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내산성 차바자이토형 제올라이트막의 개발과 화학반응에의 응용

전문가 제언: ○ 요즈음 제조프로세스에 있어서 에너지절약, 낮은 환경부하의 실현, 제품 요구순도의 고도화 등에 대한 요구가 강해지고 있으며 이들을 실현하는 기술로서 목적물질만을 분리, 정제할 수 있는 분리법이 기대되고 있다. 지금까지 화학공업 등의 제조공장에서 과반을 점유하는 분리프로세스는 에너지가 많이 소비되는 증류법이 중심이 되었다. 다른 한편 막 분리는 에너지절약형으로 장치가 간단하고 상온, 상압 근처의 온화한 조건에서 조작이 가능하며 환경오염원이 되는 물질을 부생하지 않는 환경 조화형 프로세스이다.

○ 막에 의한 기체분리 프로세스의 요소기술은 막 소재의 개발, 막 모듈의 설계제작, 효율적인 분리시스템의 구축이지만, 분리성능은 막의 성능에 크게 의존한다. 고선택성 고투과성의 분리막을 얻기 위한 새로운 분자 설계지침으로서는 서브나노미터 사이즈의 세공에 의한 분자체 능력을 막에 도입시키는 것이다. 분자체막은 기존의 막을 능가하는 이상적인 막을 지칭하지만, 고분자를 이용하여 공정을 이 수준으로 정밀하게 제어하는 것은 현 시점에서 곤란하다.

○ 현재 검토되고 있는 다공질소재로서는 졸겔법에 의한 실리카, 수열합성법에 의한 제올라이트, 분상법에 의한 다공질유리, 고분자 전구체를 열처리한 분자체 탄소 등의 무기재료이다. 이 중에서 다공질 지지체상에 제막한 다결정체인 제올라이트막이 증기침투법이나 침투기화 분리법에 의한 유기용제(특히 바이오 에탄올)의 탈수 프로세스에 대규모로 실용화 되어 있다.

○ 무기분리막은 종래의 고분자막에 비하면 투과성능이나 안정성에서 높이 평가되고 있지만, 생산성이나 비용면에서 검토가 필요하며, 무기막과 고분자막의 장점을 활용한 복합막의 개발도 검토되고 있다. 고분자막 분야에서는 실용화 되지 않고 있는 고온에서의 분리, 탄화수소나 비수용액에서 분리 또는 촉매막으로서 막 반응기(membrane reactor) 등의 여러 가지 응용확장이 전망되고 있다.

저자: Yasuhisa Hasegawa
자료유형: 학술정보