[논문]제올라이트 4A 분리막을 이용한 물/에탄올, 물/이소프로필알코올 혼합물의 투과증발 특성 연구 : 활동도계수모형 및 Generalized Maxwell Stefan 모형

오웅진; 정재칠; 이정현; 여정구; 이다훈; 박영철; 김현욱; 이동호; 조철희; 문종호

doi:10.7464/ksct.2018.24.3.239

제올라이트 4A 분리막을 이용한 물/에탄올, 물/이소프로필알코올 혼합물의 투과증발 특성 연구 : 활동도계수모형 및 Generalized Maxwell Stefan 모형
Pervaporation Characteristics of Water/Ethanol and Water/Isopropyl Alcohol Mixtures through Zeolite 4A Membranes: Activity Coefficient Model and Maxwell Stefan Model 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.24 no.3, 2018년, pp.239 - 248

오웅진 (한국에너지기술연구원) , 정재칠 ((주)파인텍) , 이정현 (한국에너지기술연구원) , 여정구 (한국에너지기술연구원) , 이다훈 (한국에너지기술연구원) , 박영철 (한국에너지기술연구원) , 김현욱 (한국에너지기술연구원) , 이동호 (한국에너지기술연구원) , 조철희 (충남대학교 에너지과학기술대학원) , 문종호 (한국에너지기술연구원)

초록
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본 연구에서는 (주)파인텍에서 개발한 제올라이트 4A 분리막을 이용하여 물, 에탄올, 이소프로필알코올 단일 성분 및 혼합물의 투과증발 실험을 수행하였다. 본 분리막은 수열합성법을 이용하여 제막하였고, Si/Al 비율이 1인 LTA 구조에 $Na^+$를 이온교환하여 약 $4{\AA}$의 기공크기를 갖고 있으며, 강한 친수성을 나타내고 있다. 물리적 특성을 확인하기 위해 SEM, porosimetry, BET, 압축강도계를 이용하였다. 다양한 온도 및 농도 조건 실험을 통해 제올라이트 4A 분리막이 물/에탄올(분리계수 3,000 이상) 및 물/이소프로필알코올(분리계수 1,500 이상) 혼합물로 부터 물을 선택적으로 분리할 수 있음을 확인하였다. 활동도계수, Generalized Maxwell Stefan 모형 및 Dusty Gas 모형을 이용하여 단일성분 및 혼합물의 투과증발 거동을 모사하였으며, Genetic Algorithm를 이용한 상수추정을 통하여 분리층의 흡착 및 확산상수를 구하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, pervaporation experiments of water, ethanol and IPA (Isopropyl alcohol) single components and water/ethanol, water/IPA mixtures were carried out using zeolite 4A membranes developed by Fine Tech Co. Ltd. Those membranes were fabricated by hydrothermal synthesis (growth in hydrothermal condition) after uniformly dispersing the zeolite seeds on the tubular alumina supports. They have a pore size of about $4{\AA}$ by ion exchange of $Na^+$ to the LTA structure with Si/Al ratio of 1.0, and shows strong hydrophilic property. Physical characteristics of prepared membranes were evaluated by using SEM (surface morphology), porosimetry (macro- or meso- pore analysis), BET (micropore analysis), and load tester (compressive strength). Pervaporation experiments with various temperature and concentration conditions confirmed that the zeolite 4A membrane can selectively separate water from ethanol and IPA. Water/ethanol separation factor was over 3,000 and water/IPA separation factor was over 1,500 (50 : 50 wt%, initial feed concentration). Pervaporation behaviors of single components and binary mixtures were predicted using ACM (activity coefficient model), GMS (generalized Maxwell Stefan) model and DGM (Dusty Gas Model). The adsorption and diffusion coefficients of the zeolite top layer were obtained by parameter estimation using GA (Genetic Algorithm, stochastic optimization method). All the calculations were carried out using MATLAB 2018a version.

