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Poly(vinyl alcohol)/AgCF3SO3/Al(NO3)3 전해질의 올레핀 촉진수송 현상 연구
Study on Facilitated Olefin Transport Phenomena of Poly(vinyl alcohol)/AgCF3SO3/Al(NO3)3 Electrolyte 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.26 no.1, 2016년, pp.32 - 37  

박영성 (상명대학교 자연과학대학 화학과) ,  강상욱 (상명대학교 자연과학대학 화학과)

초록
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본 연구에서는 Poly(vinyl alcohol) $(PVA)/AgCF_3SO_3/Al(NO_3)_3$ 전해질 분리막을 제조하여 기존의 poly(vinylpyrrolidone) $(PVP)/AgCF_3SO_3/Al(NO_3)_3$ 분리막보다 더 향상된 성능을 보이는 고투과성 올레핀 촉진수송 분리막을 얻고자 하였다. $PVA/AgCF_3SO_3/Al(NO_3)_3$ 막의 특성은 SEM, FT-IR, FT-Raman에 의해서 조사되었다. 다양한 $Al(NO_3)_3$ 농도 중 1:1:0.01 $PVA/AgCF_3SO_3/Al(NO_3)_3$에서 가장 좋은 분리성능을 보였다. 결과적으로 선택도는 12, 혼합 기체 투과도는 3.5 Barrer를 나타내었으며, 선택도와 투과도는 115시간 동안 유지되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The poly(vinyl alcohol) $(PVA)/AgCF_3SO_3/Al(NO_3)_3$ electrolyte membrane was fabricated to prepare for highly permeable facilitated olefin transport membrane, compared with poly(vinylpyrrolidone) $(PVP)/AgCF_3SO_3/Al(NO_3)_3$ complex. In order to examine the characteristics o...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 fickian transport와 carrier-mediated가 융합되어 이루어진 촉진수송의 개념을 기반으로 장기간 안정성이 확인된 Polymer/AgCF3SO3/Al(NO3)3 전해질 분리막의 투과도 성능을 더 증진하기 위한 연구를 진행하였다. 그 방법으로 PVP 대신 poly(vinyl alcohol) (PVA)를 사용하였고, PVA가 상대적으로 유연성이 뛰어난 고분자 특성을 가짐으로써 투과도가 더 증가할 것으로 기대되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
분리막 공정 중 촉진 수송이 올레핀/파라핀 분리연구에 주목을 받아온 예시는 무엇인가? 분리막 공정 중 촉진 수송을 이용한 분리막은 기존 기체 분리막의 장점 외에도 뛰어난 분리 특성을 보이기 때문에 올레핀/파라핀 분리연구에 있어 주목을 받아왔다[4-7]. 예를 들면, poly(ethylene oxide) (PEO), poly (vinylpyrrolidone) (PVP) 등의 고분자에 AgBF4 또는 AgCF3SO3을 용해시킴으로써 제조된 은-고분자 전해질 분리막이 올레핀과 파라핀을 분리하는 데 있어 매우 좋은 성능을 나타낸다고 보고되었다[8,9]. 하지만 촉진 수송을 이용한 고분자 전해질 분리막은 상업화된 분리공정으로 발전시키기엔 단점을 지니고 있다.
촉진 수송을 이용한 고분자 전해질 분리막의 상업화된 분리공정으로 발전시키는 데 있어 단점은 무엇인가? 하지만 촉진 수송을 이용한 고분자 전해질 분리막은 상업화된 분리공정으로 발전시키기엔 단점을 지니고 있다. 그 주된 이유는 poly(2-ethyl-2-oxazoline) (POZ) 또는 PVP 등의 고분자가 다양한 은염들을 용해할 수 있지만, 환원제로도 작용해 은 이온을 쉽게 환원시킬 수 있다는 점이다[10]. 좀 더 구체적으로 장기간 사용에 있어 은 이온이 은 입자가 됨으로써, 성능이 급격히 감소하는 문제점을 지니고 있다.
기존에 올레핀과 파라핀 분리은 어떤 공정을 이용하였는가? 올레핀과 파라핀 분리는 석유산업과 석유정제에 있어 매우 중요한 과정이다[1]. 그동안 올레핀과 파라핀 분리는 주로 흡착, 추출, 흡수, 증류 등의 다양한 분리 공정을 이용하였지만, 물리적 특성이 매우 비슷한 프로필렌과 프로판을 분리하기 위해서는 공간의 비효율성과 많은 에너지 소비의 문제가 야기되었다[2,3].
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참고문헌 (13)

  1. R. Surya Murali, K. Yamuna Rani, T. Sankarshana, A. F. Ismail, and S. Sridhar, "Separation of binary mixtures of propylene and propane by facilitated transport through silver incorporated poly(ether-block-amide) membrane", Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFPEnergies nouvelles, 70, 381 (2015). 

  2. J. I. Lee, S. C. Jang, D. Y. Choi, J. H. Bang, H. S. Kim, and D. K. Choi, "Separation of propylene/ propane using SPEEK-Ag+ facilitated transport membrane", Korean Chem. Eng. Res., 46, 164 (2008). 

  3. J. Y. Kim, H. J. Lee, H. S. Kim, H. W. Jang, and D. K. Choi, "Facilitated transprot membrane for ethylene/ethane and propylene/propane separation", Clean Technology, 13, 79 (2007). 

  4. H. R. Song, S. E. Nam, Y. K. Hwang, J. S. Chang, U. H. Lee, and Y. I. Park, "Preparation and characterization of mixed-matrix membranes containing MIL-100(Fe) for gas separation", Membr. J., 23, 432 (2013). 

  5. K. B. Kim, E. H. Cho, S. I. Cheong, H. K. Lee, and J. W. Rhim, "Gas separation study of PEBAX 3533 and PEG blended membranes", Membr. J., 23, 144 (2013). 

  6. C. H. Hyung, C. D. Park, K. H. Kim, J. W. Rhim, T. S. Hwang, and H. K. Lee, "A study on the $SO_2/CO_2/N_2$ mixed gas separation using polyetherimide/PEBAX/PEG composite hollow fiber membrane", Membr. J., 22, 404 (2012). 

  7. R. Xing and W. S. Ho, "Crosslinked polyvinylalcohol-polysiloxane/fumed silica mixed matrix membranes containing amines for $CO_2/H_2$ separation", J. Membr. Sci., 367, 91 (2011). 

  8. J. H. Kim, B. R. Min, C. K. Kim, J. Won, and Y. S. Kang, "New insights into the coordination mode of silver ions dissolved in poly(2-ethyl-2-oxazoline) and its relation to facilitated olefin transport", Macromolecules, 35, 5250 (2002). 

  9. J. H. Kim, B. R. Min, C. K. Kim, J. Won, and Y. S. Kang, "Ionic interaction behavior and facilitated olefin transport in PVP:AgCF3SO3 electrolytes: effect of molecular weight", J. Polym. Sci. B: Polym. Phys., 40, 1813 (2002). 

  10. H. H. Park, J. Won, S. G. Pyo, and H. Park, "Effect of palladium ion on facilitated olefin transport through silver-polymer complex membranes", Macromolecular Research, 19, 1077 (2011). 

  11. D. Song, Y. S. Kang, and S. W. Kang, "Highly permeable and stabilized olefin transport membranes based on a poly(ethyleneoxide) matrix and $Al(NO_3)_3$ ", J. Membr. Sci., 474, 273 (2015). 

  12. S. W. Kang, J. H. Kim, J. Won, and Y. S. Kang, "Suppression of silver ion reduction by Al(NO3)3 complex and its application to highly stabilized olefin transport membranes", J. Membr. Sci., 445,156 (2013). 

  13. Y. S. Park, Y. S. Kang, and S. W. Kang, "Cost-effective facilitated olefin transport membranes consisting of polymer/ $AgCF_3SO_3/Al(NO_3)_3$ with long-term stability", J. Membr. Sci., 495, 61 (2015) 

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