KR101870134B1 - 산성가스 흡착제 제조방법 및 이에 따라 제조된 산성가스 흡착제 - Google Patents

산성가스 흡착제 제조방법 및 이에 따라 제조된 산성가스 흡착제 Download PDF

Info

Publication number
KR101870134B1
KR101870134B1 KR1020180005507A KR20180005507A KR101870134B1 KR 101870134 B1 KR101870134 B1 KR 101870134B1 KR 1020180005507 A KR1020180005507 A KR 1020180005507A KR 20180005507 A KR20180005507 A KR 20180005507A KR 101870134 B1 KR101870134 B1 KR 101870134B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal oxide
oxide
carbon
adsorbent
binder
Prior art date
Application number
KR1020180005507A
Other languages
English (en)
Inventor
류태공
신준호
Original Assignee
한국지질자원연구원
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 한국지질자원연구원 filed Critical 한국지질자원연구원
Priority to KR1020180005507A priority Critical patent/KR101870134B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101870134B1 publication Critical patent/KR101870134B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B01D53/02Separation 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 by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • 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
    • B01D53/38Removing components of undefined structure
    • B01D53/40Acidic components
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0233Compounds of Cu, Ag, Au
    • B01J20/0237Compounds of Cu
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/12Naturally occurring clays or bleaching earth
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3007Moulding, shaping or extruding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3042Use of binding agents; addition of materials ameliorating the mechanical properties of the produced sorbent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3078Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예는 (a) 점토광물, 금속 산화물, 탄소-금속 산화물 복합체, 바인더를 혼합하는 단계; 및 (b) 상기 혼합된 물질을 압축 성형 및 열처리하는 단계;를 포함하는, 산성가스 흡착제 제조방법과, 점토광물, 금속 산화물, 탄소-금속 산화물 복합체 및 바인더를 포함하는, 산성가스 흡착제를 제공한다.

Description

산성가스 흡착제 제조방법 및 이에 따라 제조된 산성가스 흡착제{MANUFACTURING METHOD OF ACID GAS ABSORBENT AND ACID GAS ABSORBENT MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은 산성가스 흡착제 제조방법 및 이에 따라 제조된 산성가스 흡착제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점토광물, 금속 산화물, 탄소-금속 산화물 복합체 및 바인더 등을 압축 성형하는 단계를 포함하는 산성가스 흡착제 제조방법과 이에 따라 제조된 산성가스 흡착제에 관한 것이다.
산업화가 진행됨에 따라 대기오염 및 실내 공기의 오염이 심각해지면서 대기 중 유해물질과 오염된 먼지 등으로 인해 각종 피부질환 및 호흡기 질환 등이 유발되고 있다. 이러한 각종 유해가스를 제어할 수 있는 다양한 기술이 중요해지고 있는 실정이다. 산업체에서 배출되는 유해가스 중 반도체 식각 공정, 세정 공정에서 배출되는 HCl, BCl3, Cl2, HBr, HF, F2, ClF3, 산업 생활 쓰레기 등을 소각할 때 발생하는 SOx, HCl, HF 및 매립 발전소에서 발생하는 H2S 등의 산성가스는 인체에 노출될 경우 위험하므로 대기 중으로 배출되기 전에 반드시 일정 ppm 이하로 제거되어야 한다.
현재, 산업용 산성가스 정제 시스템으로 대형 스크러버(scrubber)를 이용한 중화공정이 활용되고 있다. 이와 같은 염기성 액상 중화반응을 이용하는 산성가스 정제 시스템은 염기성 용액 컨트랙터, 재생기, 열교환기, 펌프 등의 다양한 장비가 구비됨으로 인하여 모듈이 커지게 되고, 상대적으로 많은 공간을 차지하게 되는 단점이 있으며, 염기성 용액의 재생 효율을 높인다 하더라도 염기성 용액의 손실이 발생되기 때문에 염기성 용액 공급을 위한 별도의 저장 탱크가 요구된다. 상기 염기성 용액을 이용한 중화공정의 한계를 극복하기 위하여 고상 흡착소재를 이용한 산성가스 및 탄화수소 오염물질 제거에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있으나, 여전히 연구단계에 머무르고 있는 실정이다.
