41
Membranes for gas separation Pratibha Pandey, R.S. Chauhan * Defence Research and Development Establishment, Jhansi Road, Gwalior 474002, India Received 5 May 1999; revised 21 August 2000; accepted 2 March 2001 Abstract The progress in the ®eld of gas separation by membranes has been very fast. It has grown from early diffusion experiments, through the basic concepts of diffusion and permeation, to industrially accepted products. Since the membrane is the most decisive part of the gas separation technology, it has attracted maximum attention in terms of research and development. Efforts to correlate the basic structure with permeability and selectivity have resulted in the synthesis of newer polymers. Concurrent with these studies, newer theories to explain the phenomena of diffusion, solution and permeation have also emerged. The theoretical description of small molecule diffusion in polymers falls into several categories, depending on the state of polymer. These have been supplemented by computer simulations and improved models. Because of these instrumental aids, as well as continual efforts over the years, the relationships involving the structures/permeabilities/selectivity of polymeric membranes have become the subject of systematic studies. This review gives a brief outline of the ®eld that has emerged on the basis of theoretical models on porous as well as non-porous membranes, and discusses mainly the solution cast polymeric membranes. The effects of casting conditions on membrane properties have also been discussed. Established and emerging technologies in ceramic and in other inorganic membranes such as slip casting, electro- deless plating, sputtering and chemical, and electrochemical vapour deposition techniques are being successfully adopted on a laboratory scale to produce membranes with improved separation factors and high ¯uxes. In addition, new materials are being developed and new preparation techniques developed to produce thinner membranes and/ or smaller pore-sized, defect-free membranes. The emerging ®eld of inorganic membranes for speci®c gas separations has also been brie¯y reviewed herein. q 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. Keywords: Membranes; Diffusion and permeation; Transport mechanisms; Casting and casting conditions; Inorganic membranes; Hybrid membranes Contents 1. Introduction .................................................................. 854 2. Types of membranes ............................................................ 856 Prog. Polym. Sci. 26 2001) 853±893 0079-6700/01/$ - see front matter q 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. PII: S0079-670001)00009-0 www.elsevier.com/locate/ppolysci * Corresponding author. Fax: 191-751-341148. E-mail address: [email protected] R.S. Chauhan).

Membranes for gas separation

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Membranes for gas separation

��������� � ��� ������ ��

��� ���� ������� ���� ��������

������� ������ ��� ���� ������ ����� ������� ����� ����� ��� �� ������� �����

�������� � ��� ����� ������� � !���� """� ����� �� ����� ""�

��������

#�� ������� �� �� $�%� ��� ������ �� �� ��������� ��� ���� ���� �� � & ��� ��'� �� ���%� ������

�(������� �� ����� �� ����� ����� � ������ ��� ������ ��� ����� ���%%� ����� �� ����� �� ����� ��

�������� �� �� �� �������� ��� �� ��� ������ �� ����%��� � ��� � ��� �� ��(���� � �� �� �� ����

�������� ��� ����%���� � )� � ����%� � �� ����� � ��� ��� '� � ��������%� � ��� ��%�� ��� � ���� ����% ��

�� �� ��� ����� ��'�� �%������ �������� '� � ���� � ������ ��'�� ������ �(�%��� �� ��������

������� �%� �� ��� ������ �� ���� �%� �������� #�� ���� ���% ������� �� ���%% �%���%� ������ ��

�%����� �%%� �� ������% �� ������� ��������� � �� � � � �%����� #���� ���� ���� ����%���� �� ��

���� �� ����%� ��� ��� ������� ���%�� *������ ���� ��� ����� �% ����� �� '�%% �� �� ����% �� � ���

�� ������ �� ��%� ������� ���%���� �� � ��� ����+��������%� ���+��%�� ��� � �%������ ��������� ����

����� �� ���,�� ��� ��� �� � ������ #��� �����' ����� � ���� � %��� �� $�%� �� ��� ������� � ��

����� ���� ���% ���%� � ���� �� '�%% �� ��-���� ���������� ��� ��������� ����%� �� �%� �� ���

�%������ ���������� #�� ��� � ��� ��� ���� ��� � �������� ����� ��� ���� �%� ���� ����������

)� ��%����� ��� �������� ����%���� �� ������� ��� �� ��� �������� ��������� ���� �� �%�� ��� ���� �%�� �-

��%��� �%� ���� ��� ����� ��� �������%� ��� �%�� ��������% ����� ����� �� �����.��� ��� ����� ��������%%�

��� �� � � %���� �� ���%� ������ ��������� '� � ������� ������ �� �� �� ��� ���� /�(��� &� ���� ���

��' �� ����%� ��� ����� ����%��� ��� ��' ������� �� �����.��� ����%��� ������ ������ ��������� ���+

� ���%%�� ���-��0��� ���� -��� ���������� #�� �������� $�%� �������� ��������� � �����$� ���

������ ��� ��� �%� ���� ����/� �����'�� ������� � ""� )%������ ������� 1 �� !%% ���� � ���������

�������2 ���������� 3����� ��� ������ ��� #������ ����������� ��� ��� ��� ��� ��� ���� ���� &�������

���������� 4����� ���������

�����

�� &� ���� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 5�6

� #���� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 5�7

���� �%��� ���� 7 8 ""�9 5�:;5�:

""<�-7<""+"�+= - ��� �� �� �� � ""� )%������ ������� 1 �� !%% ���� � ���������

�&&2 �""<�-7<""8"�9""""�-"

'''��%���������+%�� �+��%����

� ����������� �� ��� >�(2 ���-<��-:6��65�

� ��� ������! ��?�����5���� 8���� �������9�

Page 2: Membranes for gas separation

:� ���������� � ��� ������ �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 5�7

:��� ���� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 5�<

:� � 3���� �%������ ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 5��

6� ���%� �(�%����� ��� ������ �� �%����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 57�

6��� ��������� ���%� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 57�

6� � �%���%�� ���%� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 57

�� )�� �������% ��� �������% � ��� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 576

7� ��� ���% ������ �� ����� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 5<�

<� ���������� �������� ��� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 5<

5� &������� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 5<7

�� ��������� � ��� ������ �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 5<<

�"� 4 ������ �� ���������� �� �� �������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 55"

��� �� �% (��� ��������� � @ ������ �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 55�

� � 3��� �� �% (����+��(�� �� �% (���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 55�

�:� ����� �� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 55:

�6� �� ��� � �� ������� �� ���� �������� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 55:

��� ������� �� ��� $%� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 556

����� �������% ����� ����� �� 8�A39 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 556

��� � ��� ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 556

���:� ����� ���%���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 55�

�7� ������ ���$�� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 55�

�<� 4����� ��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 55<

�5� >� ��� ����� ��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 55<

!�B�'%������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 555

��������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 555

� ��������

#�� ������ �� ����� �� ��� �������� ����� ��������� �� � ������� ��� �����%� ��'��� $�%����������� ��� ����� ���� ������ � ����� �� ���� ��( ���� �� �� ������ ��% ������ �� �������� � ����� ���� #�� �������� ������ �� �������� �� � ������ ����� ���� �� ���� %' ������ ��� ��� ���� �% ����� ��� �� #�� ������ ��.����� ����%�� ���� ���� � ��� ����� �.������ � !� � ����% � �� ������ ��� ��.����� � �����$��� ����� ���% �%� �� �� ����� ���% ��������� ���� �������% �������� ���� �� ����� ����� � ��� ��% ��� �� �� �� �������% ��� � �B����� ���#�� ���� �� � ��� ������ �� '�� %��� �� #���� C����� �� �5 �� '� ������� �� $��

������� �(������� � �� ������ ����� ��� ������ �� �%������ ���������� &� �577� �� �%����%����� ����� � � ��� ������ �� �� ���� � D�%� ��;������ ���������E F�G� >��B� �� �5��������� � .��� � � ��� ������� �� �� ����% ������ ����� ������� %����� F G� #���� ' ���%����� � ���� �� ���� �� �����$��� %� �� ������ ������ ���-������ �������� ��������������� *����%� F:G '�� �� $�� ��$�� �� ��%� ������ �� '��� �������% ����� ��� %�B� ������%� ��� � ������ ������ ��� ������ ��� �� ��������� �� ���������� &� ��"<� *����%�������� � �����.�� ������� �� ���%%�%�� ��������� ������ ���-��0� � ��� ���� F:G� �����-.��� %�� �� ���� �� ����� ���-��0� ��� ���� �� '�� ����%���� H���%�� F6G ������� �� �����.�� � ��������� �� ���%%�%�� ��������� ��� �� � ����% � �������� �%%��� ��������������� ��������%%� ����%��%� �� �� ��:"�� 3����� �� ��( " ������ ��� �%����� %�B� ��%%�%��

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/5�6

Page 3: Membranes for gas separation

��� � � '��� ���� �� ����$% �� �� ���������� ���� ��������� ��� ���� $�� �����$��� ���%���- ��� �� �� $% �� �� ����B��� '� �� ����%�� �� �� %� � ��6"�� ! ����'�B '�� �����.��� %�����%��� � �� ��� ��� ��� ������ ������ ������ ����� ������ B���� ��������� '� ������ ��-����� �%���� ��� ������� ������ ���� ��� F:;7G� *� ��7"� �� �%���� � ������������� ������� ��� ����%��� ��� ��$���� B�'%���� '�� ����%��%� � �� ��%� ������� �� '���� ��� ��� ��� ��� �� �� ���-������ �� ���������� 4'����� �� ����%��%� ��������� ������ ����� ��� ���%��� �� ��� ��� �� ���� '��������� ���� #��� '��� ������%%� ����%���%� ��� '��� ��-��%�� ��� '� � %' /�(��� ��� '��� �%� �(��������#�� ������% �������� �� �������� �������� ������ �� �� � ����� �� ����� ���% ������

'�� �� ����%���� �� 1��;������,�� ������ � ��B��� ����-/�( ������ ��� ������� �����8�@9 ��������� F<G� #���� '�B��� ����� �� �� $�� ������ ���� �� ����%%� �B����� ��%%�%�� ��� � ��@ ���������� #�� /�( ���� ��������� '�� �" ���� ������ ��� �� ��� �������� �������%��%� ��� ���� �@ ���%��� ��� ����%�� #�� �����.��� ������� �� �������� ������� ��� ���-�%�� '�� ����� �� �� � �� ����%���� ��� ��$����� ���� ����� �� !� � ����% � ��������%�������� � ����$% �� ��� �% ��$% �� �� �@ ��� �%�� ����%���� '��� �%% �� ��%����� F<;�"G� #�������� �� ��� ��( ���� ����� ���% �� ���� '� � ��������� ������ �������%%� ���� � ��� �� �� %� � ��<"� � ��� ��� ���%��� ��� %�B� �� ������ �� ������� �� �� ����� � ���� ������ ����� �� ����� ����� ��������� ������ ��� �� ������( ������ � �%�0�� ���������� �� ������ �� ����� ��(��� F��G�#�� ������� �� �������� ������� ��� ����%�� '�� ����%��� �� ������ �� ��5"� �� �� ����%-

���� ��� ��$����� ��� �� �� �%������ ���������� �������� ��� ������ �� ������� �� ���������% ������ � � %���� ���%� ������ �� ��5"�� 3����� ��� ������ �����$��� ������� '������ �� ��� ��%%� ����� ����� �������%��� ���%����� ��������� � �� �������� ��� ����������� �������% ��� �������% � ��� ����� ��$���� �� ��� ���%��� ��� F� ;��G�! ��� �� �� �������� �� � ��� ������� �� '��� ' ������ ����� '���� ������ ��% ������ ���

���� ����� � ����� � ������� ���� ���%����� ��������� ����� �� �� ��� �%�� ����% � �� ��% ����� �� ��������� F "G� �������� ��������� ����� �� �������� ��� ���%� � � �@� �% ��$% �� ��� ����-$% �� ��� ��� ������ �� ��� �������� ��� #������ ��� ��������� ����� �� �������� ��� ��� �%�0�� � ��� �%%� ��� '������ ����� �� �� ��������� ��� ���%� � � ���%���� ��� �( ��� ��� )%�� �-���%���� ��� �%� �� ������� '� � �� ��%� ��������� '��� �� �%�� ��� � �� ��% ����� ���������� �� ���� ������3����� ��% ������ ��� ���� '��� �� �������� ��� ��� � �� ������ ������ ������� �� ���

�����$� '��� #�� ������ �� � ��-�.��%������ ������� ��� ������ �� �������% ������� ����% � ����������� �� ������ �� �� ����� �� ���������&� �������%�� �%% �� ����%� �� �� ��$���� %� ��� ��� � ��%� $%�� ��� �� ���� �� ���������� #���

���%���� �� �%� �%���� �������� ��� �%����� �� '�%% �� ������ �%���%�� ��%����� %�.����� !�������� ��� ��� �� �������� � �� ��������� ����� ��� � ������ ���� ������� ����������� ����� � ����� ��� �%�� � %�.���� ��������� ��� ����%%� �%����$�� �������� ����� ��0� � �� ��0� �� �� ����%� ��� ��� ���� ������ �� ��������� '� � ��� ��0�� �""" �� ����� �� ��� ��� ���%� � $% ���� ����$% �� �� ��������� ���� ��� ��0�� �� �� ����� �"";�""" ����� ��� �����%� ������� ��������� ��� ��%�� %�B� �%� ��%%� ��� %� �( ���%����� I% ��$% �� ����������� ���� ��� ��0�� �� �� ����� ;�"" �� ��� ��� ����� %���� �%���%�� %�B� �%����� ������� '� ��� ��� ������ J��$% �� �� ��������� ��� ������ � ���%% �%���%�� %�B� ����%�� ��% ��������� �� ����� ��� ����� ��� ���� � ��� ��0� %��� ��� �" !K � �@ ��������� ������ � �� ����% %�B�

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 5��

Page 4: Membranes for gas separation

����� ��� ��%���� � �� �%���%�� %���% ��� ���� ��� ��0�� �� �� ����� �' ���� ��� C�������� �� ��.����� ��������� '� � � ���%%�� ��� ��0� F �; �G�!% ���� � ���������%� �%��� %� ��� ��� �� ����%��%� � ��� ������ �� ���������� ��� �����' ��

�������� ����%� '� � �� ���������� ������ � �� ������ �� ����� '� � ��� �� �� �%������������� �������� ����%� �� �%� �� ��� ���� #�� ���������� ������ �� ��� ��%�� ��� � � ����� ��� ���� �� �%� �(������� ! ���� ����� �������� ��������� ��� ���� ��� ������ �� ������-���� ��� �%� ������ ����� �� �( �� ���%��� ��� �� ��� $�%� �� ���� ��� � �� �� �� � ��� �����'��� ����%� ��%�� ��� ��� ��� ��/�� �� �� ���� � ��� ���'��� � �� �� ����

� ����� � ��������

�%������ ��������� ���� ���� ����%��� � � ����� � ����� ���% ���%��� ��� %�B� ����-$% �� ��� �% ��$% �� ��� �@ ��� ��� ������ ��� >� ��� ������ ��� �� ��%�� ��� � ��� ��������%� � �� �������� �� ����% �� ������� �� �$������ �� ��� ������ �� ������� ���� � �� ������ �� ������ ���� �� ���� ���������� *���� � /�( ����� � ��� ��%�� ��� �� ��������� ��� ���%����$�� ����%� �� ���� �%�����2 8�9 ����� 8�9 ��-���� ��� 8�9 ������ ����! ���� �������� �� � ������ ����%� ����� � ��� ��� '� � �����%� ��� ���� �� �� ��-����� �� �����

#�� ������ �� �� ����%� �� ���� ��������� �� ����%� � ��� �� �� ������ � ������ �� ����������� ����� ��� %�B� ���%���%�� ��0� ���������� �%����� ��� ��0� ��� ���-��0� ��� ���� ���! ������������ �� ���� ����%�� �� � � � ��� ��� ��� ��� �� � ����� ���% $% ��� &� ������%� �%� ����%���%�� �� ���� ���������%� �� ��0� ��� �� ������ �� ��� ���%� �� �������� ���������� ������������� � ��� ������ �� ��� �(���� ���� ���� %���%� /�( �� ������ � %' ������ �� � ��%��- ��� �� �������� ��������� ��� ������ ���0�� �� �� ������� ��� ����� �� �� �� �������� ���� � �8 �� ��� �� �� �% �������� �%��� �� �� ����9� ��� �� � ��� � �� ���������#���� ��� ������% '��� ������� ���� �%������ ���������� ���� �� �%� �� ��� ���� ��� ������

� �� ������ ���B � ����� ��� ����� ������ ��� #�� $��% ����%�� �� �������� � ����� '�%% �������� %�� ��������� � �� ����� ��� �� �� ����%� ��� �� ������ ���� ��� � �%�0���J�-���� � ����� ��������� ������ ���� ��%�� ��� � � ������ �� ����� �� ���� ��( ����

�� �� �� �� ������ �� ����� ��� ����%%� %'� !� ���� �� ����� � ��-���� ������������� �� �� ���� ������� � ����%�� ��0�� ��� �� ������ �� � ���� �%���%� � �� �� ������������� �����$��� %�� 3���� ��������� ��� �� �������� �� ��% �( ������ '���� � ��% �� ��������� ��� �%� �� �� '���� �� �%���� �� � � � �%� � ��� �%��� � &� �%� ��-��� ��� �� �� �������������� ��� ��� �� �%���� �%� ��� �������� �� ����%� �� � �%���� �� � �%��� �����%� �� � �%� #��� �� %%'�� �� ���%� � ������ �� �� �%��� � �� ��� ����!����� ��� ��������� ����� ' � ��� ���%%� ��� ��� %������ �� '���� �� � ���� �����

��%�� ��� �B�� � ������� %���� ��� �� ��� � ���B� ���� �� ��( 8���� ��� ���9 %���� '��� ������� �� �� ������ � �������% ����� � �� ��� �B��� #' ������% �%����� ������ ��� ������������ ��������%%� ���������� #��� ��� �� ����%%� �B����� ��� ��� $%� ����� � �����

� ��������� �� ��� ��������

A����� ���������� � ��� ������ ����� ��������� ���� ���� ������ ��������� � ������� ��� � � �� ������� ��� �� ��������� #���� ���%��� H������ ������� �� �%���%��

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/5�7

Page 5: Membranes for gas separation

����� ��� ��� � �%� �� ������ ���������� �� ���� ���%�� �'����� ���� ���� ��� �����%����%� �%� � %��� �� ������ ���+�� ����% ��� ����

/#+# "��&� ��������

3����� ���������� 8�;�9 ��� �� ���%��� �� �� ������ ����� ����� � ���� �������� F 7; 5G >��� � ����� � ������ �� �������� � �� �� ���������� � �� ������ �� ����� ��������� �� '�%% �� ����� ����������

2������� *�,# #�� ������ �� ��� ����� ���� ��������� ����� � H������ ������ ���������%%� /'� #�� ���� ��� H������ ������%%� /' ��� ������� �� �� �� � �� ��������� 89 �� ���� ��� �� � 8�9 �� ��� �%���%���#�� ���� ��� �� � 8�9 �� ����� ��

� � :�

"

���3��� 2

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 5�<

>��� �� D������ �� ������ � �� ���������� � ������ �� ����� ����� ���������E �� *�B��� ��L�� 2������

3���� �(�� H��B @ ���� )����%����� �������% #����%��� A%� �7� M�� L�%�� N ���� ��������� ����� �<5 F����-

����� '� � ��������� �� M�� L�%�� N ���G�

Page 6: Membranes for gas separation

'���� � �� �� ������ � �� ���� � �� ��������% ��� ��� �� � 3 �� ������ ���� 2 �� �%���%��'���� � ��� " �� ���������& � + � � ������ � ������%%� /' �������� �� ��� �� ��� /�( ����� �� ��� �� ��������� ��

�� %%'��� �(�������

���� � �"� � " ��74&�3

'���� �� �� ��� ������� "� �� ��� ��% �������� �� ��� � �� ��� ����� " �� ��� ��% �������� �������� � ����� 4 �� ��� %��� �� & �� ��� ������ ������ �� ������ /'� ��� � �� ��������% ��� ��� �� �&� H������ /' +� �� ���� %��� ��� ��� ��� ���� ��� ��� �%%����� '� � �� ��� '�%%� ��� '� �

��� ��� �%���%�� F <G� ! ����� �%%���� '� � �� ��� '�%%� �� ��� �%���%�� ��� ���� ���%�������� ��� ��� ��/�� �� �� � ����� ����� ��� !� ���� ��� %��� ������ �%%����� �����%���%�� ��� �� ��� '�%%�� ���� �%���%� '�%% ��� ���������� ����� 4����� �� ������ �� � ��� ��( ��� �� �������� ������� ������ ��� ������� ��� � ������ ��%�� ����#�� ��� /�( �� ���� � ���� �� ��������� �� �� �(�������

