KR100538544B1 - Facilitated transport membranes containing zwitterionic silver complexes for the separation of olefin/paraffin mixtures and its preparation method - Google Patents

Facilitated transport membranes containing zwitterionic silver complexes for the separation of olefin/paraffin mixtures and its preparation method Download PDF

Info

Publication number
KR100538544B1
KR100538544B1 KR10-2003-0082721A KR20030082721A KR100538544B1 KR 100538544 B1 KR100538544 B1 KR 100538544B1 KR 20030082721 A KR20030082721 A KR 20030082721A KR 100538544 B1 KR100538544 B1 KR 100538544B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
membrane
olefin
separation
formula
zwitterionic
Prior art date
Application number
KR10-2003-0082721A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20050048967A (en
Inventor
김훈식
최대기
강용수
이현주
김성현
강명구
성익경
황운성
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR10-2003-0082721A priority Critical patent/KR100538544B1/en
Publication of KR20050048967A publication Critical patent/KR20050048967A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100538544B1 publication Critical patent/KR100538544B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0079Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0088Physical treatment with compounds, e.g. swelling, coating or impregnation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0095Drying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/107Organic support material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/108Inorganic support material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02Inorganic material
    • B01D71/022Metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/40Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. salts, amides, imides, nitriles, anhydrides, esters
    • B01D71/401Polymers based on the polymerisation of acrylic acid, e.g. polyacrylate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/44Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in a single one of groups B01D71/26-B01D71/42
    • B01D71/441Polyvinylpyrrolidone
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/52Polyethers
    • B01D71/521Aliphatic polyethers
    • B01D71/5211Polyethylene glycol or polyethyleneoxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/58Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
    • B01D71/62Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/76Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24Hydrocarbons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/12Specific ratios of components used
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/15Use of additives
    • B01D2323/218Additive materials
    • B01D2323/2181Inorganic additives
    • B01D2323/21811Metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/15Use of additives
    • B01D2323/218Additive materials
    • B01D2323/2181Inorganic additives
    • B01D2323/21817Salts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2323/00Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/219Specific solvent system
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/18Membrane materials having mixed charged functional groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 즈비터 이온성 은 화합물을 주성분으로 한 올레핀/파라핀 분리용 촉진수송 분리막에 관한 것이다. 올레핀 또는 디엔계 탄화수소를 파라핀계 탄화수소와 분리하기 위한 본 발명의 촉진수송 분리막은, 올레핀이나 디엔과 가역적으로 착체 (complex)를 형성할 수 있는 즈비터 이온성 은 화합물이 단독 또는 고분자와 혼합된 용액을 다공성 지지체 위에 코팅시켜 제조한다. 이렇게 제조된 촉진 수송 분리막내에 존재하는 은 이온은 설포네이트 (SO3) 기에 강하게 결합되어 있어 불순물이나 빛에 의해 거의 환원되지 않기 때문에 분리막의 안정성이 크게 향상될 수 있어 올레핀이나 디엔계 탄화수소에 대한 투과성과 선택성이 높고 장시간의 운전상황에서도 초기의 활성을 오랫동안 지속하는 특성을 나타낸다.The present invention relates to an accelerated transport separation membrane for separation of olefins / paraffins based on zwitterionic silver compounds. Promoted transport membrane of the present invention for separating an olefin or diene hydrocarbon from a paraffinic hydrocarbon is a solution in which a zwitter ionic silver compound capable of reversibly forming a complex with an olefin or diene alone or mixed with a polymer Is prepared by coating on a porous support. Since silver ions present in the facilitated transport membrane are strongly bound to sulfonate (SO 3 ) groups and are rarely reduced by impurities or light, the stability of the membrane can be greatly improved. It has high permeability and selectivity, and shows long lasting initial activity even in long time driving conditions.

Description

즈비터 이온성 은 화합물을 주성분으로 한 올레핀/파라핀 분리용 촉진수송막 및 그의 제조방법 {FACILITATED TRANSPORT MEMBRANES CONTAINING ZWITTERIONIC SILVER COMPLEXES FOR THE SEPARATION OF OLEFIN/PARAFFIN MIXTURES AND ITS PREPARATION METHOD}Zwitterionic silver compound-promoted transport membrane for separation of olefins / paraffins and its manufacturing method

화학산업의 기초 원료 중의 하나인 올레핀은 주로 나프타 또는 천연가스를 크래킹(cracking)하여 얻어지는데 이 과정에서 비점이 유사한 파라핀계 탄화수소가 함께 생성되기 때문에 반드시 분리 정제공정을 거쳐야 한다.Olefin, one of the basic raw materials of the chemical industry, is mainly obtained by cracking naphtha or natural gas. In this process, paraffinic hydrocarbons having similar boiling points are produced together, and thus must be separated and purified.

