셀룰로오스 아세테이트 중공사 분리막을 이용한 바이오가스 분리에 대한 향류 흐름 모델의 적용성 (Suitability of Counter-current Model for Biogas Separation Processes using Cellulose Acetate Hollow Fiber Membrane)

서지정보

· 발행기관 : 유기성자원학회
· 수록지 정보 : 유기물자원화 / 28권 / 4호 / 43 ~ 52페이지
· 저자명 : 정상철, 권기욱, 전미진, 전용우

초록

멤브레인을 이용한 기체 분리 기술이 발전함에 따라 분리 과정을 설명하기 위해 다양한 수학적 모델을개발하고 적용해 왔다. 본 연구에서는 셀룰로오스 아세테이트(CA) 중공사 분리막을 제조하여 실험에 사용하였다.
메탄, 질소, 산소 및 이산화탄소 순수가스를 이용하여 투과도를 측정하고, 향류 흐름 모델(Counter-current model)을적용하여 실험데이터와 비교/해석하였다. CA 막에 대한 이산화탄소와 메탄의 투과도는 각각 25.82 GPU와 0.65 GPU로 나타났다. CO2/CH4 선택도는 39.7이었다. 순수가스 테스트 후 세 가지 모의 혼합가스에 대한 분리 테스트를수행하였으며, 다양한 stage-cut 조건에서 투과된 가스의 농도를 측정하였다. 실험으로 얻은 데이터를 향류 흐름모델로 비교한 결과 상당히 일치하는 것으로 나타났으며, CA 멤브레인 모듈을 사용한 바이오가스 분리를 수학모델로 구현할 수 있었다. 또한 유한차분법(FDM)을 적용하여 멤브레인에서 바이오가스의 분리 거동을 유추할수 있었다. 향후 향류 흐름 모델은 바이오가스 분리 공정을 위한 모델로서 활용 가능할 것으로 기대된다.

영어초록

As the membrane gas separation technology grows, various models were developed by numerous researchers to describe the separation process. In this work, the counter-current model was compared thoroughly with experimental data. Experimentally, hollow fiber membrane using CA module was prepared for the separation of biogas. The pure gas permeation properties of membrane module for methane, nitrogen, oxygen, and carbon dioxide were measured. The permeance of CO2 and CH4 were 25.82 GPU and 0.65 GPU, respectively. The high CO2/CH4 selectivity of 39.7 was obtained. the separation test for three different simulated mixed gases were carried out after pure gas test, and the gas concentration of the permeate at various stage-cut were measured from CA membrane module. Results showed that the experimental data agreed with the numerical simulation. A mathematical model has implemented in this study for the separation of biogas using a membrane module. The finite difference method (FDM) is applied to calculate the membrane biogas separation behaviors. Futhermore, the counter-current model can be considered as a convenient model for biogas separation process.

참고자료

· 없음