Abstract
The porous silica membrane was prepared from Si(${OC}_2H_5)_4-H_2O$ system by sol-gel method. To investigate the characteristics of gels and porous silica membrane, we examined gels and porous silica membrane using TG-DTA, X-ray diffractometer, IR spectrophotometer, BET, SEM and TEM. The optimum mole ratio of Si(OC$_2$H$_{5}$)$_4$ : $H_2O$ $C_2$H$_{5}$OH for porous silica membrane was 1 : 4.5 : 4. The porous silica membrane was obtained by heat treatment of the gel above 700 $^{\circ}C$. The specific surface area of sintered gel was 3.8 $m^2$/g to 902.3 $m^2$/g at 100 $^{\circ}C$ to 1100 $^{\circ}C$ The pore size of sintered gel was in the range 20 $\AA$~ 50$\AA$. The particle size of sintered gel was 15 nm to 30 nm at 30$0^{\circ}C$ to 700$^{\circ}C$. The performance of the porous silica membrane was investigated for the separation of $H_2$/$N_2$ gas mixture. Gas separation through porous silica membrane depends upon Knudsen flow and surface flow. The veal separation factor($\alpha$) of $H_2$/$N_2$ was 5.17 at 155.15 cmHg and $25^{\circ}C$. The real separation factor($\alpha$), head separation factor($\beta$), and tail separation factor( $\bar{B}$) increased as the pressure of permeation cell Increased.sed.
다공성 실리카 막을 졸겔법에 의해서 Si(${OC}_2H_5)_4-H_2O$ 로부터 제조하고, 막의 특성을 TG-DTA, XRD, IR, BET, SEN, TEM을 사용하여 조사하였다. 다공성 실리카 막 제조를 위한 Si(${OC}_2H_5)_4$ : $H_2O4$ : $H_2O$ : $C_2H_5{OH}$의 최적 몰비는 1 : 4.5 : 4 이었다. 100$^{\circ}C$~1100$^{\circ}C$~에서 열처리된 막의 비표면적은 3.8 $m^2$/g~902.3$m^2$/g 이었으며, 기공크기는 20$\AA$~50$\AA$이었다. 300$^{\circ}C$~~700$^{\circ}C$~범위에서 열처리된 막의 입자크기는 15nm~30nm이며, 열처리 온도가 증가하면 입자의 크기도 증가하였다. 이렇게 제조한 다공성 실리카 막으로 $H_2$/$N_2$ 혼합기체를 분리하는데 응용하였으며, 다공성 실리카 막에 의한 $H_2$/$N_2$혼합기체분리는 Knudsen flow와 surface flow에 의해서 일어나며 주로 surface flow에 의존하였다. 다공성 실리카 막의 $H_2$/$N_2$ 혼합기체에 대한 real separation factor($\alpha$)는 155.15 cmHg($\Delta$P)와 $25^{\circ}C$에서 5.17이었으며, real separation factor($\alpha$), head separation factor ($\beta$), tail separation factor$\bar{B}$)는 압력이 증가하면 증가하였다.
