KR101735174B1 - 이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법 및 고온용 이산화탄소 건식 흡수제 - Google Patents

이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법 및 고온용 이산화탄소 건식 흡수제 Download PDF

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Abstract

이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법 및 고온용 건식 흡수제에서, 제조 방법은 리튬 전구체, 산화규소 및 금속 산화물을 혼합하여 혼합 원료를 형성하는 단계, 혼합 원료를 건조시켜 리튬실리케이트 고형물을 수득하는 단계 및 수득된 리튬실리케이트 고형물을 소성하는 단계를 포함한다.

Description

이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법 및 고온용 이산화탄소 건식 흡수제{METHOD OF MANUFACTURING DRY SORBENTS FOR HIGH-TEMPERATURE CARBON DIOXIDE CAPTURE BASED LITHIUM SILICATE AND DRY SORBENTS FOR HIGH-TEMPERATURE CARBON DIOXIDE CAPTURE}
본 발명은 이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법 및 고온용 이산화탄소 건식 흡수제에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 발전소나 제철소 등으로부터 나오는 이산화탄소를 제거하기 위한 흡수능 및 재생성이 우수한 고온용 이산화탄소 건식 흡수제의 제조 방법 및 고온용 이산화탄소 건식 흡수제에 관한 것이다.
수증기, 구름, 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 오존, 불소화합물(HFC, PFC, ClFC, SF6) 등은 기체는 기후 변화에 영향을 미치는 온실 가스로서, 특히 이중에서 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, HFC, PFC 및 SF6은 규제 대상인 6개의 기체들에 해당한다. 주로 이산화탄소는 화석연료의 전화에 따라 대기로 배출되는 가스로서, 기후 변화에 가장 많이 영향을 끼치는 기체로 알려져 있다.
이산화탄소 회수/저장을 위한 방법은 흡수법, 가스 분리를 이용한 막분리법, 제올라이트 흡착제를 이용한 흡착법 등이 알려져 있다. 그러나 이러한 방법은 에너지 소모가 많아서 회수 비용이 높고 대량의 이산화탄소를 처리하기 어렵다는 단점이 있다. 최근에는 이산화탄소 흡수를 위한 건식 재생 흡수제를 이용하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.
고온에서 이산화탄소 건식 흡수제로 알려져 있는 리튬실리케이트는 이산화탄소를 재생하는 과정에서 알갱이 성장이 일어나 장시간 이용 시에 이산화탄소 흡수능이 저하되는 단점이 있다. 일본공개특허 제2003-62965호에서는, 이러한 단점을 보완하기 위해서 리튬 실리케이트를 제조한 후에 알칼리 금속 탄산염과 산화알루미늄 또는 알루미늄 화합물을 첨가하여 이용하고 있다. 그러나 이 방법에서는 탄산리튬과 실리카를 약 700℃에서 소성하여 리튬 실리케이트를 제조하는 단계 후에 추가적으로 알칼리 금속 탄산염과 산화알루미늄 또는 알루미늄 화합물을 첨가하는 단계를 수행, 즉 2단계의 반응을 수행해야 하므로 제조 공정이 복잡하다는 단점이 있다.
또한, 리튬실리케이트는 500℃ 내지 550℃에서 24 내지 28 wt%의 높은 이산화탄소 흡수능(이산화탄소 100 vol% 조건 하)을 나타낸다. 하지만, 리튬실리케이트는 이산화탄소 흡수능은 높은 반면, 흡수 속도가 느리고 연속적으로 사용하는 경우에 흡수능이 저하되는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 단순한 공정을 통해서 기존 흡수제에 비해서 낮은 온도에서 재생되고 우수한 이산화탄소 회수 및 재생성을 가지며 이산화탄소의 흡수 속도를 향상시킨 이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고온용 이산화탄소 건식 흡수제를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법은, 리튬 전구체, 산화규소 및 금속 산화물을 혼합하여 혼합 원료를 형성하는 단계, 상기 혼합 원료를 건조시켜 리튬실리케이트를 수득하는 단계 및 수득된 리튬실리케이트를 소성하여 고온용 건식 흡수제를 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 금속 산화물은 산화알루미늄 또는 산화지르코늄을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 금속 산화물은 γ-산화알루미늄일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 금속 산화물은 상기 혼합 원료 전체 중량에 대해서 1 내지 30 중량%일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 혼합 원료는 알칼리 금속 탄산염을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 알칼리 금속 탄산염은 상기 혼합 원료 전체 중량에 대해서 1 내지 10 중량%일 수 있다. 바람직하게는, 상기 알칼리 금속 탄산염은 상기 혼합 원료 전체 중량에 대해서 1 내지 5 중량%일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 리튬 전구체는 리튬탄산염, 리튬수산염, 리튬옥살산염, 리튬아세트산염 또는 리튬질산염을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 리튬 전구체는 탄산리튬일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고온용 건식 흡수제는 리튬실리케이트(Li4SiO4) 및 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법은, 리튬 전구체 및 산화규소를 반응시켜 리튬실리케이트(Li4SiO4)를 수득하는 단계 및 리튬실리케이트에 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)를 혼합하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제는 리튬실리케이트(Li4SiO4) 및 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)을 포함한다.
삭제
일 실시예에서, 상기 고온용 건식 흡수제는 리튬알루미네이트 및/또는 리튬지르코네이트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고온용 건식 흡수제는 LiMCO3(여기서, M은 칼륨(K) 또는 나트륨(Na)을 나타낸다)로 나타내는 리튬-탄산염을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고온용 건식 흡수제는 실리콘(Si) 1 몰에 대해서 3.6 내지 5 몰의 리튬(Li)과 전체 중량에 대해 5 내지 15 중량%의 알루미늄(Al) 또는 지르코늄(Zr)을 포함할 수 있다.