올레핀과 파라핀의 혼합물은 주로 저온 증류법에 의하여 분리하고 있으나 장치비가 많이 들고 에너지가 많이 소요되기 때문에 이를 대체하기 위한 방법으로 저에너지 소비형인 흡착 및 막 분리공정이 주목을 받고 있다.The mixture of olefins and paraffins is mainly separated by low temperature distillation, but because of the high equipment cost and energy consumption, adsorption and membrane separation processes of low energy consumption have attracted attention.

Ind. Eng. Chem. Res. 2571(1998)에는 올레핀과 가역적인 반응을 하는 은염이나 구리 화합물 용액을 사용하여 흡착에 의하여 올레핀과 파라핀을 분리하는 방법이 개시되어 있으나 이 방법은 흡착 후 다시 탈착과정을 거쳐야 하기 때문에 큰 장치가 사용되어야 하는 단점이 있다.Ind. Eng. Chem. Res. 2571 (1998) discloses a method for separating olefins and paraffins by adsorption using silver salts or copper compound solutions that reversibly react with olefins, but this method requires a large apparatus because it has to undergo desorption after adsorption. There are disadvantages that must be made.

막 분리법은 종래에는 주로 이산화탄소와 메탄, 산소와 공기, 및 유기물 증기와 공기 등의 분리에만 적용되어 왔으나 최근 촉진수송 개념이 도입되면서 올레핀과 파라핀의 분리에 이를 적용하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. '촉진수송'이라 함은 올레핀과 선택적 그리고 가역적으로 반응할 수 있는 화합물을 분리막에 첨가하여 막의 올레핀 분리능력을 향상시키는 것인데 이러한 막으로는 액막, 이온교환수지막, 고분자막이 있다. Membrane separation method has been mainly applied to the separation of carbon dioxide and methane, oxygen and air, and organic vapor and air, but the research to apply it to the separation of olefin and paraffin has been actively conducted recently with the introduction of the promotion transport concept. The term 'promoting pine' is used to improve the olefin separation ability of the membrane by adding a compound capable of selectively and reversibly reacting with the olefin to the membrane, such as a liquid membrane, an ion exchange resin membrane, and a polymer membrane.

미국특허 제 3,758,603호에는 미세기공을 지닌 분리막에 은염을 담지시켜 만든 지지 또는 고정된 액막을 사용하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이는 도입되는 기체에 의해서 촉진수송 염이 유실되고 용매가 쉽게 휘발되어 분리효율을 장시간 유지하기 어렵다는 단점이 있다. 미국특허 4,318,714에 개시된 것과 같이 은이온이 유실되는 것을 방지하기 위하여 양이온을 은으로 치환한 이온교환수지막을 사용하더라도 고정된 액막을 사용하는 경우와 마찬가지로 수분이 있는 상태에서만 촉진수송이 일어나기 때문에 분리막 내의 수분을 일정한 수준으로 유지시켜야 하고 분리 후에는 다시 수분을 제거해야 하는 단점이 있다. 또한, 분리막이 100 ~ 500㎛ 이상으로 두꺼워야 하므로 실용적이지 못하고 분리 효율도 떨어진다. US Patent No. 3,758,603 discloses a method of using a supported or fixed liquid membrane made by supporting silver salt on a separator having micropores. However, this has the disadvantage that it is difficult to maintain the separation efficiency for a long time because the accelerated transport salt is lost by the gas introduced and the solvent is easily volatilized. As disclosed in US Pat. No. 4,318,714, even in the case of using an ion exchange resin membrane in which cations are substituted with silver to prevent the loss of silver ions, as in the case of using a fixed liquid membrane, the accelerated transport occurs only in the presence of moisture. Has to be maintained at a constant level, and after separation it is necessary to remove the moisture again. In addition, the separation membrane is not practical because it must be thicker than 100 ~ 500㎛ and separation efficiency is also low.

