본 연구에서는 Na형 Faujasite 제올라이트 분리막의 프로필렌/프로페인 분리 거동을 예측하기 위하여 제올라이트 13X 입자의 프로필렌 및 프로페인 단일기체에 대한 중량식흡착 거동을 관찰하고자 하였다. 제올라이트 13X 입자의 프로필렌 및 프로페인에 대한 중량식흡착 거동은 자성부유평형저울(MSB)을 이용하여 323, 343, 363 K의 온도와 0.02-1 bar의 압력 범위에서 0.1 bar씩 증가시키면서 측정되었다. 그 결과, 온도가 증가할수록 프로필렌 및 프로페인의 흡착량은 감소하였으며, 프로필렌/프로페인의 흡착 선택도는 증가하였다. 또한 흡착 온도가 증가함에 따라 프로필렌과 프로페인의 확산계수는 증가하여 아레니우스 식을 따랐고, 프로필렌/프로페인 확산 선택도는 323 K에서 0.9753으로 최대값을 가졌다. 흡착 특성을 통해 분리막의 투과선택도를 계산하였고, Na형 Faujasite 제올라이트 분리막의 단일 기체 투과 특성과 비교하였다. 그 결과 계산된 투과선택도와 측정된 투과선택도가 모두 323 K에서 최대값을 갖는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 중량식 흡착법으로 예측된 분리막의 프로필렌/프로페인 분리거동 예측이 합리적이며 또한 표면확산에 기반한 프로필렌/프로페인 분리용 제올라이트 분리막의 분리성능예측에 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

In this study, propylene/propane separation behavior of Na-type faujasite zeolite membranes is predicted by observing gravimetric adsorptions of propylene and propane on zeolite 13X. The gravimetric adsorptions were measured by using a magnetic suspension balance (MSB) at temperatures of 323, 343, 363 K and a pressure range of 0.02-1 bar. The pressure was increased at 0.1 bar intervals. As adsorption temperature increased, adsorptions of propylene and propane decreased and propylene/propane adsorption selectivity increased. Also, the diffusion coefficients of propylene and propane were increased as the adsorption temperature increased, following the Arrhenius equation. The maximum propylene/propane diffusion selectivity was 0.9753 at 323 K. The perm-selectivity was calculated from the adsorption data of zeolite 13X and compared with the perm-selectivity measured in the single gas permeation experiment for the Na-type faujasite zeolite membrane. The maximum values for the calculated and measured perm-selectivities were observed at a temperature of 323 K. It could be concluded that the prediction of propylene/propane separation of surface diffusion-based membrane by using gravimetric adsorption data is reasonable. Therefore, it is expected that this prediction method can be applied to the screening of adsorption-based microporous membrane for propylene/propane separation.

요 약
 Abstract
 1. 서 론
 2. 이 론
  2.1. 흡착 선택도
  2.2. 확산 계수
  2.3. 투과 거동
 3. 실 험
  3.1. 특성 평가
  3.2. 흡착 실험
 4. 결과 및 고찰
 5. 결 론
 Reference

• 황주연(충남대학교 에너지과학기술대학원 에너지과학기술학과) | Juyeon Hwang (Department of Energy Science and Technology, Graduate School of Energy Science and Technology (GEST), Chungnam National University)
• 민혜현(충남대학교 에너지과학기술대학원 에너지과학기술학과) | Hae-Hyun Min (Department of Energy Science and Technology, Graduate School of Energy Science and Technology (GEST), Chungnam National University)
• 박유인(국가과학기술연구회 CCP융합연구단) | You-In Park (Center for Convergent Chemical Process, National Research Council of Science & Technology)
• 장종산(국가과학기술연구회 CCP융합연구단) | Jong-San Chang (Center for Convergent Chemical Process, National Research Council of Science & Technology)
• 박용기(국가과학기술연구회 CCP융합연구단) | Yong-Ki Park (Center for Convergent Chemical Process, National Research Council of Science & Technology)
• 조철희(충남대학교 에너지과학기술대학원 에너지과학기술학과) | Churl-Hee Cho (Department of Energy Science and Technology, Graduate School of Energy Science and Technology (GEST), Chungnam National University)
• 한문희(충남대학교 에너지과학기술대학원 에너지과학기술학과) | Moon-Hee Han (Department of Energy Science and Technology, Graduate School of Energy Science and Technology (GEST), Chungnam National University) Corresponding author