주제어

표/그림 (13)

표 Table 1. Properties of zeolite membrane
그림 Figure 1. SEM photograph of 4A zeolite membrane; (a) surface, (b) cross section.
그림 Figure 2. Setup of batch pervaporation membrane process system.
표 Table 2. NRTL binary interaction coefficients (from ASPEN databank)
표 Table 3. Antoine coefficients for water, ethanol and IPA (from Dortmund data base, DDBST GmbH)
그림 Figure 3. Single component experiment fluxes and simulation fluxes (water, ethanol, methanol, butanol, and isopropyl alcohol).
그림 Figure 4. Water concentration change with time in water/ethanol binary mixture (a) at retentate side (without simulation) and (b) at permeate side (with simulation).
그림 Figure 5. Effect of water concentration on permeate fluxes and separation factors in water/ethanol binary mixture (a) flux and (b) water/ethanol separation factor.
그림 Figure 6. Water concentration change with time in water/IPA binary mixture (a) at retentate side (without simulation) and (b) at permeate side (with simulation).
그림 Figure 7. Effect of water concentration on permeate fluxes and separation factors in water/IPA binary mixture (a) flux and (b) water/IPA separation factor.
그림 Figure 9. Compression between experimental and fitted results for (a) water and ethanol fluxes and (b) water/ethanol separation factor.
그림 Figure 8. Compression between experimental and fitted results : water, methanol, ethanol, IPA, butanol fluxes.
그림 Figure 10. Compression between experimental and fitted results for (a) water and IPA fluxes and (b) water/IPA separation factor.

AI 본문요약
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제안 방법

이를 통해 본 연구에 사용된 제올라이트 4A 분리막이 에탄올과 이소프로필알코올로부터 물을 선택적으로 분리할 수 있다는 것을 확인하였다. ACM, GMS 모형 및 DGM 등을 적용하여 제올라이트 분리막에서 단일 및 혼합 성분 투과증발 거동을 예측하는 모형을 개발하였다. GA를 이용한 상수추정(parameter estimation)을 통하여 제올라이트 분리층의 흡착상수 및 확산상수를 구하였고,추정된 상수를 개발된 모형에 적용하여 투과플럭스 및 선택도 등을 계산하였다.
ACM, GMS 모형 및 DGM 등을 적용하여 제올라이트 분리막에서 단일 및 혼합 성분 투과증발 거동을 예측하는 모형을 개발하였다. GA를 이용한 상수추정(parameter estimation)을 통하여 제올라이트 분리층의 흡착상수 및 확산상수를 구하였고,추정된 상수를 개발된 모형에 적용하여 투과플럭스 및 선택도 등을 계산하였다. 물/에탄올 혼합물의 경우 예측값과 실험값이 다소 차이를 보였으나, 단일성분(물, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올) 및 물/이소프로필알코올 혼합물의 경우 예측값과 실험값이 거의 일치함을 확인할 수 있었다.
실험 온도를 일정하게 유지시키기 위해 분리막 모듈을 제외한 모든 배관을 히팅테입과 단열테입을 이용하여 감싸주었다. 공급부, 투과부, 잔류부의 온도 및 압력은 각각 K형 열전대(Thermocouple) 및 전자식 압력계를 이용하여 측정을 하였으며, 데이터 수집장치(Data logger, GL840, GRAPHTEC,USA)를 이용하여 실시간으로 모니터링 및 저장을 하였다.