미국특허 제5,670,051호에는 고분자 내에 은염이 포함된 촉진수송 고분자 분리막이 개시되어 있다. 즉, 촉진수송 운반체인 은염이 고분자 내에 단순히 섞여 있거나 확산되어 있는 것이 아니라 고분자의 작용기와 화학적으로 결합하여 해리된 이온 상태로 존재하는 것이다. 이에 의하면 올레핀과 파라핀의 분리가 수분이 없는 조건에서 이루어지기 때문에 도입 기체에 의한 은염의 손실이 발생하지 않고, 분리막의 두께를 수 ㎛ 이하로 얇게 제작할 수 있어 기체 투과성을 현저히 높일 수 있다. 또한, 이제까지 보고된 다른 분리막 보다도 훨씬 높은 농도의 은염을 사용할 수 있어 올레핀의 분리 효율을 획기적으로 높일 수 있다.U.S. Patent No. 5,670,051 discloses a promotion transport polymer membrane comprising a silver salt in a polymer. That is, the silver salt, which is a promoter for transport, is not simply mixed or diffused in the polymer, but exists in an ionic state dissociated by chemically bonding to a functional group of the polymer. According to this, since separation of olefin and paraffin is performed in the absence of moisture, the loss of silver salt by an introduction gas does not generate | occur | produce, and the thickness of a separator can be manufactured to several micrometers or less, and gas permeability can be remarkably improved. In addition, much higher concentrations of silver salts can be used than other membranes reported so far, which can dramatically increase the separation efficiency of olefins.

그러나 상기 은염을 함유한 고분자 분리막은 기체 투과가 진행됨에 따라 은이온이 빛 또는 불순물에 의해 쉽게 환원되는 경향이 있어 장시간 사용하는 경우 분리성능이 급격히 떨어지는 단점이 있어 실용화에 어려움이 있다.However, the polymer membrane containing the silver salt tends to be easily reduced by light or impurities as gas permeation proceeds, so that the separation performance is sharply degraded when used for a long time, making it difficult to use.

따라서 본 발명의 목적은 장시간 운전 후에도 분리막의 성능이 저하되지 않을 뿐만 아니라 기존의 설포네이트기 함유 이온교환 수지(이오노머) 막에 비해 훨씬 간단하고 저렴하게 제조할 수 있는 신개념의 올레핀/파라핀 분리용 촉진수송 분리막을 제공하는 데 있다.Therefore, the object of the present invention is not only to reduce the performance of the membrane even after a long time operation, but also to promote the separation of olefin / paraffin of a new concept that can be produced much simpler and cheaper than conventional sulfonate group-containing ion exchange resin (ionomer) membrane To provide a transport membrane.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 올레핀/파라핀 분리용 촉진수송 분리막의 제조방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for preparing the above-mentioned promoting transport separation membrane for olefin / paraffin separation.

본 발명에 의한 올레핀/파라핀 분리용 촉진수송 분리막의 올레핀 운반체는 하기 화학식 1의 즈비터 이온성 은 화합물이다. The olefin carrier of the promoted transport separation membrane for separation of olefins / paraffins according to the present invention is a zwitterionic silver compound of formula (1).

상기 화학식 1에서 R은 탄소수 1 ~ 8의 알킬기 또는 페닐기, n은 2 또는 3, X-는 BF4, NO3, ClO4, CF3SO3, PF6 , 및 SbF6 중에서 선택된 음이온이다.In Formula 1, R is an alkyl or phenyl group having 1 to 8 carbon atoms, n is 2 or 3, X is an anion selected from BF 4 , NO 3 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , PF 6 , and SbF 6 .

본 발명에 따른 올레핀/파라핀 분리용 촉진수송 분리막은Promoted transport membrane for separation of olefin / paraffin according to the present invention

(a) 상기 화학식 1의 즈비터 이온성 은 화합물을 용매에 용해시켜 즈비터 이온성 은 화합물이 용해된 용액을 얻은 다음;     (a) dissolving the zwitter ionic silver compound of Formula 1 in a solvent to obtain a solution in which the zwitter ionic silver compound is dissolved;

(b) 상기 (a) 단계에서 얻은 용액을 지지체 또는 유리판 위에 코팅시킨 후;(b) coating the solution obtained in step (a) on a support or glass plate;

(c) 상기 (b) 단계의 지지체 또는 유리판을 빛과 산소가 차단된 상태에서 건조시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 얻어진다.(c) obtained by a method comprising the step of drying the support or the glass plate of step (b) in a state in which light and oxygen are blocked.

