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이산화탄소(CO2)는 천연 가스, 바이오 가스, 매립 가스의 성분으로 존재할 뿐만 아니라 화석연료의 주요 연소 생성물로써 온실 가스의 주범이다. 특히 내연기관의 연료 고효율을 얻고, 가스 수송시스템의 부식을 방지하며, 기후변화에 선제적으로 대응하기 위해서는 이산화탄소(CO2)의 저감 또는 제거 기술이 필수적이다. 지난 수십 년간, 멤브레인 기반 기술의 구성 및 설계 단순성에 의하여 관련 연구가 많이 이루어져 왔으며 많은 발전을 이루었다. 최근 들어, 기존 멤브레인 기반 분리 뿐만 아니라, 새로운 흡착제 기반 분리 기술 등에 대한 관심도 높아지고 있다. 특히, 최근 각광받고 있는 유기-금속 골격체 (Metal Organic Frameworks, MOFs)의 경우, 일반 다공질 흡착제와는 다른 독특한 성질(Flexibility, Gating effect 또는 Open Metal Sites 등)로 인하여, 이를 활용한 다양한 기체 분리 연구가 늘어나고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 대표적 플렉 서블한 물질인 MIL-53(Al)과 강한 결합에너지 site를 다수 보유한 대표적 MOF 물질인 MOF-74(Ni)를 활용하여 온도 및 압력에 따른 이산화탄소 메탄 분리 성능 비교 분석하였으며, 각 물질의 특성별 압력 및 온도에 따라 변화하는 적정 분리 구간을 제시하였다.
Carbon dioxide (CO2) exists not only as a component of natural gas, biogas, and landfill gas, but also as a major combustion product of fossil fuels which leads to a major contributor to greenhouse gases. Hence it is essential to reduce or eliminate carbon dioxide (CO2) in order to obtain high fuel efficiency of internal combustion engine, to prevent corrosion of gas transportation system, and to cope with climate change preemptively. In recent years, there has been a growing interest in not only conventional membrane-based separation but also new adsorbent-based separation technology. Particularly, in the case of metal-organic frameworks (MOFs), it has been received tremendous attentions due to its unique properties (eg : flexibility, gate effect or strong binding site such as open metal sites) which are different from those of typical porous adsorbents. Therefore, in this study, stereotype of two MOFs have been selected as its flexible MOFs (MIL-53) representative and numerous open metal sites MOFs (MOF-74) representative, and compared each other for CO2/CH4 separation performance. Furthermore, varying and changeable separation performance conditions depending on the temperature, pressure or samples’ unique properties are discussed.
Abstract
1. 서 론
2. 실험방법
2.1. 금속-유기 골격체: MIL-53(Al), MOF-74(Ni)
2.2. 특성 분석: X-ray diffraction pattern (XRD),비표면적(BET), 이상흡착용액이론(IAST)
3. 결과 및 고찰
3.1. Textual properties
3.2. 흡착 등온선(Adsorption Isotherm)
3.3. 온도/압력에 따른 이산화탄소 선택도(CO2 Selectivity)
4. 결 론
Reference
