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Poly(ether-b-amide)/ZIF-7을 이용한 막의 기체투과 특성
Gas Permeation Characteristics of Membrane Using Poly(ether-b-amide)/ZIF-7 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.31 no.3, 2021년, pp.200 - 211  

윤숭석 (상명대학교 화공신소재학과) ,  홍세령 (상명대학교 계당교양교육원)

초록
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본 연구는 합성된 zeolitic imidazolate framework-7 (ZIF-7)을 poly(ether-b-amide) 2533 (PEBAX2533)에 혼합하여 혼합막을 제조하고, 단일기체(N2, CO2)를 투과하여 기체에 대한 성질을 조사하였다. FT-IR, XRD, FE-SEM을 통해 ZIF-7이 가지는 피크와 형상을 확인하였고, 합성이 잘 되었음을 판단하였다. TGA를 통해 ZIF-7이 우수한 열적 안정성을 가지는 것과 막 내에 혼입되었을 때 순수 PEBAX2533에 비해 열적 안정성이 향상되는 것을 확인하였다. BET를 통해 합성된 ZIF-7의 CO2 흡착 능력이 우수하고 CO2/N2 흡착 선택도가 약 49.64로 높은 편이라는 것을 확인하였다. 기체 투과는 혼합막에서 ZIF-7 함량이 증가함에 따라 N2 투과도는 감소하고 CO2 투과도는 비교적 적게 감소하면서 CO2/N2 선택도는 꾸준히 증가하는 모습을 보였다. 특히 ZIF-7 20 wt%이 첨가되었을 때 CO2 투과도가 크게 감소하지 않고 선택도가 상당히 증가하여 Robeson upper-bound에 근접하는 결과를 얻었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, mixed matrix membranes were prepared by mixing the synthesized zeolitic imidazolate framework-7 (ZIF-7) with poly(ether-b-amide) 2533 (PEBAX2533). A single gas (N2, CO2) was permeated through the membrane to investigate the properties of the gas. Through FT-IR, XRD, and FE-SEM, the pe...

주제어

#PEBAX2533   #ZIF-7   #mixed matrix membrane   # $CO_2$ separation  

참고문헌 (42)

  1. M. Vinoba, M. Bhagiyalakshmi, Y. Alqaheem, A. A. Alomair, A. Perez, and M. S. Rana, "Recent progress of fillers in mixed matrix membranes for CO 2 separation: A review", Sep. Purif. Technol., 188, 431 (2017). 

    상세보기

  2. S. Wang, J. Wang, C. Fang, and S. Li, "Estimating the impacts of urban form on CO 2 emission efficiency in the Pearl River Delta, China", Cities, 85, 117 (2019). 

    상세보기

  3. J. Ahmad, W. U. Rehman, K. Deshmukh, S. K. Basha, B. Ahamed, and K. Chidambaram, "Recent advances in poly (amide-b-ethylene) based membranes for carbon dioxide (CO 2 ) capture: A review", Polym. Plast. Techno. Eng., 58, 366 (2019). 

  4. Z. Dai, L. Ansaloni, and L. Deng, "Recent advances in multi-layer composite polymeric membranes for CO 2 separation: A review", Green Energy Environ., 1, 102 (2016). 

  5. D. S. Sholl and R. P. Lively, "Seven chemical separations to change the world", Nature, 532, 435 (2016). 

  6. J. E. Shin, S. H. Han, S. Y. Ha, and H. B. Park, "The state of the art of membrane technologies for carbon dioxide separation", KIC News, 21, 2 (2018). 

  7. L. M. Robeson, "Correlation of separation factor versus permeability for polymeric membranes", J. Membr. Sci., 62, 165 (1991). 

    상세보기

  8. H. B. Park, J. Kamcev, L. M. Robeson, M. Elimelech, and B. D. Freeman, "Maximizing the right stuff: The trade-off between membrane permeability and selectivity", Science, 356, eaab0530 (2017). 

    상세보기

  9. M. He, J. Yao, L. Li, K. Wang, F. Chen, and H. Wang, "Synthesis of zeolitic imidazolate framework-7 in a water/ethanol mixture and its ethanol-induced reversible phase transition", ChemPlusChem, 78, 1222 (2013). 

    상세보기

  10. M. Ahmadi, S. Janakiram, Z. Dai, L. Ansaloni, and L. Deng, "Performance of mixed matrix membranes containing porous two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) fillers for CO 2 separation: A review", Membranes, 8, 50 (2018). 

