ISSN : 1226-0088(Print)
ISSN : 2288-7253(Online)
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Membrane Journal Vol.25 No.2 pp.115-122
DOI : https://doi.org/10.14579/MEMBRANE_JOURNAL.2015.25.2.115
DOI : https://doi.org/10.14579/MEMBRANE_JOURNAL.2015.25.2.115
Separation of Hydrogen-Nitrogen Gases by PDMS-SiO2⋅B2O3 Composite Membranes
February 7, 2015
March 12, 2015
March 21, 2015
Abstract
SiO2⋅B2O3 was prepared by trimethylborate (TMB)/tetraethylorthosilicate (TEOS) mole ratio 0.01 at 800°C. PDMS[poly(dimethysiloxane)]-SiO2⋅B2O3 composite membranes were prepared by adding porous SiO2⋅B2O3 to PDMS. To investigate the characteristics of PDMS-SiO2⋅B2O3 composite membrane, we observed PDMS-SiO2⋅B2O3 composite membrane using TG-DTA, FT-IR, BET, X-ray, and SEM. PDMS-SiO2⋅B2O3 composite membrane was studied on the permeabilities of H2 and N2 and the selectivity (H2/N2). Following the results of TG-DTA, BET, X-ray, FT-IR, SiO2⋅B2O3 was the amorphous porous SiO2⋅B2O3 with 247.6868 m2/g surface area and 37.7821 Å the mean of pore diameter. According to the TGA measurements, the thermal stability of PDMS-SiO2⋅B2O3 composite membrane was enhanced by inserting SiO2 ⋅B2O3. SEM observation showed that the size of dispersed SiO2⋅B2O3 in the PDMS-SiO2⋅B2O3 composite membrane was about 1 μm. The increasing of SiO2⋅B2O3 content in PDMS leaded the following results in the gas permeation experiment: the permeability of both H2 and N2 was increased, and the permeability of H2 was higher than N2, but the selectivity (H2/N2) was decreased.
PDMS-SiO2⋅B2O3 복합막에 의한 수소-질소 기체 분리
초록
졸겔법에 의해서 trimethylborate (TMB)/tetraethylorthosilicate (TEOS) 몰비 0.01, 온도 800°C에서 SiO2⋅B2O3가 제조되었다. 그리고 제조된 SiO2⋅B2O3와 PDMS[poly(dimethylsiloxane)]로부터 PDMS-SiO2⋅B2O3 복합막을 제조하고 막의 물리화학적 특성을 TG-DTA, FT-IR, BET, X-ray, SEM에 의해 조사하고 그리고 H2와 N2의 투과도와 선택도를 조사하였다. TG-DTA, BET, X-ray, FT-IR 측정에 의하면 SiO2⋅B2O3는 무정형의 다공성 SiO2⋅B2O3였으며, 기공의 평균직경은 37.7821 Å, 표면적은 247.6868 m2/g이었다. TGA 측정에 의하면 PDMS 내에 SiO2⋅B2O3가 첨가되었을 때 PDMS-SiO2⋅B2O3 복합 막의 열적 안정성은 향상되었다. SEM 관찰에 의하면 SiO2⋅B2O3는 약 1 μm 크기로 PDMS 내에 덩어리 상태로 뭉쳐서 분산 되어 있었다. 기체투과실험에 의하면 PDMS 내에 SiO2⋅B2O3 함량이 증가하면 H2와 N2의 투과도는 증가하였고, 질소보다 Lenard Jones 분자지름이 작은 H2의 투과도는 N2의 투과도보다 컸으며, 선택도(H2/N2)는 감소하였다.