상기 (a) 단계에서 사용되는 용매는 즈비터 이온성 은 화합물을 녹일 수 있고 지지체에 코팅한 후 건조단계에서 완벽하게 제거되는 것을 사용하며 예컨대, 물 또는 탄소수 1 ~ 4의 알코올을 들 수 있다. 용매와 즈비터 이온성 은 화합물은 10:1 내지 1:1의 중량 비율로 사용한다. 상기 비율이 10:1을 초과하면 막의 두께가 너무 얇아져서 막이 샐 염려가 있고, 1:1 미만이면 막이 너무 두꺼워져서 투과가 잘 되지 않기 때문에 바람직하지 못하다.The solvent used in step (a) may be used to dissolve the zwitter ionic silver compound and to be completely removed in the drying step after coating on the support, for example, water or alcohol having 1 to 4 carbon atoms. The solvent and the zwitterionic silver compound are used in a weight ratio of 10: 1 to 1: 1. If the ratio exceeds 10: 1, the thickness of the membrane becomes too thin, which may cause the membrane to leak. If the ratio is less than 1: 1, the membrane becomes too thick and poor in permeation.

또한, 즈비터 이온성 은 화합물이 포함된 분리막의 강도를 높이기 위하여 고분자 물질을 추가로 포함시킬 수도 있다. 이 경우 고분자 물질은 즈비터 이온성 은 화합물을 녹일 수 있는 물 또는 알코올에 잘 용해되는 고분자를 사용하는 것이 좋으며, 고분자와 즈비터 이온성 은 화합물을 용매에 함께 용해시켜 사용한다. 이러한 고분자의 예로는 폴리비닐피롤리디논 (PVP), 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 폴리아크릴아마이드, 폴리에틸렌옥사이드 또는 폴리비닐포르말 등을 들 수 있다.In addition, in order to increase the strength of the separator containing the zwitter ionic silver compound may be further included a polymer material. In this case, it is preferable to use a polymer that is well dissolved in water or an alcohol capable of dissolving the zwitter ionic silver compound, and the polymer and the zwitter ionic silver compound are dissolved together in a solvent. Examples of such polymers include polyvinylpyrrolidinone (PVP), poly (2-ethyl-2-oxazoline), polyacrylamide, polyethylene oxide or polyvinyl formal, and the like.

이때 고분자 화합물은 즈비터 이온성 은 화합물에 대하여 중량비로 10 ~ 50 wt.%의 양으로 사용되는 것이 좋다. 10 ~ 50 wt.% 범위로 사용될 경우, 막의 강도를 유지하는 고분자의 역할을 살리면서, 올레핀에 대한 은 이온의 분리능을 유지할 수 있어 특히 바람직하다. In this case, the polymer compound may be used in an amount of 10 to 50 wt.% Based on the weight of the zwitterionic silver compound. When used in the range of 10 to 50 wt.%, It is particularly preferable because it can maintain the separation ability of silver ions with respect to the olefin while maintaining the role of the polymer for maintaining the strength of the membrane.

지지체는 용매에 용해되지 않는 것을 사용하는데 마이크로미터(㎛) 단위의 미세기공을 가져 투과성이 좋은 것을 사용하는 것이 바람직하며, 예컨대 미세다공성 폴리에스테르 지지막을 들 수 있다.The support is one that does not dissolve in a solvent, but it is preferable to use one having good micropermeability with micropores in micrometer (μm) units, and examples thereof include a microporous polyester support membrane.

촉진수송막의 두께는 지지체에 코팅하는 경우와 유리판 위에 코팅하여 박리하는 경우 모두 필요에 따라 달라지나 대체로 수 ㎛ 가 적합하다.The thickness of the accelerated transport film varies depending on the needs of both the coating on the support and the peeling by coating on the glass plate, but a few μm is generally suitable.

상기 방법에 의하여 제조한 분리막을 이용한 올레핀과 파라핀 분리는 액상 또는 기상에서 실시 할 수 있다. 에텐과 에탄, 프로펜과 프로판, 및 1-부텐과 부탄 혼합물과 같이 상온에서 기체인 분자량이 작은 올레핀과 파라핀 혼합물은 상온에서 기상으로 분리할 수 있으나 상온에서 액체로 존재하는 C5 이상의 올레핀과 파라핀 혼합물의 경우에는 액상 또는 혼합물을 기화시켜 분리 할 수 있다.Olefin and paraffin separation using the membrane prepared by the above method can be carried out in the liquid phase or gas phase. Small molecular weight olefin and paraffin mixtures, such as ethene and ethane, propene and propane, and mixtures of 1-butene and butane, can be separated from the gas phase at room temperature by gas phase, but C 5 or more olefins and paraffins present as liquid at room temperature. In the case of mixtures, the liquid or mixture can be separated by vaporization.

본 발명의 구성은 후술하는 실시예를 통하여 더욱 명확해 질 것이다.The configuration of the present invention will be clearer through the following examples.

