화학공학소재연구정보센터
Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.4, No.4, 791-797, December, 1993
나일론 4와 이의 블렌드 막을 이용한 에탄올-물 혼합물의 투과 증발분리
Pervaporation Separation of Ethanol-Water Mixtures Using Nylon 4 and Its Blended Membranes
초록
생물공학에의 투과증발공정의 응용은 성장 중에 있다. 2단계 투과증발공정이 에탄을 발효의 분리공정에 적용되어질 수 있다. 본 논문에서는 물-에탄올의 조성이 50:50wt.%가 되는 두번째 투과분리공정을 나일론 4와 폴리비닐알코올 및 폴리아크릴산을 포함하는 나일론 4블렌드 막을 이용하여 조사하였다. 나일론 4막은 25, 30, 35℃에서 에탄올의 조성 변화에 따라 실험이 수행되어졌다. 나일론 4막은 물-에탄을 조성이 50:50wt.%에 대해 선택도 4.18 그리고 투과도 0.69kg/m2hr을 얻은 반면에 5Mrad의 감마선에 의해 가교된 나일론 4-PVA 블렌드 막은 선택도 10.56, 투과도 0.55kg/m2hr을 얻었다. 또한 나일론 4 막은 물-에탄을 혼합물의 공비점에서 호모폴리머 중 27.8의 높은 선택도를 얻을 수 있었다.
The application of the pervaporation process in biotechnology is rapidly growing. A two stage pervaporation process can be applied to the downstream processing of ethanol fermentation. In this paper, the second stage process in which the water-ethanol composition was 50:50 wt.% was investigated in more detail by using Nylon 4 and its blended membranes containing poly(vinyl alcohol) (PVA) and poly(acrylic acid) (PAA). Nylon 4 membranes were tested for compositions at 25, 30, and 35℃. Nylon 4 membranes had a separation factor of 4.18 with a permeability of 0.69 kg/m2hr at water-ethanol composition of 50:50 wt.%, while nylon 4-PVA blended membranes crosslinked by 5 Mrad gamma-ray irradiation showed a higher separation factor of 10.56 with permeability 0.55 kg/m2hr at the same composition. Nylon 4 also showed a high separation factor 27.8 at the ethanol-water azeotropic composition among the homopolymer membranes.
  1. Soukop PB, "Aufkonzentrierung und Absolutierung von Aethanol aus Wasserigen Mischungen durch Pervaporation," 4th Symposium on Synthetic Membranes in Science and Industry, Tubingen, FRG, September 6-9 (1983)
  2. Gudernatsch W, Strathmann H, Chemical H, "Continuous Biosolvent Fermentations by Means of Hollow Pervaporation," 1st North American Membrane Society (NAMS) Meeting, Cincinnati, OH., U.S.A., June 3-5 (1987)
  3. Mulder MHV, Hendrikman J, Hegeman J, Smolders CA, J. Membr. Sci., 16, 269 (1983) 
  4. Huang RYM, Rhim JW, J. Appl. Polym. Sci., 24, 55 (1989)
  5. Huang RYM, Moreira A, Notarfonzo R, Xu YF, J. Appl. Polym. Sci., 35, 1191 (1988) 
  6. Habert AC, Huang RYM, Burns CM, J. Appl. Polym. Sci., 24, 489 (1979) 
  7. Katz MC, Wydeven T, J. Appl. Polym. Sci., 26, 2935 (1981) 
  8. Rhim JW, Huang RYM, J. Membr. Sci., 70, 105 (1992)