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본 연구에서는 Matrimid-5218로부터 메틸이미드 중공사 전구체를 비용매 유도 상분리법으로 제조한 후에 탄화시 켜 탄소 분자체 중공사 분리막을 제조하였으며 전처리, 열분해, 후처리 공정이 탄소 분자체 중공사 분리막의 기체 투과 특성 에 미치는 영향을 살펴보았다. 250°C에서 2시간 공기 중에서 전처리하고, 550°C에서 2시간 질소 분위기에서 열분해한 후, 250°C에서 2시간 공기 중에서 후처리할 때에 가장 높은 기체 투과특성을 갖는 분리막이 제조되었다. 제조된 탄소 분리막은 H2, He, CO2 투과도가 69.72, 35.61, 31.01 GPU이었으며 O2, N2 가스는 거의 투과하지 않았다. 따라서 제조된 탄소분자체 중 공사 분리막은 H2, He 등 작은 분자 기체와 CO2 회수용 분리막으로서 우수한 소재임을 확인할 수 있었다.
In the present study, carbon molecular sieve (CMS) hollow fiber membranes were prepared by carbonizing a methyl imide hollow fiber precursor, which was spun by non-solvent induced phase separation process. And effects of carbonization parameters such as pre-oxidation, pyrolysis, and post-oxidation on the gas permeation were systematically investigated. CMS membrane having the highest gas flux was obtained by carbonizing the precursor through a combined process of air pre-oxidation at 250°C for 2h, nitrogen pyrolysis at 550°C for 2h, and oxygen post-oxidation at 250°C for 2h. The optimized membrane showed a considerable gas permeance : the H2, He, CO2 permeances were 69.72, 35.61, 31.01 GPU, respectively, and the O2 and N2 permeances were ignorable. Therefore, it was clear that the prepared CMS hollow fiber membrane was a promising membrane for recovering small gases such as hydrogen and hellium and carbon dioxide.
