KR101556707B1 - Gas separation membrane and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고 투과성과 선택성을 동시에 갖는 기체 분리막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기체 분리막의 코팅층을 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜의 혼합물로 구성한 것을 특징으로 한다. 이 결과, 본 발명에 의하면 적용 분야에 따라 투과성과 선택성을 유연하게 조절할 수 있다.The present invention relates to a gas separation membrane having both high permeability and selectivity and a method for producing the same, characterized in that the coating layer of the gas separation membrane is composed of a mixture of cellulose acetate and polyethylene glycol. As a result, according to the present invention, permeability and selectivity can be flexibly controlled according to the application field.
Description
본 발명은 기체 분리막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고 투과성과 선택성을 동시에 갖는 기체 분리막 및 그 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명에 의하면 적용 분야에 따라 투과성과 선택성을 유연하게 조절할 수 있다.
The present invention relates to a gas separation membrane and a method for producing the same, and more particularly, to a gas separation membrane having both high permeability and selectivity and a method for producing the same. Particularly, according to the present invention, permeability and selectivity can be flexibly controlled according to application fields.
1960년대에 고분자막의 제조법이 널리 알려진 이래로 에너지 절약 및 환경보호를 주목적으로 하여 여러 응용분야에 걸쳐 다양한 막소재 및 이를 이용한 막분리 공정이 개발되었으며, 특히 이러한 막분리 공정은 이차 오염을 유발하지 않으므로 하천의 수질 개선 및 폐수 처리에 활발히 이용되고 있다.Since the manufacture of polymer membranes is widely known in the 1960s, various membrane materials and their membrane separation processes have been developed for energy conservation and environmental protection. In particular, since such membrane separation processes do not cause secondary contamination, And is being actively used for water quality improvement and wastewater treatment.
고분자를 막으로 만들기 위하여 여러 가지 방법이 있지만 그중 가장 일반적으로 사용되는 방법은 상전이법이다. 건습식 상전이법은 고분자, 용매, 첨가제로 이루어진 도프용액(dope solution) 중에 용매의 증발(evaporation) 속도를 달리하여 유도함으로서 고분자를 고형화하여 기체 분리막으로 제조하는 방법이다. 즉, 용매의 확산과 비용매의 접촉을 통한 강제적인 상전이를 유도하고, 고분자 용액의 제조시 용매와 함께 상전이 속도 및 막의 성능 향상을 위하여 비용매를 첨가하여 적용 분야에 따른 특성을 갖는 지지체를 제조하게 된다.There are many ways to make polymers into membranes, but the most commonly used method is phase transfer. The dry-wet phase transition method is a method for producing a gas separation membrane by solidifying a polymer by inducing the evaporation speed of a solvent in a dope solution composed of a polymer, a solvent and an additive. In other words, induction of forced phase transition through diffusion of solvent and non-solvent contact, and addition of non-solvent to improve phase transfer rate and membrane performance together with solvent in the production of polymer solution, .
상전이법을 이용하여 고분자막을 제조하기 위하여는, 먼저 고분자와 이를 용해시키는 용매로 구성된 균일한 고분자용액을 제조하고, 상기 고분자용액과 불균일 혼합물을 이루는 비용매를 첨가함으로서 상전이를 유발하여 고분자막을 형성한다. 상기 고분자막을 형성하는 공정은 일반적으로 다음과 같은 4가지 공정으로 이루어진다.In order to produce a polymer membrane using the phase transfer method, a uniform polymer solution composed of a polymer and a solvent for dissolving the polymer is prepared, and a non-solvent forming a heterogeneous mixture with the polymer solution is added to induce a phase transition to form a polymer membrane . The process for forming the polymer membrane generally comprises the following four processes.