��% � 5�"� � " �:4� �2�3���

'���� ��% �� �� �%���%�� /' �� ���� �� ��� ������� "� �� ��� ��% �������� �� ��� � ���������� " �� ��� ��% �������� �� ��� � �� ������ � ����� 4 �� ��� %��� �� 2 �� �%���%��'���� � � �� ��� ��� �� � ��� 3 ���%� � ������ ����>� H������ /'� �� ��%�� ��� � �� � � �� ������ �� �� � � ������ ��� ��( ���� ��� ��

�� ��� �� �� �� �.���� � �� �� � �� �%���%�� '���� �� H������ ������ �� ��� �� ��������'� � ��������� ������ ��� ��0�� ���%%�� ��� �" �� F 5G� *���� � H������ /'� ������ �� �� ��� ������% ��� ����� ���� ���� ��%��%� �� ��� ��� �������� ����% ������ �� �� ��� #��%� � ������ � �� ����% ������ �� �� �� � ������ ����� ������ #�� �� ��% ������ �� �� �� �'����� �� ��� �� ���%%��� #��� �� � ���� �� ���B ������� ��-������ ��� ������� ����� �� �� �%���0� �� � �� ��� � � �� ������ � ���� ��� �� ��������� ������ /' 8�� %���� ����9�

2������� *�,# &� ���� ��� �� �� � �%���%�� ������ ��������� ��� ���� ��� ����� ��� �� ��� �� �� '��� ��� �� ��� �%���%�� �� ������ ��� ������ �� �� �� ���� �� ��� �" ���%� ����������%� �� �� ���� ����� ���%%�� ��� ��� "�� ��� & �� �������� ��� ��� ��0�� �� '��� ������� �� �� ���%%�� ��� �� %����� ��� �%���%��� ��� �%� �� ���%%�� �%���%� ��� ������ � ��� ����� ���� ������ �� '�%� �� �������� F �G� &� ���� ���% �� �� ���� ���� '�%% �� � ��� ���� �� ���

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/5�5

#��%� �

��%��%� �� ������ �� �� �� ����� � H������ /' � ��%�� �� ������ ��� ��( ����

C�� ���� ������ �� �� �

4 +J :�<:

4 +�@ :�<:

4 +4 � 6���

4 +�@ 6�7<

4 +�@ ��76

J +@ ��"<

@ +�@ ���<

Page 7: Membranes for gas separation

��0�� �� �� ��������� ��� ��� �� ��� ��������%� � �� �� ��%%� ��/������ �� � ������ �� ������ ����������� >�� � ���� ���% � ������ � �� �� ��� ��0� ���������� �� �������� ���� � �� �(��� �� ��������� ����% ��� �� � %'�� ��� /' ����� �� ��������� #������� �� ��� ��0� ��� ���� ���� �� ��%����� ������ �� �$���� ���������

2������� *�,# C�� ������ �� ��� �%� �� ��� �� �� ��� ��% ������� �� � ��� ������ ���� ��( ��� �� �� ����� '� � �� �(�%���� ����� ��� �� �����.��� ������ �� ���������%���%�� ����� �� ����

2������� *�,# ��%�� ��� ����� �� �� ��� � ���%� ������� ������ � � ��� ��( ��� � �� ��� ������ %%'�� �� �� ������ ������ �� ������� �%���%� ����� �� ��� ��� �%����%� � � �� ������ �� ������! ����� ����� �� �� ������� � �� ������� ������� ��� �� ������ ����� �� ����

�������� ������ �� ������� ��� � ������ �� �%% �� �����������#�� ��%�� ��� � ������ �� �������� �� �� H������ ��������� 8�9 �� ������%%� ���� %'� ������-

��� 8�9 �(���� � ���� ��%�� ��� � ��� ���� ��������%� � � �� ���%%�� ������ � � ��� ��( ���F �� 7G� ��������� 8�9 ��.����� �� ��� ��0� �� �������� �� �� �� ������� ��0� �����8����� ��� :"!K 9 � �� ������� �� �� ������ � ��� ��( ��� ��� �B� �%���� ! ���� ������%�� ��� � ������ �� �� ��������%� ������ ��� �� �������� �� ��� ��������� �� �� �( �� �����% �� ������ �� �� ��� ��( ��� �� %��� �� �� �� ������� �� ��� ��% �������� �������� � �� ��� �� ������ ���� �� ��� ��0� ��� �� ���� �� �� �������� F:"G� ���������8�9 ������� �� �� /�(��%� ��� � ��� ��� ����� � �� ���� ���% ������ �� ��� ��( ����� ������� �� ������ �� ��%�� ��� � �� �� ������� �� �� ������� ��% ����� �� ��� ��� ������ � �� �����( ��� � �� ������ �� �������� ���� �� '�%% �� �� �� ��%�� ��� ������ �� ��������%���%���&� ���- ��� �������� ������ %�B� �� �� �������� ���������� �� �� ��%� ��� �������� ��

���������� �� ������� ��� ����%%��� �������� �� ����%� ������ � �� ���� ��� �� ���� ����������� ��� ��� ��� %�B� � ����-�������%� �������� ����� '���� �� �����%� ������ � '�%%/' ���%� '��%� �� '��B%� ����� ������ '�%% �� �%�B�� F:�G� #���� � � �� ��� ��0� ��� ��������-�������% �� ��� �� ��� ������ �%�� B�� �%�� �� �� �������� �� ������ �� �$������ ���� ���������� ����.��� %�� �� ����� ��� �� ��������� ��� �� �% ���� �� �������� � �%�-��%�� ����������� ���� ������ ������ ����� ! �����' �� L�,��� ��� *�B�� F: G �������0�� �������� �%� ��;������ ���%� �� ���� ������� ��� �� ��� " ������ #���� ���%� ������ �'���%� ����� �� �(�%��� ��� ������ �� ���%����� �@� ��� ������ �� ��� �������� ��� #��� �����%� ������� �������%����% �.�� ��� � ������ �� ���� �������� ����� �� �%� ��;���������%��

/#�# ����� �� ����� ��������

#�� ��������� � ��� ������ �� �� ��-���� ��������� �� ������ �� �� �������������� #�� ������ ����� ����� � ����� �%������ �������� �� ����%%� ��������� �� ��%� ��;������ ���������� ������� �� �%������ ��������� �� ��� ������ %� ��������%%�����%��%� ���� � �������� �� �%� ��;������ ���������� #�� ���� �� �� ��� �������������� �� ��� ���� �� ������ �� ���%��� ��� �� �� ���%� � �� �% �� ������ �� ������ �������� &� �� �%� ��;������ ���������� �� ������� � ����%�� �� �� �������� �� ����% ��� ���

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 5��

Page 8: Membranes for gas separation

����� ����� �� �������� �'� � ����� �� �� ������� � ! ������ �� �� �������� �� '��� �������� ������� � ������� ��������� �� �� ���� �� ����% ������� ����� �� ����������#�� �%� ��;������ ��������� �� ��������� ����� ���� � ���2 8�9 �� ����� �� �

����� �� � �� ��� ���� �������� 8 9 �� ��� �� ������ 8�%���%� �9 ����� �� ��������� ���8:9 ����� �� � ������ �� � �� ��� ����� #��� �%� ��;������ ��������� �� ������ �� ��������� �� �� ����������� �� ��� ��� �(�� ��� � �� ��� ���� ��� �'�� ���� ���� ���������� �� '�%% �� �� �� ���� ��� ��� '�B��� �� '��� �� �%���%�� �� ��� � � � �� ���������� ����% ��� �� ������ � �%���%��� #�� �� ��� � �������� ������ � ����� �� �� �������� �� %���� ������ �� �� ����� �� ���������� �� ��� �� 1�B� �� �������� ���������� ��������� �� ����������%� � �� ����� ��������� �%� ����% �� ��������� �� �� ������-�������% �� ���� ��� ����� ������� '� ��� �� �%����� #�� �%� ��;������ ���% ������� �� �� �������� '� ��� ��������� �� ����� ��� �� �� �������% � �� ��% ������� ����� �� �������� �� �(������� �%��� � ����� �� �� ������� �#�� �� � �� �������� ������ �� �� �� ��������%� � ��$���� � '���� ��� �� ���'�� �� �� �����

� �%���%� � ��$���� ��� � ������ ��$���� ����� ��

" � �$

'���� " �� �� ��������%� � ��$���� � � �� ������ ��$���� � ��� $ �� �%���%� � ��$���� �#�� ��������%� � ��$���� ��� �%� �� �(������� �� �� %%'��� �.�� �� � ��� ��������%� ��

"�� � ����

���������� �

'���� "� �� �� ��������%� � ��$���� � �� �� ������ ��$���� � �� �� ���-����� �� ��� � ��$���� ���8�9 �� ��$���� �������� � �� ����% ����� ���� ��8�� 9 �� ����� �������� 8�� ��� ��9�#��� �(������� '�� ����� � �� ������ �� �� �� �������� �� ����% ��/������ �� ������ ��

8��� �� ������ �� �� ��%� ���%� ���������� �� ����� �� ��� �������� �� ��� ��� ������ ������9� #���� ��� �� � � ����%� ���� �(������� � �������� ��������%� �� � ����� ��%�����'� �� %���� ��������%� � ��$���� � ��� � ����� � �� ����%� ������ � %���� ������ ��$���� 8��9 '� � � ���� ��� ����� �� ��� � ��$���� � & �� �%� �������� � �� �������� �� ����% ����� �����8�9 ��� �� ����� �������� �� �� ��� �� ���� 4'����� � ��� ���� ��� �(������� �%%� �� "�

C ���%�� ����� � �� ����% ��� �� � ��%� ���%� ���������� �� ����� �� ��� �������� �� ��� ��������� � ����� ������� �� ���-����� �� ��� � ��$���� �� � �� ��� ����%%� �%�� ��� �� #���� �(����-���� ��' �� �� ������ �� �������� � �������� �� � ��� �� �� ������ ��$���� � �� ��� �� ���� �������� �� ����% ��� �� ����� ��������� >� �(���%�� �� ��������%� � ������ � ��� ��% ��������� �%�� �� ��� �� �� ��������� ���� �� ��%%� '� � ���������� ��� ��% ���������#�� ���%� ��� ���� ��$���� � ��� ���%��� �� �� �� �� �� ��� ������ ����� ��

���B��%� ������ ���������� �� � � �� ������� ��� �%���� � � �� �� �%������ ���� � ������ �������� ��� ��%' �� �%��� ����� �� 83�9 �� �%������ �%�� ���0� �� �� �� ���� ��� ��� �%� ���� �� ���%�(� � �� ������� !� � ����% � �� ��������� � ��� ������ �� �%����� �� � ���%� �%������� �� #������� �%�� �%% ������ ���%� ������ �� �� %� ��� ��� ��� �������%����%�� �� ��� ��� �� ��� �� � ��� ��,�� ��%� ������ ��� '���� ��� �� �� ������� �(������� �%%�F: ;:�G�

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/57"

Page 9: Membranes for gas separation

� ����� ������� ��� ������� � �������

�#+# 2��������� ���� �

! ���� ���% ������� �� ���%% �%���%� ������ �� �%���� �%%� �� ������% �� ������� !� �����% � � ������ ���%� ���� ���� ������ � �� ������ ����� �� �%������ ���%� ��� ������ �� D�������E �%����� ��� ����%� ����� � ��� �%��� ����� �� &� �� ��� �%������������� �� ����� �� �� ���������� �� ���� ��� ������� � �� ��������� �� ���������� ��������� ������ �� '��� ������� ���� ���%� ����%� ��%� � �� �� ��% ������ ��$���� � � ����+�%���� ��� �� �� ��� �%��� �� ��� ��� �����'� ������ ��� �%��� ���%� ���� �������%����� �� >����� ��� � ��� F:7G� H����� ��� H'�� F:<G� ��� ���� ��� ������ F:5G ��� >����� ����-'�B��� F:�G�>�,� � F6"G ������ � ���% '���� ��������� � � ��� ����� �� �� ���������� ������ ������

�� ������� �%������ >����� ��� � ��� F:7G ������ � ���$�� ������ >�,� �E� ���% �������� �������������� A��� �� ��� 3���E� F6�G ��� �%��� ���% ������ �����'�� � ������ ���$�� ��� ������� � �� �(������� � �� �� ��% ������ ��$���� � �%��� +�%������� ��� �� � ��� �� �%��� ����� �� ��� C����� � �%� F6 G ���� �( ����� ��� ��� �%��� ���% �� ��� ��������%� � �%������ )�������% ����%� ��� �� '��� ��� ��������%� � � ��������$���� � ��� ��� �%��� �%������ � ���� ��� +�%���� ��� ���� ���� �%� ���� ������F6:G� #�� ��� �%��� � ��� ���% ��� �%��� ��� ���� ��$��� ��� ��������� �� ���� �� ���� ���� ��� ��� �%� �� �� �-������� � ����� �� '��� ���%� O-��� ����� �� ���� �� �%������ �B���� �� ���� �� ��-������ �% ��� ���� F66�6�G�A����� ���$�� ��� ��� �( ������ ���� ���%� ���� ���� ���� ��� ��� ���� �� �����'�

F6��67G� #�� �� ����% �������%����% ������� �� ��� ������ �� �%���� �%����� �� �������� �� D���% ��� ��� ��E ���%� ��� ���%��%� �� � � D��� ��% �����%�0� ��E ������ ����%��� �����% ��� H�� F6<�65G ��� �� �� ���%� F6�G� #��� ���% ��� ���� �( ������%� �����'�� ������������ F:��:7�6����G� #�� ���% �� ���� ��%� �������� � �� ���������� �%���%� �� ���������� ��������%� � ��$���� � � �� ���� ��� ��� ��������� 8� �� ����� �� �� '� ��� �� �%�����9��� � '��� ����� ���� ������%��� #�� ��%��� � �� ���% ��� ���� ��$���� � � %���� ������ ���+�%���� ��� ��� �� �� � ����� ���% ��� H��� ��� �%� �� �� ���� ��� �� ���� �������� ��� ��� #�� ���% �� �%� ���%����%� �� ������ �� ��� ��( ���� F�"G�! ��� � ���� ���� ���� ������ �� ���%-��� ��� �� ���% �� ���%� ��� ��� �� ��%��

������ ����������� 4'����� ��� '�� �������� �� �� �� ���� �� ���� ���% ��,�� ��%� ����-�� ��� '���� ��� ��$��% ���%�� � ��� '���� ��� �������� �� ����%���� �� ���%� #�� ���%-��� ��� �� ���% �� � ��� %� ���%����%� �� ����� '���� �� �%���� �� � �����$��� %� �%�� ���0��8�'�%%��9 �� �� ���� ��� ���� #�� ���% ��� �� �( ����� �� ������ �%�� ���0��� ���� ��� �� ��(���%�� �� �B��� �� ����� �� ����� �� �� ���������� �� �� ��% ������ ��$���� � '���������� ���0� �� ' ������ ���� �� �%� �� �� �� ���% F�5;7"G� ���� ���$�� ��� �%� ��.���� �� ��� ���� ���% ������ ���� '���� ��� ���� ��������� �� �� ��������� ���%�(� � �� ������ ���������� ���%���� #�� ���� %��� � �� �������%����% ���%� �� �� ��� ��� � ������ ���������� �� ���% ������ �� �� � ����� %� ��%� �� �� �������% � ��� ��� �� �%������&� �� ���%-��� ���% ���% ��� H�� F6<G� ������ �� �� ' ���� � � �� ��� �� �%� �� ���

������ ��%��� ��� �������� �� �� �� ��� � � ������� ��� F:��6<G� #�� ���% �� ���� ��%� �����-��� � �� ���������� �%���%� �� ������ ��� ��������%� � ��$���� � � �� ���� ��� ��� ���������

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 57�

Page 10: Membranes for gas separation

� ����� �� ��� �� �� �%����� & �� �%� '�%% �� ��%����� �� ������ ����%� ����� %�B� J ��� @

����� �%���� ��������� %%'� � >��B��� �������� ��� �� ������ ��� �������� F:<G� *����� F:6G������ �� �� ������ ����%� ���� ��� � ����� ������ '�� �� �� ��� �� ������ '� � ���� ��� �� ������ �� '�� ����� ��%%� ��� �� �� �"���

�#�# 2� ��& � ���� �

)� � ���� �%� ���� ���� �(�%��� �� ���������� ��� ������ �� �%����� �� ����� �%���%�� ������� �%���%�� ������� ���%����� ��� *���� F� G ��� 3�*���� F�:G� � ��� � ���%��� �� ������ ������ �� ���� �����$� �� �%� �� � ��� �� �%���� ����� ��%� ��� ���� ��� ��� �� � �� ���� ��� �%���%��� >��� ����� � ������ �� �������� � �� �� ������

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/57

>��� � D���%� � �� ������ ���%% ���� ��� �%���%�� �� �%�����E �� ����� ��M� � �%�� �# �� ��# $��#� "��# ��#� ��<��

+�� 6:< F��������� '� � ��������� �� M�� L�%�� N ���G�

Page 11: Membranes for gas separation

���%� ������ � �%���� ����� ��� ��� � �� ������ ���%% ���� ��� �%���%�� ����� ���� ��(� >��� � ��'� � ����%� ����%%�% �%���� ������ ��� ���%���� ��� �%���%��� &� ���� ��� �� �� �%���� �� ��( �� ��� �%���%� ������ �� �%���� ����� ��� ,���� �� � ��' ��� ���>��� � ��'� �%���� ������ � �� � ����% ��� �� �� ��� �� � � �� &� �� �� ��� �� � � � �� �%��������� ������� �� � ������� �%���%�� ��� �%%'� � ����� ��� ��� �� ���� �� ����%��$���� �� � �� �� ,���� J���% ��� �� ��� �� � ���� ��� �%� �������� ��� >��� � ��'� �����% ������ �� ���� ��� 3� ����� #�� ���% ������ �� ���� ��� 3� ���� F�6G ����� � � �� � ��� ��� �� �%���� �� ���� ��� ��� ������� ��� ������� �� ��� �� �� ���� ������� ���%� �%�� & ������� �� ��-���� �%%��� �%���� ������ ������ �� �������� � ����-���� �%%��� ���� '� � ����� ����%�� �� ��� ����%%�% �%�� ��� ����� ������% ����� ��� ��� ��� ����������� �� ���%��� #�� ���%��� ����� ��� ����%%�% ������� ���%� � � �� ������ �� ����- ��� � ��� �� ������ ����� �� %���� �� '��� ���� ���%��� #���� ,���� ���� '��� �� �����%� ��� %��% ������ � �� �%���� ����� ��� �� � ��$���� %� %���� ������% � ��������������� #�� ��� ��� ��%�� ��� ��� ����� ����� ��� ������%� @��� �� ������% �%���� �� ,��� ����������%%� ���%����� !������� ��� ���%� �� ��%�� ��� � � �������� �� ����% ������� � �� �� �% ���� %��� ������%�� 1���� ������� � ���� /�(���%� ��� ����� %���� ������ ��$���� ���� %' ������� �������� �� ��� �� � ������� '������ ��� %��� �� � ��� ����� �� ������� ���%%�� ������� ���� ��� �����%� ��� �� %���� ��� ��%���! ��� � ���� �%� ���� ���� �(�%��� ��� ������ �� �%����� �� ������ �%���%�� �����������

�%% %������ �� ����� ����%��%� ��� �%��� �� ������� ������%�� #�� D�%�E � %� ��� ������� ���� ������� �� � ��� ��� ���� '�B ��� �� ��� � � �� ��( ���� � � �(���� � �%� ������� � �� ������� ���� ��� F:<G� #�� �� ��� �� ���%�( ���� ������ �� �� ���� ��� ��� �� ����� ��$���� ������ ������ �� � �� ��% ������ ������� �� �������� F� G� &� ��/�� �� �� ���� �%���� /�� �� ��� ��� ��������� ������ ������ � ������ � �%���%��� � �������% � �� ��% ������� F�:��6G�#���� ���� ��������� %��� �� ���� ���% �(�������� '���� ��� ����%�� �� ��� ���% �� ���

�� ��� �� ��������% !�������� ��%� ����#���� ������� � 8�9 �� ����� ��

� � �"�(����3��3���� ��������%� �

" � ""�(�������3��" ��� "" ��� �� ���-�(���� ��% �� ��� �������� � ������ ��� ��������� ��� �3 ��� �� ��� ��

