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본 연구에서는 친수성 NaY 제올라이트 분리막의 단일기체, 이성분계 및 삼성분계 혼합기체에서의 CO2 투과거동에 대하여 고찰하였다. 분리막을 통한 CO2 투과는 표면확산에 의해 지배되며 CO2 분리는 흡착된 CO2 분자에 의한 blocking 효과에 의해 나타남을 재확인하였다. 진공모드에서 얻어진 CO2 투과도는 He sweeping 모드에서 얻어진 값보다 작았지만 가압모드에서 얻어진 CO2 투과도 값과 유사하였다. 특히, NaY 제올라이트 분리막은 실제 연소배가스 조건과 유사 한 14%CO2-80%N2-6%O2 모델기체에 대하여 진공모드에서 CO2 투과도 약 1 × 10 -7 mol/m 2 secPa, CO2 선택도 10 이상의 우수한 분리성능을 보였다. 따라서, NaY 제올라이트 분리막은 연소후 이산화탄소 회수용 분리막으로 응용 가능성 있는 소재임을 확인하였다.
In the present study, CO2 permeation through a hydrophilic NaY zeolite membrane was studied under permeate evacuation mode for CO2 single gas, CO2-N2 and CO2-O2 binary mixtures, and CO2-N2-O2 ternary mixture. It was reconfirmed that the CO2 permeation was governed by surface diffusion and the CO2 selectivity was induced from blocking effect of adsorbed CO2 molecules. The CO2 permeance measured in permeate evacuation mode was much lower than that done in He sweeping mode, but was comparable to that obtained under feed pressurization mode. The NaY zeolite membrane showed a considerable CO2 separation for 14%CO2-80%N2-6%O2 mixture : CO2 permeance was about 1 × 10 -7 mol/m 2 secPa and CO2 selectivity was more than 10. Therefore, it was concluded that NaY zeolite membrane was one of promising membranes for post-combustion CCS process.
