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수질오염을 일으키는 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)의 대표적인 종류의 하나인 저농도의 톨루엔이 함유된 수용액을 소수성 폴리이미드공중합체막을 이용한 투과증발법으로 분리하였다. 이를 위해 폴리실록산디아민(SIDA)과 과불소알킬기를 가진 방향족 디아민(PFDAB)의 비율에 따른 폴리이미드 공중합체 막을 제조하였다. 막제조에 사용된 SIDA/PFDAB 비에 따른 선택투과특성의 변화를 살펴보았다. 얻어진 투과특성을 용해확산이론으로 해석하기 위해 톨루엔 수용액의 수착특성을 조사하였으며 이를 토대로 확산도 특성을 조사하였다. 그 결과 실록산 고분자에 대한 톨루엔의 친화도의 증가로 SIDA의 함량이 많을수록 막 내의 톨루엔에 대한 용해도 및 톨루엔/물의 수착선택도가 커졌으며, 자유부피가 큰 실록산의 함량증가로 인해 톨루엔의 확산계수, 확산선택도가 증가하는 것을 확인하였다. 이러한 결과로 SIDA의 함량이 증가함에 따라 톨루엔에 대한 투과도는 0.005 kg/m2h에서 0.049 kg/m2h로 증가하고, 톨루엔/물의 투과선택도는 9에서 6380로 증가함을 관찰하였다.
Pervaporation separation of toluene from water were studied using hydrophobic copolyimide membranes. The copolyimide membranes were prepared from 4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride (6FDA) and two diamines (polysiloxane diamine (SIDA)/2-(perfluorohexyl) ethyl-3,5-diaminobenzene (PFDAB)). The pervaporation properties for toluene/water were investigated in terms of mol ratio of SIDA/PFDAB in polyimide membranes. Sorption- and diffusion-related properties were measured to analyze the permeation properties in solution-diffusion theory, It was found that as the SIDA content in the membranes increased, sorption of toluene and sorption selectivity of toluene/water increased due to high affinity of siloxane moiety toward toluene. Diffusion coefficient of toluene and diffusion selectivity of toluene/water also increased with SIDA content due to high free volume of siloxane moiety. As the results, the permeation flux and pervaporation selectivity increased markedly from 0.005 kg/m2h to 049 kg/m2h and from 9 to 6380, respectively.