������� �� ��� �� ��������� #���� �� ���� ��� �� '��� �� ���� ��� �%���%� ��� �� �%�������� ����% ������ � � ��� ����������� �������% ��� �������% ��������%� ��� � �� � ��� ��� �����%�� ��� ��! ������ ��� ��������% � ����-��������% ����%� ��� ��������%� � ��$���� �� �� '�%% ��

������ ��� �%���%� � ��$���� �� ���� ���� ���� �� �� �� %� ��� ���� ��� ���� ����%� ��� �������� ��������� F����7G�*���� � ���� ����� �� ������ �� %�� � ����� � �� ���� �� � '��� ��� ���� ����%���

����%� � �%���� ����� ��� ��� ��� ��� ������ ��������� &� ��� � ��� ��$��% ��� �� ����%� ��� �� ���%�� �� �� �� ��� ���%��� ������ �� ������ ������� � ����� ��� �� ������� �� ������% %����- ���� ��%��%� � �� �� ��� ��� �������� ������ ��� ������ ��%��� ������ ��$���� �

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 57:

Page 12: Membranes for gas separation

F�7;�5G� �%���%�� �������� 8�39 ����%� ��� ��� ����������%� ���%��� �� � % � �(�%���� �� ������ ���%% �%���%�� �� �%������ ��� ���� #���� ����%� ��� ������ � %��B �� '��� ���%���� ����� ����� �� ��� ��� �� ���� ��� ������ �� ��� �� ���%��� �� �� �� ���% ��������� � ���0� �� ������ �� ��������� F�5G� �3 ����%� ��� ��� ������ ���� ���� ���� �� �����%� �%����� %�B� �%�� ��%��� F���7"G ��� ������ �� '�B� F7�G� � �� �� �%�����%��� F7 G� �%���-�� �%��� ��� �%�8���� ��%��%(���9 F7:�76G� �%������� � ��� �%������� F76�7�G� #�� ������ �� ���-���� � ��� � �� ����%� �� �(������� �% ��%��� '��� �� ������ �� �� '��� ��$���� %� �� � & '�����%���� �� ��� � ����� �� �%���� � ��� ���� ������ ��� ��-� ����%� %�� ������� ������� ����'��%� �%���� � ��� ���� ����� � ���� ���� ��� �� � �� %�� ��� ������ � ��%����#�� ������ ��������� � ������ ���� ��%' ��� �%��� %� ���� �� �%��� ����� �� ��� ����

�%���$�� �� �3 ����%� ���� #�� ������%� �� '��� �� ���� ��� ��� ��� ��� �� �� �� ��� ����/������ �� � ���%% /�� �� �� �� �� �%���� ��$���� ��� #�� ���� ��� ��� ��� ����� ���� �������% '��%� � �� ��� F77G�C����$�%� � �%� F7<G ������� ����%�� ������% ��� ��� �� � �� �� �%�����%���� ! ������ ����

���� �� �%��� ����� ��� �� ��.����� ���� ��� ��� '�� �� ���� ���� �� � ������ ����%� ���� ����� ���� ,���� ��� ���� ���� � �� � �%���� �%���� '�%% ��%' �� �%��� ����� �� ������ ���� ��� � ��� �3 ���� ������� � �� ,���� �����%� �� �� �� ����%� �� ��� ��������� �� ���B��� �� ��/��� � ��� '� ��� ��� �� �� ��� #��� ������ �� �� ��� ���%��� '��� ��/��� ��� ������ ������ � � ���� � � ������ ������� � �� ����%� �� ���� ��� ������� J�-�.��%������ �%���%�� �������� 8J)�39 ��� �%� �' ���� ������ �� ����%� ������� �� �%����� �%����#����� �� � � � ���� 8#�#9 ������� � ��� ����(��� � ��� ��� �� ���� ��� ������ ���

�3� ! �� �� �� ������ ����%� � �� ,���� ��� �%% �� ��-,���� � ��� ��� �� ���� �� � �������#��� ��� �� ���%�� �� �� � � '���� � ��� ��� ,���� �� �� ����� �� ����%� �� ��%% �� ���� &� �� ����� �� � � � �������� �� ������ ������ �� ���� ��� �(�� ��� � ����%�� ��� � �� �� � ��� ����� ������ ��� �� %��% ������ � D���� ���E ��� ���� �$��� )����� �������� �� '��� ��,���� ������������ ��� ��%��%� �� ��� �� ����� � ��� ���� �� ������ � ,������ ��.����� � �� ���� ��� ������ �� �� ���� � �� ���� &� ������%� .��%� � ��� �������� �� '��� ����%� �� ��� �(����-��� �% ��%��� �� ������ ��$���� ��� �� �%���%� � ��� � ������ ! �������%� .��� � � ����������� ��� ���� ������� �%� �� � �' �����$� ������ #�# �� � �%������% �� ��%�� � ��� �������.��� ���� � �� ���%�� ������� � ������� �����$��� %� ������ ��� �� �����% ������ �������� #�#'�� $�� ���� �� M����� � �%� F75G ����%� � ������ �� �%���� �%����� !��00� ��� �-'�B��� F7�G ������ ���� �� � ���� ���� �� ��% ���� '�B ����� #�# � ��� ���%% ���� ��� ������ � ��� �� � ��%���� ��� ��% �%������ ��� �� �� �� '��� ���� �$�� �� %��% ������ �� �� ����-���������% � �� ��%������ ������������ ������ � �� ���� ��� �� �� �%����� �� � ��� �� � '��� ��%��%� �� � �� ��-�� �,���� ��� B��� �� �� � ���% �� ��� '��� ���� �( ��� �� ���� ��� ������� � �� ���B��� � ��- �����- ���;������ �-����� ����� '�%B �� '��� �� ��� !��00� � �%� F7�G ��������� ��%���� (���� ����� ���� ������ �� '��� � �������% �� ��� ���� �� � � �� ��� /�� �� ��� � ��� ���� � �� �� �%�����%������ ����� �%���� �� '�%% �� ������� �%����� %�B� �������%� �%����� �%��� ��� �%������� ��

� ����� � �������� �� �������� ����������

& �� '�%% �� ��%����� �� �� �������% � ��� ���� ���%�� '� � ��� %� �������% ����� ��� ��

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/576

Page 13: Membranes for gas separation

�������� �� ����% ��/����� �� ��������%� � ��� ��%�� ��� �� & �� B�'� �� �� ������� � �%�-����� �� ����% ������ �� �� � ���%� ��/������ �� �� �%��� � ��� � ���� ������ ���� ��� ���%���� ��� �� ������ �� #�� ��0� ��� ����� ��%B� ����� �� � � �� �%���� ���� ����� ������� ����� �� ������ ��� ��� ������� �% ����� ��� %�B� ���B��� ����� � ��� ������ �� #����� �� ������/����� �� ���������%� �� !� ������� ���� ����� ���� �������� �� � ��� ���% ����%��� �� '��������� ��������� ����� �� #�� ��� %� ���% ���� � ��� � � �� ���B��� �%���� �� �%������� ���� � ��� ������� � �� ��� ������ �� ����� ���� *�%B� ��������� ����� ��� ����%%�% ����������� � �� ��� ���� � ������ ���������� ��� �%��� ��� ����������� ������� ������ ��� ������ �� ��� ���������� �� ��������%� ��#�� ��� � /�(��%� �� ��� �� ��� ���%�� � ��� ����� '� � ��-%����� ���� � ��� �� �� �%����

���B��� %������ � ��������� � ��� ���% ����%��� �� � ������ �� �������� ���� ���� ������ ��F<"G� � ��� ���% ����%��� � ����� �%�� ���B��� �%���%�� '���� ������� ����� � ��� ������ � ��� � ���� �%%��� ��� ������� ������� !%% ���� ������� ���� ��� ������� � ��������%� � �����%�� ��� �� >� �(���%�� �%�� ��� ��%�� 8�)�9 ������ � ��%� ���%� ��� ����%�� � ��� ��� ��� � ��������%B ����� � 8��:< �+��:9� �� �%��� �� 3� 8 "��9 ��� � %'�� ��� �%��� '��� ������� �%�-��%�� 8��9 '���� �� ���� �� �%���� �� ������%%����� ���� �� ���� ��� %��� ����%��� �� %'����%B ����� � 8�� : �+��:9 ��� %'�� 3� 8��"��9� P��������� F<"G ��������� �� ��%� ������ �� '���� ��� ��� 8������ ����� %��B����9 ��� ��� �� 8��% ������ ���9 �� �%�������� �%�� �����8;�@J49 %��B���� ������ � ��� ������� ������ ���� '���� ������� � ��� ���% ����%��� � ������� ���� ���� �%%��� � �� '�%% �� ���� ����� �� #�� ����%% ��� ������� ������ �� '��� ���������� �� �%������� %���� ��������� ��� �%���� ���%%�� ������� ��0�� ����'�� ������� ��0���� ���� ��� ��� ��������� ������ �� 4������ ������ �%� �������� ������ �� '��� �����%���%������� ������ �� ����% ��� �� �� ��������� 3� ��� 3�� ��� ����� ������ ��#�� ��� � �%�� ����� 8;�@J49 %��B���� ��� � ��� ���% ����%��� � ��� ���� �( ������%� � ����� ��

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 57�

#��%�

D��%� ������ �� '��� �%���� ����� �� 4�%��� /�( ��� 4�%���+�� ���� ������ �� �� ��E �� H�� ��� ��)�� � �%�� D"� ���

(�� ��������� ��������E� M�� L�%�� N ��� &��� J�' Q�B ���:� �� <"� �� 1� ��%� � �%�� "� ��# "������� ��<�� +)8 9�

6� F��������� �� ��������� M�� L�%�� N ���G 8I�� �2 �" F��: 8�#�9 ��+� �� ��4�G� � 8�� +�9� $F��:8�#�9+��:

8�%���9 ��4�G9

� ��� ���

������

�%���� � ��� ��� 3���� �

8"9

" � �"��

84�9

4�+�46

�� ��

� �%�8 � ���� ��% ��� 1 ����� ��%� �9 ��"� �6 5"" �7

�%�8 � �� ������% ��� !-��%��9 ��"� �� """ �

: �%�8 �7-���� ��%-��6-�����%��� (���9 ��"7 7 """ <

6 �%�8 � ���� ��%���%�� ��� ��% ������ �9 ��"< <�"" :5

� �%�8 � ���� ��% ��� ! ������ �9 ��"5 6:"" 6�

7 �%�8 � ���� ��% ��� 1 ��%��9 ���" 65:" 5

< �%�8 � ���� ��% ��� ! ����� ��%� �9 ��� : "" 6"

5 �%�8 � ���� ��% ��� ! ���� ��%� �9 ��� :�"" 7"

� �%�8 � ���� ��% ��� ! ��%��9 ���� :56" 7<

�" �%� 8��� ! ������ �9� 1�(�� �� " ��"" :�

�� �%�8��� ! ��%��9� �%���%�� �� 6 �7" 7"

� �%�8��� !-6�6E-5-�� ��% �����%��%�� ��� ����9 �� < 7"� �:

�: �%�8� ��%��� ����� ��%� �9 ��:5 �:" �<

Page 14: Membranes for gas separation

�%������� ��� ��� �( �� �� ���� �� ����� ��%�� ���� ������ ���� F<"�<�G� 4������ ������ �%���������� �� ������ � �� �%����� #�� ��%� ������ �� '��� �� �%���� � ��� ��� �� ���� �%��������� � ��� �� ��������%� � ��%��� ��� �� ���� ��� ���� � ����� � � ������ �%����� �� ��%� � �%� F<�G� #��%� ����� ��%� ������� �� '��� �� �%���� ����� �� ��%��� /�( ��� ��%�� ��� � �� ���>��� : ��'� �� ��������% �������� � �� �� �� � �� #��%� ��� �%� ��'� �� ���������� ������ �� � ����� �� �����%���%�� ������ � �� ��������� �� �� �� ���� �� ���%�� � ��� ����'� � ��-%����� 8 ��� ��� ����9 ���� � �����%��� � �� �� ���� �� �� � �� ��� ��%%� ����� �%���� ����� �� #�� ���� �%��� � �%���%�� �

�� ��� ���% ����� �� ������� �� ��-����� ����%������ � � ����� �� ���� �� ��� � ��� ���& �� B�'� �� �%��� � %���� �� ���� � ��� �� �� '��� �����%���%��� ������� �� ��-���������%������ 8�-�������9 ��� ������� ��� ���% ��� �%��� �� �%�� �%����� ��� �� ��-�%�� �%�-����� ����� ���� �%�� ����� �.��%� �%��� � ��� �� �(������� �� ���� ������� ������ ����� � 8�)39'� � ��� � ��%���� ��� ����� ��� ��� ��� � M�%�� ��� ����� ��� ��� ���� #�� �)3 �� ����%%��(������� �� ���� �%���%� � ������ �� � '���� �� 8�)39�+ ��� �� ����� �� ��%���� ��� �������� ��� ��� >��� 6 ����� � �� ����%� �� �� '��� �� �%���%� � ������ ��� � ������% �%���� �%�������� �� ����% ������ �� �� �� � �� �@ +�46 ��� �� F< G� #��� ���%��� �� �� ��������%� � '�%% ��� �� %'�� ��� ��%�� ��� � ������ � $%�� �%�� �%����� ��� � ��� ��-�%�� �%����� F<�G�!% ���� �� �%��� � � �%���%� � � � ��� ���% ���� �� ������� �� ��-����� ����%������ ������ ���% ��� �%���� ��� ���� �%� � ����� � ��/����� � ������ �� ��� ��%�� ��� ����� ��� �� � ����� � �� ��� ���� � ��� � � ��� �%���%� � ��� ������� � ���� ���� ������� �

� � ������ ������� ��� �%���� �%����� %�B� ��%������ �%�������� �%������� ��� �%���%��� F6�G���%���� �%����� ������� �� �� ���� ��� �� ����% � � ������ ��� ������ �� ����� ��� ��� ��/�(��%� ��%(��� %��B��� ��� � �� ��% � ������� ��� ������ ���� � ��� � � �� �%���� �% ��

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/577

>��� :� DC�������% ������ � �� ���������� 4�%��� /�( � ����� � � ������ �%����� ��� ���� �� #��%� E ��

��%� � 1�� � �%�� "� ��� "������� ��<�� +) 8 9� 6� F��������� '� � ��������� �� M�� L�%�� N ���G�

Page 15: Membranes for gas separation

����� ���� & '�� ���� �� �� ��%���� ������ �(���� �� � ���� ������ ��� ������ �� ��� �%% ������ �� �� �%����� B�'� �� �% ��5: F6:�7�G� #�� ���� ��������%� � ��� ���� � ���� �� � � %���� ����%���� '���� ��� �� ��� �� /�(���%� � �� ��%(��� %��B���� �� �� �%�����#���� �� ��%�� ��� � �%����� ��%��%(��� 8�3��9 �� ��� �� %'� � ��� ���� �(������ �

�� (���� ��������� ��� � ������% ���%��� ��� ��� � �� �� ����� �� F< G� !% ���� � %���������� � ����� ���� ���� ����� �� ������ ��� �� ������ ���������� ��� �� ���� �%� ��� ������ ��� ������ �� � ����� � ����� ��� ������ �� �3��� �%� � �' � ����� �������� ���� �� � � ��� ���;����� � ��%� ������ F<��<:;<<G� � ����� � �� ��� � ���� � ��� ������%�� �� �� ���� � � �� ��%B��� ��� ���% ����� �� �� ���B��� ����� � ���� ������ �3��� � �� ���%������ � � /�(��%� ��@ %��B���� '� � � ��� ;���4 ; %��B����� ������ �� �%��� ����� �� ������ ��� �� �%����� F<5G� >� �(���%�� 3� � �3�� �� ��� �� :��� � ��������� ��5�� � �%�8���-��%�����%��� ��%(���9 F; 8�4:9 ��;�;�746��8�4:9 @;G6�>��� � ����� � �� ��� ���� � ��� � � �� ��� ��������%� � ��� ��'� � �% 3� ������ ��

��������%� � (���� �8@ 9 � ������ ��%���� �%����� 8!;1 ������ ������ ��� ���% �����9�& ��'� � ����������� �������� �� ��������%� � '� � �� �������� �� 3� ��� �� ���� � � �� ��%B��������� & '�� � �� �� ���� � � �� �� �� �%���� ���B��� �� ���� �� ��� �����$��� %� ��� ���������� ������ ��� ���% ������ #��� ���� '�� ����� �� � � ������ �%�8������%(����9��� �� �� �� �%�8�����% ��%��.���(���9�#��%� : ��'� �� ��������%� �� ������ ��� �%���%� � ��$���� � � �@ ��� �46 �� ��%����

�%����� ������ ������ ���� � ��� � �� �� ���� ������ ��� �� �� ���B���� #�� �� ���� �� ��%B������+� � ��� ��� ���% ����� ����% �� � �������� �� ��� ��������%� � ��� ��� �%���%� � F76G�L�B �� ������ � �%� F7�G �% ���� �� ��� �� ��%����� ����� � %' ������ �� � ���� �%%���

�%����� '� � �� ��� ����� �%�F�-8 ���� ��% ��%�%9-�-������G F;�4:�����8�4:9:;G6 8�#���9�#���� �� �%���� ��'�� � �"-%� �������� �� ��������%� � � %��� ����� ��� �3�� �� ��� �

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 57<

>��� 6� D����%� �� �� '��� �� �%���%� � ������ �� �%���� �%����� ��� �� ����% ������ �� �� �� � �@ ��� �46 ���E

�� ������ ��#� � �%�� 2����� $������ �� �������� �������� 1%��� 3��� )��� !�� �������� ������ 7�� !��

L������ �� 3�1�� ��5�� ���� �� F��������� '� � ��������� �� M�� L�%�� N ���G�

Page 16: Membranes for gas separation

������ ���� 3� 83� � ""��9� #��%� 6 ��'� �� ��������%� �� ������ ��� �%���%� � ��$���� � � J �@ � �@ ��� �46 �� �#��� ��� �3��� #�� ���� ��������%� � �#��� �� ��� ���� ��� ������� ��'���� �� ��� �� ��� ���� �%���%� �� � ��� ���% ������ ���� ��� %�B� � � � ���B��� ������ ������ �� ����%B� ���� ��% ��%�% ���� ����� ��8�4:9: ��� � %���� ��� �%��� ���� ���� ��� �� ���� � ������������%� � F<<G� !��%���� �#��� ���� ���� ���� �� � � ��� ���+��������%� � ��%� ������� F<5G�� ��� ��� �-'�B��� F7 G ��� ����0�� � ������ �%����� ��� ��� ���� � � �� � ��� ��� ����� ��� �� ��� ���-�������� ����� ���� � ��� ���;��������%� � ��%� ������� �� �#��� ���� ���� �%� ���� ��

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/575

>��� �� D��%� ������ �� '��� �� �%���- ����� �� ������ ��� ��%���� �%����� '� � ������ ���� � ��� �� � @ ���

��������%� �E �� � ���� ��!�� � �%�� �# "� ��# $��# "�� 7# "� ��# "��#� ��5<� �.� � 7: F��������� '� � ���������

�� M�� L�%�� N ���G�

#��%� :

D��������%� �� ������ ��� �%���%� � ��$���� � � �@ ��� �46 �� ��%���� �%����� 8 ������ ���2 :���9E �� ������A����

4����� )�M�� � ���� ��!�� �# "� ��# $��# "�� 7! "� ��# "��� ��5<� �.� � 7: F��������� '� � ��������� �� M�� L�%�� N

���G

�%���� "��� � "� � �"5 ����� � "� � �"7 �$�� � "� � �"

�@ �46 �@ �46 �@ �46

����-����� ���$�� ���

F8�4:9 ��@G6 6��< �6�� 7�6 6�� ��< "��5�

8�4:�:4<��@96 ��� ��:� �"�7 <��� ��67 "�7��

8�4:�54�<��@96 ���< :��6 5��� 7��6 ��� "�65"

F�>:� 469�4:��@G6 � �� �"� �� 7 ���5 �:� "�:7�

8�74��4:��@96 � 7 "�:7: �": �� ��� "� �7

*��B��� ���$�� ���

F�4:9 ��8�4 97��8�4:9 @G6 �:�� :��� ���� 5�5� ���6 "�667

F8�4:9 ���4 G6 ��6 ��:" 6��� :� ���5 "�6"�

F8�4:9 ��;�-

�746��8�4:9 @G6

"�� : "��"6 "�<�: "�666 "�7�� "� :6

Page 17: Membranes for gas separation

�� ��� '�B��� F7 ;5"G� #�� ��� � � ��� ���% ����%�� %�B� ���� �%%��� � � �� ��������%� � ��� ��� ������ ����� ��� ���� �%� ���� � ����� F<:G� #�� �������� ���� �%%��� ������ �� � �%������ ��( ��������� �� ��� ��� ������ �� ����� ��������� �� � ��� � �� ������ �� �� ������ ��� �%���%�� ��� �%� ��������� �� ����� ���%� ��!��'� � � �%� F<�G ���%���� �� %%'��� �� ��� � ����� � �� ��� ���� � ��� � � ���

