본 연구는 불소계 폴리실록산이미드 공중합체 막을 이용하여 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)의 일종인 dichloromethane(DCM)을 물로부터 투과증발 분리하는 것을 목적으로 한다. 유연한 사슬을 갖는 diamine-terminated polydimethylsiloxane(SIDA)과 경직된 구조를 갖는 불소계 방향족 디아민 단량체(2-(perfluorohexyl)ethyl-3,5-diaminobenzene PFDAB)과 4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride(6FDA)를 이용하여 일련의 소수성 불소계 폴리실록산이미드 공중합체 막을 제조하여 다이아민의 구성성분에 따른 분리능의 변화를 상온에서 관찰하였다. 공중합체 막 내의 다이아민 성분 중 SIDA의 함량은 0, 25, 50, 75, 100 mol%로 조절되었으며, 원액의 조성은 DCM 0.05 wt%를 사용하였다. 소수성이 높고 자유부피가 큰 SIDA의 함량이 증가함에 따라 소수성 용매인 DCM의 수착도 및 수착선택도가 증가하는 경향을 나타내었으며, 확산계수 및 확산선택도 또한 증가하여 궁극적으로는 투과플럭스와 투과선택도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 불과 함께 에스테르화 반응물 및 생성물 일부가 친수성 막을 투과하는 비완전 분리를 고려한 투과증발-촉진 에스테르화 반응모델을 확립하였으며, 이 모사모델에 막 분리 효율 및 물 제거능력을 설명하는 항들을 포함시킴으로써 막 투과분리가 에스테르화 반응에 어떻게 영향을 끼치는가를 공정모사를 통해서 체계적으로 살펴보았다. 모사결과 막을 통한 비완전 분리 즉, 분리막을 통한 반응물의 투과는 역반응을 유발시켜 전체 반응을 지연시키며 그 결과 반응 전 환율은 투과증발 공정을 사용하지 않은 반응보다는 높으나 물에 대한 완전한 투과선택도를 갖는 투과증발 공정을 사용하는 반응시스템보다는 낮음을 알 수가 있었다. 반응 시스템 내에서 장착된 막을 통한 투과로 인한 반응부피의 변화가 반응 속도에 끼치는 영향을 살펴보았는데 반응 초기에는 반응물 농축효과가 지배적이어서 반응을 촉진시키며, 반응이 진행되어 생성물이 형성됨에 따라 생성물 농축효과가 점점 중요해지고 이 효과가 반응의 속도를 감소시킴을 알 수가 있었다. 에스테르화 반응공정 중에 투과증발공정을 적용하는 시점에 따라 반응속도, 반응 전화율이 달라짐을 공정모사를 통해 관찰하였다. 반응 모델 식으로부터 분리막의 성능과 반응 인자들 간의 상관관계는 확립하고 이 상관관계를 주어진 막 분리능력 하에서 반응 인자 조건 설정, 혹은 주어진 반응조건 하에서 막 분리능력을 설계하는 도구로 사용할 수 있다.

본 연구는 투과증발법을 이용하여 수용액 중 미량의 목련 향 성분을 농축하는 방법으로, PVDF/PDMS 복합막을 제조하여 지지막의 구조와 활성층의 두께에 따른 분리능의 변화를 살펴보았다. PVDF 지지막은 제막조건인 응고액의 온도가 감소하고 고분자 농도가 증가함에 따라 지지층에서의 표면공극률과 기공의 직경이 감소함을 순수투과실험을 통해서 간접적으로 확인하였고, 복합막에 대한 지지막 구조의 영향을 투과 mechanism식에 적용하여 해석하였다. 또한 PDMS의 두께가 증가됨에 따라 선택도가 증가하는 결과를 통해서, 활성층에서의 물질전달을 Fick's law에 의하여 설명하는데 제한이 있음을 알 수 있었다.