01 bar로 유지하였다. 단일성분 실험의 경우, 60, 70, 80, 90 ℃의 실험 조건에서 단위시간당 투과부의 냉각트랩에 포집된 성분들의 무게를 전자저울(CUW6200H,CAS, Korea)로 측정하여 투과량을 계산하였다. 이성분계 실험의 경우, 30분 간격으로 투과된 용액을 포집한 뒤 전자저울을 이용하여 질량을 측정하였고, PORAPAK Q 칼럼(Packed column,SUPELCO, 미국)이 장착된 기체크로마토그래피(YL 6100GC,Younglin Instrument, Korea)를 이용하여 공급부(혹은 잔류부)및 투과부의 농도를 분석하였다.
물과 에탄올의 혼합물을 이용한 실험에서는 물과 에탄올을 약 50 : 50 wt%의 비율로 혼합하여 실험을 진행하였다. Figure 4에는 시간에 따른 투과부와 잔류부의 물 농도의 변화를 온도별로 나타내었다.
물과 이소프로필알코올의 혼합물을 이용한 실험에서는 물과 에탄올을 약 60 : 40 wt%의 비율로 혼합하여 실험을 진행하였다. 시간에 따른 투과부와 잔류부의 물 농도의 변화를 온도별로 Figure 6에 나타내었다.
본 연구에서는 (주)파인텍에서 개발한 투과증발용 제올라이트 4A 분리막을 이용하여 물, 에탄올, 이소프로필알코올 단일 성분 및 혼합물의 투과도와 선택도를 확인하였다. 다양한 온도 및 농도조건에서 실험을 수행한 결과, 물/에탄올의 경우 최대 약 3,000의 분리계수, 물/이소프로필알코올의 경우 최대 약 1,500의 분리계수를 나타내었다.
본 연구에서는 (주)파인텍의 4A 제올라이트 분리막 모듈을 이용하여 물, 에탄올, 이소프로필알코올 단일 성분 및 물/에탄올, 물/이소프로필알코올 혼합물의 투과증발 실험을 수행하였다. 활동도계수모형(ACM, activity coefficient model), GMS(generalized Maxwell Stefan)모형 및 DGM (Dusty Gas Model)을이용하여 투과증발거동을 모사하였으며, GA (Genetic Algorithm)를 이용한 상수추정(parameter estimation)을 통하여 제올라이트 분리막의 흡착 및 확산 상수를 구하였다.
상수추정은 MATLAB optimization toolbox의 genetic algorithm(GA) 이용하여 수행하였다. 본 연구에서는 Maxwell Stefan식을 이용하여 투과증발 되는 성분 i의 플럭스, 투과 조성비, 물에 대한 분리계수를 모사하였다. 다성분계의 농도조건, 온도 조건, 투과부에서의 압력조건(진공조건)을 Equation (11)에대입을 하면, SMAPE (Equation (22))를 통해 Equation (16) ~(18)의 온도의존성 상수를 얻을 수 있다.
시료용액을 공급해주는 기어펌프(KMI-400K3, HIGENMotor, Korea), 순환 유량을 확인할 수 있는 유량계(rotameter,RMA-34-SSV, Dewyer, USA), 투과부의 진공을 유지해 주는 진공펌프(DTC-41, ULVAC, Japan), 그리고 액체질소를 이용하여 투과된 시료를 포집할 수 있는 냉각 트랩으로 구성되어있다. 실험 온도를 일정하게 유지시키기 위해 분리막 모듈을 제외한 모든 배관을 히팅테입과 단열테입을 이용하여 감싸주었다. 공급부, 투과부, 잔류부의 온도 및 압력은 각각 K형 열전대(Thermocouple) 및 전자식 압력계를 이용하여 측정을 하였으며, 데이터 수집장치(Data logger, GL840, GRAPHTEC,USA)를 이용하여 실시간으로 모니터링 및 저장을 하였다.
Figure 8에는 ACM, DGM 및 GMS 모형을 이용하여 계산한 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올의 단일성분투과플럭스를 실험값과 비교하여 나타내었다. 실험값과 예측값을 목적함수(objective function)인 SMAPE에 대입한 후 최소화 하는 방법으로 제올라이트 분리막의 흡착 및 확산상수를 추정하였다. 최적화는 MATALB Global Optimization 툴박스에 들어있는 GA를 이용했다.
단일성분 실험의 경우, 60, 70, 80, 90 ℃의 실험 조건에서 단위시간당 투과부의 냉각트랩에 포집된 성분들의 무게를 전자저울(CUW6200H,CAS, Korea)로 측정하여 투과량을 계산하였다. 이성분계 실험의 경우, 30분 간격으로 투과된 용액을 포집한 뒤 전자저울을 이용하여 질량을 측정하였고, PORAPAK Q 칼럼(Packed column,SUPELCO, 미국)이 장착된 기체크로마토그래피(YL 6100GC,Younglin Instrument, Korea)를 이용하여 공급부(혹은 잔류부)및 투과부의 농도를 분석하였다.

대상 데이터

Figure 3에는 각 성분들의 투과플럭스와 시뮬레이션 결과를 온도별로 나타내었다. 그림에 나타나있는 메탄올과 부탄올의 투과플럭스는 기존 연구에서 진행한 데이터를 이용하였다[24]. 그림에 나타난 바와 같이 물의 투과 플럭스가 다른 성분들의 투과플럭스에 비해 매우 높음을 볼 수 있다.
본 연구에서 사용된 시료용액은 증류수, 에탄올 그리고 이소프로필알코올이었다. 에탄올과 이소프로필알코올은 삼전화학 제품(99.
본 연구에서 사용된 흡착 등온식은 표현이 매우 간단하면서,흡착 등온식 중 가장 활용범위가 높은 랭뮤어 등온선(Langmuir isotherm)인 Equation (7)을 사용하였다.
본 연구에서는 (주)파인텍에서 합성한 튜브형 제올라이트 4A 분리막을 이용하여 투과증발 실험을 수행하였다. 본 분리막은 Si/Al 비율이 1인 LTA 구조에 Na⁺를 이온교환하여 약 4Å의 기공크기를 갖고 있으며, 또한 강한 친수성을 나타내고 있다.
본 연구에서 사용한 투과증발공정 실험장치를 Figure 2에 나타내었다. 시료용액을 공급해주는 기어펌프(KMI-400K3, HIGENMotor, Korea), 순환 유량을 확인할 수 있는 유량계(rotameter,RMA-34-SSV, Dewyer, USA), 투과부의 진공을 유지해 주는 진공펌프(DTC-41, ULVAC, Japan), 그리고 액체질소를 이용하여 투과된 시료를 포집할 수 있는 냉각 트랩으로 구성되어있다. 실험 온도를 일정하게 유지시키기 위해 분리막 모듈을 제외한 모든 배관을 히팅테입과 단열테입을 이용하여 감싸주었다.
본 연구에서 사용된 시료용액은 증류수, 에탄올 그리고 이소프로필알코올이었다. 에탄올과 이소프로필알코올은 삼전화학 제품(99.9%+)을 사용하였고, 증류수는 초순수제조장치(Pure Power1, (주)환경테크, Korea)를 이용하여 얻은 2차 증류수를 사용하였다.
본 분리막은 Si/Al 비율이 1인 LTA 구조에 Na⁺를 이온교환하여 약 4Å의 기공크기를 갖고 있으며, 또한 강한 친수성을 나타내고 있다. 튜브형 분리막은 (주)파인텍에서 자체 제작한 스테인리스 모듈에 장착하여 사용하였으며, 분리막과 모듈사이의 누출을 방지하기 위하여 오링을 이용해 실링(sealing)을 하였다. 지지체를 포함한 분리막의 특성을 아래의 Table 1에 자세히 나타내었다.

데이터처리

모든 계산 및 모사는 MATLAB 2018a를 이용하여 수행하였으며, 각각의 상수는 symmetric mean absolute percentage error (SMAPE)를 이용하여 추정하였다.
) 그리고 △t는 시간차(h)이다. 분리계수는 Equation(2)를 이용하여 계산하였다. 분리계수는 혼합되어있는 혼합용액에서 특정성분에 대한 선택도를 나타낸다.

이론/모형

본 연구에서는 분리막의 투과증발 성능을 나타내기 위해 투과플럭스(permeate flux)와 분리계수(separation factor)를 사용하였다. 투과플럭스는 Equation (1)을 이용하여 계산하였다.
5 nm이므로,표면 확산(surface diffusion)이나 분자 체가름(molecular sieving) 등의 현상이 일어날 수 있다. 본 연구에서는 분리층의 표면 확산을 통해 투과 메커니즘을 규명하였으며, GMS (generalized Maxwell Stefan) 식을 이용하였다. 이 식은 다성분계 물질전달에 있어서 매우 적합한 식이라 할 수 있다[21,22].
는 성분 i의 포화수증기압을 나타낸다. 본 연구에서는 활동도계수는 non random two liquid (NRTL) 모형(Equation(14))을 사용하였으며, 포화수증기압은 Antoine 방정식(Equation(15))을 사용하여 계산하였다.
상수추정은 MATLAB optimization toolbox의 genetic algorithm(GA) 이용하여 수행하였다. 본 연구에서는 Maxwell Stefan식을 이용하여 투과증발 되는 성분 i의 플럭스, 투과 조성비, 물에 대한 분리계수를 모사하였다.
실험값과 예측값을 목적함수(objective function)인 SMAPE에 대입한 후 최소화 하는 방법으로 제올라이트 분리막의 흡착 및 확산상수를 추정하였다. 최적화는 MATALB Global Optimization 툴박스에 들어있는 GA를 이용했다. 대각선에서 가까울수록 예측값이 실험값을 잘 맞춘다는 것을 의미하며, 멀어질수록 예측값이 실험값을 잘 맞추지 못한다는 것을 의미한다.
본 연구에서는 (주)파인텍의 4A 제올라이트 분리막 모듈을 이용하여 물, 에탄올, 이소프로필알코올 단일 성분 및 물/에탄올, 물/이소프로필알코올 혼합물의 투과증발 실험을 수행하였다. 활동도계수모형(ACM, activity coefficient model), GMS(generalized Maxwell Stefan)모형 및 DGM (Dusty Gas Model)을이용하여 투과증발거동을 모사하였으며, GA (Genetic Algorithm)를 이용한 상수추정(parameter estimation)을 통하여 제올라이트 분리막의 흡착 및 확산 상수를 구하였다.

성능/효과

이러한 결과는 Figure 9(b)의 선택도 비교 그림에서도 확인할 수 있다. 반면 물/이소프로필알코올 이성분계 혼합물의 경우, Figure 6(a)에서 볼 수 있듯이 물과 이소프로필알코올 모두 투과플럭스 예측값이 실험값과 잘 맞고 있음을 확인할 수 있다. 다른 물/알코올 이성분계 혼합물과 마찬가지로, 공급시료 중 물의 농도가 증가할수록 물의 플럭스는 상대적으로 증가하고 이소프로필알코올의 플럭스는 상대적으로 감소하고 있다.
투과증발에 사용한 4 A 제올라이트 분리막은 강한 친수성과 탈수에 적당한 기공크기를 갖기 때문에 물에 대해 높은 투과도를 나타내는 것으로 사료된다. 그리고 이소프로필알코올의 경우 메탄올, 에탄올, 부탄올에 비해 투과플럭스가 높은 것을 확인하였다. 이러한 현상은 2차 알코올인 이소프로필알코올이 1차 알코올 메탄올, 에탄올, 부탄올에 비해 제올라이트 분리막의 기공을 통과하기 적합한 분자의 구조를 가지고 있기 때문으로 사료된다.
Figure 5에는 공급부 물의 농도변화에 따른 투과플럭스 및 분리계수 변화를 온도별로 나타내었다. 그림에 나타난 바와 같이 공급부 물의 농도가 높을수록, 온도가 높을수록 물의 투과 플럭스가 증가함을 확인하였다. 온도에 따라 투과플럭스가 증가하는 이유는 온도가 증가하여 포화수증기압이 증가하게 되고(Equation (18)) 이로 인해 투과증발의 구동력인 압력의 차가 증가하기 때문이다(Equation (15)와 (16)).
본 연구에서는 (주)파인텍에서 개발한 투과증발용 제올라이트 4A 분리막을 이용하여 물, 에탄올, 이소프로필알코올 단일 성분 및 혼합물의 투과도와 선택도를 확인하였다. 다양한 온도 및 농도조건에서 실험을 수행한 결과, 물/에탄올의 경우 최대 약 3,000의 분리계수, 물/이소프로필알코올의 경우 최대 약 1,500의 분리계수를 나타내었다. 이를 통해 본 연구에 사용된 제올라이트 4A 분리막이 에탄올과 이소프로필알코올로부터 물을 선택적으로 분리할 수 있다는 것을 확인하였다.
다른 물/알코올 이성분계 혼합물과 마찬가지로, 공급시료 중 물의 농도가 증가할수록 물의 플럭스는 상대적으로 증가하고 이소프로필알코올의 플럭스는 상대적으로 감소하고 있다. 따라서 GMS 모형으로 비교적 정확한 예측이 가능하였다. 이러한 결과는 Figure 10(a)의 투과플럭스 비교 그래프와 Figure 10(b)의 분리계수 비교 그래프에서도 확인할 수 있다.
GA를 이용한 상수추정(parameter estimation)을 통하여 제올라이트 분리층의 흡착상수 및 확산상수를 구하였고,추정된 상수를 개발된 모형에 적용하여 투과플럭스 및 선택도 등을 계산하였다. 물/에탄올 혼합물의 경우 예측값과 실험값이 다소 차이를 보였으나, 단일성분(물, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올) 및 물/이소프로필알코올 혼합물의 경우 예측값과 실험값이 거의 일치함을 확인할 수 있었다. 온도, 압력 그리고 공급시료 등의 조성 등이 주어지면 모형을 이용하여 투과증발 거동을 예측할 수 있음을 확인하였다.
그러나 분리계수의 경우에는 공급부의 물의 농도가 감소할수록 증가하는 경향을 나타내었는데, 이는 물의 투과량은 공급부의 물의 농도가 낮아지면서 빠르게 감소하였지만, 에탄올의 투과량은 상대적으로 감소하는 폭이 크지 않았기 때문이었던 것으로 사료된다. 물/에탄올의 분리계수는 90 ℃ 조건에서 최대 약 3,000 정도로 측정되어 물/에탄올 혼합물로부터 물을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다. 이러한 경향은 Kita et al.
물/에탄올 혼합물의 경우 예측값과 실험값이 다소 차이를 보였으나, 단일성분(물, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올) 및 물/이소프로필알코올 혼합물의 경우 예측값과 실험값이 거의 일치함을 확인할 수 있었다. 온도, 압력 그리고 공급시료 등의 조성 등이 주어지면 모형을 이용하여 투과증발 거동을 예측할 수 있음을 확인하였다.
앞에서 진행한 실험과 같이 회분식 순환 공정을 사용하였기 때문에 시간이 지날수록 공급부 및 잔류부의 물 농도가 감소하였고(Figure 6(a)), 이로 인해 투과부의 물의 농도도 점차적으로 감소함을 확인할 수 있었다(Figure 6(a)). 온도가 높을수록 빠르게 물 농도가 큰 폭으로 감소함을 확인할 수 있었다. 특히 90 ℃에서 특히 변화폭이 증가한 이유는 이소프로필알코올의 끓는점이 약 82 ℃이기 때문으로 사료된다.
일반적으로는 물/알코올 혼합물의 공급시료 중 물의 농도가 증가할 경우 물의 플럭스는 상대적으로 증가하고 알코올의 플럭스는 상대적으로 감소하여야 하는데[24], 본 실험의 에탄올은 반대의 경향을 보이고 있다. 이로 인해 본 연구에서 제시한 GMS 모형으로는 정확한 예측이 불가능한 것으로 사료된다. 이러한 결과는 Figure 9(b)의 선택도 비교 그림에서도 확인할 수 있다.
다양한 온도 및 농도조건에서 실험을 수행한 결과, 물/에탄올의 경우 최대 약 3,000의 분리계수, 물/이소프로필알코올의 경우 최대 약 1,500의 분리계수를 나타내었다. 이를 통해 본 연구에 사용된 제올라이트 4A 분리막이 에탄올과 이소프로필알코올로부터 물을 선택적으로 분리할 수 있다는 것을 확인하였다. ACM, GMS 모형 및 DGM 등을 적용하여 제올라이트 분리막에서 단일 및 혼합 성분 투과증발 거동을 예측하는 모형을 개발하였다.
이는 앞의 물/에탄올 투과증발 거동과는 반대의 현상을 나타내었으나, 전형적인 제올라이트 분리막의 물/알코올투과증발 분리 거동과는 일치하였다. 한편 실험 온도를 높일수록 각 성분의 투과플럭스가 높아짐을 확인하였다. 이러한 이유는 앞의 물/에탄올 혼합물의 경우와 마찬가지로 포화수증기압이 증가하고, 분자간의 확산저항이 낮아지기 때문으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	투과증발의 의미는 무엇인가?	투과증발(pervaporation)은 투과(permeation)와 증발(evaporation)의 합성어로 분리막을 이용하여 혼합물에서 특정 성분을 선택적으로 분리하는 것을 의미한다. 기존의 분리공정에 비해 에너지소비가 적고, 환경오염을 유발하지 않는 친환경적인 공정으로 알려져 있으며, 주로 기존의 증류 공정으로 분리하기 어려운 유기화합물의 분리에 적용되고 있다[1-5].
	고분자 분리막의 단점은 무엇인가?	투과증발에 사용되는 친수성 분리막은 주로 물과 유기물의 혼합물에서 물을 제거하기 위해 사용된다. 친수성의 분리막 중 고분자 분리막은 물과 유기물로 구성된 혼합물의 투과증발공정에서 높은 선택도를 나타내지만 농도나 온도 등 조업 조건 등의 제약이 크며 열적, 화학적, 기계적으로 불안정한 단점을 가지고 있다. 반면 무기막은 기공크기에 따른 분자체 특성을 지니면서도, 동시에 열적, 기계적, 화학적으로 안정하다는 장점을 가지고 있다[9].
	제올라이트 분리막의 구조에 따른 종류의 특징은 무엇인가?	제올라이트 분리막은 재료, Si/Al 비율 및 합성방법에 따라 각각의 독특한 특성을 나타내며, 구조에 따라 크게 FAU (Faujasite),LTA (Linde Type A) 등으로 구분할 수 있다. FAU 제올라이트는 Si/Al 비율에 따라 X, Y, 초안정 Y 등으로 구분하며, 교환된 금속 양이온의 종류에 따라 10X, 10Y, 13X, 13Y 등으로 명명한다. LTA 제올라이트는 Si/Al 비율이 1 : 1로 매우 안정적인 구조를 갖으며, 금속 양이온의 종류에 따라 3A,4A, 5A 등으로 명명한다. 금속 양이온이 Na일 경우 기공의 크기가 약 4 Å을 갖게 되어 4A, 금속양이온이 K일 경우 기공의 크기가 줄어들어 3A, 금속 양이온이 Ca일 경우에는 기공의 크기가 증가하여 5A라 부른다[10].

참고문헌 (24)

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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