제올라이트 분리막의 기술

전문가 제언

○ 제올라이트는 메탄올의 가솔린 전환이나 매연의 탈질 등을 위한 촉매로, 또한 수분이나 중금속 등을 제거하기 위한 흡착제로서 사용되고 있다. 최근에는 방사선 물질을 흡착제거 가능한 물질에 착안하여 후쿠시마 원자력발전 사고의 방사능 오염수 처리에 이용되고 있다. 제올라이트 분리막은 제올라이트 결정을 결정성장에 의해 서로 연결시켜 막화하여 제올라이트 자신이 가진 공극의 체 눈이 분자수준의 나노미터 크기임으로 혼합물로부터 성분을 분리할 수 있는 무기막이다.

○ (주)MEIDENSHA의 제올라이트 분리막은 제품 표면을 SEM으로 확대하면 제올라이트 결정이 밀집하여서 존재하고 있다. 또한 제올라이트의 세공(pore size)이 0.4㎚이기 때문에 그 보다도 분자크기가 작은 물 분자(분자크기 약 0.3㎚)는 그 구멍을 통과할 수 있다. 그러나 에탄올, IPA 등의 용제는 분자크기가 공경의 0.4㎚보다 크기 때문에 구멍을 통과할 수 없어 결과적으로 물과 용제의 분리가 가능하다.

○ 예를 들면, 바이오에탄올의 농축은 VP법에 의한 농도 6wt% 정도의 발효에탄올을 증류탑을 거친 후, 분리막 모듈에서 탈수하여 최종 99.6%이상의 알코올을 얻는 것이 가능하다. 또한, 사용이 끝난 IPA의 농축은 PV법에 의한 수분을 1% 정도 함유한 IPA중에 현탁 물질을 제거하고, 거른 액을 막 모듈을 가압하여 99.9wt%의 재생 IPA를 얻을 수 있다. 제올라이트 분리막 탈수는 현재 증류법이나 흡착법을 능가하는 것은 아니다. 기존의 증류법이나 흡착법과 조합시켜 고효율, 에너지 절약 및 저비용 등 수요자의 메리트가 높은 새로운 시스템을 구축할 수 있다.

○ 현재 미국, 일본 등의 제조업에서는 고효율, 에너지 절약을 위한 증류와 같이 열에 의한 분리공정을 더 효율적인 기술로 대체하기 위한 연구가 활발하다. 화학적 안정성 증가와 분자크기 범위의 기공이 정확한 결정성 물질인 제올라이트 분리막은 기공의 분자인식을 기반으로 탈수나 용매 분리 등 고도의 선택적 분리가 가능하다. 국내에서도 아직은 가격이 너무 높으므로 가격 저하의 노력과 함께 투과율이 높고 더 얇은 제올라이트 막을 위한 기술개발이 필요하다.

저자

Koji Gonoi

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2011

권(호)

59(10)

잡지명

JETI

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

130~134

분석자

이*복

분석물

• 제올라이트 분리막의 기술.pdf [301,628 byte]

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