Study on the Preparation of Inorganic Composite Membrane and Characteristics of Gas Separation of Zirconium Modified Polycarbosilane via Pyrolysis

지르코늄 혼성 폴리카르보실란의 열분해에 의한 무기 복합막 제조 및 기체분리 특성 연구

The surface of an ${\alpha}$-alumina tube was coated with zirconium modified polycarbosilane(PZC) by dip-coating method. Then the tube was pyrolyzed at 573~823 K. The prepared inorganic composite membrane was in $1{\mu}m$ thickness and had no pinholes larger than several nm. For the pyrolyzed inorganic composite membrane, the permeation test of He, $N_2$, $CO_2$, and $O_2$ was performed at 303~423 K. The gas permeation and separation factor were increased with increasing permeation temperature. The permeation for gases was controlled by the activated diffusion mechanism. The separation factor of $CO_2$, to $N_2$was 4.9 at 363 K on the composite membrane pyrolyzed at 823 K and its value was higher than that of He and $O_2$.

침지코팅법에 의해 지르코늄이 혼성된 폴리카르보실란(PZC)을 알루미나 지지체 위에 코팅한 후 573~823 K에서 열분해하여 무기 복합막을 제조하였으며 $1{\mu}m$의 두께를 갖는 균일한 막을 얻을 수 있었다. 무기 복합막의 기체 투과 시험은 투과기체를 He, $N_2$, $CO_2$, $O_2$로 하고 투과온도 범위를 303~423 K에서 수행하였다. 투과온도가 증가할수록 기체 투과계수와 분리계수는 증가하였다. 이러한 현상을 통해 PZC 복합막에 대해서 기체투과흐름은 activated 확산 현상을 나타내고 있음을 확인하였으며 특히 $CO_2$의 경우에 $N_2$에 대한 분리계수는 4.9로 가장 큰 값을 보였다.