KR101113587B1 - 탈황용 액상촉매 조성물 - Google Patents

탈황용 액상촉매 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR101113587B1
KR101113587B1 KR1020090066292A KR20090066292A KR101113587B1 KR 101113587 B1 KR101113587 B1 KR 101113587B1 KR 1020090066292 A KR1020090066292 A KR 1020090066292A KR 20090066292 A KR20090066292 A KR 20090066292A KR 101113587 B1 KR101113587 B1 KR 101113587B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
desulfurization
acid
solution
catalyst
iron
Prior art date
Application number
KR1020090066292A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110008778A (ko
Inventor
유 득 김
한양수
이상훈
Original Assignee
유 득 김
이상훈
한양수
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유 득 김, 이상훈, 한양수 filed Critical 유 득 김
Priority to KR1020090066292A priority Critical patent/KR101113587B1/ko
Publication of KR20110008778A publication Critical patent/KR20110008778A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101113587B1 publication Critical patent/KR101113587B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/26Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
    • B01J31/28Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of the platinum group metals, iron group metals or copper
    • B01J31/30Halides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/52Hydrogen sulfide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/22Organic complexes
    • B01J35/27

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은 철 킬레이트 화합물의 산화환원 반응을 이용한 액상탈황촉매 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 석유화학공장의 탈황설비, 제지공장, 하수 및 쓰레기 처리장 등 여러 공업분야의 다양한 배출원에서 발생하는 유해물질들 중 황화물인 황화수소를 효과적으로 제거할 수 있는 철 킬레이트 화합물로 구성된 탈황용 액상촉매 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 산화-환원 반응에 관여하는 금속이온인 철 이온 (Fe2+/Fe3+)과의 킬레이트 화합물을 형성할 수 있는 착체형성물질로 물질로 옥살산, 주석산, 구연산과 같은 유기약산을 이용하여 촉매안정성이 향상된 촉매조성물을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 이때 착체형성물질인 유기약산의 착체형성 효율을 극대화하기 위하여 조성물 용액의 pH는 5 ~ 10 이상인 것을 특징으로 하고 용액의 pH를 일정하게 유지시키기 위한 목적으로 Na2CO3, NaH2PO4, Na2HPO4와 같은 pH 조절제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
유기산, 액상탈황촉매, 황화수소, 철킬레이트

Description

탈황용 액상촉매 조성물{liquid Catalyst Compositions for Desulfurization}
본 발명은 철 킬레이트 화합물의 산화환원 반응을 이용한 액상탈황촉매 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 석유화학공장의 탈황설비, 제지공장, 하수 및 쓰레기 처리장 등 여러 공업분야의 다양한 배출원에서 발생하는 유해물질들 중 황화물인 황화수소를 효과적으로 제거할 수 있는 철 킬레이트 화합물로 구성된 탈황용 액상촉매 조성물에 관한 것이다.
현재 각종 산업체와 중.소형 소각로에서 배출되는 유해 배기가스에는 SO2, NOX, HCl, VOCs등 다양한 종류의 대기오염물질이 함유되어 있고, 특히 경제ㆍ산업발전에 따른 연료사용 증가는 황산화물과 질소산화물 등의 배출 증가로 대기환경 악화와 산성비의 피해, 동ㆍ식물에의 피해 등 각종 피해를 야기하고 있다. 종래 황화수소(H2S) 제거공정은 Amine 및 Clause (클라우스) 공정이 주로 이용되어져 왔는데, 이 경우 고온고압 운전조건, 고비용, 불완전연소, 2차 오염물질의 발생의 문제가 제기되어 이를 대체하기 위한 다양한 방법이 시도되었다.
다양한 방법가운데 철 킬레이트 화합물을 이용한 친환경 황화수소(H2S) 제거공정은 1960년 영국의 Hartley에 의해 처음으로 소개 되었다. (W.Hartley, R.S.Craig, and R.H.Sapiro, U.K.Ltd.Ger., 1,091,696, Oct. 27 (1960)). 철 킬레이트 화합물을 이용한 액상 촉매산화법은 황화물 기체의 물에 대한 용해도와 철킬레이트 화합물의 산화환원 원리를 이용한 방법으로 상온상압 운전이 가능하며, 폐수 및 2 차오염이 없고, 운전 및 설비 비용 저렴하여 최근에 다양한 산업분야에서 응용되고 있다. 철 킬레이트 화합물의 황화수소 제거 메커니즘은 다음과 같다.
H2S (g) = H2S (aq.) : Henry's law
H2S (aq.) + 2Fe(III)-Chelates = 2Fe(II)-Chelates + S(s) + H+.
O2 (g) = O2 (aq.)
4Fe(II)-Chelates + 2H2O+ O2(aq.) = 4Fe(III)-Chelates + 4OH-.
지금까지 알려진 대표적인 킬레이트제로는 에틸렌디아민테트라아세테이트 (EDTA,ethylenediamine tetraacetate),니트릴로트리아세테이트(NTA, Nitrilotriacetate),싸이클로헥산디아민테트라아세테이트(CDTA,cyclohexanediamine tetraacetate),디에틸렌트리아민펜타아세테이트(DTPA,eiethylenetriaminepentaacetate) 등이 알려져 있다. (A.E.Martell et al. Can.J.Chem. 74, 1872, 1996). 대한민국 공개특허 2002-0083040에서는 액상 철-킬레이트 촉매를 이용한 황화수소를 처리하는 제거공정에 의하여 철염의 종류와 킬레이트 종류 및 농도가 황화수소 제거 에 미치는 영향과 킬레이트 열화를 방지하는 촉매 안정제의 영향을 분석하여 처리효율과 안정성이 높은 황화수소 및 황화수소/아황산가스를 동시에 제거하는 액상철착물조성물을 제공하고 있으며, 996). 을 달성하기 위하여 FeCl3 또는FeSO4 0.0001~0.8M, EDTA(Na2-Na4) 0.00012~4.4M로 Fe 대 EDTA가 1대 1.2~5.5배를 형성하고, NaOH 0.002~1.2M, Na2CO3 0.0012~1.8M, Ammonium thiosulfate 0.00012~4.4M, Sorbitol 0.0006~0.9M, Na2S2O3 0.00012~4.4M 및 잔부 물및 잔루어진 것을 특징으로 하는 조성물에 대하여 개시012~4.4TA가철염과6)착체형성염과로 EDTA, NTA인 것을 특징으로 하는 방법에 대하여 공개TA~4.4또한 대한민국 특허등록 10-0766125에서는 상기6)액상촉매 조성물을 이용한 황화수소 제거장치에 대하여 공개012~4.4또한, 대한민국 특허공개 2002-0060295에서는 액상산화촉매6)환원된가철화합물의 산화를 철산화 미생물을 이용하는 방법에 대하여 공개TA2~4.4또한, 대한민국 특허 등록 10-0821664에서는 질산구리(II) 및 질산제이철의 킬레이트 화합물을 이용한 암모니아, 트리메틸아민, 황화수소, 메르캅탄과 같은 악취제거용 조성물을 제공하고 있으며, 것을 특징킬레이트화제로 EDTA, NTA 뿐 아니라 구연산, 사과산과 같은 유기산의 이용을 개시하였으나 조성물의 pH를 3.5 ~ 4.0으로 한정한 탈취제 조성물을 제공하고 있다.
상기한 종래의 액상탈황촉매 조성물을 보면 주로 철-EDTA 착화합물을 촉매 소재로 하여 산소의 공급만으로 촉매를 재생할 수 있는 장점이 있으나 장기간 사용하는 경우 조성물 pH 변화가 수반되어 산성영역으로 변화되는 경우는 FeS(s) 침전이, 염기성으로 변화되는 경우는 Fe(OH)3(s)의 침전이 형성되면서 탈황성능이 저하 되는 문제점이 있다. 따라서 킬레이트 촉매의 안정성을 향상시킬 수 있는 조성물 또는 이의 제조방법에 대한 필요성이 제기 되고 있다. 또한, EDTA 보다는 환경친화적인 킬레이트 물질이 요구되며, 나아가 EDTA계 킬레이트 물질보다 저렴한 가격의 킬레이트 화합물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 촉매물질의 안정성, 성능의 장기지속성, 친환경성 및 저렴한 가격의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 액상 철-킬레이트 촉매를 이용한 황화수소를 처리하는 제거공정에 의하여 철 이온과 보다 안정한 킬레이트 화합물을 형성할 수 있는 물질로 환경 친화적이며 저렴한 알파하이드록시산 (alpha-hydroxyacids)을 이용하며, 또한 조성물내에 조성물의 pH를 일정하게 유지시킬 수 있는 pH조절제를 추가로 더하여 이루어지는 조성물을 제공하는데 있다. 상기의 조성물의 제공을 통해 액상탈황성능의 장기안정성이 확보되고 보다 경제적인 조성물을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 Fe(NO3)3, FeCl3, FeSO4 0.0001 ~ 1.0 M, 유기약산(옥살산, 주석산, 구연산, 말레인산, 푸마르산 등) 0.0001 ~ 2.4 M, pH 조절제 (Na2CO3, Na2HPO4, NaH2PO4, K2HPO4 등) 0.0001 ~ 2.0 M 로 주로 구성되는 조성물로 조성물의 pH 범위는 5 ~ 10 인 것을 특징으로 한다. 또한 필요한 경우 통상의 소포제, 방동제, 안정제를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 개시된 유기산을 이용한 철킬레이트 화합물을 이용한 액상 탈황촉매 조성물은 다양한 배출원을 갖는 황화수소 제거 시스템에서 액상탈황촉매의 안 정성을 향상시켜 탈황성능의 지속성을 개선할 수 있으며, 보다 저렴한 유기산을 킬레이트제로 이용함에 따라 탈황촉매의 경제성을 개선하고, 생분해도가 좋은 유기산의 이용에 따라 환경친화성을 높이는 등 고효율의 탈황조성물 및 탈황기술을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 발명의 탈황용 액상촉매 조성물에 대해 상세히 설명한다.
철 킬레이트 화합물의 산화환원 반응을 이용한 황화수소의 탈황반응에서 착체형성물질 (킬레이트물질)에 요구되는 특성은 우선 철 이온(Fe2+/Fe3+)과 안정한 착체형성이 가능해야 한다. 즉, 안정한 킬레이트 화합물을 형성해야 불순물상 침전이 FeS(s) 또는 Fe(OH)3(s) 침전에 의한 촉매의 활성저하를 방지할 수 있으며, 열역학적 평형상수 관점 에서는 착체형성상수 (complex formation constant, Kf) 또는 안정화상수 (Stability constant, Ks)가 큰 것이 유리하다. 또한 Fe3+이온과의 착체형성상수가 Fe2+이온과의 착체형성 상수에 비하여 큰 것이 철 이온의 환원반응 후 산소에 의한 산화반응이 효과적으로 촉진되어 촉매의 성능을 향상 시킬 수 있다.
본 발명에서는 유기약산 (oragnic weak acids)의 일종인 알파히드록시산 (alpha-hydroxyacids, AHAs)을 철 이온과의 킬레이트 형성물질로 이용하고자 한다. 알파히드록시산은 금속이온과의 강한 킬레이트 화합물을 형성할 수 있음이 알려져 있다. 예를 들면 Fe(III)-옥살산 (log kf = 7.53), Fe(II)-옥살산 (log kf = 4.52), Fe(III)-말릭산 (log kf = 7.1), Fe(II)-말릭산(log kf = 2.5), Fe(III)-구 연산 (log kf = 25.0), Fe(II)-구연산(log kf = 15.0) 등 매우 안정적이고 다양한 착체형성이 철이온과 알파히드록시산 사이에서 형성된다. (Analytical applications of complex equilibria, J.Inczedy, D.Sc. 1976, John Wiley & Sons Inc., New York). 그러나 Fe이온과 유기약산의 착체형성의 안정성은 용액의 pH에 밀접하게 연관된다. 즉, 유기약산은 용액의 pH에 따라 해리도가 좌우되는 물질로 금속이온과의 최적의 착체형성을 위해서는 유기약산의 최적의 해리도를 pH 조절을 통하여 유도시켜야 한다. 예를 들면 옥살산의 경우 (H2C2O4), [H2C2O4]/[HC2O4 -][H+] (logKd1=1.25) 와 [HC2O4 -]/[C2O4 2-][H+] (logKd2 = 4.3) 같이 단계적으로 해리되므로 금속이온과의 착체형성을 최적화시키기 위해서는 용액의 pH를 옥살레이트 이온이 최대가 되는 pH > pk2 되게 조절이 바람직하다. 마찬가지로 3가 양성자산인 구연산의 경우도 pk1= 3.1, pK2=4.8, pK3=6.4로 구연산과 금속이온과의 착체형성을 최적화 시키기 위해서는 pH > pK3가 되게 용액의 pH를 조절하는 것이 바람직하다. 특히 유기산은 EDTA 보다 단가가 낮아 가격경쟁력을 향상 시킬 수 있고 생분해도가 높은 환경친화형 킬레이트 역할을 할 수 있다.
본 발명에서는 철염은 수용액중에서 용해되어 철이온을 형성할 수 있는 물질이면 그 종류에 무관하게 적용될 수 있는데 대표적으로 Fe(NO3)3 .9H2O, FeCl3 .6H2O, FeSO4.7H2O 가운데 선택될 수 있다. 또한 철 이온의 농도는 재결정화에 의한 원하지 않는 침전이 발생되지 않으면 특별한 제한은 없으나 보통 0.0001 ~ 1.0 M 범위가 바람직하다. 농도가 0.001 보다 작은 경우 원하는 탈황성능을 기대할 수 없으며, 또 농도가 1.0M 이상의 경우 조성물의 점도가 너무 높아져 현장에서의 적용이 곤란하게 된다.
착체형성제로 사용될 수 있는 유기산은 금속이온과 안정한 착체를 형성할 수 있는 유기약산이면 특별한 제한은 없으나 대표적인 옥살산, 주석산, 푸마르산, 구연산, 말릭산, 말레인산 및 이들의 짝염 등이 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 특히 Fe(III)-유기산과의 착체형성상수가 50> logKf(III) > 4.0 이상이며, Fe(II)-유기산과의 착체형성상수가 30>logKf(II) > 2.0 이상인 경우가 바람직하다. 착체형성상수가 상기의 범위보다 작으면 안정한 착체를 형성하기 어려워 안정한 촉매조성물을 제공하기 어려우며, 또한, 상기의 범위보다 크면 산화-환원 순환이 효과적이지 못해 탈황성능이 저하될 수 있다. 한편, 상기의 착체형성 상수에서 logKf(III) > logKf(II) 인 것이 바람직하다. 만약 logKf(III) < logKf(II)의 경우 환원된 Fe2+ 이온이 Fe3+이온으로의 산화 속도가 떨어져 촉매성능의 저하를 야기할 수 있다.
또한, [유기산킬레이트]/[Fe이온] = 0.1 ~ 3.0 몰비인 것이 바람직하다. 유기산의 몰비가 0.1 이하의 경우 철 이온과의 정량적인 착체형성이 부족하여 난용성 철화합물의 침전이 발생할 수 있으며, 상기 몰비가 3.0 이상의 경우 지나치게 많은 양의 킬레이트 물질이 소요되어 경제적으로 바람직하지 않을 수 있다.
또한, 철-유기산킬레이트 촉매용액의 pH는 5 ~ 10 범위가 바람직하다. 특히 용액의 pH 범위는 7.5 ~ 8.5 인 것이 더욱 바람직하다. 상기한 바와 같이 철-유기 산 킬레이트 화합물의 경우 용액의 pH에 따라 안정도가 크게 좌우되는 특징이 있기 때문이다. 만약 용액의 pH가 5이하의 경우 대부분의 유기약산의 해리도가 충분하지 않아 철-유기산 킬레이트의 안정도가 저하 될 수 있으며, 탈황공정에서는 FeS(s)의 침전이 발생할 가능성이 높아진다. 또한 용액의 pH가 10 이상인 경우 수산화기 (OH-)의 농도가 증가하여 난용성 염인 Fe(OH)3(s)의 침전이 발생하여 탈황성능을 저하시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징은 상기 철-유기산 킬레이트 촉매용액의 pH를 조절함에 있어 종래의 가성소다 (NaOH)나 소다회 (Na2CO3)를 이용한 용액의 pH 조절 보다는 인산일수소나트륨(Na2HPO4), 인산이수소나튜륨(NaH2PO4), 인산일수소칼륨(K2HPO4), 인산이수소칼륨(KH2PO4)를 혼합하여 용액의 pH를 조절하므로써 완충성능이 향상된 용액을 제공하는 특징을 갖는다. 즉, 촉매용액의 pH를 일정하게 유지하는 성능을 향상시킴에 따라 촉매용액의 안정성을 향상시킬 수 있다.
마지막으로 촉매성능의 향상을 위하여 첨가제로 산화안정제(라디칼제거제), 소포제, 방동제 등을 첨가하여 조성물을 완성할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1.
철화합물 원료물질로 Fe(NO3)3 .9H2O (404.44g/mol, 98%) 5.15g을 500mL 증류수에 용해시키고 여기에 착체형성제로 Na2C2O4 (134.00, 99%) 4.06g을 첨가하여 용해시켜준다. Na2CO3 분말을 소량씩 첨가하면서 용액의 pH를 8.5로 조절하였다. 증류수를 첨가하여 전체 용액의 량을 1000 mL로 하여 촉매용액을 제조하였다. 이렇게 형성된 철 킬레이트 착물의 안정성을 확인하기 위하여 0.2N-NaOH 용액을 상기 촉매용액에서 적정하면서 용액의 pH 변화와 Fe(OH)3(s) 침전유무를 관찰하여 침전이 형성되기 직전까지 투입된 NaOH량을 비교하여 철킬레이트 착물의 안정성을 비교하였다. 옥살산을 이용한 상기 촉매용액의 경우 0.2N-NaOH용액이 82 mL 첨가되었을 때 용액에서 Fe(OH)3(s)의 침전이 형성되기 시작하였다.
비교예 1.
실시예 1에서 제공된 철 킬레이트 화합물의 안정성을 종래 EDTA를 이용한 철 킬레이트 화합물의 안정성과 비교하기 위하여 킬레이트 물질을 옥살산 대신 EDTA로 한 촉매용액을 제조하였다. EDTA 킬레이트 촉매용액은 Fe(NO3)3 .9H2O (404.44g/mol, 98%) 5.15g을 500mL 증류수에 용해시키고 여기에 Na-4-EDTA.4H2O (452.24, 99%) 6.85g을 첨가하여 용해시킨다. 여기에 Na2CO3 분말을 소량씩 첨가하면서 용액의 pH 를 8.5로 조절한 후, 증류수를 첨가하여 전체 용액의 량을 1000 mL로 하여 촉매용액을 제조하였다. 실시예 1과 마찬가지로 0.2N-NaOH 용액을 EDTA 촉매용액에서 적정하면서 용액의 pH 변화와 Fe(OH)3(s) 침전유무를 관찰하였고, 0.2N-NaOH용액이 75 mL 첨가되었을 때 용액에서 Fe(OH)3(s)의 침전이 형성되기 시작하였다.
실시예 2.
철화합물 원료물질로 Fe(NO3)3 .9H2O (404.44g/mol, 98%) 5.15g을 500mL 증류수에 용해시키고 여기에 착체형성제로 옥살산(H2C2O4 .2H2O, 126.07, 99.5%)과 그 짝염인 Na2C2O4 (134.00, 99%)를 각각 1.90g과 2.03g을 첨가하여 용해시켜준다. Na2CO3를 첨가하여 용액의 pH를 8.5로 한 다음, 증류수를 첨가하여 전체 촉매 용액의 량을 1000 mL로 하였다. 상기 촉매용액의 경우 0.2N-NaOH용액이 118 mL 첨가되었을 때 용액에서 Fe(OH)3(s)의 침전이 형성되기 시작하였다. 유기산과 그 짝염을 혼합하여 촉매용액을 제조하는 경우가 촉매의 안정성에 효과가 있음을 나타내주는 결과로 해석되었다.
실시예 3.
철화합물 원료물질로 실시예 2의 Fe(NO3)3 .9H2O 대신 염화철(FeCl3 .6H2O, 270.30g/mol, 98%) 4.14g을 500mL 증류수에 용해시키고 이하 실시예 2와 동일하게 촉매용액을 제조하여 NaOH 용액을 이용한 안정성 평가를 실시하였다. 0.2N-NaOH 용액이 96 mL 첨가되는 경우 난용성 Fe(OH)3(s) 침전이 형성되었다.
실시예 4.
철화합물 원료물질로 Fe(NO3)3 .9H2O (404.44g/mol, 98%) 5.15g을 500mL 증류수에 용해시키고 여기에 착체형성제로 Na3C6H5O7 .2H2O (294.11, 99%) 3.71g을 첨가하여 용해시켜준다. Na2CO3 분말을 소량씩 첨가하면서 용액의 pH를 8.5로 조절하였다. 증류수를 첨가하여 전체 용액의 량을 1000 mL로 하여 촉매용액을 제조하였다. 구연산염을 이용한 상기 촉매용액의 경우 0.2N-NaOH용액이 102 mL 첨가되었을 때 용액에서 Fe(OH)3(s)의 침전이 형성되기 시작하였다. 구연산염의 경우도 비교적 안정한 철킬레이트 촉매를 형성할 수 있음을 확인할 수 있다.
실시예 5.
철화합물 원료물질로 Fe(NO3)3 .9H2O (404.44g/mol, 98%) 5.15g을 500mL 증류수에 용해시키고 여기에 착체형성제로 옥살산염인 Na2C2O4 (134.00, 99%) 4.06g 을 첨가하 여 용해시켜준다. 촉매용액의 pH를 조절하기 위하여 Na2CO3 (105.99, 99.5%) 2.66g, NaH2PO4 (119.98, 99%) 0.213g, Na2HPO4 (141.96, 99%) 1.543 g 첨가하여 용액의 pH를 8.0로 한 다음, 증류수를 첨가하여 전체 촉매 용액의 량을 1000 mL로 하였다. 상기 촉매용액의 경우 0.2N-NaOH용액이 121 mL 첨가되었을 때 용액에서 Fe(OH)3(s)의 침전이 형성되기 시작하였다. 완충효과가 큰 염기물질을 이용하여 pH를 조절하는 경우 촉매용액의 안정도 향상이 크게 개선됨을 확인할 수 있었다. 도 1은 비교예 1 및 실시예 1-5에서 얻은 NaOH 소요량을 비교도시한 것으로 NaOH 소요량이 많은 경우 촉매용액의 안정도가 높은 것으로 해석할수 있으며 유기산염을 킬레이트 물질로 이용하고 더불어 용액의 pH를 안정하게 유지하는 경우 안정도가 향상된 촉매용액을 제조될 수 있음을 나타낸다.
실시예 6.
비교예 1 및 실시예 5에서 얻은 촉매조성물을 100배 양을 증가시켜 액상촉매용액을 제조하였으며 기포탑 반응기에서 탈황성능을 측정하였다. 탈황성능 측정을 위한 시스템 구성은 우선 지름 100 mm x 높이 2000 mm인 기포탑 내부에 촉매 용액 (농도=4,200 ppm/Fe)을 700 mm 되게 충진 한다. 황화수소의 주입인 기포탑 하단에 지름 4 mm 가수주입구를 2개 통해 주입하였으며 여분의 가스주입구 (2개)를 통해 압축공기를 주입하였다. 배출구에서의 황화수소의 농도는 Gastec사의 검지관을 이용하여 측정하였다. 비교예 1, 실시예 5 및 증류수를 이용하여 평가한 탈황성능 평 가 조건 및 결과는 표 1에 요약되었다. 본 발명에서 개시된 촉매용액의 탈황성능이 상대적으로 우수함을 확인 할 수 있다.
표 1


