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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박유인
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 과학기술연합대학원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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분리막을 이용한 기체분리는 최근 가장 빠르게 발전하고 있는 분리막 산업 중의 하나로서 시장 규모 및 응용 범위가 나날이 커져가고 있으며, 분리막 분야에서 나타나는 Trade-off 현상(투과도가 낮아지면 선택도는 높아지고, 투과도가 높아지면 선택도는 낮아지는 현상)을 해결하기 위해 많은 연구들이 진행되고 있다.
본 연구에서는 metal organic frameworks(MOFs)의 한 종류인 MIL-100(Fe)을 이용해 혼합기질막(mixed matrix membranes, MMMs)을 제조하여 특정 기체에 대해 기존의 고분자막에 비해 높은 선택성을 가지는 분리막을 제조하는 연구를 진행하였다. 이를 위하여, MIL-100(Fe)의 함량을 고분자 대비 0 ∼ 30 wt%까지 변화시키면서 첨가된 MOF의 함량에 따른 영향을 살펴보았다.
그 결과, SF6를 제외한 기체 투과도는 MOF 첨가량이 낮은 10～20 wt%일 때에는 폴리이미드막 보다 낮거나 거의 비슷한 투과도를 가지는 경향을 보여주었고 30 wt%의 MOF를 첨가하였을 때에는 폴리이미드막 보다 투과도가 높게 나타나는 것을 볼 수 있었으며, 상대적으로 큰 입자크기를 가진 SF6의 투과도는 MOF의 첨가량이 증가함에 따라 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
투과도는 폴리이미드막과 비교하여 30 wt% 혼합기질막이 기체의 종류에 따라 작게는 9 %에서 많게는 31 %까지 증가하였으며, 이상 선택도는 N2/SF6의 경우 폴리이미드막 대비 선택도가 40% 증가하였다.
이상의 결과로부터 본 연구를 통해 제조되어진 혼합기질막은 N2/SF6 분리에 적합한 분리막 임을 알 수 있었다.
본 연구에서는 metal organic frameworks(MOFs)의 한 종류인 MIL-100(Fe)을 이용해 혼합기질막(mixed matrix membranes, MMMs)을 제조하여 특정 기체에 대해 기존의 고분자막에 비해 높은 선택성을 가지는 분리막을 제조하는 연구를 진행하였다. 이를 위하여, MIL-100(Fe)의 함량을 고분자 대비 0 ∼ 30 wt%까지 변화시키면서 첨가된 MOF의 함량에 따른 영향을 살펴보았다.
그 결과, SF6를 제외한 기체 투과도는 MOF 첨가량이 낮은 10～20 wt%일 때에는 폴리이미드막 보다 낮거나 거의 비슷한 투과도를 가지는 경향을 보여주었고 30 wt%의 MOF를 첨가하였을 때에는 폴리이미드막 보다 투과도가 높게 나타나는 것을 볼 수 있었으며, 상대적으로 큰 입자크기를 가진 SF6의 투과도는 MOF의 첨가량이 증가함에 따라 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
투과도는 폴리이미드막과 비교하여 30 wt% 혼합기질막이 기체의 종류에 따라 작게는 9 %에서 많게는 31 %까지 증가하였으며, 이상 선택도는 N2/SF6의 경우 폴리이미드막 대비 선택도가 40% 증가하였다.
이상의 결과로부터 본 연구를 통해 제조되어진 혼합기질막은 N2/SF6 분리에 적합한 분리막 임을 알 수 있었다.
목차
Ⅰ. 서 론Ⅱ. 이론적 배경1. 기체 분리막가. 고분자막나. 무기막다. 액막라. 혼합기질막2. 기체투과 메커니즘가. Knudsen diffusion나. Molecular sieving다. Capillary condensation라. Soultion diffusion3. Inorganic fillers가. Conventional fillersa. Zeoliteb. Carbon molecular sievec. Silicad. Metal oxide나. Alternative fillersa. Carbon nanotubesb. MOFs(Metal organic frameworks)c. GrapheneⅢ. 실 험1. 혼합기질막 제조가. 혼합기질막 제조 물질나. 혼합기질막 제조 방법2. 혼합기질막 특성평가가. Adsorption Isotherm나. XRD다. SEM라. TGA-DTA마. FT-IR바. Tensile stress3. 혼합기질막 성능평가가. 성능평가 조건나. 성능평가 방법다. 기체의 투과특성 및 선택특성Ⅳ. 결과 및 고찰1. 혼합기질막의 특성평가 결과가. MIL-100(Fe)의 기체 흡착 특성나. XRD다. SEM라. TGA-DTA마. FT-IR바. Tensile stress2. 혼합기질막의 성능평가 결과가. MOF 함량 및 기체의 종류에 따른 투과 특성나. MOF 함량 및 기체의 종류에 따른 선택 특성Ⅴ. 결 론참고문헌
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