분리막을 이용한 투과증발공정은 에너지 소모가 적고 설치비와 운영비면에서 우수한 효과를 볼 수 있기 때문에 증류공정을 대신할 수 있는 공정으로 주목받고 있다. 특히 석유화학공정은 공정 중에 에너지 소모가 크고, 많은 화합물들이 공비혼합물을 이루고, 새로운 공정을 설치하기 위해서는 작은 공간을 필요로 하기 때문에 투과증발공정은 증류공정을 대체할 수 있는 매우 유력한 후보이다. 벤젠/시클로헥산을 포함하는 방향족 화합물의 분리, 올레핀/파라핀 분리, 자일렌 이성질체의 분리, 반응성 단량체의 회수, 가솔린으로부터 황 화합물의 제거 등에 투과증발공정을 응용하는 많은 연구가 이루어졌으며, 상용화가 되고 있다.

본 연구는 poly(vinyl alcohol) (PVA)와 가교제 poly(strene sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSA-MA)을 이용하여 제조된 막을 물/에탄올 계에 대한 투과증발 실험을 25, 35 및 45℃ 수식 이미지에서 수행하였다. 가교제의 함량은 7, 9, 11 wt.%를 사용하였으며, 원액의 조성은 무게비로 물 50, 20, 10 및 공비점인 4.4%에 대하여 조사하였다. 일반적인 투과증발 결과와 마찬가지로 가교제 함량의 증가 및 조업온도 증가에 따라 투과도 및 선택도에 대한 대표적 경향을 보여 주었다. 물 : 에탄올 = 10 : 90 조성에서 그리고 45℃ 수식 이미지에서 선택도 12003와 투과도 58.92g/m2·hr 수식 이미지를 PSSA-MA 11 wt%의 막이 보여 주었다.

본 연구는 산저항성을 가진 새로운 폴리비닐알콜계 투과증발막을 이용한 불화에탄올(TFEA)과 메타크릴산(MA)의 에스테르화 반응에 관한 연구이다. TFEA와 MA의 에스테르화 에스텔화반응에 사용된 폴리비닐알콜계 막은 PVA와 EGDE의 열 가교반응을 통하여 제조되었다. 에스텔화 반응의 반응조건 - 반응온도, 산 촉매의 양, 초기 몰비(불화에탄올/메탄크릴산)- 등을 달리하여 에스텔화 반응에 미치는 영향을 조사하였다. 실험 결과, TFEMA 전환율은 반응온도 촉매의 양, 초기몰비가 증가함에 따라 향상되었다. TFEMA 전환율이 90% 이상을 위한 경제적인 반응조건은 90℃ 수식 이미지의 반응온도, 2.5 wt%의 촉매 양, 그리고 1.7의 초기 반응 몰비였다.

본 연구는 투과증발법을 이용하여 수용액 중 미량의 감귤 향 성분을 농축하는 방법으로, 4종류의 실록산계 고분자 복합막을 이용하여 막 종류와 구조에 따른 투과 특성을 살펴보았다. 또한 최적의 막을 선정하여 공급액의 온도와 농도, 순환 유속에 따른 투과 특성을 살펴보고, 이를 resistance-in series model을 이용하여 해석하였다. 4종류의 실록산계 고분자 복합막을 통한 감귤 essence aroma 모델액의 투과 실험에서 지지층이 polyvinylidene fluoride (PVDF)이고 활성층이 polyoctylmethyl siloxane (POMS)인 막이 가장 높은 향 성분 플럭스와 농축계수 값을 나타내었으며, 공급액의 온도와 농도, 순환유속을 변화시키며 투과 실험을 하였다. 그 결과 공급액의 온도와 농도가 증가됨에 따라 향성분의 플럭스는 증가하고 농축계수 값은 감소하였으며 순환유속이 증가됨에 따라 향성분의 플럭스와 농축계수 값 모두 증가하였다.

[ α ]-알루미나 튜브 지지체의 내부에 1Si : 1Na : 4Na : 6H2O의 비율로 제조한 합성 용액을 사용하여 수열합성법으로 NaA 제올라이트 분리막을 제조하였다. 합성된 제올라이트 분리막을 이용하여 iso-propyl alcohol (IPA)/물 혼합물의 조성비와 조업 온도 변화에 따른 선택도와 투과도의 변화를 알아보기 위한 투과증발 실험을 수행하였다. 총투과도는 공급 측 IPA의 농도가 증가함에 따라 감소하였고, 온도가 상승함에 따라 증가하는 경향을 보였다. 총투과도는 60℃에서 공급물의 IPA농도가 0.6 몰분율일 때 4.0×103g/m2;hr로 가장 높은 값을 보였다. 선택도는 IPA의 몰비가 0.8까지 증가하는 경향을 보였고 0.9 이상에서 감소하는 경향을 나타내었다 선택도는 60℃, 0.8 몰분율에서 1.8×107의 값으로 최고치를 나타내었다. NaA 제올라이트 분리막을 이용한 투과증발은 기존의 증류공정과 비교 시 훨씬 우수한 선택적 물 분리 성능을 나타내었다.