실시예 1Example 1

즈비터 이온성 은화합물 ()Zwitterionic silver compounds ( )

0.4 g을 물 1.6g에 녹인 용액을 직경이 47 mm인 지지체 (미세다공성 폴리에스테르 지지막, 0.1㎛)위에 코팅하고 상온에서 빛이 차단된 오븐에서 질소로 12시간 건조시킨 후, 40℃, 진공 상태에서 24시간 동안 다시 건조하여 분리막을 제조하였다. A solution of 0.4 g dissolved in 1.6 g of water was coated on a 47 mm diameter support (microporous polyester support membrane, 0.1 μm), dried in nitrogen in a light-blocked oven at room temperature for 12 hours, and then vacuum at 40 ° C. In the state of drying again for 24 hours to prepare a separator.

이렇게 제조한 막을 투과 실험장치에 장착하고 1:1로 혼합된 프로펜과 프로판의 혼합기체의 압력을 2 기압으로 유지한 상태에서 100시간 동안 투과 실험을 실시하였다. The membrane thus prepared was mounted in a permeation experiment, and the permeation experiment was performed for 100 hours while maintaining the pressure of the mixed gas of propene and propane mixed at 1: 1 at 2 atm.

기체의 투과속도는 비누거품 유량계로 측정되었으며 투과된 기체의 분리능 즉, 투과된 프로판에 대한 프로펜의 양은 TCD 및 Unibead-2S column이 장착된 가스크로마토그래피로 분석하였다. The gas permeation rate was measured with a lather flow meter and the resolution of permeated gas, ie the amount of propene permeated to permeate, was analyzed by gas chromatography with TCD and Unibead-2S column.

투과속도와 프로판에 대한 프로펜의 분리능은 각각 투과실험 시작 후 1시간일 때 67X10-6㎤(STP)/㎠·S·㎝Hg와 120, 100시간일 때는 68X10-6㎤(STP)/㎠·S·㎝Hg와 118로 측정되었다.When the resolution of propene to propane permeation rate and 1 hour after the start of each permeation 67X10 -6 ㎤ (STP) / ㎠ · S · ㎝Hg and 120, when the 100 hours 68X10 -6 ㎤ (STP) / ㎠ It was measured with S.cmHg and 118.

실시예 2-10Example 2-10

실시예 1과 동일한 조건에서 즈비터 이온성 은 화합물 Zwitter ionic silver compounds under the same conditions as in Example 1

()의 종류만 달리하여 분리막을 제조한 후, 투과실험을 실시한 결과를 표 1에 나타내었다.( Table 1 shows the results of permeation experiments after the separation membrane was prepared using only different types of).

실시예 Example 즈비터 이온성 은염의 종류 Types of Zwitter Ionic Silver Salts 선택투과도(프로펜/프로판) Permeability Selection (propene / propane) R R n n X X 1시간 1 hours 100시간 100 hours 22 CH3 CH 3 22 BF4 BF 4 9898 9797 33 C2H5 C 2 H 5 22 NO3 NO 3 131131 132132 44 n-C4H9 nC 4 H 9 22 NO3 NO 3 113113 110110 55 n-C4H9 nC 4 H 9 33 BF4 BF 4 8888 8686 66 CH3 CH 3 33 ClO4 ClO 4 7979 8080 77 C6H5 C 6 H 5 22 CF3SO3 CF 3 SO 3 6868 6868 88 C6H5-CH2 C 6 H 5 -CH 2 22 PF6 PF 6 7272 7070 99 n-C8H17 nC 8 H 17 22 SbF6 SbF 6 6363 6060 1010 C6H5 C 6 H 5 33 NO3 NO 3 6666 6767

실시예 11-15Example 11-15

실시예 1에서 제조한 분리막을 사용하여, 올레핀과 파라핀 혼합물의 종류를 변화시키면서 투과실험을 실시한 결과를 표 2에 나타내었다. Table 2 shows the results of permeation experiments using the separator prepared in Example 1 while changing the type of olefin and paraffin mixture.

실시예Example 혼합기체Gas mixture 분리능(올레핀/파라핀)Resolution (olefins / paraffins) 1시간1 hours 100시간100 hours 1111 에텐/에탄Eten / ethane 147147 148148 1212 1-부텐/n-부탄1-butene / n-butane 114114 113113 1313 1-펜텐/n-펜탄1-pentene / n-pentane 9797 9696 1414 1-헥센/n-헥산1-hexene / n-hexane 8484 8080 1515 이소프렌/n-펜탄Isoprene / n-pentane 125125 125125

실시예 16-19Example 16-19

실시예 1과 동일한 조건에서 물대신에 사용하는 용매의 종류만 달리하여 분리막을 제조한 후, 투과실험을 실시한 결과를 표 3에 나타내었다. Table 3 shows the results of permeation experiments after the separation membranes were prepared using only the type of solvent used instead of water under the same conditions as in Example 1.

