일반기술

수증기 선택 투과성 복합막과 이의 제조 방법

*원리 및 구성본 발명은 수증기 선택 투과성 복합막과 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다공성 지지체 위에, γ-알루미나 중간층과 실리카 기체 분자체층이 순차적으로 적층되어 있고, 상기 실리카 기체 분자체층 상부 표면에 얇은 두께의 γ-알루미나 수증기 분리 활성층이 코팅되어, 고온 혼합 기체로부터 수증기를 선택적으로 투과 분리하는 분자체 기능과, 고유량의 수증기 투과가 가능하여 200℃ 이상의 고온 수증기를 함유한 기체 혼합물로부터 탈수 분리 정체 및 복합막 고온 탈수 촉매 반응기 분야에 유용하게 적용 할 수 있는 수증기 선택 투과성 복합막과 이의 제조 방법에 관한 것이다.*배경기체 분리용 다공성 분리막은 그 세공의 크기 및 그 분포가 분리 성능에 결정적인 역할을 하므로, 고온 기체 분리용 막이 실용화되기 위해서는 세공 크기가 분자 크기 수준으로 제어되고 그 세공이 균일하게 분포되어 있어 선택 분리층 역할을 하는 막의 도입이 필요하다. 즉, 기체가 투과하는 미세공이 나노미터 이하의 원하는 크기로 균일하게 분표하도록 하는 거싱 중요한 기술적 과제라고 할 수 있다. 이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여 100 ~200 nm의 세공을 가지는 다공성 지지체위에 2~10nm의 메조포어 크기의 세공을 가지는 중간층을 졸-겔법에 의해 새로이 도입하고, 그 위에 최종적으로 분리 활성층으로 CVD방법에 의해 2nm 이하이 마이크로포어 크기에 미세공을 가지는 실리카 코팅막을 적층하 후, 마지막으로 친수성 향상을 위햐 알루미나에 의한 화학적 수식이 도입된 아루미나/실리카/알루미나의 다층 구조의 복합막을 제조함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.*종래기술기존의 수증기 선택 투과막은 주로 150℃이하의 영역에서 유기 혼합물을 탈수 분리하는 투과 증발막에 관한 보고가 대분분이다. ZSM-5제올라이트 막은 그 구조의 화학적 특성에 의해 메탄올 등의 알콜 혼합물의 탈수를 위한 수증긱 분리막으로 우수한 선택 투과 성능을 나타내는 등 효과적이라고 보고하였다. 제올라이트는 미세공이 일정한 결정구조를 가지고 있지만 그 미세공 크기가 0.4 ~0.5nm 질소 (0.36nm),이산화탄소(0.33nm),메탄(0.38nm)등의 혼합물로부터 수증기를 분리하기에는 부적합하다. 또한, 석유화학 공정에서 메탄올 및 원료가스등의 제조공정에서 수증기를 냉각-가열 과정을 거치지 않고 효율적으로 제거하기 위해서는 해당 단위 공정의 온도를 떨어뜨리지 않고 고온에서 조작 가능한 분리막이 필요하다.*특징 및 장점1)다공성 지지체 상부에 졸-겔법에 의한 알루미나 중간층 및 상부 표면이 알루미나에 의해 화학적 수식된 실리카-알루미나 분자체 분리 활성층이 차례로 적층된 다층 구조를 이루고 있음.2)고온에서도 기체를 크기별로 선택 투과하는 분자체 특성을 가짐.3)동시에 표면을 친수화하는 화학적 수식에 의해 수증기 투과 성능을 획기적으로 개선.4)200℃ 이상의 고온 수증기를 함유한 기체 혼합물로부터 탈수 분리 정제 및 복합막 고온 탈수 촉매 반응기 분야에 적용 되었을 때 그 효과가 탁월함.