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이산화탄소 분리를 위한 순환식 중공사 막흡수기에 관한 모델링 연구
Chun MyungSuk,Lee KewHo 한국막학회 1995 멤브레인 Vol.5 No.1
이산화탄소를 포함하는 기체혼합물의 분리를 위해 액체막을 기반으로 하여 관련된 많은 연구가 시도되어 왔다. 폐가스로부터 이산화탄소를 분리하기 위해 본 연구에서는, 흡수제(absorbent)가 흡수(absoption)모듈과 전공조작식 탈착(desorption)모듈간을 계속 순환하는, 보다 개선된 형식의 순환식 중공사 막흡수기(circulatory HFMA)를 새로이 구성하고 분리성능에 관한 기초적인 해석을 하였다. 기-액 물질전달 모델식에 수치해를 적용하여 중공사 막 내부에서의 액상에 대한 농도분포를 정량적으로 예측하였고, 순환하는 흡수제의 유속에 따른 투과플럭스와 선택도의 변화거동을 살펴보았다. CO2/N2 원료혼합기체와 흡수제로서 반응이 없는 순수(pure water)에 대해 계산을 수행하였다. 결과로 흡수제의 유량이 증가함에 따라 투과플럭스는 증가하는 반면에 종전 방식에 비해 졸은 값을 나타낸 선택도의 경우는 점차 감소하였다. 한편 투과플럭스는 진공조작변수인 탈착모듈에서의 기상압력(p4 )에 크게 좌우됨을 보았다. 기존의 평판형 막모듈과의 비교로부터 예상했던 바와 같이 본 연구에서의 중공사 막모듈이 우수한 투과율을 나타냄을 확인할 수 있었다. Circulatory HFMA의 실제 설계를 위한 기초해석이 본 연구가 갖는 의의이다. For several years lots of attempts have been made to establish the liquid membrane-based techniques for separations of gas mixtures especially containing carbon dioxide. A more effective system to separate CO2 from flue gases, a circulatory hollow-fiber membrane absorber(HFMA) consisting of absorption and desorption modules with vacuum mode, has been considered in this study. Gas-liquid mass transfer has been modeled on a membrane module with non-wetted hollow-fibers in the laminar flow regime. The influence of an absorbent flow rate on the separation performance of the circulatory HFMA can be predicted quantitatively by obtaining the CO2 concentration profile in a tube side. The system of CO2/N2 binary gas mixture has been studied using pure water as an(inert) absorbent. As the absorbent flow rate is increased, the permeation flux(i.e., defined as permeation rate/membrane contact area) also increases. The enhanced selectivity compared to the previous results, on the other hand, shows the decreasing behavior. It has been found obviously that the permeation flux depends on the variations of pressure in gas phase of desorption module. From an accurate comparison with the results of conventional flat sheet membrane module, the advantageous permeability of this circulatory HFMA can be clearly ascertained as expected. Our efforts to the theoretical model will provide the basic analysis on the circulatory HFMA technique for a better design and process.
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PVA/PAA막을 이용한 물-이소프로필알코올 혼합물의 투과증발 분리
Rhim JiWon,Kim SunWoo,Lee KewHo 한국막학회 1996 멤브레인 Vol.6 No.4
본 연구는 가교된 PVA/PAA 막을 이용하여 5와 12wt%를 포함하는 물-이소프로필알코올 계에 대한 투과증발 실험을 60, 70 및 80℃의 조업온도에서 수행하였다. PVA/PAA=75/25 막을 사용했을 경우 공급액의 조성이 물 12wt%에서 투과도 및 선택도가 온도 80℃에서 63g/m2h과 1520을 각각 나타내었으며, 물 5wt%에서는 같은 온도에서 투과도는 56g/m2h을 그리고 선택도는 1563을 얻었다. The crosslinked PVA/PAA membranes developed in our laboratory have been characterized for water-isopropyl alcohol mixture in terms of permeabilities and separation factor. When the feed mixture was 12wt% water, the permeability and the separation factor for PVA/PAA=75/25 membrane show 63g/m2h and 1520 at 80℃, respectively. In case of 5wt% water in feed mixture, the permeability for PVA/PAA=75/25 membrane is 56g/m2h at 80℃ while the separation factor is 1563.
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