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증기투과를 이용한 휘발성유기물(volatile organic compounds, VOCs)/N2 혼합물의 분리에서 농도분극현상이 투과거동에 미치는 영향을 연구하였다. 막 재료는 VOCs와 친화력이 큰 poly(dimethylsiloxane)(PDMS) 막을 사용하였으며, VOCs는 염소화탄화수소류 중에 탄소수와 치환된 염소수를 고려하여 CH2Cl2, CHCl3, C2H4Cl2, C2H3Cl3 를 사용하였다. Feed의 유속, 투과온도, VOCs의 농도 등의 변화에 따른 투과거동의 변화를 관찰하였다. 유속이 감소함에 따라 막의 투과분리성능의 감소가 관찰되었으며, 응축성이 큰 VOCs일수록, VOCs의 농도가 높을수록 또는 투과 온도가 낮을수록 감소 폭이 큰 경향을 보였다. 이와 같은 투과거동의 변화는 농도분극현상에 의한 것으로, 유속이 감소함에 따라 경계층 내의 물질전달계수가 감소하여 농도분극현상이 증가하기 때문에 나타나는 투과거동의 변화로 해석하였다. 결과적으로 VOCs/기체 혼합물의 증기투과를 통한 분리 시 농도분극현상이 크지 않을 것이라는 일반적인 생각과는 달리 고무상 막을 통한 증기투과에서는 농도분극현상에 의한 막 성능의 감소가 크게 나타났다.
Influence of concentration polarization has been investigated on the vapor permeation of VOCs/N2 mixture. Po]y(dimethylsiloxane)(PD,vIS) membrane which had a good affinit~, toward VOCs was emploj,'c'Cl in this study. The chlorinated hydmcarbons which were part of homologous series of chrolomelhane and chrolocthane were used as organic vapor. The vapor permeation experiments were calTied out at various VOCs feed concentrations. operating temperatures and feed flow rates. With decreasing feed flow rate. the membrane perfonnance, that is. penneation rate and selectivity were reduced in the permeation of VOCs/N2 mixture. Especially the reducing of the membrane performance was founel to be more significant when the condensibility of voe was greater. voe content in the feed mixture was higher or operating temperature was lower. These observations were discussed in terms of the influence of con-centration polarizalion on the permeation of VOCSINl mixture through the PDMS membrane.
