[논문]PEBA/PDMS 블렌드막의 제조 및 이산화탄소 분리 특성 연구

박유인; 강하성; 남미연; 이은우; 김범식; 이상학; 서정권; 서동학

PEBA/PDMS 블렌드막의 제조 및 이산화탄소 분리 특성 연구
Preparation of PEBA/PDMS Blend Membranes for Separation of Carbon Dioxide 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.19 no.1, 2009년, pp.83 - 88

박유인 (한국화학연구원 환경자원연구센터) , 강하성 (한국화학연구원 환경자원연구센터) , 남미연 (한국화학연구원 환경자원연구센터) , 이은우 (한국화학연구원 환경자원연구센터) , 김범식 (한국화학연구원 환경자원연구센터) , 이상학 (한국화학연구원 환경자원연구센터) , 서정권 (한국화학연구원 환경자원연구센터) , 서동학 (한양대학교 화학공학과)

초록
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본 연구는 Poly(ether block amide) (PEBA)와 poly(dimethyl-siloxane) (PDMS)를 혼합한 블렌드막(PEBA: PDMS = 5 : 2,6 : 1 wt%)을 상전이법을 이용하여 제조하여, 이산화탄소의 분리능을 향상시키고자 하였다. PDMS와 PEBA (4033) 은 투과특성의 비교를 위해 각각 같은 방법의 단일막으로 제조되었고, 용매로는 n-butanol을 사용하였다. 제조된 막은 SEM 을 이용하여 morphology를 분석하였고, 압력에 따른 $CO_2$와 $N_2$의 투과도를 측정하였다. 실험결과, PEBA/PDMS 블렌드막은 3기압에서 단일 PDMS막에 비해 $N_2$에 대한 $CO_2$의 선택도가 $4{\sim}5$배 높은 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Poly(ether block amide) (PEBA)/poly(dimethyl-siloxane) (PDMS) blend membranes (PEBA : PDMS = 5 : 2, 6 : 1 wt%) were prepared through the solution-casting and phase inversion process in order to demonstrate their superior performance in carbon dioxide separation. PDMS and PEBA (4033) were also prepared by the same method using n-butanol as a solvent. To study the gas permeation properties, the membranes were characterized with SEM and tested with carbon dioxide and nitrogen at $35^{\circ}C$ and pressure ranging from 3 to 5 atm. In conclusion, PEBA/PDMS blend membranes were shown to have selectivity for $CO_2/N_2$ separation that is 4 to 5 magnitudes greater than that of PDMS membrane at 3 atm.

주제어

AI 본문요약
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가설 설정

Fig. 10. The sorption of the condensable gas CO₂ in rubbery polymeric materials is characterized by sorption isotherms that are nearly linear, potentially with slight upward curvature with feed pressures. Thus, the increase in solubility coefficient with pressrire often occurs in CO₂ through the rubbery membrane [4].
Tlie seledivity of the PDMS, PEBA, and PEBA/PDMS blend membranes for CO₂/N₂ expressed in terms of pure gas permeability ratio, ideal selectivity, is shown in Fig. 11. The selectivities to CO2 over N₂ have a considerable incline with feed pressure in all the membranes. The PEBA membrane exhibited the highest selectivity compared to other membranes owing to PA block as glassy segment in the PEBA polymer.

제안 방법

The findings from previous studies suggest that PEBA membranes are the most promising candidate to replace PDMS for its superior CO₂/N₂ permeability ratio. This study evaluates the feasibility of PEBA membranes by investigating the relationship between the permeation behavior of CO₂, N₂ and the chemical properties of the PEBA/ PDMS blend membranes.

대상 데이터

Table 1. PDMS (dimethylsiloxane, GE655) which is comprised of PDMS oligomers terminated with vinyl groups (part A) as well as a mixture of Pt catalyst and PDMS oligomer with active hydrogens (part B) was supplied by Dongyang Silicon (Seoul, Korea). The structure of PDMS (part A and part B) is represented in Fig.

성능/효과

Although the gas permeabilities of PEBA/ PDMS blend membranes were lower than that of the PDMS membrane, the CO₂/N₂ selectivities were higher than that of the PDMS membrane. Therefore, this study can prove that PEBA/PDMS blend membranes have a good permselectivity for CO₂/N₂ and they exhibit a higher permeability for CO₂ than that of PEBA membrane.

참고문헌 (4)

B. I. Blume and I. Pinnau, 'Composite membrane, method of preparation and use', US Patent 4963165 (1990)
J. H. Kim, S. Y. Ha, and Y. M. Lee, 'Gas permeation of poly(amide-6-b-ethylene oxide) copolymer,' J. Membr. Sci., 190, 179 (2001)

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L. Liu, A. Chakma, and X. Feng, 'Preparation of hollow fiber PEBA/PSf composite membranes for separation of carbon dioxide from nitrogen', Chem. Eng. J., 105, 43 (2004)

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C. K Yeom, J. M. Lee, Y. T. Hong, K. Y. Choi, and S. C. Kim, 'Analysis of permeation transients of pure gases through dense polumeric membranes measure by a new permeation apparatus', J. Membr. Sci., 166, 71 (2000)

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