KR100415642B1 - 다이옥신화합물제거용크로미아/알루미나촉매및이를이용한다이옥신화합물제거방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다이옥신 화합물 제거용 크로미아/알루미나 촉매 및 이를 이용한 다이옥신화합물 제거방법에 관한 것으로,
알루미나 담지체상에 주성분으로 촉매의 총중량을 기준으로 크롬산화물 1 ~ 50중량%가 담지된 다이옥신 제거용 촉매; 및
200℃ 이상의 온도의 산화분위기하에서 본 발명의 다이옥신 제거용 촉매에 다이옥신이 함유된 폐가스를 통과시킴으로써 다이옥신을 산화반응시켜 제거하는 방법이 제공된다.
본 발명의 방법에 의한 다이옥신 제거용 크로미아/알루미나 촉매를 사용함으로써 폐가스내에 함유된 다이옥신을 보다 효율적으로 제거할 수 있다.
Description
본 발명은 다이옥신 화합물 제거용 크로미아/알루미나 촉매 및 이를 이용한 다이옥신 화합물을 제거하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 알루미나 담지체상에 주성분으로 크롬 산화물이 담지되어 있는 촉매 및 이를 이용한 폐가스에 함유된 다이옥신 화합물을 제거하는 방법에 관한 것이다.
다이옥신은 75종의 이성질체를 갖는 다이옥신류(Polychlorinated Dibenzo-p-Dioxin, PCDDs)와 135종의 이성질체를 갖는 퓨란류(Polychlorinated Dibenzo Furans, PCDFs)를 총칭하여 나타내는 용어로서, 이들 물질은 염소의 치환 갯수나위치에 따라 다른 성질을 갖지만 보통 다이옥신으로 총칭한다. 다이옥신은 지용성이 높고 물에 잘 녹지 않아서 미생물 분해가 어려운 매우 안정한 상태이며, 자연계에서는 거의 분해되지 않기 때문에 그 독성이 실질적으로 거의 영구적이다. 따라서 다이옥신류는 심각한 환경 오염원으로 알려져 있다.
상기한 210가지의 다이옥신 이성질체들은 유사한 물리적 화학적 성질을 가지고 있지만 그 독성은 각각 차이가 있다. 이중에서도 가장 독성이 큰 것으로 알려져 있는 화합물로는 염소치환 개수가 4개인 2,3,7,8-TCDD로서 여러 가지 급만성 독성을 나타내며, 면역독성, 생식계 독성, 발암성 등을 나타내는 것으로 알려져 있다. 따라서 몇몇 나라에서는 다이옥신의 위해성을 평가하기 위하여 가장 독성이 큰 2,3,7,8-TCDD를 기준으로 하여 여러 종류의 다이옥신의 상대적인 독성을 나타내는 값인 독성 등가 지수(TEF; Toxicity Equivalency Factors)을 사용하고 있다. 일반적으로 상기한 TEF값을 이용하여 다이옥신류의 농도를 다음과 같은 독성 등가값(Toxic Equivalents; TEQ)으로 나타낸다.
TEQ = Σ(농도 x TEF)
다이옥신류를 발생하는 주 오염원은 각 나라마다 양상이 다르겠지만 크게 화합물질 제조, 소각공정 및 열공정 등으로 구분할 수 있다. 다이옥신류는 염소 유기 화학 제품의 생산과 사용중에 부산물로서 생성될 뿐 아니라, 이와같이 제조된 염소 유기 화학제품에도 다이옥신류가 함유될 수 있다. 또한, 소각을 포함하는 모든 열공정은 클로로페놀과 그 유도체들의 주요 생성원이 되며, 이로부터 다이옥신의 발생이 유도될 수 있다.
