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무기막에 의한 기체분리

전문가 제언: ○ 근래 제품 제조 과정에 대하여 에너지 절감, 저환경 부하의 실현, 제품 요구 순도의 고도화 등의 요구가 강해지고 있으며, 이들을 실현하는 기술로서 목적 물질만을 분리, 정제할 수 있는 막 분리법이 기대되고 있다. 지금까지 화학공업 등의 제조공장의 과반을 점하는 분리 프로세스는 에너지가 많이 소비되는 증류법이 중심이 되었다. 반면에 막 분리는 에너지 절약형으로 장치가 컴팩트하고 상온, 상압 근처의 온화한 조건에서 조작이 가능하며 환경오염원이 되는 물질을 부생하지 않는 환경 조화형 프로세스이다.

○ 막 분리법은 막 소재의 개량과 막 형태의 설계기술의 진보에 따라 발전되어 왔다. 고분자막에서는 투과계수가 큰 막은 분리계수가 적게 되는 경향이 현저하며 막 성능의 상한은 과거 20년간 별로 향상되지 않았다. 따라서 근래에는 고선택 및 고투과성의 기체 분리막을 얻기 위한 새로운 막 재료의 설계 방향을 탐색하고 있다.

○ 무기 분리막의 연구개발은 정밀여과막이나 한외여과막을 비롯하여 나노여과로서 침투 기화를 응용하는 쪽으로 발전되고 있으며, 막 소재로는 실리카 등의 금속산화물, 탄소 및 각종 제올라이트막이나 금속막 등이 연구되고 있다. 종래의 무기다공질 소재는 세공경이 크고 분리 선택성이 높지 않았으나, 근래에는 나노미터 사이즈의 세공을 가진 무기 다공질막의 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 우수한 분리 선택성이 보고되고 있다.

○ 무기막은 종래의 고분자막과 비교하면 투과 성능이나 안정성에서 높이 평가되고 있으나 생산성이나 비용 면에서 검토가 필요하며, 무기막과 고분자막의 장점을 살린 복합막의 개발도 검토되고 있다. 고분자막 분야에서는 실용화되지 않고 있는 고온에서의 분리, 탄화수소나 비수용액에서 분리 또는 촉매막으로서 막 리액터 등 여러 응용 확장이 전망된다. 본고는 최근의 무기막 현황과 발전방향을 제시하고 있어 관련분야의 유용한 자료가 될 것으로 생각된다.

저자: Hidetoshi Kita
자료유형: 학술정보