본 발명의 이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법 및 고온용 이산화탄소 건식 흡수제에 따르면, 종래에 탄산리튬과 실리카를 소성한 후에 추가적으로 알칼리탄산염과 알루미늄 화합물을 넣어서 소성하는 2 단계 합성 반응을 수행하는 것과 달리, 1 단계 합성 반응을 통해서 용이하게 고온용 건식 흡수제를 제조할 수 있다. 상기 고온용 건식 흡수제는 550℃ 내지 700℃의 고온 영역에서 이산화탄소의 회수 및 재생이 가능하고, 이산화탄소 흡수 과정에서 응집 현상이 거의 나타나지 않으며, 이산화탄소에 대한 높은 흡수능을 유지할 수 있고, 기존 흡수제에 비해서 낮은 온도에서 재생하여 이용할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온용 건식 흡수제를 제조하는 공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 샘플 1-1 내지 1-3과 비교 샘플 1의 이산화탄소의 흡수능을 나타낸 그래프이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 샘플 1-1 내지 1-3과 비교 샘플 1의 이산화탄소 흡수전의 XRD 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 샘플 1-1 내지 1-3과 비교 샘플 1의 재생성 평가 결과를 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 샘플 2-1 내지 2-3과 비교 샘플 2의 이산화탄소의 흡수능을 나타낸 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 샘플 2-1의 이산화탄소의 흡수전, 흡수전 및 재생 후의 XRD 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 샘플 2-1의 재생성 평가 결과를 나타낸 도면이다.
도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 샘플 2-1 및 비교 샘플 1의 주사전자현미경 사진들을 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 샘플 3-1 및 3-2의 이산화탄소의 흡수능을 나타낸 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 샘플 3-1 및 3-2의 이산화탄소 흡수 속도를 나타낸 그래프이다.
도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 샘플 3-1 및 3-2의 이산화탄소 흡수전, 흡수전 및 재생 후의 XRD 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 샘플 3-1 및 3-2의 재생성 평가 결과를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온용 건식 흡수제를 제조하는 공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 먼저 리튬 전구체, 산화규소 및 금속 산화물을 혼합하여 혼합 원료를 제조한다(단계 S110).
상기 혼합 원료는 막자와 막자사발을 이용하여 제조할 수 있고, 30분 내지 1시간 동안 균일하게 혼합시켜서 준비할 수 있다.
리튬 전구체의 예로서는, 리튬탄산염(Li2CO3), 리튬수산염(LiOH, LiOHㅇH2O), 리튬옥살산염, 리튬아세트산염, 리튬질산염(LiNO3) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 독립적으로 또는 2 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
산화규소는 리튬 전구체와 일정한 몰비로 반응하여 리튬실리케이트(Li4SiO4)를 생성한다. 산화규소와 리튬 전구체의 몰비를 조절함으로써, 리튬실리케이트(Li4SiO4)와 함께 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)가 생성되도록 할 수 있다.
산화규소와 금속 산화물이 반응하여 리튬실리케이트(Li4SiO4) 및 리튬-산화금속산염을 생성할 수 있기 때문에, 본 발명의 리튬 전구체로서는 리튬탄산염(Li2CO3), 리튬수산염(LiOH, LiOHㆍH2O) 및 리튬질산염(LiNO3) 중에서 적어도 어느 하나를 선택하여 이용하는 것이 바람직하다. 가격 및 취급 용이성을 고려하여 대량 생산의 측면에서는 리튬 전구체로서 리튬탄산염을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
금속 산화물은 리튬 전구체와 반응하여 리튬-산화금속산염을 생성한다. 리튬-산화금속산염이 생성되면서 산화규소와 반응할 수 있는 리튬 전구체의 몰 비가 달라져 재생 후에 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)가 유지될 수 있다. 리튬-금속산염과 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)는 비활성물질로서, 리튬실리케이트(Li4SiO4)의 응집을 막아주는 역할을 할 수 있다. 즉, 리튬 전구체와 산화규소가 반응하여 생성되는 활성 물질인 리튬실리케이트(Li4SiO4)는 많이 생성된다고 하더라도 알갱이 성장 현상이나 응집 현상으로 인해 장시간 구동시 흡수능이 유지되는 데 어려움이 있으나, 본 발명에서와 같이 금속 산화물을 이용함으로써 생성된 리튬-금속산염이 고온 재생 시 발생하는 리튬실리케이트(Li4SiO4)의 응집현상을 완화시켜 기존의 흡수제보다 낮은 온도에서 재생될 수 있다.
금속 산화물의 예로서는, α-산화알루미늄, γ-산화알루미늄 및 δ-산화알루미늄을 포함하는 산화알루미늄, 산화지르코늄 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
금속 산화물로서 산화알루미늄을 이용하는 경우, 리튬-산화금속산염으로서 리튬알루미네이트가 생성될 수 있다. 이와 달리, 금속 산화물로서 산화지르코늄을 이용하는 경우에는 리튬-산화금속산염으로서 리튬지르코네이트가 생성될 수 있다.
α-산화알루미늄은 안정한 구조를 가지고 있어 리튬탄산염과 반응하지 않아 리튬알루미네이트를 생성하는 것이 어려울 수 있고, δ-산화알루미늄은 α-산화알루미늄보다는 리튬알루미네이트를 많이 생성하지만 γ-산화알루미늄보다는 적게 생성한다. γ-산화알루미늄과 리튬탄산염은 첨가된 γ-산화알루미늄의 양만큼 리튬탄산염과 1:1로 반응하여 리튬알루미네이트를 생성하고 산화규소와 리튬탄산염의 반응 몰비를 감소시킨다. 이에 따라, 리튬실리케이트(Li4SiO4)와 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)가 공존하여 리튬실리케이트(Li4SiO4)의 응집을 막아주는 역할을 하는 성분을 생성한다는 측면에서 본 발명에서의 산화알루미늄으로서는 γ-산화알루미늄이 좋다.