본 연구는 에스텔화 막반응공정에 의한 2,2,2-trifluoroethyl metacrylate (TFEMA)의 생산을 위한 선행연구로, 가교된 poly(vinyl alcohol)막을 이용하여 TFEA (2,2,2-trifluoroethanol)/water과 MA (methacrylic acid)/water 혼합용액을 대상으로 투과증발특성을 연구하였다. 산 저항성을 가진 가교된 PVA막은 PVA와 EGDE를 같이 녹인 수용액을 Teflon plate 위에 캐스팅한 후 140℃에서 열 가교시킴으로써 제조하였다. 제조된 막의 특성을 알아보기 위해 FT-IR과 팽윤도 측정을 실시하였다. TFEA/water 혼합용액에 대한 투과증발실험은 가교제인 EGDE농도와 운전온도를 변화시켜가면서 실시하였으며, MA/water 혼합용액에 대한 투과증발실험은 최적화된 PVA막을 가지고 실시하였다. 투과증발실험결과로부터 제조된 막은 TFEA와 MA의 에스테르화 반응온도인 80℃ 이상에서 96%의 TFEA 및 MA 수용액에 대해 각각 100, 900 이상의 매우 높은 물에 대한 선택도와 0.1, 0.3;kg/m2h의 투과도를 얻을 수 있었다.

Trifluoroethyl methacrylate (TFEMA)는 발수발유용 특수도료나 광섬유의 외관에 중요하게 쓰여지는 코팅제에 쓰여지는 산업적으로 중요한 단량체로, 주로 산촉매 하에 trifluoro ethanol (TFEA)와 methacrylic acid (MA)의 에스테르화 반응에 의해 제조된다. 이러한 TFEMA의 제조에 투과증발막의 적용가능성을 알아보기 위한 선행연구로서, 상용화된 폴리비닐알콜계 투과증발막(GFT Membrane Pervap^circledR1005)을 대상으로 반응물의 하나인 trifluoroethanol (TFEA)을 대상으로 온도와 농도의 변화에 따른 투과증발실험을 실시하였다. 투과증발실험 결과 TFEA 농도가 90에서 99 wt%로 높아질수록 투과용액 내의 물의 감소에 기인한 전체투과량은 감소하였다. TFEA/물 선택도는 95 wt% TFEA 농도까지는 높아지는 경향을 보였지만 97 wt%부터 감소하여 99 wt%에서는 급격히 감소하였다. 운전온도가 상승함에 따라 투과도의 증가와 더불어, 선택도도 증가하는 경향을 보였다. 적용된 TFEA 농도와 운전온도의 범위에서 GFT막은 물에 대한 우수한 투과도와 선택성을 보였다. 이러한 TFEA/물 혼합용액에 대한 높은 탈수성능은 GFT 투과증발막이 TFEMA의 에스테르화 막반응기에 적용될 수 있음을 확인시켜 주었다.