실시예Example 용매의 종류Type of solvent 분리능(프로펜/프로판)Resolution (propene / propane) 1시간1 hours 100시간100 hours 1616 메탄올Methanol 105105 105105 1717 에탄올ethanol 9393 9191 1818 이소프로판올Isopropanol 8787 8888 1919 1-부탄올1-butanol 7474 7373

실시예 20-23Example 20-23

실시예 1에서와 동일한 조건에서 다양한 고분자를 즈비터 이온성 은 화합물에 대해 중량 10 wt%을 첨가하여 분리막을 제조한 후, 투과실험을 실시한 결과를 표 4에 나타내었다. Table 4 shows the results of permeation experiments after the separation membrane was prepared by adding 10 wt% of various polymers to the zwitter ionic silver compound under the same conditions as in Example 1.

실시예Example 고분자의 종류Type of polymer 분리능(프로펜/프로판)Resolution (propene / propane) 1시간1 hours 50시간50 hours 2020 폴리(2-에틸-2-옥사졸린)Poly (2-ethyl-2-oxazoline) 115115 114114 2121 폴리에틸렌옥사이드Polyethylene oxide 116116 113113 2222 폴리비닐피롤리디논Polyvinylpyrrolidinone 117117 117117 2323 폴리아크릴아마이드Polyacrylamide 9393 9090

실시예 24-26Example 24-26

실시예 20과 동일한 조건에서 폴리(2-에틸-2-옥사졸린)(POZ)의 양만 변화시켜 분리막을 제조한 후 투과실험을 실시한 결과를 표 5에 나타내었다.In the same conditions as in Example 20, only the amount of poly (2-ethyl-2-oxazoline) (POZ) was changed to prepare a separation membrane, and the results of permeation experiments are shown in Table 5.

실시예Example POZ/즈비터이온성은염 (wt%)POZ / zwitterionic salts (wt%) 분리능(프로펜/프로판)Resolution (propene / propane) 1시간1 hours 100시간100 hours 2424 55 118118 116116 2525 2020 109109 108108 2626 5050 9696 9696

비교예 1-3Comparative Example 1-3

실시예 1에서와 동일한 조건에서 즈비터 이온성 은 화합물 대신에 고분자(POZ)와 은염을 사용하여 분리막을 제조하였다.Under the same conditions as in Example 1, a separator was prepared using a polymer (POZ) and a silver salt instead of the zwitter ionic silver compound.

은염의 사용량은 고분자의 반복 단위체에 대한 몰 비율을 2배로 하여 분리막을 제조한 후 투과실험을 실시한 결과를 표 6에 나타내었다. The amount of the silver salt used is shown in Table 6 after the permeation experiment after preparing the membrane by doubling the molar ratio of the repeating unit of the polymer.

비교예Comparative example 은염의 종류Type of silver salt 분리능(프로펜/프로판)Resolution (propene / propane) 1시간1 hours 10시간10 hours 100시간100 hours 1One AgNO3 AgNO 3 1515 1111 33 22 AgBF4 AgBF 4 9797 7979 3939 33 AgCF3SO3 AgCF 3 SO 3 8383 7272 3535

비교예 1~3의 고분자 POZ와 은염으로만 이루어진 분리막(은염/고분자 반복 단위체의 몰비 = 2)의 경우에는 프로판에 대한 프로펜의 분리능이 시간에 따라 지속적으로 감소하여 100시간일 때의 분리능은 실험 시작 후 1시간일 때의 분리능과 비교하면 약 42%로 낮아졌다.In the case of the membranes composed of the polymer POZ and the silver salt of Comparative Examples 1 to 3 (molar ratio of silver salt / polymer repeating unit = 2), the resolution of propene to propane decreased continuously with time, and the resolution at 100 hours was Compared to the resolution at 1 hour after the start of the experiment, it was lowered to about 42%.

