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Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.13, No.8, 787-792, December, 2002
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PVDF와 PP 중공사막 접촉기를 이용한 Alkanolamine 수용액의 이산화탄소 흡수 분리 특성
Carbon Dioxide Absorption of Alkanolamine Aqueous Solutionin PVDF and PP Hollow Fiber Membrane Contactor
연순화, 서봉국, 이기섭, 박유인, 이규호†
  • 한국화학연구원 분리막다기능소재연구센터, 대전 305-600
Sun Hwa Yeon, Bongkuk Sea, Ki Sub Lee, You In Park, and Kew Ho Lee†
  • Membrane and Separation Research Center, Korea Research Institute of Chemical Technology, Daejeon 305-600, Korea
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초록
중공사막 접촉기를 기존의 흡수장치에 흡수기로 도입하여 구축한 hybrid 시스템을 이용하여 이산화탄소의 분리효율과 흡수제에 대한 중공사막의 물리·화학적 안정성에 관한 연구를 수행하였다. 서로 다른 구조적 특성을 지니는 PVDF 중공사막과 PP 중공사막을 사용하여 흡수제 MEA, TEA, MDEA 수용액의 이산화탄소 분리효율을 측정하였다. 또한 위의 흡수제에 대한 막의 물리적 그리고 화학적 안정성을 막의 젖음성(wettibility)과 IR 분석을 통해 분석한 결과, MEA와 MDEA 수용액의 경우 PVDA 수용액의 경우 PVDF 막에서 물리·화학적 불안정성을 보였다. 각 흡수제에 대한 long-term 실험을 실시한 결과 3급 아민인 TEA 수용액의 경우 가장 오랜 시간 동안 steady-state 상태를 유지하였다. TEA 수용액에 소량의 MEA를 첨가한 혼합 흡수제의 경우 상당한 분리효율의 상승을 기대할 수 있으며, 막의 pore 내에서 안정적 기-액 계면의 형성으로 인하여 장기간 안정적 운전이 가능하므로 중공사막의 적합한 흡수제로 기대된다.
A hollow fiber membrane contactor-stripper hybrid process was used to recover CO2 from the flue gas, and the physical and chemical stability test of hollow fibers against alkanolamine-based absorbents was conducted. The CO2 removal efficiency of the polyvinylidenefluoride(PVDF) and polypropylene(PP) hollow fiber membrane contactor was tested with aqueous monoethanolamine (MEA), triethanolamine (TEA) and methyl-diethanolamine (MDEA) absorbents. For MEA, the hollow fibers showed a high CO2removal efficiency, but poor chemical and physical stability because the MEA absorbent chemically attacked fibers or physically well penetrated into fiber's pores. For TEA, the hollow fibers showed a low CO2 removal efficiency, but good chemical and physical stability. In the case of mixed absorbent adding MEA to aqueous TEA solution, CO2 removal efficiency of the hollow fiber membrane contactor was enlarged, and this mixed absorbent made it possible to operate this system under long term steady-state conditions due to creating stable liquid-gas interface among the fiber's pores.
Keywords:membrane contactor;hollow fiber membrane;carbon dioxide;absorption;alkanolamine
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