고상 흡착소재로 주로 사용되는 활성탄소는 기공 구조가 주로 미세기공으로 이루어져 있으며 흡착 표면적이 넓어 흡착 용량이 크고 가격이 저렴할 뿐만 아니라 사용이 간편하여 유용한 소재로 사용되고 있다. 다만, 순수한 활성탄으로는 선택적 흡착 성능이 낮은 단점이 있어, 흡착 성능의 개선을 위하여 표면 개질에 대한 연구가 진행되고 있다. 활성탄은 선택적인 산성가스 흡착능의 개선 및 향상이 필요하다. 이러한 점을 해결하기 위하여, 제거하고자 하는 유해가스의 특성을 파악하여 일반 활성탄에 기능성을 가해 흡착 선택성 및 수명연장 기술이 요구되고 있다.
일반 활성탄에 촉매 기능을 부여하여 유해가스를 제거하려는 것으로, 금속이나 금속염 또는 유기물들을 활성탄에 담지시켜 화학적 활성을 높인 첨착 활성탄 흡착소재가 있으며, 이러한 첨착 활성탄은 중화반응, 화학반응, 촉매반응 등을 동반하여 일반 활성탄으로 제거가 어려운 가스들을 제거할 수 있는 이점이 있다. 또한, 첨착 활성탄은 일반 활성탄을 원료로 요오드화 칼륨 또는 과망간산 칼륨 수용액 등에 함침시켜 제조하는 것이 일반적인 방법이다. 하지만 활성탄에 금속염 또는 유기물들을 담지시켜 제조된 흡착소재의 경우, 장시간 운영 시 분진 등의 2차 오염물질이 발생하여 내구성의 향상이 필요하다.
한편, 무기물, 금속 산화물계 산성가스 흡착 제거제로 알칼리 금속, 개질된 알루미나 또는 금속 산화물을 사용하고 있고, 이런 고상 흡착제는 상온 조건 하에서 산성가스의 제거가 가능하다. 고온 산성가스 제거를 위한 종래 흡착소재로는, 알칼리 또는 알칼리 토금속으로 개질된 알루미나가 염화수소를 효과적으로 제거할 수 있다고 알려져 있다. 그러나, 알루미나 베이스로 염화수소를 흡착하면 알루미나 흡착제가 산성화된 촉매로 작용하여 탄화수소의 중합반응을 촉진할 수 있고, 그린 오일 등이 과량 생성될 수 있어 결과적으로 성능 및 상업성이 떨어진다. 또한, 촉매 개질공정 내 부산물로 염화수소 뿐만 아니라 염화탄화수소(chlorinated hydrocarbon) 또한 소량 존재하는데, 이들 염화탄화수소를 제거하는 데 알루미나 기반의 흡착제로는 무리가 있다. 또 다른 상업적 흡착제로 염화아연을 주성분으로 하는 흡착제가 있으나, 산성가스 처리 후의 폐흡착제의 기계적 강도 저하, 고가의 제품에 비해 성능의 저하로 상업적 사용이 활발히 이루어지지 못하고 있다.
상기와 같은 산성가스 및 탄화수소 오염물질을 제거하기 위해서는 일반적으로 염기성 물질, 예를 들면 KOH, NaOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2 등의 알칼리 및 K2CO3, Na2CO3 등의 알칼리염을 단독 또는 둘 이상을 혼합한 후 산성가스에 제공함으로써 산-염기 반응에 의해 제거하거나, 알칼리를 비표면적이 크고 기공이 잘 발달된 지지체에 첨착하여 제거하는 고상 흡착제를 사용하고 있으며, 관련 연구가 진행되고 있다. 지지체에 첨착하여 제조된 고상 흡착제의 경우 반응성은 우수하나 첨착된 소재의 담지량 한계로 인해 주기적으로 흡착소재를 교체해야 하는 문제점을 지니고 있어, 흡착소재 자체의 성형화기술 개발이 요구된다.
나아가, 기존 흡착제 성형화 기술의 경우 PVC, PVA 등의 유기바인더 및 물유리 등과 같은 무기바인더를 사용하여 펠릿, 구형 등의 형태로 제조하는 방법들이 사용되고 있으나, 과도한 바인더 사용으로 인해 흡착소재의 기능성 저하를 유발하는 문제점이 있다. 즉, 과도한 바인더 첨가로 인해 흡착소재 작용기를 블록킹(blocking)하여 분말 자체가 지니는 흡착소재의 흡착성능을 저하시키고 있어, 내부 기공 및 비표면적 향상을 위한 바인더 선택 및 성형화기술의 중요성이 부각되고 있는 상황이다.