시료

Inlet 조건
Outlet
조건
(15분후)

H2S농도
Gas 유속
(m/s)
Gas유량
(m3/hr)
Air 유속
(m/s)
Air 유량
(m3/hr)
체류시간
(sec)
배출농도
(ppm)

실시예5
5,000 0.5 3.53 0.5 3.53 0.49 12.5
5,000 0.25 1.77 0.5 3.53 0.37 6.3
증류수 5,000 0.5 3.53 650

비교예1
5,000 0.5 3.53 0.5 3.53 0.49 25
5,000 0.25 1.77 0.5 3.53 0.37 12.5
도1은 본 발명의 실시예 1~5 및 비교예1을 통해 얻어진 촉매용액의 안정도를 NaOH 적정실험을 통해 비교한 결과로 NaOH의 소요량이 많을수록 철킬레이트 촉매의 상대적인 안정성이 우수함을 의미한다.

Claims (6)

  1. ⅰ) 0.0001 ~ 1.0 M 범위의 Fe(NO3)3, FeCl3 및 FeSO4로 이루어진 군중에서 하나 이상 선택된 수가용성 철염,
    ⅱ) 0.0001 ~ 2.4 M의 옥살산, 시트르산, 말레인산 및 주석산으로 이루어진 군중에서 하나 이상 선택된 유기산 및 그 짝염, 이때, Fe(III)-유기산과의 착체형성 상수가 50> logKf(III) > 4.0 이상이며, Fe(II)-유기산과의 착체형성 상수가 30>logKf(II) > 2.0 이상,
    ⅲ) 0.0001 ~ 2.0 M의 인산일수소나트륨(Na2HPO4), 인산이수소나튜륨(NaH2PO4), 인산일수소칼륨(K2HPO4) 및 인산이수소칼륨(KH2PO4)으로 이루어진 군중에서 선택된 적어도 2개 이상 혼합한 용액으로 이루어진 pH 안정제, 및
    ⅳ) Ammonium thiosulfate, Sorbitol, Na2S2O3, Ethylen glycol, t-Butanol 및 Silicon oil로 이루어진 군중에서 하나 이상 선택된 기타 첨가제;로 구성되는 탈황용 액상촉매 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유기산과 철 이온의 몰비가 0.1 ~ 3.0인 것을 특징으로 하는 탈황용 액상촉매 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 조성물의 pH가 5 ~ 10인 것을 특징으로 하는 탈황용 액상촉매 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 Ammonium thiosulfate, Sorbitol, Na2S2O3, Ethylen glycol, t-Butanol 및 Silicon oil의 농도는 각각 0.0001~1.0 M, 0.0001~0.5 M, 0.0001~1.0 M, 0.0001~1.0 M, 0.0003~1.0 M 및 0.005~5 %인 것을 특징으로 하는 탈황용 액상촉매 조성물.
KR1020090066292A 2009-07-21 2009-07-21 탈황용 액상촉매 조성물 KR101113587B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090066292A KR101113587B1 (ko) 2009-07-21 2009-07-21 탈황용 액상촉매 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090066292A KR101113587B1 (ko) 2009-07-21 2009-07-21 탈황용 액상촉매 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110008778A KR20110008778A (ko) 2011-01-27
KR101113587B1 true KR101113587B1 (ko) 2012-02-20

Family

ID=43614738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090066292A KR101113587B1 (ko) 2009-07-21 2009-07-21 탈황용 액상촉매 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101113587B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101774443B1 (ko) * 2015-10-21 2017-09-13 한국화학연구원 바이오가스의 황화수소의 제거를 위한 액상촉매 조성물
KR101791429B1 (ko) * 2016-10-27 2017-10-31 주식회사 해림엔지니어링 탈황용 액상촉매 조성물

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101497126B1 (ko) * 2012-06-27 2015-03-03 정지호 탈황용 액상촉매 조성물 및 이의 제조방법
KR101254129B1 (ko) * 2013-01-16 2013-04-12 주식회사 스노젠 혐기성 소화가스로부터 황화합물을 제거하기 위한 액체형 탈황조성물
KR101477011B1 (ko) * 2013-03-07 2014-12-29 유 득 김 탈황용 액상촉매 조성물
CN110421130A (zh) * 2019-06-04 2019-11-08 重庆大学 一种燃煤烟气湿法脱硫石膏中硫的高效分离方法
KR102400718B1 (ko) * 2021-10-26 2022-05-20 정충의 바이오 가스 정제방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020060295A (ko) * 2001-01-10 2002-07-18 조경숙 철-착화물 액상촉매를 이용한 황화수소 가스의 제거방법
KR100343567B1 (ko) * 1999-08-25 2002-07-19 최영기 황화수소가스 제거용 철촉매조성물
KR100549544B1 (ko) * 2001-04-25 2006-02-06 비앤이테크(주) 황화수소 및 황화수소/아황산가스 동시 제거용 액상철착물 조성물
EP1656992A1 (en) * 2004-11-10 2006-05-17 Research Institute of Petroleum Industry A catalytic composition for oxidation-reduction process for effecting the catalytic oxidation of hydrogen sulfide in gas strains