이상에서 설명한 바와 같이 즈비터 이온성 은 화합물을 이용하여 촉진수송 분리막을 제조하는 경우 은 이온이 설포닐 기에 의해 크게 안정화되기 때문에 기존의 고분자 분리막과는 달리 분리과정 중에 은 이온이 환원되는 현상을 방지할 수 있으므로 장시간 운전하여도 막의 성능이 저하되지 않고 초기의 투과도와 분리능을 유지할 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명에 의한 즈비터 이온성 은 화합물을 함유하는 촉진수송 분리막은 기존의 설포네이트기 함유 이온교환 수지(이오노머) 막에 비해 훨씬 간단하고 저렴하게 제조할 수 있는 이점을 지니고 있다.As described above, when the facilitated transport membrane is manufactured using the zwitter ionic silver compound, silver ions are largely stabilized by sulfonyl groups, thereby preventing silver ions from being reduced during the separation process. Therefore, even if it is operated for a long time, the permeability and the resolution of an initial stage can be maintained without degrading the performance of a membrane. In addition, the accelerated transport separation membrane containing the zwitter ionic silver compound according to the present invention has an advantage of being much simpler and cheaper than the conventional sulfonate group-containing ion exchange resin (ionomer) membrane.

Claims (8)

다음 화학식 1의 즈비터 이온성 은 화합물을 주성분으로서 함유하는 올레핀/파라핀 분리용 촉진수송 분리막.Next, an accelerated transport separation membrane for separating olefin / paraffin containing a zwitterionic silver compound represented by Chemical Formula 1 as a main component. 화학식 1Formula 1 식 중, In the formula, R은 탄소수 1 ~ 8의 알킬기 또는 페닐기이고, n은 2 또는 3이며, X-는 BF4, NO3, ClO4, CF3SO3, PF6, 및 SbF6 중에서 선택된 음이온임.R is an alkyl or phenyl group having 1 to 8 carbon atoms, n is 2 or 3, and X is an anion selected from BF 4 , NO 3 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , PF 6 , and SbF 6 . 제 1항에 있어서, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리(2-에틸-2-옥사졸린), 폴리비닐포르말, 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 및 폴리아크릴산 중에서 선택된 고분자를 추가로 함유하는 촉진수송 분리막.The method according to claim 1, further comprising a polymer selected from polyvinylpyrrolidone (PVP), poly (2-ethyl-2-oxazoline), polyvinyl formal, polyethylene oxide (PEO), and polyacrylic acid. Transport membrane. 삭제delete 제 2항에 있어서, 고분자가 즈비터 이온성 은염에 대해 10 ~ 50 wt.%의 양으로 함유된 촉진수송 분리막.3. The facilitated transport membrane of claim 2, wherein the polymer is contained in an amount of 10 to 50 wt.% Based on the zwitterionic silver salt. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 분리 대상 물질이 탄소수 2 내지 6개의 올레핀/파라핀 혼합물 또는 디엔/파라핀 혼합물인 촉진수송 분리막.The promoted transport membrane according to any one of claims 1 to 4, wherein the material to be separated is an olefin / paraffin mixture having 2 to 6 carbon atoms or a diene / paraffin mixture. (a) 다음 화학식 1의 즈비터 이온성 은 화합물을 용매에 용해시켜 즈비터 이온성 은 화합물이 용해된 용액을 얻은 다음     (a) dissolving the zwitter ionic silver compound of Formula 1 in a solvent to obtain a solution containing the zwitter ionic silver compound 화학식 1Formula 1 식 중, In the formula, R은 탄소수 1 ~ 8의 알킬기 또는 페닐기이고, n은 2 또는 3이며, X-는 BF4, NO3, ClO4, CF3SO3, PF6, 및 SbF6 중에서 선택된 음이온임;R is an alkyl or phenyl group having 1 to 8 carbon atoms, n is 2 or 3, and X is an anion selected from BF 4 , NO 3 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , PF 6 , and SbF 6 ; (b) 상기 (a) 단계에서 얻은 용액을 지지체 또는 유리판 위에 코팅시킨 후;(b) coating the solution obtained in step (a) on a support or glass plate; (c) 상기 (b) 단계의 지지체 또는 유리판을 빛과 산소가 차단된 상태에서 건조시키는 단계를 포함하여 이루어지는, 상기 화학식 1의 즈비터 이온성 은 화합물이 함유된 올레핀/파라핀 분리용 촉진수송 고분자 분리막의 제조방법.(c) promoting transporting polymer for olefin / paraffin separation containing the zwitterionic silver compound of Formula 1, comprising drying the support or the glass plate of step (b) in a state where light and oxygen are blocked; Method for producing a separator. 제 6항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 사용되는 용매가 물 또는 탄소수 1 내지 4개의 알코올로서, 즈비터 이온성 은 화합물에 대해 중량비로 1 내지 10배의 양으로 사용되는 제조방법.The method according to claim 6, wherein the solvent used in step (a) is water or an alcohol having 1 to 4 carbon atoms, and is used in an amount of 1 to 10 times by weight based on the zwitterionic silver compound. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, (b) 단계에서 사용되는 지지체가 미세다공성 폴리에스테르 지지막인 제조방법.The production method according to claim 6 or 7, wherein the support used in step (b) is a microporous polyester support membrane.
KR10-2003-0082721A 2003-11-20 2003-11-20 Facilitated transport membranes containing zwitterionic silver complexes for the separation of olefin/paraffin mixtures and its preparation method KR100538544B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0082721A KR100538544B1 (en) 2003-11-20 2003-11-20 Facilitated transport membranes containing zwitterionic silver complexes for the separation of olefin/paraffin mixtures and its preparation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0082721A KR100538544B1 (en) 2003-11-20 2003-11-20 Facilitated transport membranes containing zwitterionic silver complexes for the separation of olefin/paraffin mixtures and its preparation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050048967A KR20050048967A (en) 2005-05-25
KR100538544B1 true KR100538544B1 (en) 2005-12-23

