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분리막 접촉기용 Poly(vinylidene fluoride) 중공사막 제조 및 투과특성
박유인 ( Park Yu In ),이기섭 ( Lee Gi Seob ),연순화 ( Yeon Sun Hwa ),서봉국 ( Seo Bong Gug ),임지원 ( Im Ji Won ),이규호 ( Lee Gyu Ho ) 한국공업화학회 2003 공업화학 Vol.14 No.6
상전이 공정을 이용하여 분리막 접촉기용 비대칭 다공성 poly(vinylidene fluoride) (PVDF) 중공사막을 제조하였다. 용매로는 dimethylacetamide (DMAc)를 사용하였으며 기공 형성제로는 LiCl를 사용하였다. 또한 중공사막 제조시 내부 응고제로는 물, 에탄올/물 및 DMAc/물 혼합액 등을 사용하였으며 외부 응고제로는 물을 사용하였다. 상전이 과정에서 기공 형성제 및 내부 응고제(비용매)가 막의 구조에 미치는 영향을 살펴보았다. 제조된 PVDF 중공사막의 구조는 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 확인하였으며 기공크기와 유효표면 기공율은 기체 측정법(Gas Permeation Method)을 이용하여 알아보았다. 그 결과 이 중 스킨의 비대칭구조로서 0.02~0.04 ㎛ 범위의 기공크기를 갖는 PVDF 중공사막을 제조하였다. 또한 제조된 PVDF 중공사막에 대해 물리적 흡수제로 물을 사용하여 기체 및 흡수제의 유속에 따른 이산화탄소의 분리효율을 알아보았다. 현재 분리막 접촉기로 많이 사용되어지고 있는 대칭 다공성 구조의 Polypropylene(PP) 중공사막과 본 연구를 통해 제조된 비대칭 다공성 PVDF 중공사막에 대해 이산화탄소 분리효율을 비교ㆍ분석한 결과 비대칭 다공성 PVDF중공사막 접촉기가 단위 표면적당 높은 이산화탄소 흡수효율을 나타내었다. Asymmetric porous polyvinylidene fluoride(PVDF) hollow fiber membranes for membrane contactor were prepared by a wet phase inversion method. In spinning these PVDF hollow fibers. dimethylacetamide (DMAc) and LiCl were used as a solvent and a pore-forming additive. respectively. Pure water, water/ethanol or water/DMAc mixture was used as an internal coagulant, while water was an external coagulant. The characteristics of the phase inversion process were studied during the formation of the PVDF membrane, expecinlly the effect of pore-forming additive and internal coagulants (non-solvent) addition on the membrane structure. The cross- sectional structure of the prepared PVDF hollow fiber membranes was examined by scanning electron microscopy (SEM). The Average pore size and effective surface porosity were determined using the gas permeation method. The pore size the prepared asymmetric PVDF hollow fiber membrane was in the ragne of 0.02-0.04 μm. The carbon dioxide separation performances with the change of flow rates of absorbent and mixed gas were studied, using the PVDF hollow fiber membrane water as a physical absorbent. The performances of the asymmetric porous WDF hollow fiber membrane and a symmetric commercialized one made from PP were compared. As a result, the asymmetric porous PVDF hollow fiber membrane showed higher separation efficiency of CO_(2) per unit surface areas than the symmetric porous PP hollow fiber membrane.
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