이에 따라, 소각로 등에 함유되어 배출되는 다이옥신을 제거하기 위한 여러 가지 방법들이 개발되어 왔다. 이중 대표적인 방법으로는 활성탄과 같은 흡착제를 사용하여 다이옥신을 흡착하여 제거하는 방법과 촉매를 사용하여 산화에 의해 다이옥신을 분해하여 제거하는 방법이 있다. 활성탄 흡착제를 사용한 흡착법은 많이 사용되고 있지만 페가스내에 함유된 물 등의 다른 성분들에 의해 흡착 능력이 저하되며, 사용후 다이옥신을 포함한 흡착제를 처리해야 하는 문제가 있다. 따라서, 촉매를 사용한 산화공정이 다이옥신 제거 방법으로 주목되어 왔다.
촉매를 사용한 다이옥신의 완전 분해 방법은 다이옥신을 함유한 가스를 촉매층에 흘려보내 폐가스에 존재하는 산소와의 산화반응에 의해 다이옥신을 CO2와 H2O, 그리고 HCl 또는 Cl2로 분해시켜 제거하는 방법이다.
이와같이, 촉매 표면에 다이옥신과 산소가 흡착되고 흡착된 반응물 사이에 산화반응이 발생하여 다이옥신이 분해되면 생성물이 촉매로부터 탈착되는 싸이클을 거쳐 반응이 일어난다.
상기와 같이 촉매를 사용하는 다이옥신 제거 방법에 있어서, 폐가스에 극미량으로 존재하는 다이옥신을 분석하는 방법은 수행하기 어렵다. 따라서 대부분의 경우 일차적으로 적절한 촉매 선정을 위해 클로로벤젠이나 클로로페놀, 퍼클로로에틸렌과 같이 다이옥신과 구조가 유사하거나 분해하기 어려운 모사 반응물을 사용하여 실험실에서 시험한 다음, 이를 실제 다이옥신 함유 가스에 적용하는 것이 일반적이다. 예를들어, 클로로벤젠의 분해에 우수한 성능을 나타내는 타이타니아에 Pt를 담지한 촉매가 다이옥신의 제거에도 우수한 효과를 나타낸다고 개시되어 있다. 〔Chemosphere, Vol.19, No. 1-6(1989), pp.361 ~ 366〕
촉매를 사용한 산화방법에 의해 다이옥신을 제거하는데 사용되는 촉매로는 일반적으로 암모니아와 같은 환원제를 사용하여 폐가스중의 질소산화물(NOx)를 제거하는데 사용되는 V2O5-WO3-TiO2계 촉매가 많이 사용되고 있다.
예를들어, NOx 제거에 사용되는 V2O5-WO3-TiO2촉매를 사용하여 다이옥신이 제거된다고 개시되어 있으며〔Chemosphere, Vol.26, No.12(1993), PP2167 ~ 2172〕,일본 특허 95-75720에서도 V2O5-WO3-TiO2로 이루어진촉매를 사용하여 200 ~ 250℃ 범위에서 다이옥신을 제거한다고 개시되어 있다.
한편, 미국특허 5,254,794에서는 TiO2, SiO2, ZrO2등으로 이루어진 담체에 Pt와 같은 귀금속을 담지한 촉매를 사용하여 다이옥신을 제거한다고 개시되어 있다.
또한, 일본특허 95-163877 및 유럽특허 0,645,172,A1에서는 SiO2-B2O3-Al2O3등으로 이루어진 담체에 Pt와 Au와 같은 두가지 금속을 담지한 촉매를 사용하는데, V2O5-WO3-TiO2촉매나 TiO2에 Pt를 담지한 촉매에 비해 훨씬 성능이 우수하다고 주장하고 있다.
