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탄화조건이 메틸이미드계 탄소 분자체 중공사 분리막의 기체 투과특성에 미치는 영향 연구
Effect of Carbonization Conditions on Gas Permeation of Methyl Imide Based Carbon Molecular Sieve Hollow Fiber Membranes 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.23 no.5, 2013년, pp.332 - 342  

성기혁 (충남대학교 녹색에너지기술전문대학원) ,  송주섭 (충남대학교 녹색에너지기술전문대학원) ,  고형철 ((주)에어레인) ,  하성용 ((주)에어레인) ,  한문희 (충남대학교 녹색에너지기술전문대학원) ,  조철희 (충남대학교 녹색에너지기술전문대학원)

초록
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본 연구에서는 Matrimid-5218로부터 메틸이미드 중공사 전구체를 비용매 유도 상분리법으로 제조한 후에 탄화시켜 탄소 분자체 중공사 분리막을 제조하였으며 전처리, 열분해, 후처리 공정이 탄소 분자체 중공사 분리막의 기체 투과 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. $250^{\circ}C$에서 2시간 공기 중에서 전처리하고, $550^{\circ}C$에서 2시간 질소 분위기에서 열분해한 후, $250^{\circ}C$에서 2시간 공기 중에서 후처리할 때에 가장 높은 기체 투과특성을 갖는 분리막이 제조되었다. 제조된 탄소 분리막은 $H_2$, He, $CO_2$ 투과도가 69.72, 35.61, 31.01 GPU이었으며 $O_2$, $N_2$ 가스는 거의 투과하지 않았다. 따라서 제조된 탄소분자체 중 공사 분리막은 $H_2$, He 등 작은 분자 기체와 $CO_2$ 회수용 분리막으로서 우수한 소재임을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the present study, carbon molecular sieve (CMS) hollow fiber membranes were prepared by carbonizing a methyl imide hollow fiber precursor, which was spun by non-solvent induced phase separation process. And effects of carbonization parameters such as pre-oxidation, pyrolysis, and post-oxidation o...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 연구에서는 대표적인 상업용 폴리이미드인 Matrimide-5218을 고분자 전구체로 이용하여 메틸이미드 중공사 전구체를 제조하고 전처리, 열분해, 후처리 탄화공정이 탄소 분자체 중공사 분리막의 기체투과 특성에 미치는 영향을 고찰하였다.
  • Matrimid-5218 전구체 분리막을 제조한 후에 탄화시켜 탄소분자체 중공사 분리막을 제조하였다. 이때에 전처리, 열분해, 후처리 공정이 제조된 탄소분자체 중공사 분리막의 기체 투과 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 최적 탄화공정은 250°C에서 2시간 공기 중에서 전처리하고, 550°C에서 2시간 질소 분위기에서 열분해하고, 250°C에서 2시간 공기 중에서 후처리하는 공정이었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
탄소 분자체 분리막은 어떤 공정을 거쳐 제조되는가? 탄소 분자체 분리막은 전구체 물질 선정, 고분자 분리막 제조, 전처리(pre-oxidation), 열분해(pyrolysis), 후처리(post-oxidation) 등의 복잡한 공정을 거쳐 제조되어 진다. 특히, 탄소 분자체 분리막의 분리성능은 전구체 분리막의 특성과 열분해 공정에 가장 큰 영향을 받는다고 알려져 있으며, 열분해공정이 진행되는 동안, 탄소 분자체 분리막의 기체 투과특성이 결정된다.
탄소 분자체 중공사 분리막을 어떻게 제조하였는가? 본 연구에서는 Matrimid-5218로부터 메틸이미드 중공사 전구체를 비용매 유도 상분리법으로 제조한 후에 탄화시켜 탄소 분자체 중공사 분리막을 제조하였으며 전처리, 열분해, 후처리 공정이 탄소 분자체 중공사 분리막의 기체 투과 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. $250^{\circ}C$에서 2시간 공기 중에서 전처리하고, $550^{\circ}C$에서 2시간 질소 분위기에서 열분해한 후, $250^{\circ}C$에서 2시간 공기 중에서 후처리할 때에 가장 높은 기체 투과특성을 갖는 분리막이 제조되었다.
분리막의 응용 목적에 맞는 분리능을 가진 탄소 분자체 분리막을 제조하기위해 섬세한 공정 변수 조절이 필요한 이유는 무엇인가? 탄소 분자체 분리막은 전구체 물질 선정, 고분자 분리막 제조, 전처리(pre-oxidation), 열분해(pyrolysis), 후처리(post-oxidation) 등의 복잡한 공정을 거쳐 제조되어 진다. 특히, 탄소 분자체 분리막의 분리성능은 전구체 분리막의 특성과 열분해 공정에 가장 큰 영향을 받는다고 알려져 있으며, 열분해공정이 진행되는 동안, 탄소 분자체 분리막의 기체 투과특성이 결정된다. 따라서 분리막의 응용 목적에 맞는 분리능을 가진 탄소 분자체 분리막을 제조하기 위해, 각 열처리 단계에서 섬세한 공정 변수 조절이 반드시 필요하다[5-9].
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  34. E. P. Favvas, G. C. Kapantaidakis, J. W. Nolan, A. C. Mitropoulos, and N. K. Kanellopoulos, "Preparation, characterization and gas permeation properties of carbon hollow fiber membranes based on $Matrimid^{(R)}$ 5218 precursor", J. Mater. Process. Technol., 186, 102 (2007). 

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