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자가가교형 P(GMA-g-PPG)-co-POEM) 분리막의 이산화탄소/질소 분리 성능에 대한 PVP의 영향 KCI 등재

Effect of PVP on CO2/N2 Separation Performance of Self-crosslinkable P(GMA-g-PPG)-co-POEM) Membranes

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/346561
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멤브레인 (Membrane Journal)
한국막학회 (The Membrane Society Of Korea)
초록

무분별한 이산화탄소 배출로 인한 지구온난화는 이상기후와 생태계 파괴 등을 초래함으로써 인간의 삶에 심각한 영향을 미치고 있다. 이러한 문제의 근본 원인인 이산화탄소 배출을 저감하는 방법으로 본 연구에서는 자가-가교 성질이 있는 P(GMA-g-PPG)-co-POEM) (SP) 공중합체와 상용 고분자인 polyvinylpyrrolidone (PVP)를 혼합하여 블렌드 고분자 분리막을 제조하는 방법을 제시하였다. PVP 함량에 따른 분리막의 이산화탄소/질소 투과 특성을 확인하였으며, PVP의 함량이 증가 할수록 투과도는 감소하고 선택도는 증가하는 결과를 보였다. 특히 PVP 함량이 30 wt%인 경우, 투과도는 순수 SP 고분자의 CO2 투과도인 72.9 GPU에서 12.6 GPU로 감소하였으나, CO2/N2 선택도는 28.1에서 50.4로 약 79% 증가하였다. 이는 SP 공중합체와 PVP 사이의 수소결합으로 인해 고분자 사슬이 더욱 조밀하게 배열되기 때문인 것으로 볼 수 있으며, 이를 FT-IR, TGA, XRD, SEM을 통해 분석하였다. 따라서, 본 연구에서는 SP/PVP 고분자 블렌드 내 PVP의 함량을 조절함으로써 분리막의 투과도 및 선택도를 손쉽게 조절할 수 있음을 확인하였다.

Global warming due to indiscriminate carbon dioxide emissions has a profound impact on human life by causing abnormal climate change and ecosystem destruction. As a way to reduce carbon dioxide emissions, in this study, we presented a polymeric membrane prepared by blending a self-crosslinkable P(GMA-g-PPG)-co-POEM (SP) copolymer and commercial polymer polyvinylpyrrolidone (PVP). As the content of PVP increased, it was observed that the gas permeance decreased and CO2/N2 selectivity increased. At 30 wt% PVP content, the CO2 permeance of the membrane decreased from 72.9 GPU of pure SP polymer to 12.6 GPU, while CO2/N2 selectivity improved by 79% from 28.1 to 50.4. It results from the hydrogen bonding between the SP copolymer and PVP, leading to more compact structure of the polymer chains, which was confirmed by FT-IR, TGA, XRD and SEM analysis. Therefore, we suggest that the permeance and selectivity of the membranes can be easily adjusted as desired by controlling the PVP content in the SP/PVP polymer blend.

목차
요 약
 Abstract
 1. 서 론
 2. 실험방법
  2.1. 재료 및 시약
  2.2. 고분자 제조
  2.3. 분리막 제조
  2.4. 기체 투과 실험
  2.5. 분석 장비
 3. 결과 및 고찰
  3.1. 공중합체 합성 및 상호작용 분석
  3.2. 열적 특성 및 구조 분석
  3.3. 분리막 제조 및 기체 분리 특성 평가
 4. 결 론
저자
  • 김나운(연세대학교 화공생명공학과) | Na Un Kim (Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Yonsei University)
  • 박병주(연세대학교 화공생명공학과) | Byeong Ju Park (Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Yonsei University)
  • 박민수(연세대학교 화공생명공학과) | Min Su Park (Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Yonsei University)
  • 김종학(연세대학교 화공생명공학과) | Jong Hak Kim (Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Yonsei University) Corresponding author