관련 선행기술로, 한국 등록특허공보 제10-1680610호에 개시된 '산성가스 제거용 활성탄 흡착제 및 이의 제조방법'이 있다.
한국 등록특허공보 제10-1680610호 (2016.11.30. 공고)
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제올라이트 기반, 금속 산화물 기반 흡착소재의 한계점인 산성 조건에서 약한 물리화학적 특성을 극복한 산성가스 흡착제를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 금속 산화물계 물질을 점착한 활성탄의 단기 기능성 저하를 극복하면서도, 장시간 산성가스 제거효율이 우수한 기능성 흡착제, 성형화 기술을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태는 (a) 점토광물, 금속 산화물, 탄소-금속 산화물 복합체, 바인더를 혼합하는 단계; 및 (b) 상기 혼합된 물질을 압축 성형 및 열처리하는 단계;를 포함하는, 산성가스 흡착제 제조방법을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 일 양태는 점토광물, 금속 산화물, 탄소-금속 산화물 복합체 및 바인더를 포함하는, 산성가스 흡착제를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 또 다른 일 양태는 상기의 산성가스 흡착제를 소정 유량의 산성가스와 접촉시키는 단계를 포함하는, 산성가스 흡착 제거방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 산성 조건에서 장기적으로 기능성을 확보한 흡착제를 제공할 수 있다.
또한, 점토광물, 탄소-금속 산화물 복합체, 바인더를 이용하여 산성가스 제거효율 및 활용성을 극대화시키고, 내부기공 및 비표면적을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 산성가스 흡착제 제조방법의 일례를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 흡착제 제조과정 중 압축 성형의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 흡착제를 촬영한 사진이다.
도 4은 본 발명의 실험예 1에서 측정한 경과시간 대비 황화수소 가스농도를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
나아가, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명자들은 종래 제올라이트 기반, 금속 산화물 기반 흡착소재의 한계점을 극복하고자 예의 노력한 결과, 산성가스를 효과적으로 제거할 수 있는 고상의 흡착제 제조방법 및 이에 따라 제조된 흡착제를 개발하였으며, 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 양태는
(a) 점토광물, 금속 산화물, 탄소-금속 산화물 복합체, 바인더를 혼합하는 단계(S10); 및
(b) 상기 혼합된 물질을 압축 성형 및 열처리하는 단계(S20);를 포함하는, 산성가스 흡착제 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 일 양태에 따른 산성가스 흡착제 제조방법에 대하여, 각 단계별로 설명한다.
본 발명의 일 양태에 따른 산성가스 흡착제 제조방법에 있어서, 상기 (a) 단계(S10)는 점토광물, 금속 산화물, 탄소-금속 산화물 복합체, 바인더를 소정 중량비로 혼합한다.
상기 (a) 단계의 점토광물은 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 헥토라이트, 사포나이트, 바이델라이트, 논트로나이트, 버미큐라이트 및 돌로마이트로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 벤토나이트일 수 있다. 상기 점토광물이 벤토나이트일 경우, 후속 압축 성형이 용이하고, 종래의 제올라이트와 유사한 물리화학적 특성을 가지고 있어 수분을 효과적으로 흡수할 수 있으며, 후술할 첨가물들과 혼합하여 양이온성 오염물질을 제거할 수 있는 이점이 있다.
상기 (a) 단계의 금속 산화물은 산화구리(CuO), 산화칼슘(CaO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화철(Fe2O3, FeO), 산화아연(ZnO) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 (a) 단계의 탄소-금속 산화물 복합체는 금속 전구체를 포함하는 용액에 활성탄을 가하고, 여과, 건조 및 열처리하여 마련될 수 있다. 상기 금속 전구체는 금속 염화물 등일 수 있고, 일반적으로 금속 전구체로 사용되는 물질이라면 이에 제한하는 것은 아니다. 구체적으로, 금속 염화물을 5 wt% 내지 20 wt% 농도로 포함하는 용액을 구비하고, 활성탄 : 금속 염화물을 포함한 용액의 중량비가 1 : 1 내지 3이 되도록 혼합 및 담지하는 것이 바람직하다. 상기의 금속 염화물 농도, 혼합 및 담지 중량비를 만족하는 조건에서 여과 및 열처리를 수행하여 효과적으로 탄소-금속 산화물 복합체가 제조될 수 있다. 상기 혼합 및 담지된 용액을 여과하여 고형물을 분리하고, 소정의 온도 및 시간에서 열처리를 수행할 수 있다. 상기 열처리는 400 ℃ 내지 600 ℃ 에서 10 분 내지 150 분 동안 열처리를 수행하는 것이 탄소-금속 산화물 복합체를 형성하는 데 있어 바람직하다.
상기 (a) 단계의 바인더는 알긴산, 알긴산 염, 키토산, 폴리아크릴산, 폴리스티렌, 셀룰로스, 글루코스, 및 물유리로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상을 포함하는 용액일 수 있고, 바람직하게는 알긴산나트륨을 포함하는 용액일 수 있다. 상기 용액의 농도는 5 wt% 내지 40 wt%인 것이 바람직하다. 상기의 농도에서 목적으로 하는 점도 조절을 용이하게 수행할 수 있다. 상기 점도는 온도 조절을 통해 수행할 수 있다.
상기 (a) 단계의 혼합은
상기 점토광물 5 wt% 내지 15 wt%;
상기 금속 산화물 20 wt% 내지 60 wt%;
상기 탄소-금속 산화물 복합체 10 wt% 내지 30 wt%; 및
상기 바인더 5 wt% 내지 20 wt%를 포함하도록 수행되는 것이 바람직하다.
상기 (a) 단계의 혼합에서 상기 점토광물이 5 wt% 미만으로 포함될 경우, 후속 단계에서 압축 성형이 용이하게 이루어지지 못할 우려가 있고, 상기 점토광물이 15 wt% 초과로 포함될 경우, 성형체의 비표면적 및 기공 확보가 어려울 우려가 있다. 상기 금속 산화물이 20 wt% 미만으로 포함될 경우, 흡착성능이 저하될 우려가 있고, 상기 금속 산화물이 60 wt% 초과로 포함될 경우, 성형체의 물리적 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 탄소-금속 산화물 복합체가 10 wt% 미만으로 포함될 경우, 흡착성능이 저하될 우려가 있고, 상기 탄소-금속 산화물 복합체가 30 wt% 초과로 첨가될 경우, 성형체의 물리적 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 바인더가 5 wt% 미만으로 포함될 경우, 상기 점토광물, 복합체 및 금속 산화물들이 효과적으로 점착되지 못할 우려가 있고, 상기 바인더가 20 wt% 초과로 포함될 경우, 탄소 및 금속 산화물의 흡착성능이 저하될 우려가 있다.
상기 (a) 단계의 혼합된 물질의 함수율은 5 wt% 내지 20 wt%인 것이 바람직하다. 상기 함수율은 상기 혼합된 물질 대비 수분 함유량을 의미하는 것으로, 상기 함수율이 상기의 범위를 벗어나는 경우, 목표로 하는 형상의 흡착제를 제조하기 어려울 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 산성가스 흡착제 제조방법에 있어서, 상기 (b) 단계(S20)는 상기 혼합된 물질을 압축 성형 및 열처리하여 흡착제를 제조하도록 한다.
상기 (b) 단계의 압축 성형은 구형 형상의 흡착제가 제조되도록 하는 프레스, 압축기 등의 압축수단을 통해 이루어질 수 있다. 상기 압축 시 압력은 10 kgf/cm2 내지 100 kgf/cm2인 것이 바람직하다. 상기 압축 압력이 10 kgf/cm2 미만인 경우, 점토광물, 복합체 및 금속 산화물들이 효과적으로 점착되지 못해 물리적 강도가 저하될 우려가 있다.
상기 (b) 단계의 압축 성형된 성형체를 400 ℃ 내지 900 ℃의 온도에서 1 시간 내지 10 시간 동안 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 (b) 단계의 압축 성형된 성형체를 400 ℃ 이하에서 열처리할 경우 성형물의 강도저하로 인해 내구성이 감소되는 우려가 있고, 900 ℃ 이상에서 열처리할 경우 입자들의 소결로 인해 내부기공 및 비표면적 감소로 인해 흡착성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 상기의 온도 및 시간 범위에서 열처리를 수행함으로써, 최종적으로 산성가스 흡착능이 우수하고 내구성이 향상된 흡착제를 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태는
점토광물, 금속 산화물, 탄소-금속 산화물 복합체 및 바인더를 포함하는, 산성가스 흡착제를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 산성가스 흡착제는 상기의 방법(단계 (a) 및 (b))를 통해 제조될 수 있다.
상기 산성가스 흡착제는 상기 제조방법에서 기술한 바와 같이,
상기 점토광물 5 wt% 내지 15 wt%;
상기 금속 산화물 20 wt% 내지 60 wt%;
상기 탄소-금속 산화물 복합체 10 wt% 내지 30 wt%; 및
상기 바인더 5 wt% 내지 20 wt%를 포함할 수 있고, 각각의 성분들이 상기 범위를 벗어날 시 발생할 수 있는 우려, 문제점 또한 상기 제조방법에서 기술한 바와 같을 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태는
상기의 산성가스 흡착제를 소정 유량의 산성가스와 접촉시키는 단계를 포함하는, 산성가스 흡착 제거방법을 제공한다.
상기 산성가스 흡착 제거방법은 상온에서 이루어지는 것이 산성가스 흡착 제거에 있어 바람직하다.
이하, 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
《실시예 1》 산성가스 흡착제 제조 1
(a) 염화칼슘, 염화마그네슘, 물의 중량비가 각각 1 : 2 : 20 이 되도록 혼합하여 금속 전구체 용액을 제조하였다. 그 다음, 활성탄과 상기 제조된 금속 전구체 용액이 각각 1 : 2 의 중량비가 되도록 혼합, 담지시키고 고형물을 여과하였다. 여과된 고형물을 500 ℃의 온도에서 30 분 동안 열처리하여 활성탄-칼슘 및 마그네슘 산화물 복합체를 제조하였다.
그 다음, 벤토나이트(bentonite) 5 wt%; 산화구리-산화칼슘-산화아연-산화알루미늄-산화지르코늄-산화마그네슘-산화티타늄 혼합물 55 wt%; 활성탄-칼슘 및 마그네슘 산화물 복합체 20 wt%; 및 20 wt% 농도의 알긴산나트륨 용액 10 wt%;을 포함하도록 혼합하였고, 혼합물의 함수율이 10 wt%가 되도록 조절하였다.
(b) 상기 혼합된 물질을 프레스타입 압축기를 통해 도 2와 같이 30 kgf/cm2 의 압력으로 압축하여 구형 형상의 흡착제를 제조하였다.
《실험예 1》 황화수소 및 염화수소 흡착 평가
상기 실시예 1에서 제조된 흡착제를 표 1 및 2와 같은 조건에서 황화수소 및 염화수소 흡착능을 평가하였다.
Figure 112018005127402-pat00001
ㆍ검출한계 : 0.1 μmol/mol
ㆍ성능평가조건 : 5 L의 관에 흡착제 20 g를 투입하고, 황화수소를 50 μmol/mol 농도로 주입하여 시간별 샘플링 후 가스검지관을 이용하여 측정
평가 결과, 실시예 1에서 제조된 흡착제는 5 분 경과 시 황화수소를 거의 대부분 흡착한 것을 확인할 수 있었다.
Figure 112018005127402-pat00002
ㆍ성능평가조건 : 내경 2 cm, 길이 10 cm의 컬럼관에 흡착제 2 g를 담지하여 10000 ppm HCl 가스를 100 mL/min의 유량으로 공급하여 시간별 배출되는 HCl가스의 농도를 GC(가스 크로마토그래프)로 측정함
평가 결과, 실시예 1에서 제조된 흡착제는 5시간이 지속되어도 상당량의 HCl 가스를 제거하는 것을 확인할 수 있었다.
지금까지 본 발명의 일 양태에 따른 산성가스 흡착제 제조방법 및 이에 따라 제조된 산성가스 흡착제에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. (a) 점토광물, 금속 산화물, 탄소-금속 산화물 복합체, 바인더를 혼합하는 단계; 및
    (b) 상기 혼합된 물질을 압축 성형 및 열처리하는 단계;를 포함하고,
    상기 (a) 단계의 혼합은 상기 점토광물 5 wt% 내지 15 wt%; 상기 금속 산화물 20 wt% 내지 60 wt%; 상기 탄소-금속 산화물 복합체 10 wt% 내지 30 wt%; 및 상기 바인더 5 wt% 내지 20 wt%를 포함하도록 수행되는, 산성가스 흡착제 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 점토광물은,
    벤토나이트, 몬모릴로나이트, 헥토라이트, 사포나이트, 바이델라이트, 논트로나이트, 버미큐라이트, 및 돌로마이트로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 산성가스 흡착제 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 금속 산화물은,
    산화구리(CuO), 산화칼슘(CaO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화철(Fe2O3, FeO), 산화아연(ZnO) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 산성가스 흡착제 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 탄소-금속 산화물 복합체는,
    금속 전구체를 포함하는 용액에 활성탄을 가하고, 여과, 건조 및 열처리하여 마련되는 것을 특징으로 하는 산성가스 흡착제 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 바인더는,
    알긴산, 알긴산 염, 키토산, 폴리아크릴산, 폴리스티렌, 셀룰로스, 글루코스 및 물유리로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상을 포함하는 용액인 것을 특징으로 하는 산성가스 흡착제 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 압축 성형은,
    10 kgf/cm2 내지 100 kgf/cm2의 압력으로 수행되는 것을 특징으로 하는 산성가스 흡착제 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 혼합된 물질의 함수율은,
    5 wt% 내지 20 wt%인 것을 특징으로 하는 산성가스 흡착제 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 열처리는,
    상기 성형 후 400 ℃ 내지 900 ℃의 온도에서 1 시간 내지 10 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 산성가스 흡착제 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 산성가스는,
    황화수소(H2S), 염산(HCl), 황산화물(SOx), 불산(HF), 염소(Cl2), 불소(F2) 삼염화붕소(BCl3), 삼불화염소(ClF3) 및 브롬화수소(HBr)으로 이루어진 군 중 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 산성가스 흡착제 제조방법.
  11. 점토광물 5 wt% 내지 15 wt%;
    금속 산화물 20 wt% 내지 60 wt%;
    탄소-금속 산화물 복합체 10 wt% 내지 30 wt%; 및
    바인더 5 wt% 내지 20 wt%를 포함하는, 산성가스 흡착제.
  12. 삭제
  13. 제11항의 산성가스 흡착제를 소정 유량의 산성가스와 접촉시키는 단계를 포함하는, 산성가스 흡착 제거방법.
KR1020180005507A 2018-01-16 2018-01-16 산성가스 흡착제 제조방법 및 이에 따라 제조된 산성가스 흡착제 KR101870134B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180005507A KR101870134B1 (ko) 2018-01-16 2018-01-16 산성가스 흡착제 제조방법 및 이에 따라 제조된 산성가스 흡착제

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180005507A KR101870134B1 (ko) 2018-01-16 2018-01-16 산성가스 흡착제 제조방법 및 이에 따라 제조된 산성가스 흡착제

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101870134B1 true KR101870134B1 (ko) 2018-06-25

Family

ID=62806036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180005507A KR101870134B1 (ko) 2018-01-16 2018-01-16 산성가스 흡착제 제조방법 및 이에 따라 제조된 산성가스 흡착제

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101870134B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020079400A1 (en) * 2018-10-15 2020-04-23 William Blythe Limited Improvement in and relating to an absorbent composition
WO2020262805A1 (ko) * 2019-06-27 2020-12-30 한국에너지기술연구원 바이오가스 내 황화수소 흡착제 및 이를 이용한 바이오가스 정제 시스템
KR102472749B1 (ko) * 2022-01-18 2022-12-02 주식회사 위엔씨 유해가스제거 및 항균탈취기능을 함유한 흡착소재 제조방법
WO2023080615A1 (ko) * 2021-11-02 2023-05-11 주식회사 위엔씨 흡착소재 제조방법
CN118142501A (zh) * 2024-05-11 2024-06-07 山东高速环保科技有限公司 一种轻质复合污水处理材料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4429423B2 (ja) 1999-09-07 2010-03-10 太陽テクノサービス株式会社 塩素化合物除去剤及びそれを用いる炭化水素流体中の塩素化合物の除去方法
KR101680610B1 (ko) * 2015-05-28 2016-11-30 한소 주식회사 산성가스 제거용 활성탄 흡착제 및 이의 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4429423B2 (ja) 1999-09-07 2010-03-10 太陽テクノサービス株式会社 塩素化合物除去剤及びそれを用いる炭化水素流体中の塩素化合物の除去方法
KR101680610B1 (ko) * 2015-05-28 2016-11-30 한소 주식회사 산성가스 제거용 활성탄 흡착제 및 이의 제조방법

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020079400A1 (en) * 2018-10-15 2020-04-23 William Blythe Limited Improvement in and relating to an absorbent composition
CN112805086A (zh) * 2018-10-15 2021-05-14 威廉布莱斯有限公司 吸收性组合物的改进以及与吸收性组合物相关的改进
WO2020262805A1 (ko) * 2019-06-27 2020-12-30 한국에너지기술연구원 바이오가스 내 황화수소 흡착제 및 이를 이용한 바이오가스 정제 시스템
WO2020262804A1 (ko) * 2019-06-27 2020-12-30 한국에너지기술연구원 바이오가스 내 산가스 흡수제 및 이를 이용한 바이오가스 정제 시스템
US11826719B2 (en) * 2019-06-27 2023-11-28 Korea Institute Of Energy Research Hydrogen sulfide adsorbent in biogas and biogas purification system using the same
WO2023080615A1 (ko) * 2021-11-02 2023-05-11 주식회사 위엔씨 흡착소재 제조방법
KR102472749B1 (ko) * 2022-01-18 2022-12-02 주식회사 위엔씨 유해가스제거 및 항균탈취기능을 함유한 흡착소재 제조방법
WO2023140612A1 (ko) * 2022-01-18 2023-07-27 주식회사 위엔씨 이온화 분해소재를 이용하여 우수한 유해가스제거 및 항균탈취기능을 함유한 흡착소재 제조방법
CN118142501A (zh) * 2024-05-11 2024-06-07 山东高速环保科技有限公司 一种轻质复合污水处理材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101870134B1 (ko) 산성가스 흡착제 제조방법 및 이에 따라 제조된 산성가스 흡착제
US20170333872A1 (en) Process to prepare adsorbents from organic fertilizer and their applications for removal of acidic gases from wet air streams
Yang et al. Recent developments on gas–solid heterogeneous oxidation removal of elemental mercury from flue gas
JP5722888B2 (ja) 燃焼排ガス中のダイオキシンおよび重金属を低減するための固体無機組成物、その製法およびその利用法
JPH0618639B2 (ja) Hcl含有ガスの精製方法
KR101680610B1 (ko) 산성가스 제거용 활성탄 흡착제 및 이의 제조방법
US20040112214A1 (en) Activated carbon for odor control and method for making same
JP2012512018A (ja) 水を含有するガス流から夾雑物を除去する方法
KR102136093B1 (ko) 유체 정제수단 및 유체 정제 준비방법
CA2665190C (en) Method of forming an agent and its use in desulphurisation
WO2005014156A2 (en) Preparation of adsorbents from organic fertilizer and mineral oil and their application for removal of acidic gases from sulfur containing wet gas streams
KR20200137216A (ko) 산성가스 제거용 흡착제 및 이의 제조방법
KR100842830B1 (ko) 고무 유해기체 흡착제
JP6405718B2 (ja) 酸性ガス吸着・除去剤およびそれを用いた吸着・除去フィルタ
Edathil et al. Alginate-pyrolyzed porous carbon as efficient gas phase elemental mercury scavenger
KR20080087969A (ko) 이산화황 제거를 위한 탈황흡수제 및 그의 제조방법
EP3334691B1 (en) Composition and process for removing chlorides from a gaseous stream
Bagreev et al. Carbonaceous materials for gas phase desulfurization: role of surface heterogeneity
KR20180072892A (ko) 악취 및 휘발성 유기화합물(VOCs) 제거를 위한 난연성 흡착제 및 그 제조방법
Bae et al. Overlook of carbonaceous adsorbents and processing methods for elemental mercury removal
JP2000225320A (ja) 高温ガスの処理方法及び活性炭
KR20230128278A (ko) 거주 공간의 이산화탄소의 저감 방법, 그리고, 이산화탄소 흡착재 및 그 제조 방법
KR20230135766A (ko) 금속 산화물 복합화된 다공성 산성가스 흡착제 및 이를 이용한 산성가스 흡착 방법
Jiang et al. Strong solid base derived from silica coated with magnesia
JP2001314759A (ja) ガス除去材

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant