| 초록 |
우수한 투과도와 열적, 기계적 안정성을 갖는 Polysulfone에 대하여 저온 Ar과 NH3 플라즈마 처리를 통한 혼합가스(CO2/N2=30/70 vol%)의 투과도 PCO2, PN2와 선택도가 처리 기체 및 출력세기, 처리시간 등의 다양한 plasma 조건에 따라 어떻게 변화하는지를 관찰하였다. 또한 Polysulfone 막의 투과 기작에서 혼합기체 분자들의 막 표면에 대한 흡착 및 용해계수를 측정하여 Polysulfone 막분리 공정에서의 단계별 투과 속도 결정인자들에 관하여 고찰하였다. Polysulfone막을 통한 혼합가스(CO2/N2=30/70 vol%)의 Ar과 NH3의 방전출력과 반응시간에 따른 CO2의 투과도와 α(PCO2 /PN2)의 변화에서 반응시간이 증가할수록 투과도가 대체적으로 감소하는 것으로 나타나는데, 이는 플라즈마처리에 따른 전형적인 cross-linking구조의 형성에 따른 것으로 보여진다. α는 반응시간의 증가에 따라 점차 증가하는 경향을 보인다. 하지만 처리시간이 길어질수록 오히려 투과도의 증가와 α의 감소를 보이는데, 이는 etching effect에 의한 것이라 볼 수 있다. NH3 플라즈마는 PSf표면에 일종의 grafting 작용이라 볼 수 있는 아민기의 도입이 이루어지는데, 이 때문에 NH3에 의한 처리후 투과도가더 크게 감소한 것을 관찰할 수 있었다. 혼합기체에 대한 선택도(γ) 역시 플라즈마 처리후 보다 크게 나타났다. 투과도와 α에 대한 최적조건은 Ar 플라즈마의 경우에는 10W-6min와 30W-4min이며 NH3 플라즈마의 경우에는 30W-6min와 50W-8min의 결과를 얻었다. 이 조건에서 투과도와 α는 Ar 플라즈마의 경우 10W-6min에서 각각 8.6744×10-10cm3(STP)cm/cm2·s·cmHg와 14.401이며, NH3 플라즈마의 경우 50W-8min에서 7.5922×10-10 cm3(STP)cm/cm2·s·cmHg 와 17.644를 얻었다. 전반적으로 기체의 종류, 방전출력, 반응기 압력, 반응시간이 투과도와 선택도의 변화에 영향을 미친 반면, 주입기체의 유량 변화는 별다른 영향을 주지 못했다. |
