Membrane Journal (멤브레인)

The Membrane Society of Korea (한국막학회)
권호 표지

Separation of Trichlorinated Hydrocarbons by ZSM-5 Zeolite Membrane

ZSM-5 제올라이트 분리막에 의한 3가 염소화합물의 투과증발 분리

  • Lee Yong-Taek (Dept. of Chem. Eng., College of Eng., Chungnam National University) ;
  • Sim Eun-Young (Dept. of Chem. Eng., College of Eng., Chungnam National University) ;
  • Ahn Hyo-Seong (Dept. of Chem. Eng., College of Eng., Chungnam National University)
  • 이용택 (충남대학교 공과대학 바이오응용화학부) ;
  • 심은영 (충남대학교 공과대학 바이오응용화학부) ;
  • 안효성 (충남대학교 공과대학 바이오응용화학부)
  • Published : 2006.06.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

MFI(Mobil Five) structured hydrophobic ZSM-5 zeolite membrane was used for selective pervaporation of trichlorinated organic compounds(trichloromethane, trichloroethane, trichloroethylene) from their aqueous solutions. ZSM-5 zeolite membrane was hydrothermally synthesized on the inside of a porous stainless steel tube by secondary growth employing ZSM-5 seed powders. Separation factors for each binary mixtures were observed $16{\sim}66$ for trichloromethane/water, $3.3{\sim}4.6$ for trichloroethane/water and $1.4{\sim}8$ for trichloroethylene/water at the experimental conditions of the feed mole fraction from 0.0001 to 0.001 with temperature ranged $25{\sim}35^{\circ}C$.

휘발성 유기화합물로서 3가 염소탄화수소인 트리클로로메탄, 트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌을 MFI 구조인 소수성 제올라이트 ZSM-5 분리막으로 투과증발을 이용하여 물과의 이성분계 혼합물로부터 선택적으로 분리하고자 하였다. 직경 9.5 mm 다공성 스테인리스 스틸 튜브의 내부 표면에 수열합성법으로 ZSM-5 제올라이트 결정을 성장시켜 박막을 만들어 분리막으로 이용하였으며, 합성된 ZSM-5 제올라이트 분리막으로 공급되는 3가 염소화합물의 농도 및 실험 온도에 따른 분리 특성을 고찰하였다. 3가 염소화합물의 수용액상 농도를 0.0001 몰분율부터 0.001 몰분율로 변화하면서, 또한 실험 온도를 25에서 $45^{\circ}C$로 바꾸면서 투과증발 실험을 수행한 결과 트리클로로메탄/물 이성분계에 대하여 약 $16{\sim}66$의 선택도를 얻었으며, 트리클로로에탄/물 이성분계에 대하여 $3.3{\sim}4.6$의 선택도와 트리클로로에틸렌/물 이성분계에 대하여 $1.4{\sim}8$의 선택도를 관찰할 수 있었다.

Keywords

References

  1. C. C. Pereira, A. C. Habert, R. Nobrega, and C. P. Borges, 'New insight in the removal of diluted volatile organic compounds from dilute aqueous solution by pervaporation process', J. Membrane Sci., 138, 227 (1998) https://doi.org/10.1016/S0376-7388(97)00225-1
  2. D. Hofmann, L. Fritz, and D. Paul, 'Molecular modelling of pervaporation separation of binary mixtures with a zeolite membrane', J. Membrane Sci., 144, 145 (1998) https://doi.org/10.1016/S0376-7388(98)00048-9
  3. 이수복, 안상만, 장봉준, 김정훈, 이용택, '새로운 내산성 PVA 가교막을 이용한 불화에탄올 수용액막 메타크릴산 수용액의 투과증발분리', 멤브레인, 15(3), 206 (2005)
  4. 임지원, 전지현, '투과증발공정을 이용한 물-알코올계에 대한 금속이온이 치환된 이온교환막의 염효과 연구', 멤브레인, 11(3), 133 (2001)
  5. 김현영, 임군택, 김성수, '저온 플라즈마 처리된 투과증발막의 부탄올 분리/농축 연구', 멤브레인, 10(4), 198 (2000)
  6. 이용택, 오윤진, 안효성, 이혜련, 'Silicalite-l 분리막을 이용한 수용액으로부터 케톤의 투과증발 분리', 멤브레인, 13(4), 229 (2003)
  7. 안효성, 이혜련, 이용택, 'NaY 제올라이트 분리막을 이용한 물/에탄올 혼합물의 투과증발', 화학공학, 42(5), 558 (2004)
  8. 안효성, 오윤진, 이혜련, 이용택, 'NaA 제올라이트 분리막의 물/에탄올 투과증발 특성', 화학공학, 43(2), 243 (2005)
  9. Q. Liu, R. D. Noble, J. L. Falconer, and H. H. Funke, 'Organics/water separation by pervaporation with a zeolite membrane', J. Membrane Sci., 117, 163 (1994) https://doi.org/10.1016/0376-7388(96)00058-0
  10. H. Suzuki, 'Composite membrane having a surface layer of an ultrathin film of cage-shaped zeolite and processes for production thereof', U.S. Patent 4,699,892 (1987)
  11. K. Aoki, K. Kusakabe and S. Morooka, 'Separation of gases with an A-type zeolite membrane', Ind Eng. Chem. Res., 39, 2245 (2000)
  12. K. Weh, M. Noack, I. Sieber, and J. Caro, 'Permeation of single gases and gas mixtures through faujasite-type molecular sieve membranes', Micropor. Mesopor. Mater., 54, 27 (2002) https://doi.org/10.1016/S1387-1811(02)00381-5
  13. H. Kita, K. Fuchida, T. Horita, H. Asamura, and K. Okamoto, 'Preparation of faujasite membranes and their permeation properties', Sep. Puri. Technol., 25, 261 (2001) https://doi.org/10.1016/S1383-5866(01)00110-1
  14. V. A. Tuan, J. L. Falconer, and R. D. Nobel, 'Isomorphous substitution of Al, Fe, B, and Ge into MFI-zeolite membranes', Micropor. Mesopor. Mater., 41, 269 (2000) https://doi.org/10.1016/S1387-1811(00)00299-7
  15. G. Li, E. Kikuchi, and M. Matsukata, 'ZSM-5 Zeolite Membranes Prepared from a clear Temp1ate-Free Solution', Micropor. Mesopor. Mater., 60, 225 (2003) https://doi.org/10.1016/S1387-1811(03)00380-9
  16. M. Noack, P. Kolsch, V. Seefeld, P. Toussaint, G. Georgi, and J. Caro, 'Influence of the Si/A1-ratio on the permeation properties of MFI-membranes', Micropor. Mesopor. Mater., 79, 329 (2005) https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2005.01.004
  17. S. Li, V. A. Tuan, J. L. Falconer, and R. D. Noble, 'Properties and separation performance of Ge-ZSM- 5 membranes', Micropor. and Mesopor. Mater., 58, 137 (2003) https://doi.org/10.1016/S1387-1811(02)00612-1
  18. T. Yamaguchi, T. Suzuki, T. Kai, and S.-I. Nakao, 'Hollow-fiber-type poer tilling membranes made by plasma-graft polymerization for the removal of chlorinated organics from water', J. Membrane Sci., 194, 217 (2001) https://doi.org/10.1016/S0376-7388(01)00545-2
  19. http://www.iza-online.org/synthesis/Recipes/XRD/ Hi%20Alumina%20ZSM-5.jpg, June 19 (2006)