일반기술

물/알코올 분리용 타이타니아 복합막과 이의 제조방법

*원리 및 구성본 발명은 물/알코올 분리용 타이타니아 복합막과 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리카 제로 겔과 γ-알루미나 졸로 다공성 지지체 표면을 개질하고, 상기 개질된 지지체 표면을 타이타니아 졸로 코팅하여 졸-겔법에 의해 타이타니아 표면층을 형성한 후에 분리막의 성능 최적화 및 열적 안정성을 목적으로 일정 조건에서 건조 및 소성하여 제조된 타이타니아 복합막과 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 제조된 타이타니아 복합막은 고온 안정성 및 기계적 강도가 우수하고, 타이타니아 표면틍은 친수성이 우수하여 물/알코올 혼합용액에서의 물투과도 및 선택도가 우수한 특성을 가지고 있으므로 물/알코올 분리막으로서 유용하다.*배경물 투과성 분리막을 제조하는 일반적인 제조방법에서는 고분자 막을 이용한 투과 증발법을 적용하고 있다. 고분자 막을 이용한 투과 증발법은 다른 분리 정제 기술에 비해 에너지 소비가 적다는 장점은 있지만, 고분자 고유의 물성으로 인해 막이 적용될 수 있는 온도에 한계가 있다는 치명적인 단점을 지니고 있다. 즉, 고분자로 제조된 물 투과성 막의 경우, 고분자 고유의 물성으로 인해 고온에서 그 분자 사슬이 유동을 하게 되어 막이 불안정해지고 막의 성능에 영향을 미치게 되므로 이의 적용온도에 한정이 있다는 단점이 있다. 이에 반하여, 무기막은 표면층의 물성을 최적화하기 위하여 소성 과정을 거침으로써 열적 내성을 갖게 되므로 적용온도의 한계는 충분히 극복될 수 있는 것이다.*제조방법 상의 특징본 발명은 1) 다공성 지지체 표면을 실리카 제로 겔과 γ-알루미나 졸로 순차적으로 처리하여 지지체 표면을 개질하는 과정, 2) 상기 개질표면을 타이타니아 졸로 코팅하여 졸-겔법에 의해 타이타니아 표면층을 형성하는 과정,3) 상기 개질 및 타이타니아 표면층이 형성된 막을 온도범위 20 ∼ 30 ℃ 및 상대습도 50 ∼ 70% 조건에서 건조한 후에, 250 ∼ 400 ℃ 온도에서 소성하는 과정이 포함되는 물/알코올 분리용 타이타니아 복합막의 제조방법을 그 특징으로 한다.또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 것으로, 1 ∼ 2 nm의 기공 크기와 300 ∼ 350 ㎡/g의 비표면적을 갖으며, 250 ℃ 온도 조건에서 측정한 물/알코올 혼합물에 대한 투과도가 25 ∼ 520 g/㎡·h 이고 물의 선택도가 10 ∼ 400 인 물/알코올 분리용 타이타니아 복합막을 또 다른 특징으로 한다.*특징 및 장점1)본 발명의 타이타니아 복합막은 실리카 제로 겔과 γ-알루미나 졸으로 표면 개질된 다공성 지지체의 표면에 타이타니아 졸을 함핌-롤링법에 의해 코팅하여 타이타니아 표면층을 형성시켜 제조함으로써 열적안정성을 충분히 확보할 수 있었음.2)타이타니아 본연의 친수 특성을 유지할수 있어 250℃의 고온에서도 물에 대한 투과도 및 선택도가 우수한 분리막을 제조할 수 있었다. 본 발명의 타이타니아 복합막은 기존의 고분자 분리막에 비해 열적 안정성이 우수하여 물 투과성 분리막의 응용 온도범위를 넓게 확보할 수 있었음.3)분리성능에 있어서도 기존 고분자 분리막과 비교할 때 투과성능이 저하되지 않는 우수한 분리 특성을 가지고 있음.