2를 이용하여 떨어뜨리고 5초안에 양쪽의 접촉각을 측정하였다. 모든 결과는 10회 이상 측정하여 평균값으로 나타내었다.
- 제조된 막을 이용하여 수증기와 기체의 선택적 투과 연구를 위해 수증기 및 공기투과실험을 수행하였다. Contact angle을 통한 막의 친수성 정도를 간접적으로 측정하였으며, FT-IR을 통하여 친수성기의 부여 정도를 알아보았다.
- 모든 결과는 10회 이상 측정하여 평균값으로 나타내었다. 제조된 막의 물성과 친수성기 부여에 대해 TGA, FT-IR을 측정하였다. 열중량 분석(TGA) (TA Instruments TGA 2050, New Castle, DE, USA)로 측정온도는 50~ 700℃에서 10℃/min, 질소상태에서 측정하였다.
대상 데이터
- 기체 투과실험은 BS Chem. Co (Taejon, Korea)에서 구입한 GPA-2001 기체 투과장치를 이용하여 측정하였다. 원액조의 압력은 5기압이며, permeate 부분은 진공 상태에서 기체 투과 실험을 수행하였다.
- 열중량 분석(TGA) (TA Instruments TGA 2050, New Castle, DE, USA)로 측정온도는 50~ 700℃에서 10℃/min, 질소상태에서 측정하였다. FT- IRe Nicolet IR 860 spectrometer (Thermo Nicolet, Madison, WI, USA)을 사용하였으며 wavenumber range 4000-500 에서 측정하였다.
- 본 연구에서는 수증기에 대해서는 높은 투과 성질을 지니며 다른 기체에 대해서 barrier 역할을 하는 것으로 잘 알려져 있는 poly(vinyl alcohol) (PVA)을 기본고분 자로 선택하였다. 또한 친수성기를 포함하고 있는 poly(styrene sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSA-MA) 으로 함량을 변화시켜가며 가교한 후 수증기 및 공기 투과실험을 수행하여 공기 중 수증기 제거능력에 대해 조사하였다.
- 충분히 가수화된(99.9%) PVA (Aldrich Co. Milwa- kee, USA)는 평균분자량이 89, 000~98, 000이고, poly (stylene sulfonic acid-co-maleic acid)(PSSA-MA)는 평균분자량 30, 000 (Aldrich Co. Milwakee, USA)인 것을 구입하여 정제 없이 사용하였다. 초순수는 Younolin Pure Water System (Seoul, Korea)으로 생산 사용하였다.
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