| 학회 | 한국화학공학회 |
| 학술대회 | 2002년 봄 (04/26 ~ 04/27, 강원대학교) |
| 권호 | 8권 1호, p.857 |
| 발표분야 | 열역학 |
| 제목 | 분리막의 기체투과 특성 예측에 관한 열역학적 해석 연구 |
| 초록 | 분리막이란 2상 사이에서 물질의 이동을 선택적으로 제한하는 기능을 갖는 고분자 재 질의 계면(Interphase)이라고 정의될 수 있다. 최근 산업의 고도화 및 다변화로 인한 고순도, 고품위의 제품이 요구됨에 따라 분리공정은 대단히 중요한 공정으로 인식되고 있어 화학공 업, 식품공업, 약품공업 등의 공업분야 뿐만 아니라 의료, 생화학 및 환경분야에 이르기까지 중요한 연구과제가 되고 있다. 여러 가지 기체 분리 방법 중 막을 이용한 기체 분리는 막 층 내에서의 기체분자의 투과성의 차이를 이용하여 기체분리를 할 수 있다. 이는 막에 대한 선택적인 가스투과원리에 의하여 진행된다. 즉 기체혼합물이 막 표면에 접촉하였을 때 기체 성분은 막 속으로 용해, 확산하게 되는데 이때 각각의 기체성분의 기체투과특성은 막 물질 에 대하여 서로 다르게 나타나게 된다. 예를 들면 헬륨, 수증기 등은 쉽게 투과하는 기체성 분들이고 반면에 메탄, 질소 등은 매우 느리게 투과하는 기체성분들이다. 이것이 공기중의 산소와 질소 등을 막을 이용하여 분리할 수 있는 이유가 된다. 기체분리에 대한 추진력은 막 양단에 가해지는 특정 기체성분에 대한 분압차이다. 막을 이용한 분리 공정은 상(phase) 변화가 없고 낮은 에너지 소비, 장치의 간소화, 큰 선택성, 가공의 용이성, 낮은 투자 및 운 용비용 등 여러 가지 장점으로 인하여 다른 방법들에 비해 분리가 간단하다는 장점 때문에 여러 분야에서 광범위하게 응용되고 있다. 공기중의 산소/질소 분리, 암모니아 제조공정, 석 유화학공정에서의 수소 회수, 천연가스에서 이산화탄소와 황화수소를 분리, 매립지 가스로부 터 이산화탄소 분리와 메탄 농축 등 여러 분야에서 이용될 수 있다. 기체 분리막을 생산하 여 실 공정에 사용하기 위해서는 원하는 투과 특성을 만족하여야 하므로 본 연구에서는 특 정 기체 분리막을 선택 실험결과 등을 이용하여 열역학적으로 고찰, 분석 후 실험 데이터의 reduction 및 regression을 통하여 온도, 압력 등의 외부 조건과 기체분자의 열역학적 특성 값에 따른 기체 투과특성 예측식을 개발하였다. 이렇게 개발된 예측식으로 구한 값과 실험 데이터를 비교하여 객관적 신뢰성을 확인하였다. 이로 인하여 분리막이 분리 조건과 각각의 기체의 열역학적 특성값(σ, ε/k)으로 기체 투과특성을 알 수 있었다. |
| 저자 | 김종환, 김병식, 박상진 |
| 소속 | 동국대 |
| 키워드 | gas transport; permeability; transport property |
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| 원문파일 | 초록 보기 |