본 연구는 에스텔화 막반응공정에 의한 2,2,2-trifluoroethyl metacrylate (TFEMA)의 생산을 위한 선행연구로, 가교된 poly(vinyl alcohol) 복합막을 이용하여 TFEA (2,2,2-trifluoroethanol)/water 혼합용액을 대상으로 투과증발 특성을 연구하였다 복합막은 다공성 polyethersulfone (PES) 지지체 위에 PVA와 glutaraldehyde (GA)를 같이 녹인 수용액을 코팅한 후 산 촉매 하에서 열가교시킴으로써 제조하였다. SEM (scanning electron microscopy)을 통하여 선택층의 두께는 2-3 μm로 확인되었고, 제조한 PVA 코팅층의 수평윤도는 가교제의 농도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 투과증발 실험결과 가교제의 농도가 증가할수록, 투과도는 감소하고 TFEA/water의 선택도는 증가하는 경향을 보였다. 그리고 85-95wt%의 TFEA 혼합용액의 전범위에서 운전온도가 증가할수록 투과도는 증가하였지만, 선택도는 90 wt% TFEA 농도 이하에서는 감소하는 경향을 보인 반면, 95 wt%에서는 증가하는 흥미로운 경향을 보였다. 0.1 moi GA로 가교된 PVA 복합막은 운전온도 80℃, 90 wt% TFEA 농도에서 1.5 kg/m2hr의 매우 높은 투과도와 320의 선택도를 보였으며, 따라서 TFEA의 에스텔화 막반응공정에 적용 가능성을 보여주었다.

불완전 분리의 실질적인 분리투과 특성을 근거로 하는 모사모델을 이용하여 투과증발 막촉진 에스터화 반응의 실질적인 거동을 연구하였다. 막의 분리효율, 막의 물제거 능력을 모델에 포함시킴으로써 반응모사를 통하여 이들이 막촉진반응에 어떻게 영향을 끼치는지를 체계적으로 관찰할 수 있었다. 막을 통한 비완전분리가 일어날 경우에 초기 반응물 몰비율이 1이 아닐 때 반응 혼합물중 소량으로 존재하는 반응성분이 투과되거나, 혹은 초기 반응물 몰비율이 1인 반응 혼합물중 어느 반응성분이 투과되든지 반응이 완결될 수 없었다. 생성물인 에스터가 물과 함께 일부 투과될 경우 정방향 반응속도를 증가시켜 시간에 따른 반응 전환률을 증가시킨다. 막을 통한 불완전 분리시 막을 통한 투과로 인하여 발생하는 반응혼합물의 부피감소로 인하여 반응성분 뿐 아니라 생성성분의 농도가 증가되는데 이들 농도증가가 반응속도에 상반된 영향을 끼친다; 반응물 농축은 반응속도를 증가시키나 생성물 농축은 역방향의 반응을 촉진시킴으로서 반응속도를 감소시킨다. 반응초기에는 반응물 농축효과가 우세하나 반응이 진행됨에 따라 생성물 농축효과가 우세하여 반응속도를 저하시킴이 모사결과 관찰되었다.

반응성 페놀수지 폐액을 처리하기 위해 중공사막 모듈을 이용한 투과증발 막 탈수공정을 연구하였다. 이 공정의 거동을 예측하기 위한 모사모델을 확립하였고 여기에 사용되는 중요 기본 파라메타들을 평판형 막을 사용하여 직접 구하여 사용함으로써 공정모사의 정확성을 얻을 수가 있었다. 이들을 모사치와 중공사 투과증발 막으로 부터 직접 측정한 각 투과특성들을 비교한 결과 서로 잘 일치함을 보여 본 모사모델의 타당성을 입증하였다. 사용된 중공사막은 중공사 안쪽에 활성층이 도포되어 있으며 공급액은 중공사 내부로 공급하였다. 공급액의 막내에서의 흐름속도에 따라 온도분포가 결정되며 이에 따라 막 투과특성이 달라짐을 모사결과로부터 얻을 수가 있었다. 공급액 온도증가는 막을 통한 탈수 투과 속도를 증가시킬 뿐 아니라 반응속도 증가로 인하여 물 생성속도도 증가시킴으로써 공급액 저장조 내의 수분 함량은 이들 상반된 공정들에 의해 결정이 됨을 보였다. 투과압력이 공급액 증기압보다 훨씬 작은 범위에서 증가할 경우 투과추진력인 공급액과 투과부의 투과물 활성도비 감소가 크지 않아 투과특성을 약간 저하시킨다. 그러나 투과압력이 공급액의 증기압에 접근할 경우 활성도비 감소가 현저하게 일어나 투과특성저하가 급격히 일어난다.

투과 증발은 막을 근거로 한 에너지 절약형 분리공정으로서 전통적인 증류 분리공정과 비교하여 높은 선택도를 나타내기 때문에 액상 혼합물 분리에 대체 공정으로서 주목받고 있다. 투과 증발에 이용되는 분리막으로서 제올라이트 분리막은 고분자 분리막보다 열적, 기계적, 화학적 안정성이 우수하며 특히 silicalite-1 분리막은 큰 소수성을 나타내기 때문에 유기화합물을 수용액으로부터 효과적으로 분리할 수 있다. 본 연구에서는 silicalite-1 분리막을 이용한 투과 증발 실험을 통하여 케톤계 휘발성 유기화합물을 분리하였다. 아세톤과 MEK의 공급 농도가 증가함에 따라 아세톤과 MEK의 투과 플럭스는 증가하였으며 선택도는 감소함을 관찰할 수 있었다.

유기용매의 탈수화 공정의 거동을 예측할 수 있는 투과증발 판틀형 모듈에 대한 전산모사 모델을 확립하였는데 이는 공정의 분석 및 최적화의 도구로 사용할 수 있다. 확립한 모델은 물질, 열 및 농도 수지식으로 이루어졌으며 유한요소법의 수치해석을 사용하여 각 투과 특성들은 계산하였다. 본 전산모사에서는 모듈내 각 두개의 막 사이에 있는 단일 공급유로를 기본 미분단위부피로 사용함으로써 계산과정을 단순화하초 계산시간을 단축할 수가 있었다. 또한 모델식에 각 파라메타들을 실제 공정에서 직접 구하여 사용함으로써 공정모사의 정확성을 얻을 수가 있었다. 모사모델의 타당성을 화인하기 위해서 에탄올/물 혼합물을 모델 혼합물로 선정하여 상업 투과막인 AzeoSepTM-2002를 통한 투과실험을 행하여 각 투과 특성들을 얻었으며 얻은 이들 값들과 모사 모델식으로부터 계산된 값들과 비교한 결과 서로 잘 일치함을 보여 본 모사모델의 타당성을 입증하였다. 또한 모사모델을 사용하여 연속식 및 회분식 투과공정에서의 에탄을 탈수 공정을 모사하였는데 모사 결과들은 공정 분석 및 최적화를 위한 기본자료로 활용할 수 있다. 본 연구에서는 모사결과를 토대로 회분식 공정과 연속식 공정을 비교 분석하였다.

투과증발법은 공비혼합물 등의 분리하기 어려운 액체혼합물을 효과적으로 분리하기 위한 분리법으로 각광을 받아오고 있는 막분리공정 중의 하나이다. 수용액의 탈수에 초점을 맞추어서 발전을 거듭해온 투과 증발막의 개발은 에탄을 탈수막과 이소프로판을 탈수막의 상용화에 성공하였으며, 현재 여러 분야에서 응용이 되고 있는 공정이다. 특히 최근에 와서 석유화학공정과 휘발성유기화합물의 분리에 유용한 효과적인 막재료와 공정의 개발이 이루어지고 있다. 투과증발분리막과 공정의 발전과 그 응용분야에 관하여 서술하여 보고자 한다.