    상세보기

  11. M. N. Shahrak, M. N. Shahrak, A. Shahsavand, N. Khazeni, X. Wu, and S. Deng, "Synthesis, gas adsorption and reliable pore size estimation of zeolitic imidazolate framework-7 using CO 2 and water adsorption", Chin. J. Chem. Eng., 25, 595 (2017). 

  12. P. Zhao, G. I. Lampronti, G. O. Lloyd, E. Suard, and S. A. Redfern, "Direct visualisation of carbon dioxide adsorption in gate-opening zeolitic imidazolate framework ZIF-7", J. Mater. Chem. A, 2, 620 (2014). 

    상세보기

  13. K. S. Park, Z. Ni, A. P. Cote, J. Y. Choi, R. Huang, F. J. Uribe-Romo, H. K. Chae, M. O'Keeffe, and O. M. Yaghi, "Exceptional chemical and thermal stability of zeolitic imidazolate frameworks", PNAS, 103, 10186 (2006). 

    상세보기

  14. W. Guan, Y. Dai, C. Dong, X. Yang, and Y. Xi, "Zeolite imidazolate framework (ZIF)-based mixed matrix membranes for CO 2 separation: A review", J. Appl. Polym. Sci., 137, 48968 (2020). 

    상세보기

  15. A. Noguera-Diaz, J. Villarroel-Rocha, V. P. Ting, N. Bimbo, K. Sapagb, and T. J. Maysa, "Flexible ZIFs: Probing guest-induced flexibility with CO 2 , N 2 and Ar adsorption", J. Chem. Technol. Biotechnol., 94, 3787 (2019). 

  16. A. Phan, C. J. Doonan, F. J. Uribe-Romo, C. B. Knobler, M. O'keeffe, and O. M. Yaghi, "Synthesis, structure, and carbon dioxide capture properties of zeolitic imidazolate frameworks", Acc. Chem. Res., 43, 58 (2009). 

  17. P. Zhao, G. I. Lampronti, G. O. Lloyd, M. T. Wharmby, S. Facq, A. K. Cheetham, and S. A. Redfern, "Phase transitions in zeolitic imidazolate framework 7: The importance of framework flexibility and guest-induced instability", Chem. Mater., 26, 1767 (2014). 

    상세보기

  18. A. Arami-Niya, G. Birkett, Z. Zhu, and T. E. Rufford, "Gate opening effect of zeolitic imidazolate framework ZIF-7 for adsorption of CH 4 and CO 2 from N 2 ", J. Mater. Chem. A, 5, 21389 (2017). 

  19. T. Li, Y. Pan, K. Peinemann, and Z. Lai, "Carbon dioxide selective mixed matrix composite membrane containing ZIF-7 nano-fillers", J. Membr. Sci., 425, 235 (2013). 

    상세보기

  20. T. Chakrabarty, P. Neelakannda, and K. Peinemann, "CO 2 selective, Zeolitic imidazolate framework-7 based polymer composite mixed-matrix membranes", J. Mater. Sci. Res., 7, 1 (2018). 

  21. R. S. Murali, A. Ismail, M. Rahman, and S. Sridhar, "Mixed matrix membranes of Pebax-1657 loaded with 4A zeolite for gaseous separations", Sep. Purif. Technol., 129, 1 (2014). 

    상세보기

  22. V. Nafisi and M. Hagg, "Development of dual layer of ZIF-8/PEBAX-2533 mixed matrix membrane for CO 2 capture", J. Membr. Sci., 459, 244 (2014). 

    상세보기

  23. N. Azizi and M. R. Hojjati, "Using Pebax-1074/ZIF-7 mixed matrix membranes for separation of CO 2 from CH 4 ", Petrol. Sci. Technol., 36, 993 (2018). 

  24. L. Liu, A. Chakma, and X. Feng, "CO 2 /N 2 separation by poly (ether block amide) thin film hollow fiber composite membranes", Ind. Eng. Chem. Res., 44, 6874 (2005). 

  25. A. Khoshkharam, N. Azizi, R. M. Behbahani, and M. A. Ghayyem, "Separation of CO 2 from CH 4 using a synthesized Pebax-1657/ZIF-7 mixed matrix membrane", Petrol. Sci. Technol., 35, 667 (2017). 

  26. R. Selyanchyn, M. Ariyoshi, and S. Fujikawa, "Thickness effect on CO 2 /N 2 separation in double layer pebax-1657 ® /PDMS membranes", Membranes, 8, 121 (2018). 

  27. J. Gao, H. Mao, H. Jin, C. Chen, A. Feldhoff, and Y. Li, "Functionalized ZIF-7/Pebax ® 2533 mixed matrix membranes for CO 2 /N 2 separation", Microporous Mesoporous Mater., 297, 110030 (2020). 

  28. B. A. Al-Maythalony, A. M. Alloush, M. Faizan, H. Dafallah, M. A. Elgzoly, A. A. Seliman, A. Al-Ahmed, Z. H. Yamani, M. A. Habib, and K. E. Cordova, "Tuning the interplay between selectivity and permeability of ZIF-7 mixed matrix membranes", ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, 33401 (2017). 

    상세보기

  29. C. K. Yeom, J. M. Lee, Y. T. Hong, and S. C. Kim, "Evaluation of gas transport parameters through dense polymeric membranes by continuous-flow technique", Membr. J., 9, 141 (1999). 

  30. M. Ebrahimi and M. Mansournia, "Rapid room temperature synthesis of zeolitic imidazolate framework-7 (ZIF-7) microcrystals", Mater. Lett., 189, 243 (2017). 

    상세보기

  31. A. Ebrahimi and M. Mansournia, "Zeolitic imidazolate framework-7: Novel ammonia atmosphere-assisted synthesis, thermal and chemical durability, phase reversibility and potential as highly efficient nanophotocatalyst", Chem. Phys., 511, 33 (2018). 

    상세보기

  32. X. Wu, M. N. Shahrak, B. Yuan, and S. Deng, "Synthesis and characterization of zeolitic imidazolate framework ZIF-7 for CO 2 and CH 4 separation", Microporous Mesoporous Mater., 190, 189 (2014). 

  33. J. Deng, Z. Dai, and L. Deng, "Effects of the morphology of the ZIF on the CO 2 separation performance of MMMs", Ind. Eng. Chem. Res., 59, 14458 (2020). 

    상세보기

  34. K. Knozowska, G. Li, W. Kujawski, and J. Kujawa, "Novel heterogeneous membranes for enhanced separation in organic-organic pervaporation", J. Membr. Sci., 599, 117814 (2020). 

    상세보기

  35. W. Cai, T. Lee, M. Lee, W. Cho, D. Han, N. Choi, A. C. Yip, and J. Choi, "Thermal structural transitions and carbon dioxide adsorption properties of zeolitic imidazolate framework-7 (ZIF-7)", J. Am. Chem. Soc., 136, 7961 (2014). 

    상세보기

  36. K. Xie, Q. Fu, G. G. Qiao, and P. A. Webley, "Recent progress on fabrication methods of polymeric thin film gas separation membranes for CO 2 capture", J. Membr. Sci., 572, 38 (2019). 

    상세보기

  37. L. Xiang, L. Sheng, C. Wang, L. Zhang, Y. Pan, and Y. Li, "Amino-functionalized ZIF-7 nanocrystals: Improved intrinsic separation ability and interfacial compatibility in mixed-matrix membranes for CO 2 /CH 4 separation", Adv. Mater., 29, 1606999 (2017). 

  38. X. Wang, J. Chen, M. Fang, T. Wang, L. Yu, and J. Li, "ZIF-7/PDMS mixed matrix membranes for pervaporation recovery of butanol from aqueous solution", Sep. Purif. Technol., 163, 39 (2016). 

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  39. D. Zhao, J. Ren, Y. Wang, Y. Qiu, H. Li, K. Hua, X. Li, J. Ji, and M. Deng, "High CO 2 separation performance of Pebax ® /CNTs/GTA mixed matrix membranes", J. Membr. Sci., 521, 104 (2017). 

  40. L. Zhang, Z. Hu, and J. Jiang, "Metal-organic framework/polymer mixed-matrix membranes for H 2 /CO 2 separation: A fully atomistic simulation study", J. Phys. Chem. C, 116, 19268 (2012). 

  41. J. Kim, T. Park, and E. Chung, "Effect of 2-MeIM/Zn molar ratio on CO 2 permeability of Pebax/ZIF-8 mixed matrix membranes", J. Membr. Sci. Res., 7, 74 (2021). 

  42. L. M. Robeson, "The upper bound revisited", J. Membr. Sci., 320, 390 (2008). 

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