이에, 본 발명의 목적은 종래의 V2O5-WO3-TiO2계 촉매나 귀금속 담지 촉매에비해 보다 저렴하며 다이옥신 제거에 우수한 성능을 나타내며 촉매의 비활성화도가 매우 낮은 알루미나 담지체에 크롬산화물이 주성분으로 담지된 촉매를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 알루미나 담지체에 크롬산화물이 주성분으로 담지된 촉매를 사용하여 폐가스내에 함유되어 있는 다이옥신을 효율적으로 제거하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 반응기 전단 및 후단에서의 다이옥신 성분별 제거정도를 나타내는 그래프이며,
도 2는 반응 온도 변화에 따른 다이옥신의 제거율을 나타내는 그래프이며,
도 3은 반응 시간 변화에 따른 다이옥신의 제거율을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 일 견지에 있어서, 알루미나 담지체상에 촉매의 총중량을 기준으로 크롬산화물 1 ~ 50중량%가 담지된 다이옥신 제거용 촉매가 제공된다.
본 발명의 다른 견지에 있어서, 200℃ 이상의 온도의 산화분위기하에서 본 발명의 다이옥신 제거용 촉매에 다이옥신이 함유된 페가스를 통과시킴으로써 다이옥신을 산화반응시켜 제거하는 방법이 제공된다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는 폐가스내의 다이옥신을 제거하기 위한 촉매로 알루미나 담지체상에 주성분으로서 촉매의 총중량을 기준으로 크롬산화물 1 ~ 50중량%가 담지된 크로미아/알루미나 촉매가 제공된다.
본 발명의 다이옥신 제거용 크로미아/알루미나 촉매에 사용되는 크롬산화물의 담지량은 촉매의 총 중량을 기준으로 크롬산화물 1 ~ 50중량%이며, 바람직하게는 5 ~ 40중량%이다. 크롬산화물의 함량이 너무 낮은 경우에는 크롬산화물에 의한 효과가 적어 촉매활성이 낮고, 50중량% 이상인 경우에는 크롬산화물이 촉매 표면에 잘 분산되지 않기 때문에 촉매활성이 오히려 크게 떨어진다.
또한, 다이옥신의 모사 반응물로 흔히 사용되며 다이옥신과 구조가 유사하며 분해가 어려운 퍼클로로에틸렌 또는 클로로벤젠에 대한 산화반응실험 결과, 250℃에서 크롬산화물의 담지량이 1중량%인 경우 제거율은 6%에 불과하나 크롬산화물의 담지량이 5중량%로 증가하면 제거율이 62%가 되며 12%정도가 되면 99% 이상 제거된다. 그러나, 크롬산화물 함량이 30중량%에 이르면 제거율이 조금씩 떨어짐을 나타낸다.
상기 크로미아/알루미나 촉매에 있어서, 일반적으로 크롬산화물은 산화수가 3가인 Cr2O3와 6가인 CrO3가 혼합된 형태로 존재하나, 산화수가 6가인 CrO3형태의 비율이 높은 촉매가 촉매활성이 높다. 또한, 주성분으로서 크롬산화물외에 Mn, Fe, Co, Ni, Cu와 같은 전이금속 산화물을 촉매의 총중량을 기준으로 약 5% 정도의 소량으로 첨가함으로써 촉매활성을 증대시킬 수 있다.
상기 크로미아/알루미나 촉매는 어떠한 형태로도 사용될 수 있다. 형태는 특별히 제한되지 않는다. 예를들어, 미세한 분말 또는 펠렛의 형태로 사용할 수 있으며, 촉매를 허니콤(honeycomb)형 반응기에 코팅하거나, 직접 허니콤형 반응기로 성형하여 사용할 수 있다.
예를들어, 허니콤형 반응기를 사용하는 경우, 먼저 담체인 알루미나를 허니콤형 반응기에 코팅하거나 혹은 직접 허니콤으로 성형한 후에 크롬산화물을 담지하는 것이 바람직하다. 촉매인 크로미아/알루미나를 직접 성형하거나 허니콤에 코팅하면 촉매 활성이 높은 6가 크롬산화물이 물에 녹기 때문에 성형 또는 코팅 과정에서 밖으로 빠져나와 활성 성분이 감소되므로 촉매활성이 떨어진다.
상기한 바와같은 본 발명에 의한 크로미아/알루미나 촉매는 폐가스중의 다이옥신 화합물 제거에 사용된다.
이때 크로미아/알루미나 촉매는 200℃ 이상의 산화 분위기하에서 다이옥신 화합물 제거에 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 약 300 ~ 380℃의 온도에서 사용한다. 200℃ 이하의 온도에서는 촉매의 활성이 떨어져 효과적이지 못하며, 300 ~ 380℃의 온도에서 보다 우수한 다이옥신 제거율을 나타낸다.
즉, 200℃ 이상 온도의 산화 분위기하에서 크로미아/알루미나 촉매에 다이옥신을 함유하는 폐가스를 통과시킴으로써 하기식 1 또는 2와 같은 산화반응에 의해 다이옥신이 분해, 제거된다.
이하, 실시예를 참고로 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
실시예 1 : 다이옥신 제거용 크로미아/알루미나 촉매 제조
담체인 분말 형태의 알루미나에 물을 첨가한 다음 알루미나 중량을 기준으로 콜로이드 형태의 실리카 약 10%를 바인더로서 첨가하였다. 이 슬러리 용액을 잘 혼합하면서 여기에 코디어라이트(Cordierite) 재질의 허니콤형 반응기를 담근후 꺼내어알루미나를 허니콤 표면에 코팅시킨후 건조기에서 건조시켰다. 이와같이 알루미나가 코팅된 허니콤 반응기를 물에 용해된 Cr(NO3)3용액에 담근후 꺼내어 건조시켜 Cr(NO3)3를 촉매 표면에 담지하였다. 크롬의 담지량을 조절하기 위해여 크롬 용액에 담그는 횟수를 변화시켰다. 이와같이 제조된 촉매는 약 450℃에서 공기중에서 소성하여 사용하였다.
실시예 2 : 다이옥신 제거용 크로미아/알루미나 촉매를 사용하여 페가스내의 다이옥신 제거
실시예 1에서 제조한 촉매를 사용하여 폐가스내에 존재하는 다이옥신의 제거 효과를 측정하였다. 다이옥신 제거율 시험은 약 700Nm3/hr의 페가스를 처리할 수 있는 파일럿 장치에서 연소 폐가스를 사용하여 실시하였다. 또한, 폐가스에 포함된 다이옥신의 농도는 국내 대기오염 공정 시험법에 나타난 방법에 따라 폐가스를 채집하고 고분해능 가스크로마토그래피/질량 분석기(GC/MS)를 사용하여 측정하였다. 325℃, 공간속도(유량/촉매 반응기 부피) 5,000hr-1에서 다이옥신에 대하여 독성등가지수(TEF)를 갖는 17종의 물질에 대하여 다이옥신 제거율 시험을 실시하여 촉매 반응기 전단(유입구)과 후단(배출구)에서 각 물질의 농도를 측정하였다. 결과는 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 폐가스중의 17종의 다이옥신 이성질체에 대한 제거율을 측정하였다. 각 그래프에서 알 수 있듯이 배출구에서 다이옥신의 농도가 현저하게 감소됨을 나타내었으며, 총 95%의 다이옥신이 분해된 것으로 나타났다.
실시예 3 : 반응온도에 따른 다이옥신 제거율
실시예 1에서 제조한 촉매 및 실시예 2에서와 동일한 장치를 사용하여 반응온도 280℃, 325℃ 및 380℃에서 각각의 다이옥신 제거율을 측정하였다. 반응온도에 따른 다이옥신의 제거율은 도 2에 나타내었다. 다이옥신의 제거율은 반응 온도가 325℃ 이상에서는 크게 변하지 않고 일정한 제거율을 나타냈다.
실시예 4 : 반응시간에 따른 다이옥신 제거율
실시예 3에서와 동일한 방법을 사용하여 반응 온도 380℃에서 반응 시간에 따른 다이옥신 제거율의 변화를 측정하였다. 반응시간에 따른 다이옥신의 제거율은 도 3에 나타내었다. 촉매의 활성은 반응시간에 따라 크게 변하지 않았다. 따라서 본 발명의 촉매의 비활성화도가 매우 낮은 것을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 다이옥신 제거용 촉매로 효과적인 알루미나 담체에 크롬이 담지된 촉매가 제공되며, 이를 이용함으로써 폐가스내에 함유된 다이옥신을 보다 효율적으로 제거할 수 있다.
Claims (8)
- 알루미나 담지체상에 주성분으로 촉매의 총중량을 기준으로 크롬산화물 1 ~ 50중량%가 담지된 다이옥신 제거용 크로미아/알루미나촉매.
- 제1항에 있어서, 상기 크롬산화물의 담지량은 촉매의 총중량을 기준으로 5 ~ 40중량%임을 특징으로 하는 크로미아/알루미나 촉매.
- 제1항에 있어서, 상기 알루미나 담지체상에 크롬산화물외에 Mn, Fe, Co, Ni, Cu와 같은 전이금속의 산화물이 약 5%가 첨가됨을 특징으로 하는 크로미아/알루미나 촉매.
- 제1항에 있어서, 상기 다이옥신 제거용 촉매는 담체인 알루미나를 허니콤 반응기에 먼저 코팅한 다음 크롬산화물을 담지하여 제조한 허니콤형임을 특징으로 하는 크로미아/알루미나 촉매.
- 300 ~ 380℃ 온도의 산화분위기하에서 제1항의 크로미아/알루미나 촉매에 다이옥신이 함유된 페가스를 통과시킴으로써 다이옥신을 산화반응시켜 제거하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 크로미아/알루미나 촉매내의 크롬산화물의 담지량은 촉매의총중량을 기준으로 5 ~ 40중량%임을 특징으로 하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 크로미아/알루미나 촉매의 알루미나 담지체상에 크롬산화물외에 촉매의 총중량을 기준으로 Mn, Fe, Co, Ni 및 Cu와 같은 전이금속의 산화물이 약 5중량% 첨가됨을 특징으로 하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 크로미아/알루미나 촉매는 담체인 알루미나를 허니콤 반응기에 먼저 코팅한 다음 크롬산화물을 담지하여 제조한 허니콤형임을 특징으로 하는 방법.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55137030A (en) * | 1979-04-11 | 1980-10-25 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | Treating method for exhaust gas |
| JPH04200722A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-21 | Masakatsu Hiraoka | 排ガスの浄化方法 |
| US5164351A (en) * | 1989-06-01 | 1992-11-17 | Friedrich Steinbach | Carrier-supported catalyst for the removal of nitrogen-oxides, carbon monoxide and organic compounds from exhaust gases |
| JPH05245343A (ja) * | 1992-03-04 | 1993-09-24 | Tokyo Metropolis | 排ガス処理方法 |
| JPH07163877A (ja) * | 1993-09-24 | 1995-06-27 | N E Chemcat Corp | ダイオキシン類を含有する排ガスの処理用触媒とその製造方法及び排ガス処理方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55137030A (en) * | 1979-04-11 | 1980-10-25 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | Treating method for exhaust gas |
| US5164351A (en) * | 1989-06-01 | 1992-11-17 | Friedrich Steinbach | Carrier-supported catalyst for the removal of nitrogen-oxides, carbon monoxide and organic compounds from exhaust gases |
| JPH04200722A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-21 | Masakatsu Hiraoka | 排ガスの浄化方法 |
| JPH05245343A (ja) * | 1992-03-04 | 1993-09-24 | Tokyo Metropolis | 排ガス処理方法 |
| JPH07163877A (ja) * | 1993-09-24 | 1995-06-27 | N E Chemcat Corp | ダイオキシン類を含有する排ガスの処理用触媒とその製造方法及び排ガス処理方法 |
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