PVA/SSA-H+으로 제조된 막은 1가 이온 Li+, Na+, K+, 2가 이온 Mg2+, Ca2+, Ba2+, 3가 이온 Al+로 치환되었다. 각 금속이온이 치환된 막의 금속이온의 효과를 알아보기 위하여 물-에탄올 및 물-메탄올 혼합용액에 대하여 팽윤도 및 투과증발 실험을 수행하였다. 또한 이들의 치환정도를 알아보기 위해 부분적으로 ESCA 실험을 통하여 알아보았다. 물-에탄올 및 물-메탄올 혼합용액에 대한 팽윤도는 Li+> Na+>K+의 순으로 감소하였는데 이는 금속이온의 `salting-out'효과에 기인하는 것으로 사료되었으며, 2가 및 3가이온의 경우의 팽윤도 결과는 `salting-out' 효과뿐만 아니라 electrostatic 가교 및 금속이온의 반응성에 의해 좌우되는 것으로 사료되었다. 투과증발실험을 통한 투과도면에서는 물-에탄올 용액에 대해 PVA/SSA-Na+막에서 최소치를 보였다가 PVA/SSA-K+막에서 다시 증가하는 결과를 얻은 반면에 선택도는 반대의 경향을 얻었다. 대표적 분리 결과는 50℃에서 90%에탄올 수용액에 대하여 투과도는 59 g/m2hr, 선택도는 44의 값을 얻었다. 물-메탄올 용액에 대해서는 1가이온의 경우 에탄올 용액과 같은 경향의 결과를 얻었으나 2가 및 3가 이온의 경우 팽윤도 실험 결과와 마찬가지로 `salting-out' 효과 그리고 electrostatic 가교 등에 의해 영향을 받는다고 할 수 있다.O10 ) 구조 (A-type: 14/mmm, a=3.8178 Å, c=29.9189 Å, V=436.04 Å3, B-type: 142 m, a =3.8376 Å, c=28.023 Å, V=412.6 Å3)가 존재함을 확인하였으나 다른 시료에서는 토소나이트, 금홍석 외에 새로운 합성광물로 제파이트의 존재를 확인하였다.형별 미시적 광물상과 혼성격자 구조형의 특징에 별다른 연계성이 없는 것으로 나타났다.X>-GeO2계 유리미립자들의 고밀화가 시작되는 온도를 각각 1224℃, 1151℃, 953℃, 1130℃에서 관찰하였다. 고농도 cisplatin을 투여할 수 있었으며, 또한 분리 폐 관류 시 cisplatin에 의한 직접적 폐 독성은 발견되지 않았다이 낮았으나 통계학적 의의는 없었다[10.0%(4/40) : 8.2%(20/244), p>0.05]. 결론: 비디오흉강경술에서 재발을 낮추기 위해 수술시 폐야 전체를 관찰하여 존재하는 폐기포를 놓치지 않는 것이 중요하며, 폐기포를 확인하지 못한 경우와 이차성 자연기흉에 대해서는 흉막유착술에 더 세심한 주의가 필요하다는 것을 확인하였다. 비디오흉강경수술은 통증이 적고, 입원기간이 짧고, 사회로의 복귀가 빠르며, 고위험군에 적용할 수 있고, 무엇보다도 미용상의 이점이 크다는 면에서 자연기흉에 대해 유용한 치료방법임에는 틀림이 없으나 개흉술에 비해 재발율이 높고 비용이 비싸다는 문제가 제기되고 있는 만큼 더 세심한 주의와 장기 추적관찰이 필요하리라 사료된다.전 도부타민 심초음파는 관

생물 발효 공정에서 생산되는 부탄올 수용액으로부터 부탄올을 농축시키기 위한 투과증발 공정의 flux와 선택도를 향상시키기 위하여 저온 plasma 처리 공정으로 막을 제조하였다. 플라즈마 처리 조건인 공급 power, 반응 시간, 단량체 공급 속도 등에 따른 영향을 조사하여 (W/FM)t의 최적값이 4.0389times10(sup)9 J.min/kg임을 확인하였으며, 이에 따른 최적의 막 제조 공정을 확립하였다. 여러 가지 유기 화합물로서 저온 플라즈마 처리된 막에 대하여 부탄올 분리 성능을 조사하였으며, 플라즈마 처리된 막에 대하여 물과 부탄올의 상대적 sorption 비와 접촉각을 측정하여 표면 분석을 하고자 하였으며, 그 상관 관계를 조사하였다. 접촉각과 상대적 sorption 비가 증가함에 따라 부탄올의 선택도는 0.186에서 3.525로 향상되었고, 부탄올 질량 flux는 0.042에서 0.567 kg/m2.hr로 향상됨을 볼 수 있었는데, 이는 막의 소수서이 증가함에 따라 막과 부탄올과의 친화력이 증가하였기 때문인 것으로 판단된다. 또한 사용된 유기 화합물과 물 또는 부탄올과의 친화력 정도를 알아보기 위해 heat of mixing을 측정하여 분리 성능과 비교하였으나 뚜렷한 경향성을 얻지 못하였다. 이것은 플라즈마 처리 시 유기 화합물이 분해되어 새로운 화합물을 형성하게 되어 유기 화합물 본래의 특성을 잃어버리기 때문인 것으로 생각된다.