Family

ID=37247558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0082721A KR100538544B1 (en) 2003-11-20 2003-11-20 Facilitated transport membranes containing zwitterionic silver complexes for the separation of olefin/paraffin mixtures and its preparation method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100538544B1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100611682B1 (en) * 2005-07-12 2006-08-14 한국과학기술연구원 Silver nanoparticles/polymer nanocomposites for olefin/paraffin separation membranes and preparation method thereof
WO2007117068A1 (en) * 2006-04-12 2007-10-18 Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Silver nanoparticle-containing polymer film for facilitated olefin transport and method for the fabrication thereof
WO2007117087A1 (en) * 2006-04-12 2007-10-18 Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Facilitated olefin transporting polymer membrane containing metal nanoparticle
KR100845627B1 (en) * 2006-05-29 2008-07-10 경희대학교 산학협력단 Ionic liquid-based olefin transport membranes and preparation method thereof
KR102474693B1 (en) * 2020-09-16 2022-12-08 한국에너지기술연구원 Membrane for olefin separation and method for recovering olefin from waste plastic pyrolysis products using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050048967A (en) 2005-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100444325B1 (en) Facilitated Olefin Transport Membranes containing Silver Salts having Improved Stability and Production Method for the Same
KR100611682B1 (en) Silver nanoparticles/polymer nanocomposites for olefin/paraffin separation membranes and preparation method thereof
US5670051A (en) Olefin separation membrane and process
RU2045509C1 (en) Process for recovering olefins from gaseous stock stream
JP2005193233A (en) Accelerated transport separation membrane for separating alkene hydrocarbon
US6468331B2 (en) Solid state facilitated transport separation membranes using polymer electrolytes for alkene separation
JPH03186327A (en) Surfactant treatment of polyaramid gas separating membrane
KR100530544B1 (en) Facilitated Membranes Comprising Porous Support Membranes and Solid Polymer Electrolyte Containg Transition Metal Salts and Polymers Containing Phthalic Structure
KR100538544B1 (en) Facilitated transport membranes containing zwitterionic silver complexes for the separation of olefin/paraffin mixtures and its preparation method
Thoen et al. Unexpectedly large selectivities for olefin separations utilizing silver ion in ion-exchange membranes
JP3803671B2 (en) Facilitated transport separation membrane including transition metal salt-polymer mixed membrane and porous support membrane
US5498823A (en) Ion-exchange supports for facilitated transport membranes with enhanced selectivity
KR100845627B1 (en) Ionic liquid-based olefin transport membranes and preparation method thereof
Pinnau et al. Olefin separation membrane and process
KR102084359B1 (en) Resin composition for membrane to purify or diagnose biological products and method of preparing the same
KR100531129B1 (en) A method for preparing ionic liquid supported liquid membrane
EP0404416A1 (en) Transition metal exchanged ionomer membrane for hydrocarbon separation
US9662616B2 (en) Aromatic alkyl-substituted polyethersulfone and UV-cross-linked aromatic alkyl-substituted polyethersulfone membranes for gas sepratations
JP3913209B2 (en) Facilitated transport separation membrane comprising a solid polymer electrolyte layer composed of a transition metal salt and a polymer having a carbon double bond and a porous support membrane
Yoshimune Development and Application of Novel Hollow-fiber Carbon Membranes Derived from Poly (phenylene oxide)
US20240350981A1 (en) Selective and hydrogen-stable facilitated transport membranes for olefin-paraffin separation
KR101118238B1 (en) Facilitated transport membrane for separation of acetylenes from olefins
Kim et al. Effect of Salt on Facilitated Propylene Transport through Crosslinked PVA/Silver Salt Complex Membranes

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee