프로필렌/질소 분리를 위한 가교 구조의 PGMA-co-PMMA/DAAB 분리막 (Cross-Linked PGMA-co-PMMA/DAAB Membranes for Propylene/Nitrogen Separation)

서지정보

· 발행기관 : 한국막학회
· 수록지 정보 : 멤브레인 / 30권 / 4호 / 252 ~ 259페이지
· 저자명 : 김나운, 박병주, 김종학

초록

올레핀 가스는 다양한 석유화학물질의 합성에 사용되는 산업적으로 매우 중요한 물질로, 합성 과정에서 미반응된올레핀은 다량의 질소와 함께 배출된다. 이러한 화학 공정의 경제성을 향상시키기 위해서는 미반응한 올레핀을 질소로부터 효율적으로 회수해야 한다. 본 연구에서는 올레핀 중 프로필렌을 질소로부터 효과적으로 분리하기 위해 PGMA-co-PMMA (PGM) 가지형 공중합체를 합성하고, 4,4’-diaminoazobenzene (DAAB)를 도입하여 가교된 멤브레인을 제조하였다. PGM과 DAAB는상온에서 에폭사이드-아민 반응을 통해 쉽게 반응하여 별도의 열처리 없이도 가교 구조의 멤브레인을 형성하였다. 유리상 고분자인 PGM 기반의 멤브레인은 C3H6에 비해 N2를 더 빠르게 투과시키는 결과를 나타내었는데, 순수 PGM 멤브레인의 경우, 0.12 barrer의 N2 투과도와, 32.4의 높은 N2/C3H6 선택도를 보고하였다. DAAB가 가교제로 도입됨에 따라 멤브레인의 열적 안정성이 크게 향상된 것을 TGA 결과로부터 확인하였다. 1 wt%의 DAAB 함량에서 N2/C3H6 선택도는 감소하였으나, N2 투과도가 약 4.7배 증가하는 결과를 나타내었다. 본 연구에서는 많이 연구되지 않은 유리상 고분자 기반의 멤브레인에서의 N2/C3H6 기체 분리 특성을 분석하였으며, 가교를 통해 멤브레인의 열적 안정성을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

영어초록

Olefins are industrially important materials used for the synthesis of various petrochemicals. During the polymerization process, unreacted olefin monomers are discharged together with a large amount of nitrogen. For economic benefits, these olefin gases should be efficiently separated from nitrogen. In this study, a poly(glycidyl methacrylate-co-methyl methacrylate) (PGM) comb-like copolymer was synthesized and 4,4’-diaminoazobenzene (DAAB) was introduced to the copolymer to prepare a cross-linked membrane for C3H6/N2 separation. PGM and DAAB were readily reacted at room temperature through an epoxide-amine reaction without additional thermal treatment. PGM-based membrane, which is a glassy polymer, showed a faster permeation of N2 compared to C3H6. The pristine PGM membrane exhibited the N2 permeability of 0.12 barrer and the high N2/C3H6 selectivity of 32.4. As DAAB was introduced as a cross-linker, the thermal stability of the membrane was significantly improved, which was confirmed by TGA result. The N2/C3H6 selectivity was decreased at 1 wt% of DAAB content, but the N2 permeability increased by approximately 4.7 times. We analyzed N2/C3H6 gas separation properties through a glassy polymer-based membrane, which has not been widely studied. Also, we proposed that thermal stability of the membrane can be greatly improved by the cross-linking method.

참고자료

· 없음