1. 고분자 용액의 캐스팅 혹은 이중노즐을 통한 방사 (건, 습식방사)1. Casting of polymer solution or spinning through double nozzles (dry, wet spinning)
2. 비용매가 있는 응고조 내에서 상전이를 일으켜서 분리층과 다공성 지지체로 구성된 비대칭막의 형성2. Formation of an asymmetric membrane consisting of a separation layer and a porous support by causing a phase transition in the coagulation tank
3. 비대칭막내에 존재하는 용매의 세척 및 건조3. Washing and drying of solvents present in asymmetric membranes
4. 열처리, 코팅 등의 후처리 공정4. Post-treatment process such as heat treatment and coating
이와 같은 공정에 의하여 제조된 중공사 고분자막은 상반되는 구조적 특징을 가지는 층들, 즉 미세다공 구조를 가진 분리층과 다수의 기공이 형성되어 있는 다공성층으로 이루어져 비대칭적 구조를 가진다. 상기 중공사 고분자막을 액체혼합물을 선택적으로 분리, 농축하기 위한 한외여과막으로 사용하기 위하여는 상기 분리층과 다공성층의 구조가 적절히 조절되어야 한다. 즉, 상기 분리층 내에 존재하는 미세기공의 공경이 너무 크거나 그 분포가 일정하지 못하면, 투과도는 높지만 분리하고자 하는 혼합물에 대한 선택성을 나타내기 어려우며, 상기 다공성층에 충 분한 크기의 기공이 형성되지 못하면 선택성은 높으나 분리대상 성분의 투과량이 감소하게 된다. 즉, 투과도를 우수하게 하면 용질 저지율이 떨어지고, 저지율을 높이면 투과도가 떨어지게 된다. 따라서 높은 선택성과 투과성을 가진 막을 제조하기 위하여는, 분리층에 존재하는 기공의 공경 및 그 공경이 균일하게 분포되어야 하며, 하부구조인 다공성층의 다공성 정도를 적절히 조절하여 용지저지율을 유지하면서 투과저항을 최소화하여야 한다.The hollow polymer membrane produced by such a process has an asymmetric structure composed of layers having opposite structural characteristics, that is, a separation layer having a microporous structure and a porous layer having a plurality of pores. In order to use the hollow polymer membrane as an ultrafiltration membrane for selectively separating and concentrating a liquid mixture, the structure of the separation layer and the porous layer should be appropriately controlled. That is, if the pore size of the micropores existing in the separation layer is too large or the distribution thereof is not constant, the permeability is high, but it is difficult to exhibit selectivity for the mixture to be separated and pores of sufficient size are formed in the porous layer The selectivity is high but the permeation amount of the component to be separated decreases. That is, when the permeability is excellent, the solute blocking rate is decreased, and when the blocking rate is increased, the permeability is decreased. Therefore, in order to manufacture a membrane having high selectivity and permeability, the pore size and pore size of the pores existing in the separation layer must be uniformly distributed, and the degree of porosity of the porous layer, which is the bottom structure, Should be minimized.
그러므로, 종래기술은 투과성과 선택성을 동시에 만족하는 분리막을 제조할 수 없는 한계가 있다.
Therefore, the prior art has a limitation in that it can not produce a separation membrane that simultaneously satisfies both permeability and selectivity.
상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 고투과성과 선택성을 동시에 갖는 기체 분리막 및 그 제조방법을 제공하는 데에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention, which has been devised to solve the above problems, is to provide a gas separation membrane having both high permeability and selectivity and a method for producing the same.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지지체의 표면에 코팅층이 형성되는 기체 분리막에 있어서, 상기 코팅층은 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는 혼합물인 것을 특징으로 하는 기체 분리막이다.In order to accomplish the above object, the present invention is a gas separation membrane in which a coating layer is formed on a surface of a support, wherein the coating layer is a mixture comprising cellulose acetate and polyethylene glycol.
상기 폴리에틸렌 글리콜의 분자량은 200 ~ 35000 g/mol인 것을 특징으로 한다.The molecular weight of the polyethylene glycol is 200 to 35000 g / mol.
또, 상기 폴리에틸렌 글리콜은 5~20wt.%인 것을 특징으로 한다.The content of the polyethylene glycol is 5 to 20 wt.%.
또 다른 발명은, 상기 기체 분리막을 제조하는 기체 분리막 제조방법을써, 지지체를 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는 코팅액에 침지시키는 단계; 및 침지 후 지지체를 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a gas separation membrane for manufacturing the above gas separation membrane, comprising the steps of: immersing a support in a coating solution containing cellulose acetate and polyethylene glycol; And drying the support after immersion.
이 때, 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜의 혼합비는 목적하는 선택도와 투과도를 결정하는 단계; 및 목적된 선택도와 투과도를 선택도/투과도 테이블로부터 근사치를 선택하여 실제 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜의 혼합비를 결정하는 단계를 포함하는 정할 수 있다.At this time, the mixing ratio of cellulose acetate and polyethylene glycol is determined by determining the desired selectivity and permeability; And determining the desired selectivity and permeability by selecting an approximate value from the selectivity / permeability table to determine the actual mixing ratio of cellulose acetate and polyethylene glycol.
상기 코팅액은 아세트산(Acetic acid)과 이소프로판올(IPA)를 혼합한 코팅용매에 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜을 용해시켜 사용하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 코팅용매에서 아세트산의 배합비는 셀룰로스 아세테이트의 배합비에 비례하여 증가시킬 수 있다.
The coating solution is characterized in that cellulose acetate and polyethylene glycol are dissolved in a coating solvent obtained by mixing acetic acid and isopropanol (IPA). Here, the mixing ratio of acetic acid in the coating solvent may be increased in proportion to the compounding ratio of cellulose acetate.
본 발명을 통하여 투과성과 선택성을 동시에 갖는 복합막의 제조가 가능하며, 기존의 타 공정에 비하여 단순한 공정으로 연속적인 복합막의 제조가 가능하다. 또한 다양한 PEG의 분자량과 혼합비율을 선택가능하기 때문에 적용 분야에 따라 유연하게 응용이 가능하다.According to the present invention, it is possible to produce a composite membrane having both permeability and selectivity, and it is possible to produce a continuous composite membrane by a simple process as compared with other conventional processes. In addition, since the molecular weight and mixing ratio of various PEGs can be selected, it can be applied flexibly according to the application field.
본 발명을 통해 제조된 셀룰로즈 아세테이프와 폴리에틸렌 글리콜을 혼합하여 코팅한 분리막은 선택층의 확산도를 증가시켜 투과도 향상을 기대할 수 있을 뿐만 아니라 친수성 소재를 이용하였기 때문에 수분 및 이산화탄소 및 황산화물과 같은 극성기체의 분리 및 포집 기술에 적용 가능할 것으로 예상된다. 특히 지지체 위에 코팅하여 제조된 복합막은 물리적 특성의 향상과 동시에 투과선택성의 향상을 기대할 수 있을 것으로 예상된다.
The separation membrane prepared by mixing cellulose acetic tape and polyethylene glycol prepared by the present invention can increase permeability by increasing the diffusion degree of the selective layer, and besides, since the hydrophilic material is used, water and a polar gas such as carbon dioxide and sulfur oxide It is expected that the method will be applicable to the separation and collection technology of Particularly, it is expected that the composite membrane prepared by coating on a support may improve the physical properties and the permeation selectivity at the same time.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 중공사막의 개략적인 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따라 제조된 중공사막의 SEM사진이다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 중공사막의 N2투과도 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따라 제조된 중공사막의 SF6투과도 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따라 제조된 중공사막의 N2/SF6 선택도 그래프이다.1 is a schematic cross-sectional view of a hollow fiber membrane produced according to the present invention.
2 to 4 are SEM photographs of the hollow fiber membrane produced according to the present invention.
5 is a graph of N 2 permeability of a hollow fiber membrane produced according to the present invention.
6 is a graph of SF 6 permeability of a hollow fiber membrane produced according to the present invention.
Figure 7 is a graph of N 2 / SF 6 selectivity of the hollow fiber membranes prepared according to the present invention.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components, and the same reference numerals will be used to designate the same or similar components. Detailed descriptions of known functions and configurations are omitted.
본 발명에서는 내압성, 내열성이 우수한 소수성 고분자 지지체의 외부에 친수성 고분자 소재를 코팅하여 복합 분리막을 제조하고자 한다. 상기 코팅에 사용되는 코팅액으로는 친수성 소재인 셀룰로즈 아세테이트(CA : Cellulose acetate)와 폴리에틸렌 글리콜(PEG : Polyethylene glycol)를 혼합하여 사용하는 것에 특징이 있다.In the present invention, a hydrophilic polymeric material is coated on the outside of a hydrophobic polymer scaffold having excellent pressure resistance and heat resistance to produce a composite membrane. Cellulose acetate (CA) and polyethylene glycol (PEG) are mixed and used as a coating liquid for the coating.
셀룰로즈 아세테이트는 친수성 소재로써 높은 선택성을 갖고 저렴한 비용과 막으로 제조하기 용이한 특징을 갖고 있기 때문에 분리막 소재로 많이 사용되고 있으며, 특히 주로 수처리 분리막에 많이 사용되고 있다. 셀룰로즈 아세테이트의 용매로 사용되는 NMP(N-methyl-2-pyrrolodone), 아세트산 등은 용해력(용질을 분산시킬 수 있는 능력, solvent power)가 크기 때문에 주로 중공사막을 제조하여 사용하고 있다. 셀룰로즈 아세테이트는 친수성을 갖고 있으며 내염소성이 우수하고 가격이 저렴하다는 장점이 있다. 하지만 강도가 약하고 내열성, 내화학성 등이 약하다는 문제점을 갖고 있기 때문에 단일막으로 응용 범위가 한정적이다. 또, 투과도가 낮기 때문에 실제 공정에 적용하는데 있어 어려움이 있다. Cellulose acetate is widely used as a membrane material because it has high selectivity as a hydrophilic material, has low cost, and is easy to manufacture as a membrane, and is mainly used in water treatment membranes. NMP (N-methyl-2-pyrrolodone), acetic acid, etc., which are used as a solvent for cellulose acetate, are mainly used for manufacturing hollow fiber membranes because of their large solubility ability (solvent power). Cellulose acetate has the advantage of being hydrophilic, having excellent chlorine resistance and being inexpensive. However, since the strength is weak, heat resistance and chemical resistance are weak, the application range is limited to a single membrane. Further, since the transmittance is low, it is difficult to apply it to an actual process.
이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 고무상 고분자인 폴리에틸렌 글리콜을 다양한 분자량(Mw= 200 ~ 35000 g/mol)으로 셀룰로즈 아세테이트에 대하여 일정한 비율로 혼합한 코팅액을 제조하였다. 폴리에틸렌 글리콜은 선택층 내에 FFV(fractional free volume)을 증가시켜주는 역할을 한다. 특히 분자량이 클수록 FFV가 커지기 때문에 투과도가 증가하게 된다. 또한 폴리에틸렌 글리콜의 첨가로 인해 고분자 구조 내에 EO unit(polar ether oxygen)의 함량이 증가함으로써, CO2, SO2와 같은 극성가스와 수분의 투과에 유리한 조건이 형성될 수 있다. 이 때, 코팅액에 대한 폴리에틸렌 글리콜의 혼합비율은 5~20wt.%이다. 폴리에틸렌 글리콜 함량을 5 wt.%보다 작게 하면 투과도와 선택도의 향상이 크지 않고, 20 wt. %이상으로 하면 고무상 고분자 함량의 증가로 인해 물리적 강도가 저하되고, 복합 중공사막 간의 점착이 발생하게 된다.In order to solve this problem, a coating solution was prepared by mixing polyethyleneglycol, a rubbery polymer, with cellulose acetate at various molecular weights (Mw = 200 to 35000 g / mol). Polyethylene glycol plays a role in increasing the fractional free volume (FFV) in the selected layer. In particular, the higher the molecular weight, the larger the FFV and hence the higher the transmittance. In addition, due to the addition of polyethylene glycol, the content of EO unit (polar ether oxygen) in the polymer structure is increased, so that favorable conditions for polar gas and water permeation such as CO 2 and SO 2 can be formed. At this time, the mixing ratio of polyethylene glycol to the coating liquid is 5 to 20 wt.%. If the content of polyethylene glycol is less than 5 wt.%, The improvement of the permeability and selectivity is not significant. %, The physical strength is lowered due to the increase of the rubber - like polymer content, and the adhesion between the composite hollow fiber membranes occurs.
코팅액을 제조하기 위한 코팅용매로는 아세트산(Acetic acid)과 이소프로판올(IPA)를 혼합하여 사용할 수 있다. 코팅용매 자체로는 아세트산만으로 가능하지만 코팅용매의 휘발성(volatility)을 높이기 위해서 이소프로판올을 혼합할 수 있다. 휘발성이 높아지면 코팅층이 형성되기 유리한 조건(온도, 시간)이 되기 때문에 지지체 표면에 더욱 정교한 코팅층을 제조할 수 있어서 바람직하다. 혼합비율(중량비)은 아세트산:이소프로판올 = 1~5:1, 더욱 바람직하게는 2.5~3.5 : 1로 혼합하여 사용한다. 혼합비율은 아세트산이 적어질수록(이소프로판올의 양이 증가할수록) 셀룰로스 아세테이트가 용해되는 양이 줄어들기 때문에 코팅용액의 농도에 따라 다르게 할 수 있다.As the coating solvent for preparing the coating solution, acetic acid and isopropanol (IPA) may be mixed and used. The coating solvent itself may be acetic acid alone, but isopropanol may be mixed to increase the volatility of the coating solvent. As the volatility increases, the coating layer becomes favorable for forming the coating layer (temperature, time), so that a more elaborate coating layer can be produced on the surface of the support. The mixing ratio (weight ratio) is used in a mixture of acetic acid: isopropanol = 1: 5: 1, more preferably 2.5: 3.5: 1. The mixing ratio can be varied depending on the concentration of the coating solution as the amount of cellulose acetate is reduced as the amount of acetic acid (amount of isopropanol is increased) is decreased.
소수성 고분자 지지체의 소재로는 폴리술폰(Polysulfone), 폴리에테르술폰(Polyethersulfone), 폴리에터이미드(Polyetherimide), 폴리이미드(Polyimide) 등을 이용할 수 있다. 본 발명에서는 소수성 고분자를 지지체로 하여 제조된 다공성 중공사막에 대하여 설명하지만, 평막으로 제조하는 것도 가능하다. 여기서 지지체의 역할은 기계적 강도를 유지해주고 지지체의 투과도를 높이기 위하여 다공성 막으로 제조한다. 여기서, 지지체의 제조방법은 공지의 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.Polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, polyimide, and the like can be used as the material of the hydrophobic polymer scaffold. In the present invention, a porous hollow fiber membrane prepared using a hydrophobic polymer as a support is described, but it is also possible to fabricate a flat membrane. Here, the support is made of a porous membrane in order to maintain the mechanical strength and increase the permeability of the support. Here, since the method of manufacturing the support is a well-known technique, a detailed description thereof will be omitted.
제조된 지지체를 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜을 혼합한 코팅액의 접촉시간은 지지체의 소재, 공극률 등을 고려하여 결정한다. 이는 코팅액이 지지체 내로 스며드는 시간과 양이 다르기 때문이다. 폴리에테르술폰을 지지체로 하여 복합막을 제조할 경우 3초 미만으로 한다. 접촉시간이 길어지면 지지체 내로 스며드는 코팅액 양이 증가하여 건조시간을 길게 가져가야 하며, 지지체의 물리적 특성에 따라서 용매(아세트산)에 의하여 팽윤현상(swelling)이 발생할 수 있다. 지지체를 코팅액에 침지 후, 건조 온도는 70~120 ℃로 조절하며, 건조시간은 5~10분 내외로 한다.The contact time of the coating solution obtained by mixing the prepared support with cellulose acetate and polyethylene glycol is determined in consideration of the material of the support, porosity and the like. This is because the amount of time the coating liquid penetrates into the support is different. When the composite membrane is prepared using polyethersulfone as a support, it should be less than 3 seconds. If the contact time is prolonged, the amount of the coating liquid penetrating into the support increases, so that the drying time must be prolonged, and swelling may occur due to the solvent (acetic acid) depending on the physical properties of the support. After immersing the support in the coating solution, the drying temperature is adjusted to 70 to 120 ° C and the drying time is about 5 to 10 minutes.
이렇게 제조된 중공사막(100)은 도 1에 도시된 바와 같은 구조를 가지게 된다. 상기 중공사막(100)의 단면이 내측으로부터 내표면(102), 내부기공층(104), 중간완충층(106), 외부기공층(108), 코팅층(110)의 순으로 이루어진다. 코팅층(110)을 제외한 나머지 구성요소는 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다. 상술한 방법으로 제작된 도 2 내지 도 4는 폴리에테르술폰을 지지체로 하여 셀룰로즈 아세테이트 3wt.%과 폴리에틸렌 글리콜(분자량: 600 g/mol) 5wt.%를 아세트산과 이소프로판올을 혼합한 용매 92wt.%에 용해시킨 코팅액을 코팅하여 제조된 외경 830㎛, 내경 561㎛, 두께 134.5㎛를 가지는 중공사막의 SEM 사진이다. 이 때, 코팅층의 두께 107㎚이다.
The thus fabricated
[시험예][Test Example]
시험예는 폴리에테르술폰을 지지체로 하고, 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜을 분자량 및 혼합조성을 달리하여 기체의 투과도 및 선택도를 비교하였다. 비교결과는 표 1 및 도 5 내지 7에서 확인이 가능하다.
Tests were conducted on polyether sulfone as a support, and cellulose acetate and polyethylene glycol were compared in gas permeability and selectivity by varying molecular weight and mixing composition. The results of the comparison are shown in Table 1 and Figs. 5 to 7.
결과를 확인하면, 같은 분자량에 대해서는 폴리에틸렌 글리콜의 함량이 증대하면 투과도는 증대하지만, 선택도는 감소하는 것을 알 수 있다. 다만, 이 경우에도 코팅액이 셀룰로즈 아세테이트만 사용한 것에 비교하면 월등하게 선택도는 증대한다. 또한, 투과도가 월등하게 증대한 것에 비해 선택도의 감소량은 적게 나타났다.From the results, it can be seen that as the content of polyethylene glycol increases for the same molecular weight, the permeability increases but the selectivity decreases. However, even in this case, the selectivity is greatly increased as compared with the case where the coating liquid is cellulose acetate alone. In addition, the decrease in the selectivity was smaller than the increase in the transmittance.
또, 폴리에틸렌 글리콜의 함량이 일정한 경우에 폴리에틸렌 글리콜의 분자량이 증대하면 투과도는 증대하지만 선택도는 감소하는 것을 알 수 있다. 이 때, 폴리에틸렌 글리콜의 분자량을 늘리는 경우의 투과도의 증대폭이 폴리에틸렌 글리콜의 함량을 늘리는 경우의 증대폭보다 더 큰 것을 확인할 수 있다. 이 경우에도 선택도의 감소효과는 투과도의 증대폭보다는 작게 나타났다. 특히, 폴리에틸렌 글리콜의 분자량이 6000 g/mol이고 10wt.%를 혼합한 경우에는 선택도가 코팅액이 셀룰로즈 아세테이트만 사용한 것보다도 낮게 나타났다.In addition, when the molecular weight of the polyethylene glycol is increased when the content of polyethylene glycol is constant, the permeability increases but the selectivity decreases. At this time, it can be seen that the increase in the permeability in the case of increasing the molecular weight of polyethylene glycol is larger than the increase in the increase in the content of polyethylene glycol. Even in this case, the decrease effect of selectivity is smaller than the increase in transmittance. Particularly, when the molecular weight of polyethylene glycol was 6000 g / mol and 10 wt.% Of the mixture was mixed, the selectivity was lower than that of cellulose acetate alone.
따라서, 이러한 셀룰로즈 아세테이트의 분자량 및 함량에 따라 선택도/투과도 테이블을 만들어서 원하는 투과도와 선택도를 설계하는 것이 가능하다. 즉, 미리 필요한 선택도와 투과도를 결정하고, 이 값을 기준으로 선택도/투과도 테이블로부터 근사치를 잡아서, 보정된 투과도와 선택도를 결정한다. 그리고, 이 값으로부터 실제 셀룰로즈 아세테이트의 분자량 및 함량을 결정하고, 이를 기준으로 기체 분리막을 제조할 수 있다.
Therefore, it is possible to design a desired degree of permeability and selectivity by making a selectivity / permeability table according to the molecular weight and content of such cellulose acetate. That is, the necessary selectivity and transmittance are determined in advance, an approximate value is determined from the selectivity / transmittance table based on this value, and the corrected transmittance and selectivity are determined. From this value, the molecular weight and the content of the actual cellulose acetate can be determined, and the gas separation membrane can be manufactured on the basis of this.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that
100: 중공사막
102: 내표면
104: 내부기공층
106: 중간완충층
108: 외부기공층
110: 코팅층100: hollow fiber membrane
102: inner surface
104: inner pore layer
106: intermediate buffer layer
108: outer pore layer
110: Coating layer
Claims (7)
상기 기체 분리막은,
아세트산(Acetic acid)과 이소프로판올(IPA)를 혼합한 코팅용매에 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜을 용해시켜 코팅액을 제조하는 단계;
상기 지지체를 상기 코팅액에 침지시키는 단계;
상기 지지체를 건조시키는 단계를 포함하는 제조공정에 의해 제조되고,
상기 코팅층은 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는 혼합물이며,
상기 폴리에틸렌 글리콜은, 분자량은 2000g/mol이고, 상기 코팅액의 10wt.%를 차지하는 것을 특징으로 하는 육불화황(SF6) 분리용 기체 분리막.A gas separation membrane for separating sulfur hexafluoride (SF 6 ) in which a coating layer is formed on the surface of a support,
The gas-
Preparing a coating solution by dissolving cellulose acetate and polyethylene glycol in a coating solvent obtained by mixing acetic acid and isopropanol (IPA);
Immersing the support in the coating solution;
Drying the support, and drying the support,
Wherein the coating layer is a mixture comprising cellulose acetate and polyethylene glycol,
Wherein the polyethylene glycol has a molecular weight of 2000g / mol, and sulfur hexafluoride (SF 6) gas separation membrane according to claim that account for 10wt.% Of the coating solution.
상기 기체 분리막은,
아세트산(Acetic acid)과 이소프로판올(IPA)를 혼합한 코팅용매에 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜을 용해시켜 코팅액을 제조하는 단계;
상기 지지체를 상기 코팅액에 침지시키는 단계;
상기 지지체를 건조시키는 단계를 포함하는 제조공정에 의해 제조되고,
상기 코팅층은 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는 혼합물이며,
상기 폴리에틸렌 글리콜은, 분자량은 6000g/mol이고, 상기 코팅액의 5wt.%를 차지하는 것을 특징으로 하는 육불화황(SF6) 분리용 기체 분리막.A gas separation membrane for separating sulfur hexafluoride (SF 6 ) in which a coating layer is formed on the surface of a support,
The gas-
Preparing a coating solution by dissolving cellulose acetate and polyethylene glycol in a coating solvent obtained by mixing acetic acid and isopropanol (IPA);
Immersing the support in the coating solution;
Drying the support, and drying the support,
Wherein the coating layer is a mixture comprising cellulose acetate and polyethylene glycol,
Wherein the polyethylene glycol has a molecular weight of 6000g / mol, and sulfur hexafluoride (SF 6) gas separation membrane according to claim that account for 5wt.% Of the coating solution.
상기 기체 분리막은,
아세트산(Acetic acid)과 이소프로판올(IPA)를 혼합한 코팅용매에 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜을 용해시켜 코팅액을 제조하는 단계;
상기 지지체를 상기 코팅액에 침지시키는 단계;
상기 지지체를 건조시키는 단계를 포함하는 제조공정에 의해 제조되고,
상기 코팅층은 셀룰로즈 아세테이트와 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는 혼합물이며,
상기 폴리에틸렌 글리콜은, 분자량은 6000g/mol이고, 상기 코팅액의 10wt.%를 차지하는 것을 특징으로 하는 육불화황(SF6) 분리용 기체 분리막.A gas separation membrane for separating sulfur hexafluoride (SF 6 ) in which a coating layer is formed on the surface of a support,
The gas-
Preparing a coating solution by dissolving cellulose acetate and polyethylene glycol in a coating solvent obtained by mixing acetic acid and isopropanol (IPA);
Immersing the support in the coating solution;
Drying the support, and drying the support,
Wherein the coating layer is a mixture comprising cellulose acetate and polyethylene glycol,
Wherein the polyethylene glycol has a molecular weight of 6000g / mol, and sulfur hexafluoride (SF 6) gas separation membrane according to claim that account for 10wt.% Of the coating solution.
상기 코팅용매에서 상기 아세트산의 배합비는 상기 셀룰로스 아세테이트의 배합비에 비례하여 증가되는 것을 특징으로 하는 육불화황(SF6) 분리용 기체 분리막.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The blending ratio of the acid in the coating solvent is sulfur hexafluoride (SF 6) gas separation membrane according to claim to be increased in proportion to the mixing ratio of the cellulose acetate.
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