리튬실리케이트(Li4SiO4)를 생성하기 위해서는 리튬 전구체와 산화규소의 몰비가 1:1 내지 5:1일 수 있다. 산화규소의 함량이 리튬 전구체에 비해서 많은 경우에는 리튬실리케이트(Li4SiO4)의 양이 감소되고 비활성물질인 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)의 양이 증가되어 반복 실험시 흡수능이 유지되지만 흡수제의 성능이 저하되는 문제가 있다. 반면, 리튬 전구체와 산화규소의 몰비가 5:1을 초과하는 경우에는, 미반응된 리튬탄산염이 남아 있어 상대적으로 리튬실리케이트(Li4SiO4)의 양이 감소하여 흡수제의 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 리튬실리케이트(Li4SiO4)를 생성하기 위해서는 리튬 전구체와 산화규소의 몰비가 1:1 내지 5:1일 수 있고, 바람직하게는 1.5:1 내지 3.5:1일 수 있고 보다 바람직하게는 1.5:1 내지 3:1, 더더욱 바람직하게는 1.8:1 내지 2.5:1일 수 있으며, 리튬탄산염과 산화규소의 몰비가 2:1보다 낮아질 경우 리튬메타실리케이트의 구조가 상대적으로 증가하는 경향을 보이므로 가장 바람직하게는 2:1일 수 있다.
일례로, 리튬탄산염과 산화규소의 몰비가 2:1이고 금속산화물이 첨가됨으로써, 리튬탄산염과 금속산화물이 1:1 몰비로 반응하여 리튬-산화금속산염을 형성하고, 산화규소와 반응할 수 있는 리튬탄산염이 1.7몰 내지 1.85몰로 감소한다. 이에 따라, 리튬실리케이트(Li4SiO4) 제조시 리튬-금속산염과 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)가 같이 생성될 수 있다.
금속산화물의 함량은 혼합 원료 전체 중량에 대해서 1 내지 30 중량%일 수 있다. 금속산화물의 함량이 1 중량% 미만인 경우, 리튬실리케이트(Li4SiO4)의 생성량이 증가하더라도 리튬-금속산염의 생성량이 감소하므로 응집 현상이 나타나며, 30 중량% 초과인 경우에는 활성 물질인 리튬실리케이트(Li4SiO4)의 함량이 감소하여 이산화탄소 흡수 성능이 저하될 수 있다. 바람직하게는, 금속산화물의 함량은 혼합 원료 전체 중량에 대해서 3 내지 20 중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 15 중량%일 수 있다. 예를 들어, 금속산화물의 함량은 혼합 원료 전체 중량에 대해서 10 중량%일 수 있다.
일 실시예에서, 혼합 원료를 제조하는 경우, 알칼리 금속 탄산염을 첨가할 수 있다. 즉, 혼합 원료로서 리튬 전구체, 산화규소, 금속산화물 및 알칼리 금속 탄산염을 준비할 수 있다.
알칼리 금속 탄산염은 산화규소와 리튬 전구체의 반응 몰비를 감소시킴으로써 리튬실리케이트(Li4SiO4)와 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)가 공존하도록 하는 증진제(promoter)의 역할을 한다. 알칼리 금속 탄산염의 함량은, 혼합 원료 전체 중량에 대해서 1 내지 10 중량%일 수 있다. 알칼리 금속 탄산염의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우, 공융으로 인해 오히려 흡습능이 저하되는 문제가 발생한다. 바람직하게는, 알칼리 금속 탄산염의 함량은 5 중량% 이하일 수 있다.
알칼리 금속 탄산염의 예로서는, 탄산칼륨(K2CO3), 탄산나트륨(Na2CO3) 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 독립적으로 또는 2 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
이어서, 단계 S110에서 준비된 혼합 원료를 건조시켜 리튬실리케이트 고형물을 수득한다(단계 S120).
일례로, 혼합 원료를 알루미늄 도가니에 담고, 공기 분위기 하에서 가열로를 이용하여 100℃ 내지 200℃의 온도 조건 하에서 1 내지 10 시간동안 건조시켜 리튬실리케이트 고형물을 얻을 수 있다. 상기 고형물은 분말의 형태, 성형체의 형태 또는 기판 상에 도포된 막 형태 등 다양한 형태로 수득될 수 있다.
리튬실리케이트 고형물을 소성함으로써, 본 발명에 따른 고온용 건식 흡수제를 제조한다(단계 S130).
소성 공정은 공기 분위기 하에서, 500℃ 이상의 고온에서 열처리하는 방식으로 수행된다. 소성 공정의 온도는 700℃일 수 있다.
이와 같이, 물리적으로 단순히 혼합된 혼합 원료를 이용하여 소성 단계에서 합성 반응을 시킴으로써 단순하고 안정적으로 본 발명에 따른 최종 생성물인 고온용 건식 흡수제를 제조할 수 있다.
이때, 제조된 고온용 건식 흡수제는 리튬실리케이트(Li4SiO4), 리튬메타실리케이트(Li2SiO3) 및 리튬-금속산염을 포함한다. 즉, 실질적인 흡수제의 활성 물질로서 리튬실리케이트(Li4SiO4)를 포함하면서, 동시에 활성 물질의 응집 현상을 방지하고 재생이 용이하게 하는 리튬메타실리케이트(Li2SiO3) 및 리튬-금속산염을 포함하는 형태이다. 이에 따라, 건식 흡수제는 고온에서 장시간 구동하더라도 이산화탄소 재생성이 우수하고, 높은 흡수능을 유지하며 낮은 온도에서 재생이 가능하다.
