(PIM-co-Ellagic Acid)-기반의 이산화탄소 분리막의 개발

• Published in: 멤브레인 Vol. 30; no. 6; pp. 420 - 432
• Main Authors: 호세인 이크발, 허스너 아스몰, 김동영, 김태현, Iqubal Hossain, Asmaul Husna, Dongyoung Kim, Tae-Hyun Kim
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 한국막학회 31.12.2020
• Subjects: PIM-polymer; CO2 separation; random copolymer; ellagic acid; gas permeability-selectivity
• ISSN: 1226-0088; 2288-7253

(PIM-1)과 ellagic acid로 만든 랜덤형 공중합체가 간단한 방법으로 합성되었으며, 이산화탄소 분리막에 대한 적용 가능성에 대해서 연구하였다. 이 공중합체의 경우 PIM (polymers with intrinsic microporosity) 고분자의 미세 기공 구조에 기 인한 높은 기체 투과도와 평면 구조와 친수성을 갖는 ellagic acid에 기인한 높은 이산화탄소에 대한 선택성에 의해 우수한 이 산화탄소 기체 분리 성능을 나타내었다. 즉, 이산화탄소에 대한 투과도 4516 Barrer와 CO2/N2 (> 23~26) 및 CO2/CH4 (> 18~19)의 높은 선택성으로 두 쌍의 가스 혼합물에 대해 Robeson 상한(2008)을 초과한 결과를 나타내었다. 이와 같이 PIM-1 에 평면구조를 갖는 ellagic acid을 혼입하면 PIM-1의 꼬인 구조를 방해하여 기체 투과성을 향상 시킬 뿐만 아니라 공중합체 의 강성과 극성이 증가하여 N2 및 CH4에 대한 CO2의 선택성을 증가시키는 결과를 확인하였다. Random copolymers made of both ‘polymer of intrinsic microporosity (PIM-1)’ and Ellagic acid were prepared for the first time by a facile one-step polycondensation reaction. By combining the highly porous and contorted structure of PIM (polymers with intrinsic microporosity) and flat-type hydrophilic ellagic acid, the membranes obtained from these random copolymers [(PIM-co-EA)-x] showed high CO2 permeability (> 4516 Barrer) with high CO2/N2 (> 23~26) and CO2/CH4 (> 18~19) selectivity, that surpassed the Robeson upper bound (2008) for both pairs of the gas mixture. Incorporation of flat-type ellagic acid into the PIM-1 not only enhances the gas permeability by disturbing the kinked structure of PIM-1 but also increases the selectivity of CO2 over N2 and CH4, due to an increase of rigidity and polarity in the resultant copolymer membranes.