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100343567B1 (ko) * 1999-08-25 2002-07-19 최영기 황화수소가스 제거용 철촉매조성물
KR20020060295A (ko) * 2001-01-10 2002-07-18 조경숙 철-착화물 액상촉매를 이용한 황화수소 가스의 제거방법
KR100549544B1 (ko) * 2001-04-25 2006-02-06 비앤이테크(주) 황화수소 및 황화수소/아황산가스 동시 제거용 액상철착물 조성물
EP1656992A1 (en) * 2004-11-10 2006-05-17 Research Institute of Petroleum Industry A catalytic composition for oxidation-reduction process for effecting the catalytic oxidation of hydrogen sulfide in gas strains

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101774443B1 (ko) * 2015-10-21 2017-09-13 한국화학연구원 바이오가스의 황화수소의 제거를 위한 액상촉매 조성물
KR101791429B1 (ko) * 2016-10-27 2017-10-31 주식회사 해림엔지니어링 탈황용 액상촉매 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110008778A (ko) 2011-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101113587B1 (ko) 탈황용 액상촉매 조성물
KR101809888B1 (ko) 토양 및/또는 지하수의 정화제, 및 정화 방법
EP2600966B1 (en) Method for scavenging h2s/mercaptan from aqueous fluids
CN109304363B (zh) 一种适用于石油污染土壤的化学修复药剂及其使用方法
TWI558439B (zh) 含過硫酸鹽及銀錯合物之化學物質分解用處理劑及使用該處理劑之化學物質分解方法
KR101497126B1 (ko) 탈황용 액상촉매 조성물 및 이의 제조방법
CN101180141A (zh) 土壤及/或地下水的净化方法
KR20140128883A (ko) 탈황용 Fe-DPTA 액상촉매 조성물 및 이의 제조방법
JP5966242B2 (ja) 重金属処理剤及び重金属汚染物質の処理方法
KR101774170B1 (ko) 탈황용 액상 철킬레이트 조성물 및 이의 제조방법
CN110526380A (zh) 一种处理偏二甲肼废水的方法
KR101477011B1 (ko) 탈황용 액상촉매 조성물
EP3708240A1 (en) Corrosion control in flue gas wet scrubber systems
KR100771049B1 (ko) 악취제거용 슬러리 조성물 및 이를 이용한 악취제거방법
JPH05345189A (ja) 有機ハロゲン化合物含有廃水の処理方法
KR102006328B1 (ko) TVOCs 및 악취유발물질 제거를 위한 약액세정액 제조방법
KR101791429B1 (ko) 탈황용 액상촉매 조성물
KR100549544B1 (ko) 황화수소 및 황화수소/아황산가스 동시 제거용 액상철착물 조성물
KR100495765B1 (ko) 펜톤산화처리용 산화철 촉매의 제조방법 및 이에 의해제조된 산화철 촉매의 용도
CN111892154A (zh) 一种天然多酚活化过碳酸盐降解氯代烃的方法
KR102261971B1 (ko) 특정 대기유해물질 저감용 레미콘 에코(eco) 혼화제
KR20040052387A (ko) 펜톤산화처리용 철 촉매의 제조방법 및 이에 의해 제조된산화철 촉매의 용도
Duca et al. Estimation of the natural water self-purification capacity from the kinetic standpoint
KR102643126B1 (ko) 하수슬러지 처리방법 및 이로부터 얻어진 하수슬러지를 포함한 복토재 조성물
Li et al. Enhanced production of Fe (II) and Fe (0) by elemental sulfur modification on iron oxide to boost peroxymonosulfate activation for pollutants removal

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150126

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160122

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170125

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180117

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190129

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200128

Year of fee payment: 9