일례로, 고온용 건식 흡수제는 실리콘(Si) 1몰에 대해서 리튬(Li)이 3.6 내지 5몰로 포함되고, 금속산화물에 포함된 금속, 즉 알루미늄(Al)이나 지르코늄(Zr)을 고온용 건식 흡수제의 전체 중량에 대해서 5 내지 15 중량% 포함될 수 있다. 예를 들어, 고온용 건식 흡수제는 실리콘 1몰에 대하여 4몰의 리튬과, 전체 중량에 대해서 10 중량%의 알루미늄을 포함할 수 있다.
도 1에서는 혼합 원료가 금속 산화물을 포함하는 경우에 대해서 설명하였으나, 리튬 전구체와 산화규소를 1차적으로 반응시켜 리튬실리케이트(Li4SiO4)를 제조한 후, 이에 추가적으로 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)를 혼합함으로써 고온용 건식 흡수제를 제조할 수 있다. 이때, 고온용 건식 흡수제는 리튬실리케이트(Li4SiO4) 및 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)을 포함한다.
이하에서는, 구체적인 실시예 및 비교예와 이들의 특성 평가를 통해서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
샘플 1-1 내지 1-3의 제조 (산화알루미늄의 함량 변화)
탄산리튬과 산화규소를 2:1 몰비로 하고, 전체 흡수제의 중량을 기준으로 γ-산화알루미늄을 10 중량% 첨가하여 막자사발을 이용하여 30분간 혼합하였다. 혼합된 시료를 산화알루미늄 도가니에 담고 공기 분위기에서 가열로를 이용하여 150℃에서 4시간 동안 건조시킨후 다시 700℃로 가열하여 5시간 동안 소성하여, 본 발명의 실시예 1-1에 따른 샘플 1-1(LS2Al(G)10)을 제조하였다.
또한, γ-산화알루미늄의 함량이 전체 흡수제의 중량을 기준으로 20 중량% 및 30 중량%으로 첨가한 것을 제외하고는 샘플 1-1과 실질적으로 동일한 공정을 통해서, 실시예 1-2에 따른 샘플 1-2(LS2Al(G)20) 및 실시예 1-3에 따른 샘플 1-3(LS2Al(G)30)을 각각 제조하였다.
비교 샘플 1의 제조
탄산리튬과 산화규소를 2:1 몰비로 하여 혼합, 건조 및 소성 공정을 거쳐 비교예 1에 따른 비교 샘플 1(LS2)을 제조하였다.
샘플 1-1 내지 1-3 및 비교 샘플 1의 평가: 이산화탄소 흡수능
샘플 1-1 내지 1-3과 비교 샘플 1 각각에 대해서, 이산화탄소 흡수능을 측정하기 위해 지름 3/4 in 고정층 반응기에 1 g의 흡수제를 넣고 이산화탄소 10 vol.%, H2O 10 vol.%, N2 80 vol%의 혼합기체를 반응기에 통과시켜 조사하였다. 흡수제의 흡수 반응은 550℃의 온도 조건, 재생은 700℃의 온도 조건을 유지하며 질소 분위기에서 실시하였다. 흡수능은 흡수제 g당 흡수된 이산화탄소의 양(mg)으로 나타내며, 그 결과를 하기 표 1 및 도 2a에 나타낸다.
구분 1 cycle
(mg CO2/g sorbent)		 2 cycle
(mg CO2/g sorbent)		 3 cycle
(mg CO2/g sorbent)
샘플 1-1
(LS2Al(G)10)		 202.2 210.6 208.1
샘플 1-2
(LS2Al(G)20)		 110.9 127.5 126.1
샘플 1-3
(LS2Al(G)30)		 48.9 44.3 49.3
비교 샘플 1
(LS2)		 227.1 166.6 103.5
도 2a 및 표 1을 참조하면, 비교 샘플 1의 경우에는 실험이 반복될수록, 즉 사이클 수가 증가할수록 흡수능이 저하되는 반면, 샘플 1-1 내지 1-3의 경우에는 흡수능의 변화가 매우 적은 것을 알 수 있다. 도 2a에서 각 샘플에서 왼쪽 막대가 1 사이클의 결과를 나타내는 것이고, 오른쪽으로 갈수록 사이클 수가 증가함을 나타낸다. 특히, 3 사이클에서 비교 샘플 1의 경우에는 흡수능이 1/2 이상으로 현저하게 저하되는 반면, 본 발명에 따른 샘플 1-1 내지 1-3에서는 흡수능이 거의 변화하지 않으며, 샘플 1-1(LS2Al(G)10)의 경우에 흡수능이 높으면서 반복실험이 진행되어도 흡수능이 거의 일정한 것으로서, 가장 적정한 양의 γ-산화알루미늄을 함유한 흡수제인 것을 알 수 있다.
샘플 1-1 내지 1-3 및 비교 샘플 1의 XRD 분석
샘플 1-1 내지 1-3과 비교 샘플 1에 대해서, 이산화탄소 흡수 전의 XRD 분석을 수행하였고, 그 결과를 도 2b에 나타낸다.
도 2b에서, (a)는 비교 샘플 1(LS2)의 그래프이고, (b), (c) 및 (d)는 각각 샘플 1-1(LS2Al(G)10), 샘플 1-2(LS2Al(G)20) 및 샘플 1-3(LS2Al(G)30)에 관한 것이다.
도 2b를 참조하면, (a)와 달리, (b), (c) 및 (d) 각각에서는 리튬알루미네이트(LiAlO2)가 생성됨을 알 수 있다. 탄산리튬과 γ-산화알루미늄이 반응하여 리튬알루미네이트(LiAlO2)가 생성되면서 산화규소와 반응할 수 있는 탄산리튬의 몰 비가 달라져 재생 후 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)가 유지된다. 이로 인해 고온 재생 시 발생하는 응집현상을 완화시켜 기존의 흡수제보다 낮은 온도에서 재생이 가능하다는 것을 확인할 수 있다.
샘플 1-1 내지 1-3 및 비교 샘플 1의 평가: 재생성
샘플 1-1 내지 1-3과 비교 샘플 1 각각에 대해서, 550℃ 물 존재 하에서 이산화탄소를 흡수한 후 550℃에서 800℃까지 분당 1℃씩 온도를 상승시키면서 TPD (Temperature Programmed Desorption) 분석을 수행하였다. 그 결과를 도 2c에 나타낸다.
도 2c를 참조하면, 샘플 1-1(LS2Al(G)10), 샘플 1-2(LS2Al(G)20) 및 샘플 1-3(LS2Al(G)30) 각각의 경우에는 640℃ 내지 650℃ 부근의 온도에서 대부분의 이산화탄소가 배출됨을 알 수 있다. 반면, 비교 샘플 1(LS2)의 경우에는 690℃ 내지 700℃ 부근의 온도에서 이산화탄소가 배출됨을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 고온용 건식 흡수제를 이용하는 경우에 비교 샘플 1에 비해서 낮은 온도에서도 재생이 가능함을 알 수 있다.
샘플 1-4 내지 1-6의 제조 (탄산리튬과 산화규소의 몰비 변화)
탄산리튬과 산화규소의 몰비를 1.5:1로 하여 700℃에서 소성하여 리튬실리케이트를 준비하고, 탄산리튬과 γ-산화알루미늄을 반응시켜 만든 리튬알루미네이트를 전체 흡수제의 중량을 기준으로 10 중량% 첨가하여 리튬실리케이트와 막자 사발을 이용하여 30분간 혼합하였다. 혼합된 시료를 산화알루미늄 도가니에 담고 공기 분위기 하에서 가열로를 이용하여 150℃에서 4시간 건조시킨 후 다시 700℃로 가열하여 5시간동안 소성하여, 샘플 1-4(LS1.5Al(G)10)를 제조하였다.
또한, 리튬알루미네이트 함량을 20 중량% 및 30 중량%으로 한 것을 제외하고는 샘플 1-4를 제조한 것과 실질적으로 동일한 공정을 통해서 샘플 1-5(LS1.5Al(G)20) 및 1-6(LS1.5Al(G)30)을 제조하였다.
샘플 1-4 내지 1-6의 평가: 이산화탄소 흡수능
샘플 1-1 내지 1-3의 이산화탄소 흡수능 평가 실험과 실질적으로 동일한 방법을 통해, 샘플 1-4 내지 1-6에 대해서도 이산화탄소 흡수능 평가를 수행하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
구분 1 cycle
(mg CO2/g sorbent)		 2 cycle
(mg CO2/g sorbent)		 3 cycle
(mg CO2/g sorbent)
샘플 1-4
(LS1.5Al(G)10)		 190.5 188.3 189.7
샘플 1-5
(LS1.5Al(G)20)		 169.9 170.1 168.4
샘플 1-6
(LS1.5Al(G)30)		 157.7 156.3 157.1
비교 샘플 1
(LS2)		 227.1 166.6 103.5
표 2를 참조하면, 샘플 1-4, 1-5 및 1-6으로 갈수록 이산화탄소 흡수능이 감소하는 경향을 나타냄을 알 수 있다.
다만, 재생 실험 결과, 샘플 1-4 내지 1-6 모두 리튬알루미네이트로 인해 흡수능이 유지됨을 알 수 있었고, 이를 통해서 재생성에 리튬알루미네이트가 큰 영향을 미친다는 것을 확인하였다.
샘플 1-7 및 1-8의 제조(산화알루미늄의 종류 변화)
δ-산화알루미늄을 이용한 것을 제외하고는 샘플 1-1을 준비한 공정과 실질적으로 동일한 공정을 통해서 샘플 1-7(LS2Al(D)10)을 준비하였다.
또한, α-산화알루미늄을 이용한 것을 제외하고는 샘플 1-1을 준비한 공정과 실질적으로 동일한 공정을 통해서 샘플 1-8(LS2Al(A)10)을 준비하였다.
샘플 1-7 및 1-8의 평가: 이산화탄소 흡수능
샘플 1-1 내지 1-3의 이산화탄소 흡수능 평가 실험과 실질적으로 동일한 방법을 통해, 샘플 1-7 및 1-8에 대해서도 이산화탄소 흡수능 평가를 수행하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
구분 1 cycle
(mg CO2/g sorbent)		 2 cycle
(mg CO2/g sorbent)		 3 cycle
(mg CO2/g sorbent)
샘플 1-7
(LS2Al(D)10)		 211.4 163.3 150.8
샘플 1-8
(LS2Al(A)20)		 223.0 141.7 126.0
샘플 1-1
(LS2Al(G)10)		 202.2 210.6 208.1
표 3을 참조하면, 금속 산화물을 산화알루미늄으로 선택한 경우, 그 종류에 관계없이 1 사이클의 흡수능은 유사한 값을 나타내는 것을 알 수 있다.
그러나, γ-산화알루미늄보다 안정한 구조인 δ-산화알루미늄을 이용한 샘플 1-7(LS2Al(D)10)의 경우에는 반복실험이 진행될수록 흡수능이 감소하였으며, δ-산화알루미늄보다도 안정한 구조인 α-산화알루미늄을 이용한 샘플 1-8((LS2Al(A)10)의 경우에는 반복실험이 진행될수록 흡수능이 더 많이 감소함을 알 수 있다. 이는 산화알루미늄의 구조가 안정할수록 리튬알루미네이트의 구조가 적게 생성되면서 재생성이 나빠진다는 것을 확인하였다.
샘플 2-1 내지 2-3의 제조(산화지르코늄의 함량 변화)
탄산리튬과 산화규소를 2:1 몰비로 하고, 전체 흡수제의 중량을 기준으로 산화지르코늄을 10 중량% 첨가하여 막자사발을 이용하여 30분간 혼합하였다. 혼합된 시료를 산화알루미늄 도가니에 담고 공기 분위기에서 가열로를 이용하여 150℃에서 4시간 동안 건조시킨후 다시 700℃로 가열하여 5시간 동안 소성하여, 본 발명의 실시예 2-1에 따른 샘플 2-1(LS2Z10P)을 제조하였다.
또한, 산화지르코늄의 함량이 전체 흡수제의 중량을 기준으로 20 중량% 및 30 중량%으로 첨가한 것을 제외하고는 샘플 2-1과 실질적으로 동일한 공정을 통해서, 실시예 2-2에 따른 샘플 2-2(LS2Al(G)20) 및 실시예 2-3(LS2Al(G)30)에 따른 샘플 2-3을 각각 제조하였다.
샘플 2-1 내지 2-3 및 비교 샘플 1의 평가: 이산화탄소 흡수능
샘플 2-1 내지 2-3과 비교 샘플 1 각각에 대해서, 샘플 1-1에 대한 이산화탄소 흡수능 평가 실험과 실질적으로 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수능을 측정하였다. 그 결과를 표 4와 도 3a에 나타낸다.
구분 1 cycle
(mg CO2/g sorbent)		 2 cycle
(mg CO2/g sorbent)		 3 cycle
(mg CO2/g sorbent)
샘플 2-1
(LS2Z10P)		 202.2 210.6 208.1
샘플 2-2
(LS2Z20P)		 110.9 127.5 126.1
샘플 2-3
(LS2Z30P)		 48.9 44.3 49.3
비교 샘플 1
(LS2)		 227.1 166.6 103.5
도 3a 및 표 4를 참조하면, 샘플 2-1 내지 2-3의 경우에는 흡수능의 변화가 적은 반면, 탄산리튬과 실리카만으로 제조한 흡습제인 비교 샘플 1(LS2)의 경우에는 초기에는 높은 이산화탄소 흡수능을 나타내지만, 실험이 진행됨에 따라 현저하게 저하됨을 알 수 있다.
샘플 2-1의 XRD 분석
샘플 2-1에 대해서, 이산화탄소 흡수 전, 흡수 후 및 재생 후 각각의 상태에서의 XRD 분석을 수행하였고, 그 결과를 도 3b에 나타낸다.
도 3b에서, (a)는 흡수 전의 XRD 분석 그래프이고, (b)는 흡수 후의 XRD 분석 그래프이며, (c)는 재생 후의 XRD 분석 그래프이다. 또한, 도 3b에서, ■는 Li4SiO4를 나타내고, ●는 Li2SiO3를 나타내고, ◆는 Li2CO3를 나타내며, ▲는 SiO2를, ▼는 ZrO2를 나타낸다.
도 3b를 참조하면, 샘플 2-1의 이산화탄소 흡수 전, 재생 후 원래의 구조로 전환됨에 따라 완전한 재생성을 보임을 알 수 있다. 특히, 샘플 2-1의 경우에는 산화지르코늄을 이용하여 제조함으로써 탄산리튬과 산화지르코늄이 반응하여 리튬지르코네이트(Li2ZrO3)가 형성되고 이로 인해 탄산리튬과 산화규소가 반응할 수 있는 몰비가 달라져 리튬메타실리케이트(Li2SiO3)가 형성된다. 리튬메타실리케이트(Li2SiO3) 및 리튬지르코네이트(Li2ZrO3)는 비활성물질이지만 활성물질인 리튬실리케이트(Li4SiO4)사이에 존재함으로서 이산화탄소 흡수 과정에서 발생하는 응집현상을 막아주는 역할을 한다.
샘플 2-1의 평가: 재생성
샘플 2-1에 대해서, 550℃ 물 존재 하에서 이산화탄소를 흡수한 후 550℃에서 800℃까지 분당 1℃씩 온도를 상승시키면서 TPD (Temperature Programmed Desorption) 분석을 수행하였다. 그 결과를 도 3c에 나타낸다.
도 3c를 참조하면, 샘플 2-1(LS2Z10P)의 경우에는 610℃ 내지 630℃ 부근의 온도에서 대부분의 이산화탄소가 배출됨을 알 수 있다. 반면, 비교 샘플 1(LS2)의 경우에는 690℃ 내지 700℃ 부근의 온도에서 이산화탄소가 배출됨을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 고온용 건식 흡수제를 이용하는 경우에 비교 샘플 1에 비해서 낮은 온도에서도 재생이 가능함을 알 수 있다.
샘플 2-1의 구조 확인
비교 샘플 1 및 샘플 2-1 각각에 대해서, 주사전자현미경(SEM) 사진을 촬영하였다. 또한, 7 사이클 이후의 상태를 SEM 사진으로 촬영하였다. 그 결과를 도 3d에 나타낸다. 도 3d에서, (a)는 비교 샘플 1의 사진이고, (b)는 7 사이클 후의 비교 샘플 1의 사진이며, (c)는 샘플 2-1의 사진이며, (d)는 7 사이클 후의 샘플 2-1의 사진이다.
도 3d를 참조하면, 비교 샘플 1의 경우에는 연속 실험 후에 응집 현상으로 인한 입자 성장이 나타남을 알 수 있다. 반면, 샘플 2-1의 경우에는, 연속 실험 후에도 실험 전과 실질적으로 유사하게 응집 현상 없이 일정한 입자 크기를 나타냄을 알 수 있다.
비교 샘플 2 및 3의 제조
산화알루미늄 대신 산화세륨을 이용한 것을 제외하고는 샘플 1-1을 제조하는 방법과 실질적으로 동일한 방법으로 비교 샘플 2를 준비하였다.
또한, 산화알루미늄 대신 산화마그네슘을 이용한 것을 제외하고는 샘플 1-1을 제조하는 방법과 실질적으로 동일한 방법으로 비교 샘플 3을 준비하였다.
샘플 1-1, 2-1, 비교 샘플 2 및 3의 평가: 이산화탄소 흡수능
샘플 2-1, 비교 샘플 2 및 3 각각에 대해서, 샘플 1-1에 대한 이산화탄소 흡수능 평가 실험과 실질적으로 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수능을 측정하였다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.
구분 1 cycle
(mg CO2/g sorbent)		 2 cycle
(mg CO2/g sorbent)		 3 cycle
(mg CO2/g sorbent)
샘플 1-1
(LS2Al(G)10)		 202.2 210.6 208.1
샘플 2-1
(LS2Z10P)		 138.4 175.5 171.3
비교 샘플 2
(LS2Ce10P)		 90.9 59.7 58.7
비교 샘플 3
(LS2Mg10P)		 132.2 159.9 97.6
표 5를 참조하면, 샘플 1-1 및 2-1의 경우에는 연속 실험을 수행하더라도 이산화탄소 흡수능의 저하가 일어나지 않는 것을 알 수 있다. 반면, 세륨이나 마그네슘을 이용한 비교 샘플 2과 3의 경우에는 연속 실험을 통해서 이산화탄소 흡수능이 현저하게 저하되는 것을 확인할 수 있다.
샘플 3-1 및 3-2의 제조(탄산염 추가)
탄산칼륨을 혼합 원료 전체 중량에 대해서 5 중량%를 더 포함하는 것을 제외하고는, 샘플 1-1의 제조 공정과 실질적으로 동일한 공정을 통해서 샘플 3-1(LS2AG5K5)을 준비하였다.
또한, 탄산칼륨을 혼합 원료 전체 중량에 대해서 5 중량%를 더 포함하는 것을 제외하고는, 샘플 2-1의 제조 공정과 실질적으로 동일한 공정을 통해서 샘플 3-2(LS2Z5K5)를 준비하였다.
샘플 3-1 및 3-2의 평가: 이산화탄소 흡수능
샘플 3-1 및 3-2 각각에 대해서, 샘플 1-1에 대한 이산화탄소 흡수능 평가 실험과 실질적으로 동일한 방법으로 평가하였다. 그 결과를 도 4a에 나타낸다.
또한, 시간에 따른 이산화탄소 흡수능의 변화를 측정하였다. 그 결과를 도 4b에 나타낸다.
도 4a를 참조하면, 샘플 3-1(LS2AG5K5)과 샘플 3-2(LS2Z5K5)은 비교 샘플 1(LS2)에 비해서 연속 실험에도 불과하고 이산화탄소 흡수능의 저하가 실질적으로 거의 없음을 알 수 있다. 또한, 샘플 3-1(LS2AG5K5)과 샘플 3-2(LS2Z5K5)은 샘플 1-1(LS2AG10) 및 샘플 2-1(LS2Z10)의 이산화탄소 흡수능에 비해서 높은 값을 나타냄을 알 수 있다.
도 4b를 참조하면, 비교 샘플 1(LS2)에 비해서 샘플 3-1(LS2AG5K5)과 샘플 3-2(LS2Z5K5)의 이산화탄소 흡수 속도가 빠름을 알 수 있다. 또한, 샘플 3-1(LS2AG5K5)과 샘플 3-2(LS2Z5K5)의 이산화탄소 흡수 속도는 샘플 1-1(LS2AG10) 및 샘플 2-1(LS2Z10)에 비해서도 좋은 것을 알 수 있다. 즉, 알칼리 금속 탄산염을 더 포함하는 혼합 원료를 이용한 경우에, 이산화탄소 흡수능이 보다 향상됨을 알 수 있다.
샘플 3-1 및 3-2의 XRD 분석
샘플 1-1 내지 1-3과 비교 샘플 1에 대해서, 이산화탄소 흡수 전, 흡수 후 및 재생 후의 XRD 분석을 수행하였고, 그 결과를 도 4c에 나타낸다.
도 4c에서, (a)는 비교 샘플 1(LS2)의 그래프이고, (b) 및 (c)는 각각 샘플 1-1(LS2AG10) 및 샘플 2-1(LS2Z10)의 그래프이며, (d) 및 (e)는 각각 샘플 3-1(LS2AG5K5)과 샘플 3-2(LS2Z5K5)의 그래프이다.
또한, 도 4c에서, ■는 Li4SiO4를 나타내고, ●는 Li2SiO3를 나타내고, ◆는 Li2CO3를 나타내며, ▲는 SiO2를, ▼는 ZrO2를 나타내며, ■는 LiAlO2를 나타내고, ▽는 Li2ZrO3를 나타내고, □는 LiKCO3를 나타낸다.
도 4c를 참조하면, (d) 및 (e)와 나타난 바와 같이 샘플 3-1(LS2AG5K5)과 샘플 3-2(LS2Z5K5)는 이산화탄소 흡수 전, 재생 후 원래의 구조로 전환됨에 따라 완전한 재생성을 보임을 알 수 있다. 반면, (a)와 같이 비교 샘플 1(LS2)의 경우에는 흡수 전과 같이 재생되지는 않은 것을 알 수 있다. 한편, (b) 및 (d)와 같이 샘플 1-1(LS2AG10) 및 샘플 2-1(LS2Z10)의 경우에도 이산화탄소 흡수 전, 재생 후 원래의 구조로 전환됨에 따라 완전한 재생성을 보임을 알 수 있다.
샘플 3-1 및 3-2의 평가: 재생성
샘플 3-1 및 3-2 각각에 대해서, 550℃ 물 존재 하에서 이산화탄소를 흡수한 후 550℃에서 800℃까지 분당 1℃씩 온도를 상승시키면서 TPD (Temperature Programmed Desorption) 분석을 수행하였다. 그 결과를 도 4d에 나타낸다.
도 4d를 참조하면, 샘플 3-1(LS2AG5K5) 및 샘플 3-2(LS2Z5K5) 각각의 경우에는 610℃ 내지 630℃ 부근의 온도에서 대부분의 이산화탄소가 배출됨을 알 수 있다. 반면, 비교 샘플 1(LS2)의 경우에는 690℃ 내지 700℃ 부근의 온도에서 이산화탄소가 배출됨을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 고온용 건식 흡수제를 이용하는 경우에 비교 샘플 1에 비해서 낮은 온도에서도 재생이 가능함을 알 수 있다.
샘플 4-1 내지 4-3의 제조
탄산리튬과 산화규소를 2:1 몰비로 하여 혼합된 시료를 산화알루미늄 도가니에 담고 공기 분위기에서 가열로를 이용하여 150℃에서 4시간 동안 건조시킨후 다시 700℃로 가열하여 5시간 동안 소성하여 리튬실리케이트를 제조하였다.
이어서, 제조된 리튬실리케이트에, 전체 흡수제의 중량을 기준으로 리튬메타실리케이트 10 중량%를 첨가하여 막자사발을 이용하여 30분간 혼합하여 샘플 4-1(LS2ME10)을 제조하였다.,
또한, 리튬메타실리케이트의 함량이 전체 흡수제의 중량을 기준으로 20 중량% 및 30 중량%으로 첨가한 것을 제외하고는 샘플 4-1과 실질적으로 동일한 공정을 통해서, 샘플 4-2(LS2ME20) 및 샘플 4-3(LS2ME30)을 각각 제조하였다.
샘플 4-1 내지 4-3의 평가: 이산화탄소 흡수능
샘플 4-1 내지 4-3 각각에 대해서, 샘플 1-1에 대한 이산화탄소 흡수능 평가 실험과 실질적으로 동일한 방법으로 이산화탄소 흡수능을 측정하였다. 그 결과를 표 6에 나타낸다.
구분 1 cycle
(mg CO2/g sorbent)		 2 cycle
(mg CO2/g sorbent)		 3 cycle
(mg CO2/g sorbent)
샘플 4-1
(LS2ME10)		 179.2 180.1 181.0
샘플 4-2
(LS2ME20)		 164.2 161.5 162.7
샘플 4-3
(LS2ME30)		 130.7 128.6 127.9
비교 샘플 1
(LS2)		 227.1 166.6 103.5
표 6을 참조하면, 리튬실리케이트만으로 이루어진 비교 샘플 1의 경우에는 연속 실험에 의해서 이산화탄소 흡수능이 저하되는 반면, 샘플 4-1 내지 4-3의 경우, 연속 실험을 수행하더라도 이산화탄소 흡수능의 저하가 일어나지 않는 것을 알 수 있다. 즉, 리튬메타실리케이트에 의해서, 이산화탄소 흡수능의 저하가 방지됨을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 리튬 전구체, 산화규소 및 γ-산화알루미늄을 혼합하여 혼합 원료를 형성하는 단계;
    상기 혼합 원료를 건조시켜 리튬실리케이트 고형물을 수득하는 단계; 및
    수득된 리튬실리케이트 고형물을 소성하여 Li4SiO4로 나타내는 리튬실리케이트 및 Li2SiO3으로 나타내는 리튬메타실리케이트를 포함하는 고온용 건식 흡수제를 형성하는 단계를 포함하고,
    고온용 건식 흡수제가 흡수한 이산화탄소를 배출시키도록 고온용 건식 흡수제를 재생시키는 공정에서 상기 리튬메타실리케이트는 상기 리튬실리케이트의 응집을 방지하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는,
    이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 γ-산화알루미늄은
    상기 혼합 원료 전체 중량에 대해서 1 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는,
    이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 원료는 알칼리 금속 탄산염을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 알칼리 금속 탄산염은
    상기 혼합 원료 전체 중량에 대해서 1 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는,
    이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 알칼리 금속 탄산염은
    상기 혼합 원료 전체 중량에 대해서 1 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는,
    이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 전구체는
    리튬탄산염, 리튬수산염, 리튬옥살산염, 리튬아세트산염 및 리튬질산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 전구체는 탄산리튬인 것을 특징으로 하는,
    이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고온용 건식 흡수제는
    리튬알루미네이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이산화탄소 제거를 위한 리튬실리케이트 기반 고온용 건식 흡수제의 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. Li4SiO4로 나타내는 리튬실리케이트; 및
    Li2SiO3로 나타내는 리튬메타실리케이트를 포함하고,
    고온용 건식 흡수제가 흡수한 이산화탄소를 배출시켜 고온용 건식 흡수제를 재생시키는 공정에서 상기 리튬메타실리케이트는 상기 리튬실리케이트의 응집을 방지하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는,
    고온용 건식 흡수제.
  14. 제13항에 있어서,
    리튬알루미네이트를 포함하는 리튬-금속산염을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    고온용 건식 흡수제.
  15. 제13항에 있어서,
    LiMCO3(여기서, M은 칼륨(K) 또는 나트륨(Na)을 나타낸다)로 나타내는 리튬-탄산염을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    고온용 건식 흡수제.
  16. 제13항에 있어서,
    실리콘(Si) 1 몰에 대해서 3.6 내지 5 몰의 리튬(Li)과,
    전체 중량에 대해 5 내지 15 중량%의 알루미늄(Al) 또는 지르코늄(Zr)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    고온용 건식 흡수제.
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