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관형 PDMS/세라믹 복합막을 이용한 이소프로판올 수용액의 투과증발 특성

Pervaporation Characteristics of Aqueous Isopropanol Solution Using Tubular Type PDMS/Ceramic Composite Membrane

홍연기 홍원희

Hong YK Hong WH

HWAHAK KONGHAK, August 1998, 36(4), 524-529(6), NONE

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Abstract

적절한 선택도를 유지하면서 투과도를 향상시키기 위해 기존의 실리콘(PDMS)막을 세라믹 지지체에 코팅한 복합막을 사용하여 이소프로판올 수용액에 대한 투과증발 실험을 수행하였다. 이소프로판올 수용액에서의 투과증발 실험에서 이소프로판올의 선택도는 공급액에서의 이소프로판올의 농도에 따라 감소했으며 투과량은 증가하였다. 조업온도의 영향은 세라믹 지지체와 복합된 실리콘막을 사용했을 경우에는 물이 많은 공급액의 농도영역(0-20 wt% 이소프로판올 수용액)에서는 조업온도에 따라서 선택도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 투과하는 물과 세라믹 지지체 사이의 강한 인력 즉, 투과하는 물의 모세관 응축으로서 설명이 가능하다. 이러한 현상은 세라믹 지지체의 강한 친수성에 근거한다. 공급액에서의 물의 농도가 줄어들수록 온도에 따라서 선택도는 감소하는 것으로 나타났다. 지지체의 유무에 따른 투과증발 특성의 차이를 고찰하기 위해서 지지체가 없는 단일한 실리콘막을 이용하여 투과증발 실험을 수행하였다. 지지체가 없는 경우 선택도는 조업온도가 상승할수록 감소한다는 일반적인 경향을 따랐다.

PDMS(Polydimethylsiloxane)/ceramic composite membrane was used in pervaporation process in order to enhance the flux with maintaining proper selectivity. In pervaporation of IPA(Isopropanol) from aqueous IPA solution, selectivities of IPA decreased and fluxes increased with concentration of IPA in feed mixtures. In removal of IPA from aqueous IPA solution by using PDMS/ceramic composite membrane, selectivities of IPA increased with operating temperature in the range from 0 to 20 wt% of IPA in feed mixtures. This phenomenon could be explained in terms of coupling effects between permeant and composite membrane and between permeants. Among these effects, capillary condensation could be importantly considered due to hydrophilicity and porous structure of ceramic support. In order to investigate the effect of ceramic support on pervaporation characteristics, pervaporation with homogeneous PDMS membrane without ceramic support was carried out with the same feed mixtures. In the case of non-supported membrane, the selectivities of IPA decreased with operating temperature in all the concentration range of IPA in feed mixtures.

Keywords

Composite Membrane Pervaporation Selectivity Capillary Condensation

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