�%���%� � ��� �������%� �2 8�9 #�� �������� �� �� ��� ��������%� � ��%���� �%����� ����% ��� �� �� ���� � � �� ��%B��� ���+� � ��� ��� ���% ����� �� ��� � �������� �� �� ��� �������%� �� #���������� �� �������%� � ������� �� ����%� ��� �� �������� �� �� ����� � ������ 8�9 #�� �����-���%� � � ����� ��%���� �%���� ������ ���� ��� ����� ��������� '� � ���������� ���� ��� �%���%� �� & �� B�'� �� �� ������ ��$���� 8B��� �� �� �9 �� %����%� �� ������� �� �� ��0���� ����� �� ������� �� ��� �� � �����$��� %� ��� �� �� �� �� ��� �� �%����� #�� �%���%� ���$���� 8 ����������� �� �9 �� �������� � �� �( �� ��� �� �� �%����� ��� �� ���� �� �� ����%% ������ �� ��������%� �� '��� � �� �� ������ �� � �� �� �����%�� ��������� ������ �#���� � ����� ������ � �� ��������%� � ��� ��%�� ��� � �%����� ���� �� ������� ���� ���%%� ��

������� ��� � ��� ���% ����� ��� �� �� ����� � ��� ��� � ��� ���%�� �%����� L��%� �� ������ ����� �� ������� �� ��� ��� �� ����% �����%� ��� �� ���� ���%�� #������� ���� �� � �%� ��� �� �������� �� '��� ��������%� � ��$���� ��� ��%�� ��� � �� � � ��� � � � � ���% ������-��� � #���� � �����% ����- �������� �(�� � �� '��� �� ������� ����� ��� �� D�%����E �������� ��� %�B� �%���%� � ��� ������� �� #������� �� ���������� ��������%� � � �������% � ���- ��� ��� �%� �� � ���� ����(��� �� ������� �������% � ��� ��� �� �%� �� �� �� ������� � �������� ����� ���� �������% � ��� ��� �� ����%%� �� ���� �� ��� ���� ������� �%� �������� � ��- �� ��� � � �� ���� �� �� ���� ���% ���%��� ���� ! ����� � ��� ��� �����%�� �� ������ ��� � %��� �������% ����� ��� �� ���� ���� �� ��%%� �� ��� �� �� ��%B �� ����%� & ��� ���� ���� �� �� ��

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 57�

#��%� 6

D��������%� �� ������ ��� �%���%� � ��$���� � � J � @ � �@ ��� �46 �� �#��� N �3��E �� ����� A���� � �%�� �#

"� ��# $��#� "�� 7! "� ��# "��� ��57� ��� ":: F��������� '� � ��������� �� M�� L�%�� N ���G 8I�� �2 �" F��:

8�#�9 ��+� �� ��4�G� � 8�� +�9� $F��:8�#�9+��: 8�%���9 ��4�G9

���� ��� ��� �" � �"5 � � �"�� $ � �" �

C%���� �#����� F;�4:�����8�4:9:;G6� ������ ���2 :"��J 6��< :��" ��6

@ <<�: 6�77 ��77

�46 �:" �76 6��

�@ 5" �76 �"���

������� �3���� F;8�4:9 ��@G6� ������ ���2 :���J 6�< 6�"" "���5

@ ��7 :��< "� 6

�46 �6�: �6� "����

�@ 6��� �7: ��<6

� >�� ��%� �� � � "+$�� >�� �%���%� � ���������� � �( ���%� �� � � "�� �#���2 " � ����� �� %' �������� ���-%�� ���������� �� "� � ��� $ ��� � ��� ��� ��� �������� � �%% �� ������� �3��2 " � ����� �� ����-�������� ������%�-�%��� ���������� �� "� � ��� $ ��� ���������� �������� � J � @ �

��� �46 ��� '��B%� �������� � �������� � �@ �

Page 18: Membranes for gas separation

������ ��� �%������ �������� '� � � ������ �B�� %���� � �� ���B �(���� � � ���� �� ��0� ��� ��������������� �� �� '��� ��� �%���%��� #�� �������% � ��� ���� '���� ���������� �� ���������% � � � �� �� 8����� �� ���%� � ��� ����9� ��� � � ��� ������� � �� ���-������ �� ����� ��� �%�-����� �� ����%��! ������ ����%� ��� ���� ���� '�B�� � �� ������ �� ��%� �� �� '��� �������� �����-

��� �%����� ��� �� ��������%� � ��$���� � F��;7 �5 �5:G� #���� ����%� ��� �B� �� ����� �� �� ��� �� �%����� �� �� ��� �� ��� ��� � �� � '���� ����� � � �� �� ���� ��� �� '��� �� ��� ��� �� �%���� F5�;5�G� ��%��� F5:G ������ � ���� �� ���� �� ���� � �� �� ��� �� �� ��������%� � ������ �%������ 4� �� ������ � ��' �������% ������ �� D�������� 8�9E ����������� ��%��� �� " �"" � � ���%� ��������%� �� ����� � ��� ���% ����� ��� ��� �������� �� ���B��� ��� ���� ������ � ������ �%������ #�� ������ �% �������� ��%��� '���� ����� �� ����%� ��� �� � ��� ��� ������ �%����� '� � ���� ������� ������ ����� ��� ������ ���% ��� �%��� �� �%����� ! �%���� ��������� � � ��� �� ��%��%� �� �� �� ��%� ��

� ��

����

'���� � � ��� �� ���������% ������ �% �������� ��%��� ��� � �� �� ������ �������� ��%��� ����8��� ����� ��� �%����9� #�� ��������%� � ��$���� " � � ���;�%���� ��� �� �� ��� ������ ���� �� ��%� ��

" � 8 �(���$��'���� 8 ��� $ ��� ��� �� � '���� ������ � �� �� ��� �� ������ ��� ������%��� �������� �������� ��%��� D0��E �%�8�������9 F�� ���% ������G ��� �"" � �������-

��%� �%�8����%����� ��%����9 F�����G� ! ���%� �(���� ��� %�� �������� ��%��� ��� ���� �������� �� ������ �%����� ��� ��� ���% ����� F<<�5:G� ��%��� � ����� �������� �� '��� �� �(����-��� �% ��������%� � ��$���� � � @ � J � ��� �@ ��� �� ��%��� ������ �� �� �� �.�� ���#��%��B� ��� ������ F7:G �������0�� �� �� ��%� �� �� '��� ��������%� � ��� �������� ���

�%� �� �%� � ���%����� �� �� ���������% �������� ��%��� '��� � ��� �� ����%��� #������� ������ �� ��� ����%� �� � �� ��� ������� �%���%� � ��� ��������%� � ��$���� � �������� �%����� ����� �� �� %%'��� �.�� ��

%�� � �� � � � �

�� ��� � ��� ��� �� � �� ������ � �� �� ��� �� �%���� ��� �� �� �� ��� ��� �%���%������� �� �� ���� ��� � A�%��� �� ��� � � ������ �%����� ��� �-�%����� ��� �� ���� ����������� �%�� '� � ������ ������ ��� � �� �%���%� � ��$���� F7:G�#�� �%���%� � ��$���� �(������� ��

%�$ � �: � � �����'���� �: ��� �6 ��� ��� �� � �� ������ � �� �� ��� �� �%���� ��� � +� �� �� 1������-M��������� ������ �� �� ���� ��� ����*���� � >�,� �E� ��� �%��� ���% F7�G� 1�� F6:G ������ � ���$�� �(������� � ��������%� ��

����%� ��� ��������%� � '� � �����$� ��� �%��� � � ���+�%���� ��� ��

" � 8 �(���7��>A�

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/5<"

Page 19: Membranes for gas separation

'���� " �� �� ��������%� � ��$���� � � ����� ���+�%���� ��� ��� 8 ��� 7 ��� ������ ���� ����� �� ��� �>A �� �� �����$� ��� �%�������B ��� ���% F56G ���� �� ��� �( ����� 1��E� ����%� �� ��% �-������ �%����� ����� ��

����� ��� ���% ��� �%��� ��� ��� �����$� ��� �%����)%�� ��� ����� ��� %�B� �� ���%�� ��� ��� �� �%����� '��� ��������� ���� ��� ������� �

�� ��� ��������%� � F5�G� #�� ���%�� ��� ��� �� �� ��%� �� �� �%���%�� �%���0� �� ��� ���%���%�� �%���� & '�� �������� �� �� ���%�� ��� ��� �� �� ��%� �� �� ��� ���% ��� �%������ ���B��� ����� � � �%���� ��� �� �%�� �%���0� �� �� �� �%�� ��� ���% ����� ���%����� ����%� ��� �� '��� ��������%� � ��$���� � ��� ���%�� ��� ��� �� � ���� ���� ���� �� �� ������ �%������

! �������� ��������� ���������

& ��� ���� � �� �� �������� ������ �� ������ ��� ��� ������� ���� ����� A�� ��%%� �������������� �% �� � ��� � �������� � ��� ���� '���� �� ��� '�%% ��/����� �� ��������%� �� ��%��- ��� � ��� ��� �������% ����� ���� ! ������ ������%�� '���� ��/����� ����� ��� ���-������ ���%����� ���� ���� ������ F��;7:�5 �5:�57;55G� #���� ���%��� �%���� ���� ���� �� �%���%��'���� � �� �� � 2' ��� 2�� ����� �� ��� �%��� � ���� �� �%��� �%� �%� �� �%��� ���� �����- �� �� �������% �%��� � ��������� � ������ ��� ��� ��� ������� ��� ���%�� �� ��� ��%� ���B��� ���� �� ��������� �%��� ��� � � ��� F ��5���"G�3�������� � �� ��� ��� ������� �� ����� ��� �%������ $%�� ��� �� ������� & ��� ����

������� �� ��������E� ��� � �%��� ����% �� � ��� ��� ����� $%�� ��� ��� ��� � ��������*������ �� ������ � �� ������� �� ��������� �� $%� �� ��� �� '���� ��/������ � � �%�������������� ��� ���� � �� �� �%� �� ������ �� �� /' ����� �� �� �%� �� ������ ��� ��� �� ��������%%� � �� �������� #��� ��� ��/����� �� �����.��� �%������ �����%���%�� ��%�� ���%��� ���%� ������� ��� >�%�� ��� � � %�.��� ������� � �� ��� ����� ��� � ���,�� �� ���� � ����� ������ ����� �� ��� '� � %'�� � ������� ��� � ���� �� ��� ���� �� �%��� �� � ����B F ����G��%��� -����� ��������� ��� ������� � � � ������� �� ��� �� ��� $%��� & ��� ����

��������� �� �� �������� '� �� ����� �� �� ��� ���� �� ���%�� ��� $%�� ��� ������ ��� � $%� ����� ���� L� �� ����� �� ������%%� � � ��� ��-�%��� � �� ���%�� �%����� ��� � � �������� ��� ��� �� ��%� �� ������ ����% ��� �� �� ��������� ���-�%������ ������� ��0��#�� ��/����� ��� ��� ��� ������ ���� ��� � ��� ������ ��� ��� �� �� ��� ����0�� ���-

��%%� �� �����������;(������%��� 8��3!;@3!9 $%�� ��� ���� ������� '� � �������%%� ���� ���%���������%%� ����%��%� H�� � $%��� #�� H�� � $%�� '��� ��� ���� ��� ������� �� ��� ������ ��� �� �������� ��3!;@3! $%�� F� ��:G�A����� � �� ����� ���� � �� �%%��� ���� � �� ��� ����� ���� � � �� ����� �� ��� �%���

�� $%� ���%��� �����%���� �%�� ���0� �� ��� ������ F���� ��6G� !����%��� �%������ $%�� ������� ���� ���B��� ����� ��� �� � ���- ��� ������ ���-�������� ������� & %'��� �� ��� �%��� �� �%�����%������ '���� �� ��� ������� �� ��������%� �� ����� �� �� ��� �%��� ��� �� �����%����� ���%��� �(������ ��� ������� �%�� ���0� �� ��� � ��� �������% ������� !%% ���� ���� ��$�� �����%� ��� �� '��� ��� �%��� ��� ��� ��%�� ��� �� H�� F:�G ���������� �� ������%� �� �� ���� ����� �� ��� �� ��� ���� �� �� ����� �� �� ���� �� '��� �� �%���� ������ '����

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 5<�

Page 20: Membranes for gas separation

��B� �� �� ��� �%���� & ��� ���� �������0�� �� �� �� �% ��� �� �( �� ��� ��.����� �������� � �� '�%� ��%� �� ��������� ������ ��%�� ��� � �� ���� �������� ��� ����

" ��������� � ������� ������

����� �� ������� �� ��������� �������� �� 1�� ��� ������,�� �� �� ���%� ��7"� ���� � ��������� ���� ������� � ������ ��� �� �������� ���%��� �� �� ��� �� �%� ��-��� ���������� #�� ��,�� � �%������ ��������� ����� ��� ���� ���� �������� �� �� �%%������� ������ �� �%���� �%� ��� �� ' ������ R �� '� � � ���� �%���� ����� �� �� ��� ��� '� � � %' �%���� ����� �� ��� #�� ����� �� �� ����� �%���$�� ��� %� � �� ����� ������ ����� ��� �� ��������� ������% B��� �� ����� � '��� ��� �� � �� >����� � �%� F��G �� ����� ������%����� #�� ����������� ������� �� � �� ����� � �%� F�7G ��� L�,���� F�<G ������� ��������� �� ���' �������� ��� ��� #�� %�.���;%�.��� ����� ������ �� �� ���%�� �� ��� ��' �� �� ������% ����(��� ���������� �� '�%% �� ���� ������� � �� �������� ����%�� '������������ F��;�<G� #�� ������� � �� B��� ��� '��� ��%� �� �� �������� ����� ��� ��� ����%���� ������� F�5G� '� ������� �� ��� �� ����� ��� ��%���� ����(��� �� � ����� � ���� ��� ������B�� ���������� ������ ���%�� ����� ������ �� �%���� �%� ��� � ���� ��������� ��� ��������� �� ������% '���� #��� ���%��� 8�9 �����%%� ������� ����� ������ �� 8#&��9� 8�9 ��� ��� ��� ��%���� �%� ��� 8�9 ������� � �� �� ����� ����� ��� 8�9 �������� ������� � ��� #�� ���������� '��� �� �� �����.��� ������ �� �� ��������� �� ���%�� �� ���������������� �������� ���� ���� ���� ������ '�� ��� � �%� �� � ��� ��� �%���� �� � ��� ���%��

�%��� �� ��� ��%� � �������� ��� �� � � � *����� ����� �������� R ��'��� �� �������������� �� � ��� �� ������ ��� ��� ����� �� R ������ ����� �� � �� �����%%�������� ����� ������ �� ������� #�����%;�� �����% ����� �������� ��� ����% � �� ������ �� �� ����� ����� ��� �� ��%� ���� '��� ����� ������ �� �� ������� �������� �� ������ ��� ��%���� �%� ��� ������� �� �� ����� ����� ��� �������� ������� � �� F�5;�" G�#���� ����� �������� ������ ����� �� � �� ����� ����� ���� � �%���� �%� �� ��� ������

������ �� ��� �� � ���� ��������� !� �.��%������ ����� ������� ������� � ��� � �������� ����� ����� ��� �� ��� ������ ������������%%�� #�� B��� ��� �� ����� ������ �������� �� ������� '�� ��� �� ������������%%� ������ ����� �� '�%% ���� � � �! ��� � �( ��� �� ��� ������ ���% ��� ���%�( �%���� ��� ���� ���� �� ���

��.����� � �%%' $��� ������� ���� ���� ���� ����� �B��� ! ������ ��� ����� ��� ��� �������� ��� �� ���� ���� ���� �� F��;�5G� 4'����� � ��� ���� ���%� �����%� ������ ����������� ����%�� ��� ����� ��� .��� � � ���%� ��� �� �� �� ���� ���!����� ��� ���������� � �� ��� ����� ��� �� ����%� �������� �� � '� ����� ��������

������� #�� ����� �������� ������ ���%��� �� ����� ������ �� � �%���� �%� �� �� �%���� ����

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/5<

>��� 7� 8�9 D������ �� ����� �������� � ������ ��� �� ����� ��� �%����+�%��� +��-�%��� E �� ������� ����#� �

�%�� �# 2������ $��� ����� +/.� �<� F��������� '� � ��������� �� )%������ �������G� 8�9 D����� ������ �� �� ��� �� �-

���� ��� ��%���� ����(��� �%���� �%� �� �� � ������ ��� ��E �� ������ ����#�� � �%�� �# 2������ $��� ����� +/.�

�<� F��������� '� � ��������� �� )%������ �������G� 8�9 D������ �� ����� ������� � .�� ������ ��� �� ����� ���

�%����+�%��� +��-�%��� ���� ���� �������� �� �� � � �������E �� ������ ����#�� � �%�� �# 2������ $��� ����� +/.�

�<� F��������� '� � ��������� �� )%������ �������G�

Page 21: Membranes for gas separation

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 5<:

Page 22: Membranes for gas separation

��� �%���� %��� ������� #��� ������ �� �� �������� �� �� ��������;������� � �� �����.��� !�������� �%���� �%� �� �� ��� �� � /� $%�� �(���� ��� � � �����$� ��� ��� ��� ���������� � .����� ������� '���� �� � ��-�%��� � �� �������� ����� �%����� ����� �������� ������� �������� �� ��� ��%%� ������������%%� � ��%� �%���� �%� �� �� ��� ��%� � � � �� �%��� +��-�%��� �(������� ���%���� � ���� ������ ������ �� '��� ������ ��#�� ������ �� ������ � � �����% ������-��� ��� ��� ��� ����� ��� �%����+�%��� +��-

�%��� ���� � �� ������� �� ��������� ���� �� ���+'� ����� ��������� �� ��������� ������- ���%%� �� >��� 7�� #�� �����% ����� ��%��� � �� �� '-����� ������ ����%� �� �%����-���� ����%����-%��� ������� #���� ����� �� �� ����� �� �� �� %����� #�� ������% ����� �������� � �� %���'���� �%% �����%� /�� �� ��� �� ���� ����� ������ �� ��� ���� ��� �� %��� ��� ���%� � '� ��� �� ��� ��� #�� ����� �� '��� �� �����% ��� ������% ��������� � �� �� ��%� ����� �� '��������� ������ �� �� ���%�� �� ��� ��' � �B�� �%���� #�� ��� '���� �� �����% ��� ������% ��� ��������� �� �� ��� ���% ��� � �� & �� ������� � �� �� � ������ �� �����% ��%' �� ��� ���% ��� ����%�� �� � �%����-���� ����� ��� ��� �� � �� ����� ������ �� ������� @� �� ��� ����� � ��������� � �� �� � ������ �� �����% ���� �� ��� ���% ��� � ���%�� �� �� �%����-%��� ����� �������� ! ������ �%���� ����� �� ���� �������� ���� �� �� ��$�� ��� ��%� �� � ���� �%%�0� �� ������� �� �� �%���� �%� ��� �� ����� ��� �� �%���� %��� ����� ��' �� #���� ������ ������ �� ������� �������� ������ � ������ ������ �� ����������� 4'����� �� ���� ������ �� ����%���� �� ��� ����%���� �� ��� B�' �' �� �%���� �%� ��� �� �� �� '� � � ��-�%��� �� ��������� � � ����� �� '� � ���� ������� F�5G ���� �$�� ' ������ ���������� �������� ������� ������ �� ������ ��� ��� �� ��������;������� � ��� ��� �� ����� ��� ��%���� ����(����&�� �� ����� ����(��� ����� '��� ����� ������ �� ������� ������� �%� � �� ��������� #�� �����-�� � �� �� � ������ �� �����% ��� ' ��� ��� ������ ��� ����� &� ��� ����� �� ��� �� �����-��� �� �� ��� ����(��� �� � ����%� � ��%� ��� ��� �%� ��� 3�%���� ����(��� ��� ���� �� ���%���� �%� �� '��� �� ������� � �� �� � ��� � ���� �� �����% � � ��������%� ����� ���� �� ����� �� �� �� '� � �� ��-�%��� �� �� >��� 7� �%%�� �� �� ���� ' ���������� ��� %����;: ����� � �� �����% %���� L��� � ������ �� %��� �; � ��� �� ����� ������� � �� �� � ��� 4'������ �� �����% %��� ��� � ���� �� %��� �; � �� ������� � �� �B�� ��� ��� ��������������� ���� �� ��� �� ����� ����(��� ���� � ���� � %���� ��� ��� ���� �� ����$% �� ��

��� �% ��$% �� �� ��������� ��������� ���� �� ��%���� ����(��� ���� � ����� �B�� ��� ��� ����-���� � � ��� �� ��� ������ ��� ��������� �� ��� �@� 4'����� �� �������� �� ���� ����� '��� ���� ' �������� �� ����%� �� �� �������& �� ���� ��� �� ���� �� �� �%���� �%� ��� �� ����� ������� ��� �� �������� �� �� � � ��������

�� '���� �� �����% ��� ������% ��� 0���+������� �� ����� ��� ���� ��� � �� ��� ��% ����� 8>��� 7�9�3�� �� ���%�(� � �� ����-���������% �������� � ��� � �� ����% ������� �� ���� ��� �%�� '� � �� �%���� �� � ����%� ������ �#�� ����-��� ���� � �� ����� ���� ���� ����� �B�� '� � � ���' � ��� � � ���� ��������%� �

��� ��%�� ��� �� & �� ������%%� � ���� �� �� �� ��� ��������%� � ���������� � � ��%�� ��� � ����������#��� ������� ��%� ������ ��� ���� ������� �� ���� ����� ��� ��� @� �� ����� �� �(���� ���%� ��� ��� ������ ����� F��G ������ �� �� � %����� D����� ����E �(�� � �� �� ������� ��%� ��������� '��� ��%�� ��� � ��� ��������%� � � ������ ��� ��( ���� 4�� 4 � @ � J � �46� �@ � >��� < �� �������� �� �� �� � ������%%� ������ �� �� ����� ��� �� ��� ���$�� �� ������ ��� H��F�7G� & ��'� �� ��%� ������ �� '��� (���� ��������%� � ��� @ +J ��%�� ��� � � �%���� �%�������� �� ��������% ����� ���� ��%� ��� #�� ����-�� ���� ����� ���� �$�� �� ��������%%� � ��� ���

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/5<6

Page 23: Membranes for gas separation

��� ������ ����� ��� � J �������� ��� ����� ��� #�� ��� ��� �� ��� ���� � ��� ����� ��� ������ �� ������ -��� ��������%%� � ��� ��� ����� ��� �%���%�� '� � �� @ ��������%� � �� *����� ��� �� @ +J ��%�� ��� � 7 � �������� ��%�� ��� %���� ���B���� �����% ��� ������ %���������%�� ����%�� ��%� ������� �(�� �� '��� ��� ����� ��� ������� �� #�� ������� �%���������� ��� ���� '���� �%% ��%' �� �%���� �%���� ��%���� '���� %'�� ��������%� ��� ��� %�������%�� ��� ��� �� ������� �%���� �%������ !% ���� �%���%�� ������� �� ����%� ���� �� 0�%� � �������� �%���%�� ������ 8���9 %�� '�%% ���� �� ����� ���� �%������ ����- ������ ���� �� ���-�%� ��� �(������� ��� ��$��% ������ �� ���������� #�� ����� ���� ��������� ������ ���� �� ����� ��������� �� �� %%'��� �.�� ��2

�!�* � !�*��!�!�*

'���� "! ��� "* ��� �� ��������%� � ��$���� � �� ��� �������%� ��� %��� �������%� ������ �!+*

�� �� ��%�� ��� � 8� "8+"79� ��� �!+* ��� !+* ��� ��������% ������ ���� #��� ������ �� �� �� ����������%� � �� ����� ���� �%���� ��� !� "! ���������� ��%�� ��� � �� �%���� � ��� !��� ��� * 8�!+*9 ��������������� F��G � �� �� �(��%%�� ��������% ����%� �� �� '��� �!+* ��� �� �������� �� '��� ��

B��� �� ����� �� �� ��� �%���%��� ����� ������ �� �� �� �%�� �� ����� ���� �� � �� ���%����.����� �� � ��� ��0�-������� �� ��� �� � � ����� �%���� �%������ �� ����%� '�������� ��� ������%%� ��$�� �� ����� �����#�� ��� �� ���% D����� ����E ��%� ������ ������ � � ��%� ���%� ��� ��� ���� �� �� �� J����-

��%���� � ������ �� � �����%� %��� �� ������ �� ��������� �%���� ����������

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 5<�

>��� <� D#����- ����� � (���� ��������%� �� (����;�� ���� ��%�� ��� � � �%���� �%����� ��� ��������% ����� ����

��%� ������E �� ������ ������ � �%�� �# 2������ $���� ���<� +�.� �66 F��������� '� � ��������� �� )%������

�������G�

Page 24: Membranes for gas separation

# ������ ��������

3����� �� ���%� ���"�� �� ����� %��� ��������� 8���� D����� ����E9 � �%������ ���������� ��� ������ �� '�� ������ ��� &������ �%� � �' ��' �� ����%� ���� ���� ��� ����0�� ����� ����'���� (����+�� ���� ������ ��� �%% ���� ��� ����� %��� � #��� %��� ��������� �� ��%' ���������%� ��������� %���% � ���� ���� ���% ���%��� ����#�� �$������ �%������ ��������� ��������� '� � ��� ��� �%���� ����� ��� �������%

������� �� ��� �����% ��� ���%� �� *������ ��� %��� �� �����% � ���%� � ��� ������ ���%� � ����-��� ��� �������% � ��B� �%������ ��������� ���� � ��� ���%��� �� �� ������ �� ��������'���� � ���� ��� ����� ��� ����� ����� #��� ��� ����% �� �� � ��� �� ���� '��� ������������������)��%� �������� ��������� '��� ����%��� ��� $ � ����� ��� ������ C%��� ����%��� � ��-

������ ���� �%��� 8A���9 '� � ";6" !K ���� �� �� ��6"�� !%� �� �� ��6"�� ��������� '�������%��� �� �� ����� �� ��,�� ������ ������� �� ������ ��� ������� �� ��� �� I>7� #��� '�� �� $�� %����-���%� �������� ��� ������ �� ������� ��������� ����%��� �� �� >����� � �� ����������� '��� ��������� �� �� %� � ���"� ��� ���%� ��7"�� ��� �� ���� �� ����� � ��� �������� ��������% �������� ����������&� �� ��� ��7"�� ��������%%� ���� ���������� ���� �� ����� ��� 0������ � � ���� �� �

��������� � ���� ����� ���%�� ����� �� '��� ����%��� � @�B ����� J� ���% 1���� �� ������� ��� �%�� �%� �� �� �.���� �%� ���� #���� ���� �� ����� � �� I������� ����������� ������ �� I��� ������� �� �� ��<"�� #���� ��������� ����� �� � ��� %���� 0������ � �������� ���%�� ������ #��� ����%�� '�� %� �� %������� �� �� >����� 8���� � �� >������ ���E)%���� � �� �%� �.���� �>)�9� '� ���$�� � ��� ��%%�� ���� ��������� ���������&� �� ��5"�� ��� ���%��� ��� �������� ��������� '��� ���� �$��� ��� ���� '�� ���������

��������%� �� '�%% �� �������� ��� ����%���� � �� ��� ��&� ��57� �� !� �� ��������� !%��� ������� �� ������ ��� �%����� �������� '� � ��� ��0��

"�" ��� "� ��� ������ � ���� ����' ��� ��0� ��� ���� ��� �� �� ����� (��� �� �%��������!% ���� ���� '��� �� $�� ��������% ��������� ��� ���� ����%�� ��������� '��� ���%�� �� �� �� ���"� � ������� ��������� �� >����� F�":G ��� �'���� F�"6G� C># 8C����%%���� �� #���-� �����.��-1� ������ 1������9 ����� %� �� ������ ����� ����� � ��������� �� ��� ����%��%� ����� ��0�� �� 6" !K ��" ���&������� ��������� ��� ����������%� ����� �(�%��� ������ � ��� ��( ����� *������ ������ '�%%-

B�'� �����% ��� �������% � ���%� ���� �������� ��������� ����%%� ���� ���� ������ ��� /�(�� ��������� �%������ ����������#���� ��� ������%%� ' ���� �������� ��������� R ����� 8��-����9 ��� ���� ����������

)(���%�� ��������% ���� �������� ��������� ��� ������� ���������� ���� �� �%������ ��%���� � ����� ��� �%��� ��� ���� �� �%�� ���� �� � ���%��� � ��% ��� ��%���� #���� ��������� ��� ������ ��-�0�� �� ���� ��������%� ���� �� �� %' ��%�� ��� ����3���� �������� ��������� ��� ���� �����$� �� ���� ������ �� ���������� � �(���%� ��-�� �%

����� ��������� ��� ������� �����$� ��� �� �% (��� ��������� ��� (���� �����$�� ��%%����� ���� � �%%�� ���� ���� � ����� �( ������%� �� � �� ��% �������� �� ����%�� ����� ����%��� � �� ��%%������������� ����%����� ���%��� �� ������� �� ����� � ��������� '���� �� ����� �� �% %����'�� ����� �� � ���� ����� � �� � ��� $%� �� �� %��� ��� ������� ��������%� �� #��� $%����%' � �� ���� ���� �������� '� � �%�� ���%��� �%� ���� ��� ������ ����� ���%����� ��� �A3� 3����

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/5<7

Page 25: Membranes for gas separation

��������� ��� �������� �� ��%%����� ��� � � ������ �%%�� '� � �� ������� ���B�% � ��� �� �%��� ����� A& A&&&� ��%��� ��� 0�������*������ ���� ���� ��%�� ��� ��� �������� ��%%�����-����� ��������� ���� ���� ���� '� �

�������� �� F�"���"7G� ���������� �� F�"<��"5G� ��� ���������� ��;(��� �� F�"����"G ����- ���� ��%%����� �%%�� ��� �� ��������� ������� ���� ��%%����� ���� ����� ��� %� � �� ����� �����%�� ������� ����� �� ��� ����� ��� )( ������ � ����� ���� ���� ����� �� ��� �� ����� � �� ��������%� � �� '�%% �� �� ���������% ����� ��� ��� ������%� � ���� ���������� ���� �����%��� � ����� � �� ���%��� ��� ��%%�����-����� ��������� '��� ������� � �� �� ���� ���� I��� F������ G� ��� � �%� F��:G ���� ��������� ��%%�����-����� ���������� ���� ����� ���� �������- �� �����.��� ��� ���%��� ��������� %�� � ��� � ���� ���� ���� ������ �� ��%�� ��� ��� �� ����� ��������� ��� ��

��������%� ��� ���� ��������� �� ����� ��� ����� ��������� � ���� ����� � ����� ������ �����.���� &� ���� ��� ��'�� ����%� ��� ����� ����%��� ��� ������� �� �����.��� ������� ������ ������ ��������� ���+� ���%%�� ���-��0�� ���������� �� ��� ��� �%� ����� ����%��� ���� �� ��� � ��� ���� �������� ���%%�� ���� ��� ���������� �� � ���%� � �� �������� F� 6;� 7G�

$ �������� �� ��� ��������

1�B� �%������ ���������� �������� ��������� ��� �%� �� ������ �� ���� ��� ��-������������� � ������ ������ �� ��� ������ �� ���������� >� ���� ���������� �� ���������� ��� ������ �� ��������� �� �� ��� ������ F 7G �%� �� � �������� ����������>��� ������ ���������� ��� �� ���%��� �� �� ������ ����� ����� � ���� ��������2

H������ ������� ������ ������� ����%%��� ������� ��� %������ /' ��� �%���%�� ������� F�"�;� �G� #�� ��%� ��� �� ���� ��� �� ������ ���������� ��� �������� � �� ����� ��� ����������� ��� �� ������ �� '�%% �� � ���� ��� ���� ��� %�B� ������ ��� ��� ��������� &� ���������% ������� �������� '� � ��� ��0�� ���� �� ��� 6 ��� H������ ������ �� %�B�%� �� �� ������ ��������� ��� ������ � %' ��������� ��� �%��� �� ������ ����� ����%%��� �����-�� �� ��� ������ ������ ��� ��%�B�%� �(�� � �%��� �� ������ ���� �� ��������� '� � ��� ��0���� �� ����� ��� �%���%�� ������� ��� � �B� �%���� ������� �� ��� ��0�� ��� ���� %����� ��� �� ��� �%���%��� #�� �� ���� �� ������ /'� ����% ��� �� � �������� �������� ����� ������� '�%% �� .�� � ���%% ��� ���� � � �� ������ � � ��� � �� ���� � �� ������ �� ������� #���%����� H������ ������ �� �� �%� ������ ��������� �� ���� ��� �� ������ �� ������������ � �� � ������ ��( ��� � �%��� �� ������ ���� �� � ���� ��������� C�� ������ �� ��H������ ������ ������ �������%� '� � �� �.���� � �� �%���%�� '���� � #�� ����% ������ �� ������� ��� ��( ����� ������� �.��%� �� ������� �� �.���� � �� �� � �� �%���%�� ��������%���%�� ����� ��������� ��� ���� ��� �� ��� ���� �%���%�� ��������� 8�"�� ��9 '����

��� �(���� ��%�� ��� � �������� �� ��0� �� �%���%�� ����� %�� ���� � � �%� F� �� :G �������� �� ����� �� �������� ��%��� ��������� �������� �� ��� �� ��� � ���� �-�%������������� �� ��%��� �%�� %%'�� �� ������ ��� ��%���� �� � ' ������ ������ ���� R 6""��F��6""G ��� 7""�� F��7""G� ������ ���%�� ����� �%��� �� �����.��� ������ �������� ���� ��#�� ��������� � �������� ��� ��� ����� ��� �� ����� :�7;:�5!K ��� :�5;���!K � ������ ���%�� '� �4 +�46 ��%�� ��� ��� ��� ��� �"" ��� 4 /�( � �"�7 �%� �� ���� ���� ��� � � �"�< �%� ��

���� ����� ������ ���%��

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 5<<

Page 26: Membranes for gas separation

>��� 5 ��'� �� �� ��������%� � ����� ����� ���� �������� ��%��� ��������� ������� ��� ���%� ��%� �� ���� B��� �� ����� ��� �� �(��� �� �� �%���%�� ������� ����������& ��� ���� ���� �� �� ������ ��� �%���%�� ����� ����� ��������� 8'� � ��� ����� �� �� %�

�� ����� "�� ��9 ��� �� � ����� �� ����� ���% ���%���� ������ ��� �%���� $%�� ������ ����% ���%������ ������ %%'�� �� �� ���.��% (��� �� �� ' ����� � �������������� � �� ������ ��� �������� '� � � �������� ��%�� ��� %���� ����� �� � � ������������� %����� #�� �������� ������ �� '�� ��� �� �� %� �� �� �%���%�� ������� �������������� �� �������� '�� ������ ��� ������� (���� �� �� ��� %��� �� �� ���� '� � �� �@ +J � �"�7���� (���� /�( :"" *������ ������ ��� ���%� � ������ �� ��� ������ �� ���� ���� ������ ��'� � ������ ����%����� ������ ��� F� �;� <G�#�� ������ ����� ����� ���� ��������� �� H������ ������ �%�� ������ � ������

��� ���� � �� ��%�� ��� � �� � ���� ��+������ �� ��� ��� # ������ ��� ��$��% �� ������ �� � ��� � ��� ���� ������ ���� ���� ���� �� ������ ���$�� ��� *� �%������ �� ����

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/5<5

>��� 5� D��%� ������ �� '��� �� B��� �� ����� �� ��� �%���%�� ��� �� ��������� ����� �� 6"" ��� �� 7"" ���������E

�� ���� �� ��� � �%�� �# 2������ $���� ���5� +�/� 67 F��������� '� � ��������� �� )%������ �������G�

>��� �� D#������ ��� ������ �� ��������� �� ��%�� ��� ������ /' ��������E �� ��� ��*�� � �%�� �# 2������ $��#�

���:� -.� �� F��������� '� � ��������� �� )%������ �������G�

Page 27: Membranes for gas separation

�� �%����� �������� '� � ����(��� ��� �������� ��� %��� ��� ��� !����� ��� 3� F� <G������� �� ������ �� �� � � '� ��;�%��% ��( ���� ���� 7"� I�%��� � �%� F� 5G � ������ ������ �� �� � < � J +�:47 ��( ���� � "��� &� � � ������ ���� �������� '��� ��� ������ ���% ��� � ����%%��� ������� ��� '���� ��.����� � ��������%� ������ ��� ����� ����� ��� ��� �� ���%��� ��������� ������ ��� ���� � ����� �� �� ��� ����� ��������� ������ �� �� ��

F 7���5������ �;�:�G� & ��� ���� ������� �� �� �� ���� �� ������ ������ ��� �� �����$��� � %' ������ ���� � �� ��� ����� ��� ��� %��� ��� ��� #��� �� ���� �� ��������� �� �� ������- ��� �� ������� >��� � ��'� � ������ �� �������� � �� �� ������ ��� �� ������ �� ���������� ����%�� ��� ������ /' ��������� � �������;��������� ��( ��� ������ ��� #�� ��( ��� �� ��������� �� �������� ������ � �� ����-�������� ����� #�� ��������� �%���%�� ��� ��%�� ���%�������� ��� ������� � �� ����� #�� ������� �%���%�� ����� � �� ������ '���� ��%'-�������� ���� �� �������� '���� ��� ����� �� �� ������ � � ����� ����.��� %�� ��������-���� ��� ����� 8� �� ��� ��� ��������9 �� ������� � �� ���� �������� ���� ���������� ��� � ���������-���� '�� � ��� �� ������� � �� %' �������� ���� F 7G�A����� ������� ��� �%������ �� �%����� ��������� �� ��%��� %�� ���������%� ��������� �

�� ��%�� ��� � F� ��� G� C���%�� � �%� F�: ;�:6G �������� ���� ��������� �� �� �A3 �����.�� ���� ����� � ������ �� �� � """ � J +4 ��( ����� #�� ������ �� ������� ������� �� ���� ��� �� ������ ���������� �� �� ������ �� /�( '�� %'�>� ���� ������ ��� �������� ���� ��� �%���%�� ������� ��� �� �� �����%� �� � � ��

���������� ������ �� ������� )�� ��� ���$�� �� �� ���� ��������� ������ �� �����0� ������� �� �� ��� ���� ��������� >�� ��� ���� ��' �� ����%� ������ ������� ��0� �(�%��������� ���� ���� �� 0�%� �� F�:�G� �%���%�� ����� ������ 8���9 F�:7;�:�G ��� �%�������0����F�6"��6�G� ��� ����� ����%���� H���� ��� ��� F�:5��:�G ������� � �( ������ '�B � �� �������- �� ��� ������ ���0� �� ��� ��� � ����� � ������ �� �� � :";�" � � �46+4 ��( �����%�������0���� ��� �%����� '� � �� �������� ���B��� ��� ��� �� ���� ����� � ����� ��� ����%� �� ����� �� � �� �������� �������� F�6"��6�G�3����� ����� ����� ��������� ����� ��� �� �� ������ ���������� ��%�� ��� ����� ��

��� ����� ���� ����� ��������� ����% �� �%�� �""S ���� � �� ����� ���� #�� ������������� �%� �� � �� � �������% ������� � �%% �� ����� ����#�� ����� ���� ������� ��� �%��� ��������� ������� �� ���%��� �� �������� ���������

�� ������ �� ��� ���� ��� �������� ���� �� ���� �� ����� ��� �������� �������% ���� �� ��������� �� �� � ����%� ��� � #�� ���� ������� ��������� ��� ������ ���0�� �� ���� ������ �� �� ����� %' ��%�� ��� ���� ������� �� ������ �� �� �������%� ������� �� H������ ������� &� ���� ������ ���������% � ���%� �� �� ������ ��� �������� �� ����%%� ����� �� � � ������� ����� ��������� ����� %�� ��% �%������ ����� � �%����� ��������� ���� ���� �( ������%� ���� �� �����-��% ���� � ��� ������ �� ���%��� ���� ! �����% ����� � ���%�� �������� '�%% ����� �� �����-�� %����� �����%%� � �� ���B ��� ������ �� ������� ��� ��0� 6 ��� ���������� %����� ��� ���B���'� � ����������%� %����� ���� 8 "" �� ��� 5"" ��9� ����� �� � � ���B ����� %����� ��� �� ���'� � � ��� ��0� �� �� ����� �";�� ��� #�� �%��� ��������� ��� ����%%� �������� �� � ������ �� ��� ��� ��� ��� �������% %�������� '��%� ������� ��������� ��� ���� �� �� ��� ���� #�� �� ��%� �� ������� �� �� ��� ��� �%��%� �������� ������% �����'� ��� �� �� ����� �� ������ ����%�����%���� F�6���6 G�#�� �%;��% �����.�� ��� ������� �� �� �� ����% �� �� � ������ � ���� ����� �%�-���

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 5<�

Page 28: Membranes for gas separation

� %���� ��� �� ������� � %����� �� �� ������� ����� � ��� �����.�� ��� ���� �� ������%� ������ �� �� ����� %� ��� ��� F�6:;�65G� #�� .��%� � �� �������� �� ���� ���� �������� � �� ������� ����������� ��� � �%�� ��������� � ����� �� �%� �� ��������� � ��� ��������� ����� �� .��%� ��! ������ ����� �� �� �%� ������ �� �����B��%� ����� � �������� ��%� ���%� %���� ���� �

������� '��� ��� �� ����� � ������ ����� >� �(���%�� ��%%����� ��� ����� ������� �� ��2�"" �%� �� �� 4������ ��� �� ����% � �� �� ��� �� �� ��� � ��% ��������� C�����%%�� �� %� ��� �� �������� �� �% �������� � ������ �� �� %� ��� ������ ��� ��� �(���� ������� � ���������� 4'���� ���� ��%%����� ��������� ���� �� ���� ��%' �5�� ��� %� ��� �(������������ �� ����%��� ������� F�6�G� ��%%����� ���� �%� ���� ��� ��� ���� ����� ���� ���� '� � �%� ��� ������ �� :�55: !K '��%� � �� 4 ��� ��� � ��������� :�5�6;6�"�5 !K � #��� ���%�� ��� �� �������� �� �� ���� �� ��%��� � �� �* ���� �� �%�� ��%%����� ��� � � �%%�� ���� ���� � ������( ������%� �� � �� ��% �������� �� ����%�� ����� �������� �� ��%%����� ��������� ���%��� ��������� �� ����� � ��� ��������� '���� �� ����� �� �% %���� '�� ����� �� � ��������� � �� � ��� $%� �� �� %��� ��� ������� ������ �� ������ �� #�� ����� �� �% ���� �%����� ��� ������� ���� �� '���� �� �� ������%� � ��%�� ��� /'� #��� $%�� ��%' � ������ ���� �������� '� � �%�� �%��� �%� ��� F��"����G� ��� ����� F�� G� ����� ���%���� F��:G ����A3 F��6G�

�% &� �������� ��������� � '� �������

4������ ������ �� �� ��%%����� ��������� ���%��� ������� ��� ����� �� ��� �������� �������� �� � �� ������� �� '�%% �� ������� #�� ������ �� 4 ����� �� ���%��� ������% � ��� ��������� #���� ���� �� �� ���� �� �� ���� ��� ��% �������� %' ��� ��% �������� ����2

8�9 �%���%�� ������ �� �� ��%B ��� �� ��� %���� ��,���� �� �������8�9 ������� ��� ����� �� � �� �������8�9 ����� �� � ��� 4 �� ������ �� �� ��%B �� �%�8�9 � ��� ������ ����� �� ��%B �� �%�8�9 ����� �� �� �� ��%B �� �% �� ������ � �� %' ��� ��% �������� �����89 �������� ��� ����� �� �� �� �������8�9 ��� ������ �'�� �� �� ������ �� ��%B ����

)��� ���� � ��� �� ������ ���0�� �� �� �� ������ �'��� ��� ������� � ��-�� �� #�� ����%% �� � ������ �� ��� �� %��� �� �� ��� �� � �� '���� �� ���� �%'�� ��� �� ����� � ��� �� ������� ��� ������ �� � ��� F���G�L��%� ��%%����� �� �� � ��� ��� �������� �� ����% ��� � � ���%� � ������� � �%���%��

������� � � � ������� ������% ���%��� ������� >� �(���%�� ��%%����� ��� �� �; ����� ����� �� '���� ������� � �� ������� ����� �� �� �� �� �� �% � ������ ���� ��%':""��� )(������ ��� �� ��� �� �� %� ��� '� � ������� 4 ����� �� ��� %���� ����� - %���� ��� ��� ��� �� �� �%� #��� ��� �� �� �%%�� ��� �( �� �� �%%���� '� � ��%��������� � ��������� '� � ��%B ����� �� �� �% ��������� �� �� �� ��� ��%%����� � � � �������� �%� ���� ���������

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/55"

Page 29: Membranes for gas separation

�� ����� ���� �������� �� (� �������

@(���� ������ �� ��������� ��� �� ���� � �� �% (��� �%�� �%� ��� #���� �%�� �%� ����� � � � � ������% �%��� �������� ���� �%%��� �� ����%� '� � ���� ��� ���� �%%��� � ��� ����� ��'���� �� �� � ��� ���% ������ � 8�� ���� � ������9 �� � ��$��� �� $(�� %� ��� � ��� ����� �� ����� ��%%� ��� ��� ������ �� ���� �%� &� (��� �%�� �%� ��� �� (��� ��� ��� � � � �����%� �������� #�� ���� ����� ��� � ���� � ��� ���� �� ��� �������� '� � ��������� ������- ���� �� �� (��� �%�� �%� �� '� � ���� (��� ���� ����� ��� ��� ���� /��� � � �����B� �8!*@:9 ��� ���� �% � ��� ����� &� ���� ���� �%�� (��� ��� ����� � �� �� (��� %� ��� ��� (��� ������������

�� )��� ����� �����*����� ����� �����

#�� ����� �� �% (��� �%�� �%� �� '� � %'�� ��%�� �� �� ����% � �� �� �� ��� � ��% (��� ������ ������� ������ ��� '���� ����% � �� ���� ���� ����� ��� �� ���� ���� �� �% (���� '� � /��� �� �����B� � � ��� ���� ������ ���� (��� ����� ��� ��� ��� �������� (���� ������ �� ���������� ����%� '� � �� � �� ��% � ���� (���� /�( �� ���#�� ��������� �� ����� 0������ 8P�@ 9 �� � ��� 8Q @:9 ��� �� ������� �� 0������

� ��%�0�� '� � � ��� 8Q�P9 �� � ��(�� �� �% (��� ���� � �� (���� ������ �� �������� ��� ��'�� �� ��2

'���� 6 � ������ (���� ��������� � ������ �� ��� � ��% (��� ������(�� (��� ����� �� $�� '��� ���%��� �� �� ���� ������ ��� �%��-� � � �%�� ��������%

������� ���� �� �%��-(��� ��% ��%%�� �� ����� ��� ������� �� ����%� �� �� ��8>�� �9@6 ��� ��� 1���6��6�@: ��� �� ��� ����%����%%� ���� �� ������� ���� ������� ���� (���� ���� ����%�� ���� ����� ��� ��� � �%��� �� ������ ���� ��� ���� � ��� ���% � ���%� ��� �� � � (���0��� ����������� � ��������� #���� �� ����%� ��' ���� (��� �� '�%% �� ���� �%�� ���� ����� ��� �� @(����-�������%� ����� �������� ��������� '� � ��(�� (��� ��� �%�� ���� ����� ��� � ��� ���� ��������� �� ���� ������ ��� �%�� ��������% �������� �������� ��(�� (���� ������%%� ���������B� � 8!*@:9 � ��� ���� �� '���� ������ (��� �� ��������� ��� �� �� ������ �� ������ � � �� ��� ! � *� � �(���%�� 1���6��6����>��@:�� 81��>�9� � ��#�� ��� ������� ��� ������ �� �� ����� ��������� ��%%����� ��� ��� �� �%� �� ��������

� ' ���� � �� ��2 ��������%� � ��� ��%�� ��� �� #�� ����� ��������� ��� ���� ���� ��%�� ��-� ���� �� %' ��������%� ���� #�� ��������%� � �� %' ������� �� ���� %' ������ ��$���� � ����� �� �%���� #�� ��� ������ �� �� �%�� �%�� �%� �� �� �������� � �� ���� �� ��� � ���������� �� ����%� #�� ����%���� �%�� �%� �� '� � ������� ����� ��� ��� �� ������ %� � �� �� �� ���� �������� �� ��� � F��7;�7"G� #�� ���%��� �� � ��� $%� � ����� ��������� �� �% �

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 55�

Page 30: Membranes for gas separation

�%�� (���� � � ���� ������� ����� ��� ���� ���%%� �������� �� ���B���� �� ��������� #����������%� � �� �������%� ���� ���% �� ���B���� ��� ����� �� ����� �� �� �� ���B���� ������� �� ��������%� � �� ����� ���������� #��� �������� �� ������ � � �� ���%��� �� ������������� �� ���� �+������ � ��� ���� ! ����� ������� �������� ��� ���� '�B�� � '����������� � ���� ���� � (���� �� � ����%� ���� �� F��7G� & �� ���� �� �� � ���� �� ��% .��� � � (���� ��� �� ������ �� �� �� � �������� ��� �� � �%�0��� ��(�� ����� ��� ������� ������������� ��� � ���� ������ ���� #�� ������� ��� � ��� ������ �� � ������ ��% ��� �������� ����� ���������� F�7�;�77G� @(���� �������%� ����� ������� �������� �� ����%� '� � ��(�� (��� ����%�� ���� ����� ��� ��� ��� ���� �� �� ������� �� ���� ������ ��� �%�� ��������% (������������ ������� F���;�7<G� ! �����%� ������ ��������� ��� ���� ������ 8>��� �"9 � ������� ��� ��� �%�� ���� ����� ��� � �� '�%% �� ���� �% ���� ���������� �%% '���� ���%� � � �� ������ (����� &��� ����� �� ����� �����% ������ ��� ���� ��������� �� H���� F�75G �������2

@�@ � @ ��

� � A��

@ ���

'���� @@� �� �� ����% (���� � �� (����-�� �� @�

��� �� �� ��� � ��% (���� �� '� � ' �%�� ��

�������� A@��� �� ���%� ���0�� (���� ��������

#�� ���� �.�� �� ��������� (���� �� � %����� � ����% %� ��� �� � ����� ����� �� �� �� ��-� � ��% ��� ��� !� �� ������ �����%-�%�� �� �%� ������ �� ��� �%� ���� ��������� �� � ����%�� �������� �� %%'��� �.�� ��2

@ � � � � �

'��%� �� �.��%������ '� � �� ��� ����� � � � ���� �@ ��� %' �@ ���� ����� �� �(������ (���� �� '��� �� ���� �% %� ��� ��� �� ����

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/55

>��� �"� D��������� (���� ������ �� � ��(�� �� ����� �E �� & � J�� �# 2������ $������� ���6� 1�� :�

F��������� '� � ��������� �� )%������ �������G�

Page 31: Membranes for gas separation

�� +������� ��������

�������� �������� ��������� � � ��� �� ���% ��.������� � ���� ��%�� ��� ��� ��� ������������%� ���� @� �� ��� ����� �� ����� ��������� ��� �� ��� ���� ���� ��%�� ��� �� �� �� ������ �� ��� ���� ���� ��������%� � �� %��� �� �� �� ���B���� �� ��������� #��� �� �������� ������ �� �� ��.����� ���������% � ���� � ��� ������%� � �� ��������� # ��� �� ���%���%%���� ��%�� ��� � ��� ��������%� �� ���� ��� ���� � ����� ���� ����� ��� %����� ����%���%�� ��� �������� �� ����%� � ���� ����� � ������ ���� ��������%� ��� F�7�;�<�G� !��� �������� �� ��� �����%��� ���� ������ ��� $%� ������� �� �����.��� ���� �� �%�� �%��� �%� ������� ������ �������% ����� ����� ��� �%�� ��������% ����� ����� �� ��� ����- ������ ����������� ���� �%% ���� ���%����

�� ������ �� ��� ��������� � ���� ������ ��������

������% �� ��� ��� �� ���� ������� ���� ��������� �� �������� �� ����%�� ��� �� ����� �� �� ������� ��� �� ������� �������� �� ����% ��� �� ��� ��0�� ����� ���� ��������� �����% �%������ ����� � ���������� ������ �� ��� ��� �%� �� ���� ������� �� ����� �� ����%��� �� ������ ��� %���� F�<";�5"G� ������� �� ��� ������ �� �����.��� ���%��� 8�9 �( ����� 8 9�'��� ���������� 8:9 �% �� ��% ���%����� 869 ����� ������ �� ��� %�������� 8�9 ���%��� ���B� ������ 879 ������� ����� ��� 8<9 ����� (��� ��� 859 ���%����� 8�9 ��� ��%� ���������+�%�� ��� ������ 8�"9 ��� $%� ����� ��� #�� ������� �� ��� '���� ���� ���� ���� ������� ��������%��������� ��� ����� ������ �� ��� %�������� ����� (��� ��� ��� ��%� ���������+�%�� ��� ��� ������%������%�� ��� ��� �� �����%� �� �� '���%� ���� �����.�� � ��������� �� �%%�� (��� ��� �������

���������� ��������� �%������ 0������� � ���� ��� ��%��� ���� �%% ���� �������� �� ��� �� ���L��� ��������� ��������� '� � ���%% ���� �� ��� �� ��� � �� ��������� ������� � � ��%� �%��8���������9 ���� ���%% ��� ��%��� ! �%;��% �����.�� �� ��.��� %� ���� � ��� ������� #��� �����.�� ��� �%� ���� � ����� �( ������%� �� � ������ ������ ���%��� ��%�� A����� � ��� �� �%;��% ������ ����%%� ���%��� ����%����� ��� �0� ��� ��% ��� ��� ������ ��� �����% ��� ��� ��� �% �%B(���� ��� �� ��� 8���� �%������ �� (���� � ����� �����(���� � ���� ��% � ���%��� �9��� �� �% ��%���� 8���� � ����� � ����%����� 0������� � ����%����9 ��� ����%���� �� � �����-�� � �� ��( ���� ���� �� ����%� ��� �%� �� ����� @������ ������� ���� �� �%�����% �%��%� �� ��%��%%�%�� � ����(�� ��% ��%%�%�� ��� ����� �� �%�� �������� �� � ���� � �� ��$������������ �%�� ���0��� ���� �� �%����%�� �%��% ��� ���� % ��� ����� ������ ����B��� ���������� ������ �����% ��� ��� � #�� ������� � � �� ��� �0�� 8���������9 '� � ����� 8���� ������%-���� �� ��� � �����%���9 ������ � � ��%� �%� #�� �% �� �� �� �� '� � � ����� ����� � �������� ������ �� �� � '���� � ��% %���� �� ����� #�� ��% %���� �� ��� �����%%� ������ ��%������ ��� �� ������ ��� �� ������ � � ��%� ��������� 3����� ��� ��%������ ��� ������� � �%'%� ������ ����B���� ��� ����B� ��� ���� � ��� �� �������� �� ����� ��� �� ��� ��� ����������������� ���B���� �� �� �%%�� �� ������� ���� �%�� ����� �� ��� ��� �� ��� ��0� �� ����� �

#�� ��� ��0� ������� �������%� � �� ��� ��%� ��0� �� �%� #�� ��� ��� ������ ��� �� �����% ��� ��� ��� � ��� ��0�� ���� � ��� ��� ���� ����� ����� ��� ��������� �������� �� ����� �� ���� ��� ��0�� �� �� ����� �� ������% ������ ��� '� � ���� ��� �� �� ��� ��� �

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 55:

Page 32: Membranes for gas separation

&� �� ��� ������ �� �%�� ��� ��� �� ��� � ���� ����� �� $%%�� '� � � �%� �%� �%��� ���� ����� �� ��� ��� �� �� '� � � ��������� P�@ � #�� �(���� ��������� �� ������� � �� �� ����% ����� �� ����� �� �%� �%� %�.���� ��� �� 0������ $%%� �� ���� >�� ��� ��� ��� ��� ��� '������� ���%�0�� �� ���������

�� '�������� � ��� ,�� ��������

+.#+# %����� ����& ���������� *%9�,

#��� �� �� ���%��� �� ����� �� � ������� ������ �� �� ����� � � � � � ���� �� � ������� � �������% ���� ��� C���%�� ��� �-'�B��� F�5�;�5:G ����� �� ��@ $%�� '� ��� �� '�%%� ���� A��� ���� �� ��46 (��� �� �� �� ������ ���� �� ���� ��� &� ��� �� ��� ��46 '�������� ������ �� A��� ��� 8��� ��0� 6 ��9 '��%� @ '�� ������ � ���� ��� ���� �� '� ��� � ����'�� ������ �� ��� '�%% �� � ��� ��@ $%�� @��� �� ���� '��� �%������ �� ���� �� � ��%� � ����� ���� ��� ��� �� ���� �� � ����� ! 6�"�� ��� ��46 ��� @ ��� ��% ��������� �"�� ���::�:: B��� ������ ���%�� �� ���� �� '�� ���%� � '� ��� �� ���� #�� ���B���� �� ��@ $%� '���� ��� �� �� "�� ��� #���� ��� � �%� F�5 G ���� � �A3 �����.�� ����� $%�� ��@ � #�@ �!% @:� ��� * @: �� ���� ��� �� ������ ��� ��%���� ��������� '� � '� �� � �"";5""��� !%% ����������� ��'�� �� �����% � ���%� ���� #�� 4 +J ������ �� �� �� � �� ��@ ��������� '����""";�"""� �� � ���� ��� �%����� ��������� ������ ���'�� %'�� ��%���� #�� ��@ -�� ����������� '��� ���� � �� ���������� �� ���� ��� ���� ���� ���� #�� ���� �� �� ����-������ �� �( ������ ���� ���� ��� ��� �� �%�� ���� ��� �� �� �B���� &� � �������� ���� �� ���B��� ���� �� �� ������� �� �� �� %�� ������� �� �� ���� �� �����#�� �� �� ��� �%� ���� ���%��� ����� ��� $%�� �� ����� ��� �%�� (���� � ������

���� ����� �� ����%� F�5:G� >�%�� � ���-���� 0������ '��� ����� �� � ���� ����� � ������ ��� P��%6 8��� Q�%:9 '� � '� �� � 5"";�"""��� #�� ��� � ���� �� � ��� ��������� ���� ��� ���� ��%B-����� ���� �� ����� �� ��� ���� �� ������� � �� ���� ��� ����� �� ������ ����'��� �%% ����� ��� �� ��� �� �(������� �% ����% � '��� �(�%����� .��%� � ���%� �� ���� ���% ���%%����

+.#�# $�&�����(

#��� �����.�� ���%��� ��������� � ���� '� � ������ �� ��� ��%��� '���� ����� ������ � �� ���,�� �� ��� ��� ����� �� � � ���� �� � �%�� �� ���� � #�� �� �� ��� ���� ����� %� ���� � ������� �� � ��� $%� � ����-�������%� �������� � � ���� ���� �� � F�56;�57G� C���0�� � �%� F�57G ����� �� ��� $%�� ������ ��� ������ �%%�� ��%%����� '� � ���������� ���% � �� ��-����� �� ��� %��� � ������ ��� �%������ ���������� ���� � ���%��� � ��% ���� � ��� (��� ����� ��� �� ��� ����� �����.��� #�� ��� ����� '�� ������� � ���� ��������� �� "�� ��" ��� #�� ���� ���� ��� � ����� �� �:" ��� #�� �� � �%%� ����� �� '�� ��� � �� ��� ���� �� #���������� '�� ���� ����� � �� ���� ������ ��� ������ � � �� ����� $%�� !%% �� �������������� �� �������%� ������� �%�� #�� � ���%� � �� ��%�� ��������%� � � ����� ��������� ��� �� �� ������� �� �� ������� � ��� $%� � ���� �� ����% ���� �� ���% � ���B�% ��%������� ���� ��� ����� �� �%%��!� ������ ��� �������� �� �� '� � � $%� � ��%%����� �%%� ������� '�%% � �� ����� �����

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/556

Page 33: Membranes for gas separation

�������� �� ��:-��� ������� ������� ��� ������ F�<�G ����� �� � ���B�% $%� � � ����� � �-�%����� ��� �� ���� ��� �� �%� ���� >��� � � "�: �� � ����� ������� $%� '�� ����� �� �� ������ ��� � ����� ����� �� �%�� �� ���� ����� � ��� ��( ��� �"S!� ��� �"S4 ����� "�6 �� ��������� #������ �� � '�� �%���0�� � 7"" A '� � � ���� ��.����� �'�� ����%�� ! �� ��� ��� ��� ��� � 6""������� � ������ ������� � �� ������� �� '��� �� ������� ��� �� �� �%%�� $%��� ! � : �� ���B�%$%� '�� ��� ����� �� �� �� ���� �����.��� ! $%� '� � � ���� ���%% ���� � '�� � ����� �� ���-�%�� �%� �� �%� ���� #�� ����% ��� �";�� �� ���B ���B�% $%� '�� �� �� ��� ��������%� � �������-��� � '��� ���� �� '��� �5 ��� <���

+.#/# $��� ��� ����

#��� �� �� ���%��� �������� � �%� �� �� �% ��% � �� � ��� �� ��� � ���� '���� � �� ���%�0���#�� �� �� ��� ���� ��������%%� ���%��� � �� ����� �� $�� �� �%� � �� �% (��� ��� ��%��F��:��5<��55G� 1� � �%� F��:G � ����� � ��;!� �%%� �������� � �� ������ � ���� �%����� �%%'$��� �� ����� ���%���� � ��8J@:9 ���!�J@: �%� ��� � �4 ;@ /���� #������ ��� �� ��%��� �� �� �������� � � ����� -������ ������ ��� � 6";�:6" H '�� �� %' �� "�"6� !� ���� ���% ��������%���� '� � � ��%��� �� �� � �%� �� ������� � 6 ' S �%%� '� � ��%%������ #�� ���B���� �� �%%��������� '�����; �� ��� �� ������ �� �� � ������� �� ���� '�� 6 � <<: H� #��� '�� .�� �%' '��� ������� ���� ��� �� ��� ��� ��� �����.�� ����� �� ��� ����%���� �

�! +������ ���,����

#�� ������� ���� ������� ��������� ��� �� ���$�� � ��� ������� ������ �� ��� �%� �� �� ��� ��� F�5�;��:G� &� ������%� �� ����$ � ������ ���$�� �� ��� ���%��� �� %%'���28�9 �� �% � (��� ����� �� � �� ������ ��� �� �� � �� �%�� � 8�9 � ��� ��� � �� ��������%� � ������$� ������ � ��� 8�9 � ��� �� �% �� ��� ��0� �� ��������� ���� ��������� � �����$�� �� �� ������ � �������� ��� �������� ��� ��� �� ���� ������ ���� �� � �A3�&������� �� '� � � �� �% ��% �� �� �� ���� �� �� � � ������ � �� �%� �� ��������

���� �� #� ��� � �%� F��6����G ���� � �������� � �� �� �������� ��� �%� �� ��� �� ��� � �� ������ �� ��������� 4��%� � �%� F��7���<G �������� �� � ��%%����� �� �%�� � �� �-�%����� ����� �� � �-�%����� �� ��B��� �� ������� ��� �� �� �.���� �%� �� ������� � ����%���%%����� 8&&9� I0� � �%� F�5�G ����� �� �%� ���� �� �%�� '� ��� �� ���� � ��� ��� �-�%����� �� �� ��-�(������ �� �� ����� �� �.���� �%� �� ��(���%��%� ���� ����� #���������� '�� $�� ������ �� '� �� ��� ��� �� �� ������ �%� �� 8"�� � � +%9 '� � � �� �� ����� '��� � ��� 6 �� ! �� ��� � ��� �� �� ����% '�� '��� '����� �� ��%� � �� ��� ���� �%� �� 8�4 69 � " ��� ��� ��� ����� � 6 � �� ������� ��� �� ���� ����� �� ����� ��� �� ���� #�� ����%� '�� ��� ��%����� ����� �� ���� � < : H 8 ������ ��� �������� � H �����9 � �� � '�� ��� ������� �� �� �%%�� � � � ����� /'��� ������� 85" ��: �����9 � 7<: H � � '� � � ������ ��� �������� � H ������ #�� ��������%� � ��� ��� ����� ��� �� �������� '��� ��� �� ����� �� �� �� � ����� ��� ����� � �%� F��5G �(������ ' ��������� �������� ������ �� �% ��� ��%�� � ������ � ��%��� ��������� &� �� �������� �� ������ '�� ��� �� '� � � ��%�%� ��� ���� ��� ���'� � �� ����-�� �%%�� ������� %%'�� �� ����� �� �� �������� #�� ����� ������� '�� ���������� �� � �� �%;������ �������� �%� �� �� �� ������� ����� %%'�� �� ��%���� ��

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 55�

Page 34: Membranes for gas separation

��� ����� ��� #�� %� �� �� �� %�� ��� ���� �� �� ��� ���� ��%%� ���� � ����B ��� �� �� �� ��@ ���������@B��� ��� &��� F���� ""G � ����� ��� ��0� �� �% ��� �� �%� �� �� ��� � �� ������ � ���B�% �� �� �

�%� �� � ����� � �%� #�� *)# ������ ���� '�� ��� �� ����� �� �� �� ���� �� ���B�%�4'����� �� ��� ������ ��������� '� � J�+!% �� �� �� ��"� �� �������� ��� �� � ������ �� ���#�� %����� ���%���� �� ���� ��� ��%%� �� �� ���B�% ���� �� '��� ��B�� �'� ������ �� ��%%��� ������� � ��� ��� '��� � ������� � �� $����� #�� ��� ��0� ��� ���� �� '�� ��� �� ������������ �%% ������ #�� �� �%� �� �� ��� � �� ���� �������� '�� �������� � �� ���B�% �� �� � ������ �� �� ���B�% �� �� ��������� ����� �"S� &������� �� ���B�% �� �%�� � '��� ��� �� �� ��� ���� � %'�� ���B�% �� �� � �� '� �� �� ����$ ��� ��0� ����� ��� H���B��� � �%� F "�G ���$�� ������ �%����� �������� �� ������� ��� �% ��$�� 0������ ��� ��%�� �������� �� �� ������� ����%%���� ��� #�� ������%�� ��� � �� �������� � ������� �� ���� ��������� �� :�6 6�� � ���� � ���� �� ����� �� ��������%� � 8�S �� ������% ��%��9����� � �%� F���G ����%��� � �������� ������� ��-��������� �%����� �������� '� � � ��������

��� �� ��� � ���� ��� �� �� �%B(���-������� ����� � �%� #�� ��� �� ��� '�� ����� �� 6" ������� �% � �������� '� � � ���B������� �� ��� ������ � ��-�� �� ��:: ' S � �� ������ '�%% '��� ������ #���� '�� � ������ �� �� ����� ��� ��� �� ����% ��� ��������� �� �� ������ �� �� �8�9 � 4 +J '�� ��� ����� �� 6�� 7�"� #��� '�� �����$��� %� ������ ��� �� �(��� �� ��H������ ������ 8� � :�<9� #��� �������� '�� � ���� �� �� ���� ���% ������ ��������� ������ ������ ����% ��� �� �������� �� ������� � �� ��-����� �� #�� ��������� ��� �������� �� �� � ��� ������� ���� �� �� �� ������ ��� ����� :"";�""�� '�� ��� ���� �� ��� � ����%�� �������� '� �� �� �� �% ����������#�� �����% � ���%� � ������� ��-�������� � %����� '�� � ����� �� �� �������� �� ���

� ��� ��� 8����%� ��� ��0�9 ������ �%����� ��%� �������� �� �%;��% �� �� � �� ��� ����� � ������ ���� ������� �� 6�" � ""�� F " G� #�� ������� ��� ��0� �%����� ��������� ����A!-����� ��������� ��������� �����%� ����� ��� ����� ������ ���� ������ ��� �"""��� #������ �� :"S %�� ������ �� ��� �� ��(��� %�� ����� �� �� � �� �� �%����� �% � �������� ���%�� ����� �� �� � �� ��%����� �%����� ��% �%%'�� �� ��� ��� ��� � ��� ���������%� � ���%�0� ����� � ��� ��� �� �%����� �������� � %������ #�� ��� ����� �� � %�� �����-���� ���������'�� � ���%�0�� � � �� � �� ��� ����� � � ""�� � :" �� ��� ��-��( � �� ��� ����� �� � �����%����� ���������� #�� ���� �� ��% �������� �� ��� ��0� � �� ���� �%����� ��������� � ����� ����� ������ ��� �""";� ""�� '�� ���������� �� �� ����� ������� �� �� � �-�%������ #�� ���� �� %�� ����� ��� ����� ��� ������� �� ������ ��� �� � ""���I�%��� � �%� F� "G ����� �� � $%� �%������ ��%��� �% � �-�%����� ���� �������� ���

� ����� ��� ��0�� ��%' � �� '� � ��� ������%�� ��� �� &� ��� ���%��� �� ������ �� �� �� �@ +�46 ��� ���������+���� ��� ��( ���� ��������� '� � �� ��������%� ���� ��%��� � �%� F ":G� ����� � �������� ��� %� ����� ��%��� $%� 86 �� ���B9 � � �� �% ���� �� � �� ������� �� ��%� �� ��%���� �� � �%� �%� ������ %�.���� %%'�� �� ��� ���� ! �� �%� ���%%� �� ��� �������� � �� � � ���� �� �% ���� �� � '�� �������� �� � ��-� �� ������ ����� � ��( ��� ��%����� ��� ��� �% �������� �� �%��� �#�� ���$�� �� �� ������ �� ��������� �� �� ������ �� '� � � �����$��� ����� ��

�� ��������%� �� #��� �� ������� �� � �� ��������� ��%�� ��� �� #���� ��� ���� � �����$��� ��' � �� ���� �� �� ��� �� �%� �� �������� ���� �� ��� �� �%-���$�� ������� ��������� �� ����� ������ #�� ���� �� � ���$�� �� ���� ������ �� ��% ������� �� �� �� �� '���%� ���� ��������

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/557

Page 35: Membranes for gas separation

�" &����� ��������

#�� ������ �� �������� ��� ������ � ���� ��� ������ � �� � ������ �� ����% ��B����������%� � %���� ���� �� ����% ������� �(�%�� ��'�� �� ����%� F "6G� #�� %� �� ������������%�� �������� '� � � �� ��% � � ��� ���%��� ��� �� � �� ��( �������� ������ '�� ������ �� ��� �� ����� ������ �� ����%� F "�G� ������0��� �%����� ����� �% ���� �����������;�� ���� ����%� ��� ���%� ���� �� �� �%���� ���B��� '� � ' ���� ����� � ����� �� �������� � ��� �%�������0���� '���� ���� �� ��������;������ � ��� ��� ��� ��� �����- �� � �� ���� � �%� F "7G � ����� ���� ���� �%�������0��� � ��� ���� ����%� %������ ���%%�������� ���%�� ��( '���� ������� � ����� �������%� �����% ��� ���������% ����� ���� � ���������� �� ��������� ��� ������ �� ���%� ���� �� �%�� �� ���%� ������ ��� �� ���%� ��% � �������� ��(�� '� � �%����� ������ �%���� �%��� ���������� ������0��� �%����� ��� ��������� ���%�� ��(���%� � ��(�/�� ������ ��� ���� ����� � �%����� ��� �%��� ���� ���� �� ��'� � ���� �%���� $%�� ��� �� ��� ����� �� ���� ���� ���� $%%�� �� �� �� � �%�����0� ���#�� ����%���� ��������� '� � ���%%�� ���� '���� �� ��� ���� ��� ��������%� ��� �� �������

��� �� � ��� ����� �� �� ����� �� �� ������% %���� ���� F�<7;�� G� �� ��� � ���� ��� ���%����������% ����� ����� ��� ������� �� �%���%�� ������ �� �� ���������� ��� ��� �����.�������� ������ �%��� � � �������� ���% ���� ��� �� ��� ����� � �������� ����B��� ��� ���� ���- �� ������ �� ������ ��� ��� ����� � ���� !� ��� ������� �� ���� �� �������� ����� ��������� �� �� �%�� �� �� ��� ��������� ������ �� �������� � �� �� �% �� ��� %����� #��� �����.�� ��� ���� �������%%� ����% '���� �� �%� �� �������� �� ��� ���������� �� ���� ������ ���%���� #��� ���%��� �� '�%� �%� ����$ �� �� ����%���� �������� ���� ���(��������������� ��������� '� � ���%%� ����� ����� P�%� � ��������� ���� �� � �� ��% ������ � �����( ���� ������� ���� �������� �� ����% � ��� ����� #��� ���� �� ���� ���% ����� ��� '� �-� ������ ���� ������ ���� ��� ����� �������% ��������� �� ������% D4�����E ��������� ���� ������������ �� ������� ��� �� �%� �� ��-�� �%%�� ���� ������ J��� � F "<G ��� ������� �� ��� � �J� �'���� �� ��-�� �%%�� �%�� �� ��������� ������ ���� ��%�� ��� ��� � �������� &���B�'� � �%� F "5G �������� � �������� �� � ��( ��� �� ������ ��(� ����� ��� � 1�;J�;!% �%%� �'����� �� '� � ������ �� ��� ��� � �%����� �������� �� '�%% �� ������ ��������� ���� ���� �������� '� � � ����� � ������ ��� %�.���� ������� ������ �� ����� ����#�� ����-��� (����+�� �-��� ��%�� ��� �� ���� ��� ������ ��� ��������� ��� ��'� �� �������� %� ��������� �� ��� -��� '� � ��� ��� �%��� � '���� ���� ���.�� � �%����� �'�� ����� � ��� ���% %���% �'�%%��� �� �� �������� �B�� %����� #�� ������� ���� ���� � ���� �� �� �%�� ���0� �� �� ��%�� ��� �B��%����� ���%�� '� � ������ ����� ������ ���� ������ �� �� �%��� � 4����� ��������� ����� ��� �%�8��(�/�������������;������%����� ���%���9 87>3!;&�3!9 �%������ �� '�%% �� �%�8�����%(���9 8��@9 �%����� ��� �������� !���� �%������� (��� $% ��� ���� ���� ���%�� �� � ��������� �� � �� ������ ��� ��� �� ����� ���%��� �� %�.��� ��� ��� ��� '� � ������� #���� ��� ��� � ��������� �� ��%�� ��� � �� ��������� F<6� "5G�

�# -����� ��������

3�� �� ������ � �� ��% ��������� ��� �� �� ������ �� � ��( ���� �� ����%�� ������� ���� � ���������� �� �� ���� �� �������� ����� ��������� �� ����% �� � ����%� �������%

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 55<

Page 36: Membranes for gas separation

��� �$���� ��������� � ������ ��� ���� ���� ����% �� �� � ����� � ���%��� �� ���� ������������ ! ����� � ��� ���%�0�� �% �� ��� ��������� ����� � �%�� ��� ���� �� �� ��� ����� �(������ �%����� ��� ����� ��� ����0��� #���� ��������� ��' �(��� ���% ���- ������ �����- ���� ���� '�B �� ����� ������� �� ��� ����� � �������� �������� � ��� ������ ���� ���� �� �� ��� �� ������ ��� ��� ����� � ���������� �� ��� ��� �� ������ � ���%����������� ������ ������ ��� ���� ������� � �� ������� �� ���� ���& ��� ���� ������0�� � .�� � ��� ��� �� ����% ����� ����� � ����� ��� �� ������� ������ ��

�������� �� �%������ ��������� ��� �� ���� ������ ������ �� ��������� ��� ��� ���%%�� �� �% �� �� ������� ������ �� ������ %���� ����� �� �� �%���� ������ �% � �� � %���� ���������� ��� ������� ����%� ���������� �%���� ���B��� � ����� ����% � �� ��������� ��%�� ��� � �� %'�� ������� � ��� ������ ��������%� �� #������ ���B��� � ����� ���%� �� ���%�� '� ���������� �� �� ������� ������ �� ������� � � ������ ��������%� ��� ��� ������ ��%�� ��� ���� &� ��-����� ������ �� ��� �%� �� ��������� � ��� '���� � ��� � �� ����� '� � �� ��� ��%�� ��� ������ ��� �� �%����� �%���� ������ �� ����� �% ���� ��� ��%B� ��� /� ��� � ���%� ��������� ��%%� ���B�� �� ���� � ������ �� �� ��%B� ����� �� �� ������� ��� ������ �� ��� ���B��� �� /� ������I�%��� �����$��� ���������� � �� �%���%� � ��%�� ��� � ��� �� ��������� ��� %��� '�%� ��������

�� ����� �� ��� ��� �� �� ��������� �%������ ���������� >� ��� ��� ��� �� '�B � ������ �%����� '� � ��.��� ��% � ��� ���% ���$�� ��� ��� ���%� �� ��%�� ����� �� ��� �� ��%� ��-���� �� '��� �� � ��� ��� � �%���� ��� � � � �� ��% ��� ������ �� ����� ��� F "�G� L�� ��� �������� �� ��� ��� �%� �� � �%�0�� ���� � ��%�-���� ��������� � ��� ����� ������ �� ��B��� ���%%� ������� ��� �� ���%%���� ������ ��� �� ��/����� ������ � ��� ���% ������ ��� ���������%� � ��� ��%�� ��� ��#���� �%������ ��������� ���� ���� ��������%%� ��������%�0�� �� ���� ��� ������ ��

��������� (���� ��������� �� ��� �� � �%% � $�%� '���� �%������ ��������� ���� �� ��B���� �����$��� ����� � #�� ���� %��� � �� ������� �� �� ��%�� ��� � ���%�� '� � �� /�(� #����%�� ��� � ��� �%������ ��������� �������� � ��� � @ ��� J �� �� �� ����� 7;5�

��./���������

#�� �� ��� ���B 3� �A �'���� 3���� �� 3�3)� � ��� ��������� ���%��� ��� '�B� #���B���� ��� ���� IH� ������� � ����� ��� �� ��������� ��� 3� A��� � 3���� � ������� ����������� ��� ���%%� ��� ������ ��� ����% ������ ����

0��������

F�G C����� #� ���% ��� �577�: 26"��

F G >��B !� !�� ���� ���� �5����62���

F:G *����%� 4� *����� P ��"<�72:<��

F6G H���%�� 4� H%%�� P ��::�7:2 <<�

F�G 1����� �� !�� ���� �5����62���

F7G ����� H� ����������� )� H%%�� P ��7"��<�2� �

F<G 1�� �� ������,�� �� !�� ���� ��� ��7:�:52��<�

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/555

Page 37: Membranes for gas separation

F5G 1%�� 3�� ��%��� #*� �� ����%� ������� ��� �� �� ���������� &�2 1%�� 3�� ��� �� !�� �������� ������ 77��

��5�� �� 6<�

F�G >���%�� #� �������� ����� ������ ��� J�' Q�B2 L�%��� ��5 �

F�"G ������,�� �� ��� �� ������� ����� ��� ��� �� �� ��������� J� ���% �������� �����% ������� ���%��� �� J�

��7 <��<<�

F��G 4���� M��� #����� �H� ��� ��� #����% ��5"���2�"���

F� G H�� ��� �)� ��� �� �� �%������ ���������� J�' Q�B2 L�%��� ��5��

F�:G H�� ��� �)� M !��% �%�� ��� ��7���277:�

F�6G H�� � 43� ������ M�� >M� M !��% ���� ��7:�:62 6"��

F��G >�� ����� !H� H�� ��� �)� ������ �H� M ����� ��� ��5��672�:��

F�7G Q����� 4� M ����� ��� ��< ��72 <:�

F�<G � ����%% !>� ������� !#� M !��% �%�� ��� ��< ��72��"��

F�5G ���B�� HH� ��� ��� #����% ��5"���2�"���

F��G � ��� �!� L��� ��� M ����� ��� ��<5�62�6��

F "G H�� LM� �� Q4� ������0� #� M ����� ��� ���7�� "2�6��

F �G ������,�� �� ������� ������ J�' Q�B2 !�������� ��<"�

F G ������,�� �� �� ����� #� ������� �����+�% ��$% ��� �� ������ ��� �������%�� J� ���% �������� �����% �������

���%��� �� J� 6�566 ��5��

F :G H�� ��� �)� M !��% �%�� ��� ���"�6�2 <:��

F 6G �������� �� I% ��$% �� �� ��� ����$% �� �� �����B� 1����� ��2 #�������� ���5�

F �G H�� ��� �)� >�� 0����� !H� �%������ ��� ������ �� ���������� J�' Q�B2 L�%��� ���:� �� 76�

F 7G �� �*� ������ �� M ����� ��� ���:�5�2 �:�

F <G H������ �� !�� ���� ��"5� 52<��

F 5G *�B�� �L� �������� ����%��� H��B @ ���� �����%����� �������% ����%��� �%� �7� ��������2 L�%��� �����

�� �<5�

F �G *����� ��� � ������ )� ��� � �� 1��� ��� �����! :�2� �

F:"G I%��� �M�� *������� !M� &�2 *���� ��� ��� �� &������� ���������� J�' Q�B2 A�� J� ���� �����%�� ��5<�

�� 57 �

F:�G H�� LM� ����� �#� &�2 ������� �L� ��� �� 4����B ������ �� ������ ����%��� J�' Q�B2 L�%��� ��5<�

�� 57 �

F: G L�,���� MC� *�B�� �L� M ����� ��� ������"<2��

F::G ����B M� ���B C�� 3����� �� �%������ 1���2 !�������� ��75�

F:6G *����� ��� M ���� ���� ���<�7�2�<5�

F:�G �%� �� M�� &� ���� �� �������% �������� J�' Q�B2 ��C��' 4�%%� ��:��

F:7G >����� 41� � ��� �!� ��� ��� ��� �%�� � � � �� �� ��� ��5:���2� :�

F:<G H����� �!� H'�� #H� 3����� �� �%����� J�' Q�B2 !�������� ��75�

F:5G ���� �)� ������ 3� ��� ��� ��� �����% ��� ��� 2 6��

F:�G >����� 41� H%������ 3� H'�� #H� �����%���%�� ��<��62 :<�

F6"G >�,� � 4� >� ���� 4���%�� >���� ��76�:8:92��

F6�G A��� �� M�� 3��� M1� &�2 ���B 4>� *�B�%�� J�� @��������� �C� ������ C� ��� ��� )����%����� �%���� �������

��� ������������ �%� �� J�' Q�B2 L�%��� ��57� �� :7;75�

F6 G C����� H� J����,�� �� 3��� M1� &�� )���� ���� ��� ��� �:�2<67�

F6:G 1�� L4� �%�� )���� ��� ��5"� "27��

F66G A�� H����%�� 3L� ����� ��� �%������ !�� �����2 )%������� ���"� �� < ;7�

F6�G � ��� �!� M ����� ��� ���6��62��

F67G � ��� �!� >��� ��� >����� 41� M �%�� ���� ��� !- ��� ��"2 "��

F6<G ���% 3�� H�� LM� M �%�� ���� �%�� ���� )� ��<7��627<��

F65G B�� LM� ���% 3�� 4����� C�� �%���� ��<�� "2��7�

F6�G �� ���%�� M4� M �%�� ���� ��� !- ��<"�52�<�<�

F�"G ����� �#� H�� LM� Q�� *� 4������� 4*� � ���� A#� M �%�� ���� �%�� ���� )� ��56� 2�"7��

F��G � ��� �!� #���%�B� �� !�� ���� ��� 6 : ���"2 �

F� G *���� LL� M ���� ���� �����7:2�"5"�

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 55�

Page 38: Membranes for gas separation

F�:G 3� *����� !#� M �%�� ��� ��7:�!�2:6���

F�6G ���� �M� 3� ���� !� M �%�� ���� ���� )� ��<���<26:<�

F��G ����� 1�� M ����� ��� �����7 8 92�7��

F�7G ������ �� H�� LM� M ����� ��� ���<�� �2�6:�

F�<G �%���� ��� � )� ��%���� �4A� H�������%� �!M� A�� )����� 3>��%� M ����� ��� ��� ��:2 6<�

F�5G �� ���� #�� L����� JM� ���%�� �� �)� ������ C� 3E !����� *� �����%���%�� �����: 2�"�<�

F��G H����� H� ������ �� �� ����% ������� ��� �� �� ���������� !�� �������� ������ 7�� L������ �� 3�2

!������� �������% ���� �� ��5��

F7"G ������ �� 4��� 4� 4���� �� �����%���%�� ��<:�72<<<�

F7�G ������ #� &��� )� 4���������� 4� M !� ���� �� ��5:��"�2<6<:�

F7 G � ��� �!� ���� A�� 4���� *M� M �%�� ���� ��� *2 �%�� ���� ��5<� �2� 7:�

F7:G #��%��B� A� ������ �� C�� ��� ���� ���"�6277�

F76G ���� A�� 4���� *M� � ��� �!� M �%�� ���� ��� *2 �%�� ���� ��57� 62 "::�

F7�G >�,� � 4� &�2 ����B M� ���B C�� ��� ��� 3����� �� �%������ J�' Q�B2 !�������� ��75� �� <�;�"��

F77G �B ��� *�������� 4M�� �%�� ����� 8!� ���� �� 3�� �%�� ����9 ��� �::276��

F7<G C����$�%� �1� #����� 3#� �%�� ����� 8!� ���� ��9 �����:7275<�

F75G M����� >� *�� ��B *� !0��� !� ��B��% ���� ��<:��<:2 ��

F7�G !��00� �� �� �� IL� �%������ �� ����% ��� ������������ L������ �� 3�2 !������� �������% ���� �� ��5�� �� 65��

F<"G P�������� M� �%������ �� �����%����� �%���� ������� ��� ����%��� J�' Q�B2 L�%��� ��56�

F<�G ��%� 1� 1� 0 1� 4���� �� *� @����� �� >������ !� H���B��� M� >�� 0� �� ��C�� � �� �%�� ����� ��<���78 926��

F< G *���� *3� � ��� �!� M ����� ��� �����7 2�:�

F<:G ����� �#� H�� LM� 4������� �� � ���� A#� &�2 1%�� 3�� ��� �� �� ����% ������� ��� �� �� ��������� !��

�������� ������ 7�� ��5�� �� �

F<6G H�� #4� H�� LM� 4��B C�� @E*���� H�� M ����� ��� ��55�:<26��

F<�G �%���� ��� H�� LM� M ����� ��� ���"��"2 5��

F<7G ������������ J� H�� LM� ���% 3�� M �%�� ���� ��� *2 �%�� ���� ��5<� 62�����

F<<G H�� ��� �)� >�� 0���� !H� ������ �H� 4��������� !�� ��%� �>� ��� �3� M !��% �%�� ���� �%�� 1�

���"�6"2���<�

F<5G 1�� �1� � ��� �!� ���B M)� 4��� )� >���% ���� J� C�& 5<+"":<� ������� &12 C�� �������� &�� � � �� @� ��5 ;

��� ��57�62���<�

F<�G !��'� � !M� *����� *M� )��%��� �� ����� *��� P��� &� M ����� ��� ������72 �<�

F5"G �� �� H�� LM� 4��� 44� 4��B C�� M !��% �%�� ��� ��55�:72�5::�

F5�G ��%%�� �>� M ���� ���� ������62:�� �

F5 G #��� �>� �%���� ���6�:�26�<"�

F5:G ��%��� �� �%�� )���� ��� ��57� 72��6:�

F56G ���B MQ� ���% 3�� M ����� ��� ���<�� �2 :�

F5�G � ��� H� O� �� J����B��� #� M ����� ��� ���:�5�2���

F57G >������ *3� �����%���%�� �����: 2:<��

F5<G ����� Q� ���% 3�� M ����� ��� ��5<�:"2��

F55G ����� �&� ������ M!� M �%�� ��� ��<���8!- 92�"�<�

F5�G ��4� �� M�� H�� LM� ���% 3�� �%���� �����: 2 7�5�

F�"G ������ �� �%�����2 � ��� ��� ��� ��%B ����� ���� J�' Q�B2 A�� J� ����� ��7��

F��G �����%B A�� 1��� � Q�� �����% ���� ��<6��<�276��

F� G ���� !4� ���% 3�� M !��% �%�� ��� ��<�� 62��:��

F�:G @E*���� H�� H�� LM� 4��B C�� �%�� )���� ��� ��5<� <8:92 ���

F�6G � ���B 1�)� �������% ������ �� ������� �%����� ��� ��� �� ����%�� J�' Q�B2 )%������� ��<5�

F��G >����� �!� �����%�� !�� &�� )���� ���� ��� ��� 3�� ��<:���2: 5�

F�7G � �� ����� 4� H�B H� !��� �� *�B�� �L� 3���%��� �� ��<���72�<��

F�<G L�,���� MC� H�� M� ��%��� �4A� ��%���� �!� �%���� ��5�� 72��:��

F�5G ������� !M� �������� ��� ��� ��3 #������ I������� � #'�� �� )�������� #�� J� ���%����� ��5<�

F��G ������ ��#� 4���� !�� *���� ��� M ����� ��� ��������2�<��

F�""G ���� �� #���� C*� ������ �� M �%�� ���� ��� *2 �%�� ���� )� ��<���<26<<�

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/5�"

Page 39: Membranes for gas separation

F�"�G ����� 1�� �� Q�� 3'�� !4� C�� � ��� M �%�� ���� ��� *2 �%�� ���� ���6�: 2�6�:�

F�" G A�� �� '� � �� 3�,B� �� �M� A�� ��� *��� ML!� >��,�� M� M ����� ��� ���7���<2��

F�":G ����� !� H�� LM� &�� )�� ���� ��� ���7�:�2� :��

F�"6G ��� ����� �� 4%����� H)� 1��� �� )��B��� )&� ���������� �� ����� I�� �� J� ��� &� ���� ���%

�������� � ������% I��� ! ��� )����� ���526�

F�"�G J���� 4� &��� 4� *�%% ���� ��� M�� ��57���2:�:��

F�"7G J���� 4� &��� 4� ���� )���� ����� ��5��:62:���

F�"<G L� *M� M �� �% ��75���2:"�

F�"5G & � J� !&��) M ��5��::2��<7�

F�"�G & � J� M ���� )���� M�� ���"� :25��

F��"G & � J� O� L� 4����� H� M ����� ��� ��� �772�6��

F���G C���0�� A�� �%� ���� �� ��� ��57�:"275�

F�� G C���0�� A�� C�%���� �C� ���� Q��� Q�����B��� ���� M ���� ���� ��5����2<:"�

F��:G ��� M� C����,��� *�!� ��� � A�� !� H�%������� �� ��� M ���� )���� �����7�2�":7�

F��6G H��0�� H� I�%��� �M�� A�� A���� �M� *������� !M� M ����� ��� ��55�:�2 5��

F���G H���������� H� ���� )���� ��� ���� ��� �������2����

F��7G ����� Q� 4�B� � #� Q��� �� 4� &��� 4� M ���� )���� M�� ��5:��72� "�

F��<G ����� Q� & � J� 4����� H� ��� ��� #����% ��5�2 6�

F��5G 1�� H4� 4'��� �#� M �%%�� &� ����� ��� ��57���"2�66�

F���G � 4M� ��%���� �!� A�� �'���, L��� ���� ��� C>� M ����� ��� ��� �<62 7:�

F� "G I�%��� �M�� H��0�� H� *������� !M� M ����� ��� ��� �772 ���

F� �G L�� #3� ���� � 31� ��� ��� #����% ��� � <2 ��

F� G ���� � �� ��A��� ������,� 4� M ����� ��� ���5��6:2:<�

F� :G ��A�� �� ���� � � A�����,� 4� ������� ���5� <�2�<�"�

F� 6G ����� Q� & � J� 4����� H� ��� ��� #����% ��5�� 62����

F� �G ��%��� !� 1� A�� >� C��� M�L� �: � J� � !������� �� �%���� ���� � ��� ��� �� ������� ��� ;7� ���:�

F� 7G ����� Q� 4�B� � #� Q��� �� 4� &��� 4� M ���� )���� M�� ��5:��72� ��

F� <G !����� �� 3� 13� M ���� )���� M�� ��57���256�

F� 5G I�%��� �M�� A�%� �4*M4� H��0�� H� *������� !M� M �� �� ��� 1� ��5��52��:��

F� �G I�%��� �M�� H��0�� H� *������� !M� M ����� ��� ��5��672 ��

F�:"G �� �*� ������ �� M ����� ��� ���7���"2�"��

F�:�G J�� �L� C���%�� C�� !&��) ���� ��� ��5�� 75275�

F�: G C���%�� C�� ������� �)� J�� �L� ���� )���� ��� ��5��662�5 ��

F�::G #��� ��� �� C���%�� C�� !&��) M ��� �:5256<�

F�:6G &������� #� C���%�� C�� M ����� ��� ���:�<<2 "<�

F�:�G ��0�B� 4� I� �� �� 6�7���5� ��5<�

F�:7G *��� !M� #���� 31� ����� ��5:� �2�<<�

F�:<G H���� M)� ��� !M� ���� �� >������ #���� � ��5"�<72 6�<�

F�:5G H���� M)� ��� !M� ���� �� >������ #���� � ��57�5 2 "�<�

F�:�G H���� M)� ��� !� ��� ��� #����% ��5<� 2�< �

F�6"G �� ����� �)� �������� 3C� C��� !)� !���%��� !3� '���� �*� M%%�� MC� M ����� ��� ��57� 526<�

F�6�G & � J� ����� Q� 4����� H� @�� � H� 4�B� � #� Q��� �� 4� &� ���� )���� ��56� �2�:5�

F�6 G *���� ��� &������� ���������2 ��� ������ ������ ���� ��� ��� ���%��� ���� J�' Q�B2 �����%�� �����

F�6:G ������$�%� &�� 3�(���� M� 3����� C� C�� �%������ � ���� ����� ����� C%���'2 *%��B��� ���:� �� 7<��

F�66G )�%��� 3M� �%����� L!� M ����� ��� ���:�<<2 ���

F�6�G 1������� !>�� H��0�� H� *������� !M� M �� �� ��� ��56���2�"<<�

F�67G @B��� #� L� ����� �� H���B��� H� ��B� �� M ����� ��� ���"� �265 �

F�6<G ��0�B� >� @�0� H� H��B�'� Q� M J�-���� �%��� ��5<��62�7"�

F�65G M�%�� !� C��0��� �� 1��� !� � 1� >���%�� !C� M ����� ��� ���:�<<2�:<�

F�6�G 1�'�� >!� #�� ��%%����� ������� ��� ��� 1���2 !�������� ��7<�

F��"G M�������� A� 1�� Q�� M ����� ��� ������"62 ���

F���G C���� �� ! �� 3� &�� )���� ���� ��� �����:"2����

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 5��

Page 40: Membranes for gas separation

F�� G ! ����� !1� *�B�� �L� J����� �� M ����� ��� ���6��62 ���

F��:G 1� PQ� ����� 4� H���B��� �� ��B� �� !�0�� 4� !B����� �� M ����� ��� ���:�<52 6<�

F��6G O���� �B�� C� 1�� Q�� M ����� ��� ���<��::2 �<�

F���G L��� #1� 3� @#� M ����� ��� �������:2 ���

F��7G ������� )�� �%�� �%�� �%� �� ��� ���� ���%��� ���� J�' Q�B2 �%����� ��5"�

F��<G � �B���� �� &�� )���� ���� ��� ��55� <2�<6��

F��5G C�� #�� *�%0��� !� 4������ �!� M ����� ��� ��� �<�2����

F���G A��B� &�� *�B��� *!� �������� HM� *������� !M� �%�� � � � &���� ��� ��<2���

F�7"G &'����� 4� I����� 4� ���� H� & )%�� �� �� ���"��:<267 �

F�7�G � ���� A� M ����� ��� ��<5�:2�<�

F�7 G �%%��� LC� ������ �3� ���� ��� ��65�<:2��65�

F�7:G ����� Q� 4� �� #� Q��� �� 4� &��� 4� M ���� )���� M�� ��5:��72� "�

F�76G H� ��� M!� 3���0� �!� >�%%��� �� 3�� �%�� � � � &���� ���7�57;552<":�

F�7�G H� ��� M!� *���� �� 1��� M� L�%%�� 3� ���� &�� ��<<��<2�"<�

F�77G *�%��������� I� 3���B M#� �'����� ��� �����% �*� �����%%� �1� ����� ��� H%��$��� ��� ��� �� H��%���B� #��

I����� �!� *�� !�� !� ����� �� *�%% �����<62<��

F�7<G &������� #� �� ���� 4� #�B� � #� M !� ���� �� ���6���72:5"��

F�75G H���� >!� #�� ������ �� ������� ���� �%�� !�� �����2 J� �-4%%���� ��75�

F�7�G *���� �L� 4�%% ��� 4����� �#� #��� $%� ����%��� J�' Q�B2 A�� J� ���� �����%�� ��75�

F�<"G I����� �� �� J� !�� 4� �� ���� #� H�B���� )� !��% �� �% �����7<2 :�

F�<�G C���� �� ! �� 3� &�� )���� ���� ��� �����:"2����

F�< G ��� M� C�����,��� *�!� C��%� )� H�%������� �� M ����� ��� ���:�<<2�5��

F�<:G 1�� Q�� �� Q����� HM� *���B��� 4L� *������� !M� M ����� ��� ��� �772 ���

F�<6G �%%��� M�� L�� M3� &�� )���� ���� ��� ���:�: 2:""7�

F�<�G ������� C� ������ M�� &� M 4����� )����� ��� ��<2����

F�<7G �� *� *�%�������� I� ��� M4� ����� �I� M )%�� ����� �� ���7��6:2�<:7�

F�<<G !������ �!� C����%���� �M� OI T� M ����� ��� ��55�:�2 6:�

F�<5G )��� *P� I� 3���� ��� )����� ���� � @�J1+#�-��:6�� ��5��

F�<�G 1������� !>�� ��3 #������ )�������� #�� J� ���%����� #'�� � I������� � #����%��� ��56�

F�5"G L��� H1� ������ �4� J�'�%� 33� ����%�� )1� M ����� ��� ��� �< 2 :��

F�5�G J�� �L� C���%�� C�� !&��) ���� ��� ��5�� 75275�

F�5 G #���� ��� �� H�� �� J�� �L� C���%�� C�� &�� )���� ���� ��� �����:"2 �� �

F�5:G 1�� Q�� *������� !M� !&��) M ��� �:5266��

F�56G &%%��� �� C���� �� !&��) ���� ��� ��5�� 752�5�

F�5�G H�� �� ����� �� ����'��� �� ��� �� M ����� ��� ��55�:<2��:�

F�57G C���0�� A�� ���� ������B�� @�� ���� Q��� !��% �� �% ! ���:��72���

F�5<G 4��� � Q� H� !� J���� H���B� H����� ��<�2�:"��

F�55G J�������� H� �� ��� �� Q� H� !� J��� H���B� H����� ��5<2 �<�

F�5�G I0� 3� ������( M� >���%�� !C� !��% �� �% ! ���:��725:�

F��"G @B��� #� &��� 4� M ���� )���� M�� ��5<� "2��"�

F���G ���� �� ������� �� )���� H� !��� 4� ���� 1� ��� 2�<��

F�� G H���� HJ� H��0�� H� *������� !M� !��% ���� ������:2����

F��:G A�� 4����% *!� *������� !M� !��% ���� ������:2����

F��6G #� ��� ##� ���������� !�� A���%������ ��� P��B� P3� ���� �C� ���� )���� ��� ��� �6<2 �":�

F���G P��B� P3�� ���� �C� #� ��� ##� !&��) M ���:�:�2� 7�

F��7G 4��%� ��� ���� �� �� ������ *� !&��) ���� ��� ��5�� 752 7�

F��<G ���� �� 4��%� ��� !&��) M �����:<2��<�

F��5G ����� JH� L��� #1� *���B�� �M� �����% �� ��� � 3�� 3��� P� M !��% �� �% ! ���:��727��

F���G @B��� #� &��� 4� !&��) M ��55�:62�":��

F ""G @B��� #� &��� 4� M ����� ��� ��5��6 2�"��

F "�G H���B��� H� Q���B� #� ����� 4� ��B� �� "� � !�� J����% ��� ���� �%� :5� 3������ ����� 5;!���% � � ���:�

�� :� �

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/5�

Page 41: Membranes for gas separation

F " G 1�� Q�� �� ������ HM� *������� !M� M �� �� ��� ����� 72<���

F ":G ��%���!�A�� 1� >� C��� ML� �����33��� �: �J� �!��������� �%���� ���� ���� ���� �� ���������� ;7� ���:�

F "6G 1�� M)� ���B �Q�� *������� �!� 4����� ������;�������� ����� ��� !�� �������� ������ �5�� L������ ��

3�2 !��� �����

F "�G 1��� P� M������ P� 3����� P� Q���� 3� M ����� ��� ������7 2�":�

F "7G �� ���� )�� � �� �1� ������� ��� �������� 3C� ��� ��� #����% ���:� 58�;:926 :�

F "<G J��� � H� 4������ !���� �� �������� M� 7 + " 5"+! ��� ����� ��5<�

F "5G #�� �� H������B� �� ����%�% )� ��� H���� A� M ����� ��� ���6�552 ��

F "�G C������ �� !���' ���� &� )� ���5�:<2 �7"�

"# "������ �#$# %�&�� ' "�(# "� ��# $��# �) *���+, -./0-1/ 5�: