Poly (styrene-maleic anhydride)로 가교된 Poly (vinyl alcohol)막을 이용한 물/에탄올 수용액의 투과증발: 분리거동에 관한 연구

Pervaporation of Water/ethanol Mixtures Using PVA Membranes Crosslinked with Poly (styrene-maleic anhydride): Study on the Separation Behavior

스티렌-무수말레인산 공중합체로 가교된 PVA막을 용액법으로 제조하였다. 투과증발공정에서 가교된 PVA/ PSMAn막에 대한 분리거동을 연구하기 위해 30~90 wt % 에탄올-물 혼합 조성에서 막에 대한 팽윤 및 수착 실험을 막내부로 수착되는 용액의 양과 조성을 측정할 수 있는 장치를 이용하여 수행하였다. 본 연구에서 제조된 막의 경우, 수착과 투과단계에서 물에 대해 좋은 선택성을 나타냈고, 공급액의 농도 50 wt % 이상에서 막의 투과선택도는 가교제의 함량에 따른 팽윤비 변화보다 수착선택도와 보다 많은 상관 관계를 나타내었다. 이러한 거동을 투과 선택도와 수착선택도과 관련된 용해-확산 모델로 고찰한 결과, 투과선택도는 막 내에서의 확산단계에서 보다 오히려 수착단계에서 결정됨을 결론지을 수 있다.

Poly (vinyl alcohol) (PVA) membranes crosslinked with poly (styrene-co-maleic anhydride) (PSMAn) have been prepared by the solution method. To investigate the separation behavior of the crosslinked PVA/PSMAn membranes in the pervaporation process, the selective sorption experiment and swelling measurements of the membranes in ethanol-water mixtures of 30~90 wt % ethanol contents were conducted with equipment that was able to measure the concentration and amount of the liquid absorbed in the membranes. The membranes prepared in this study exhibited good selectivity toward water component in sorption and permeation. Also, in the feed containing ethanol more than 50 wt %, the permeation selectivity of the membrane showed better correlation with the sorption selectivity than that with the swelling ratio changing toward the crosslinking content. This behavior was consistence with a solution-diffusion model correlating permeation and sorption selectivity, and led to the conclusion that the permeation selectivity was determined by sorption step rather than by diffusion step in the membrane.