KR101934404B1 - Method for producing magnesium oxide-based sorbent and the magnesium oxide-based sorbent produced thereby - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이산화탄소 흡수제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 계면활성제를 전혀 사용하지 않는 친환경적이면서도 매우 경제적이고 단순한 공정을 통해 제조가 가능할 뿐만 아니라 조성을 조절하여 이산화탄소의 흡수능 및 흡수속도를 제어할 수 있는 이산화탄소 포집용 산화마그네슘계 흡수제 제조방법 및 그 방법으로 제조된 산화마그네슘계 흡수제에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide absorbent and a method for producing the carbon dioxide absorbent, and more particularly, to a carbon dioxide absorbent and a method for producing the carbon dioxide absorbent which are capable of being produced through an eco-friendly yet economical and simple process that does not use a surfactant at all, Absorbing magnesium oxide-based absorbent, and a magnesium oxide-based absorbent prepared by the method.

Figure R1020160109156
Figure R1020160109156

Description

이산화탄소 포집용 산화마그네슘계 흡수제 제조방법 및 그 방법으로 제조된 산화마그네슘계 흡수제{Method for producing magnesium oxide-based sorbent and the magnesium oxide-based sorbent produced thereby}[0001] The present invention relates to a magnesium oxide-based sorbent and a magnesium oxide-based sorbent prepared by the method,

본 발명은 이산화탄소 흡수제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 계면활성제를 전혀 사용하지 않는 친환경적이면서도 매우 경제적이고 단순한 공정을 통해 제조가 가능할 뿐만 아니라 조성을 조절하여 이산화탄소의 흡수능 및 흡수속도를 제어할 수 있는 이산화탄소 포집용 산화마그네슘계 흡수제 제조방법 및 그 방법으로 제조된 산화마그네슘계 흡수제에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide absorbent and a method for producing the carbon dioxide absorbent, and more particularly, to a carbon dioxide absorbent and a method for producing the carbon dioxide absorbent which are capable of being produced through an eco-friendly yet economical and simple process that does not use a surfactant at all, Absorbing magnesium oxide-based absorbent, and a magnesium oxide-based absorbent prepared by the method.

온실효과의 주범 중에 하나인 이산화탄소 배출 감축은 전 세계적으로 매우 중요한 사회적/산업적 이슈 중에 하나이다. 이산화탄소를 화력발전소를 포함하는 다양한 대량 발전원으로부터 포집한 후, 압축/수송 과정을 거쳐 육상 또는 해양지중에 안정하게 저장하는 일련의 과정으로 감축하는 연구가 진행 중인데, 이산화탄소를 포집하는 기술 및 포집한 이산화탄소를 해양이나 지질학적 물질에 저장하는 기술을 통틀어 CCS(Carbon Capture and Storage)라고 한다. 이 기술은 이산화탄소의 농도를 감소시킬 수 있는 방안으로 대두되고 있다.Reducing carbon dioxide emissions, one of the main contributors to the greenhouse effect, is one of the most important social and industrial issues worldwide. Research is underway to capture carbon dioxide from a variety of mass-generating sources, including thermal power plants, and to reduce it to a series of processes that compress and transport and then store it on land or in the ocean. Carbon capture and storage (CCS) is the technology that stores carbon dioxide in marine or geological materials. This technology is emerging as a way to reduce the concentration of carbon dioxide.

특히, 이산화탄소를 포집하는 기술은 석유와 석탄 천연가스와 같은 화석연료의 연소 과정에서 배출되는 배가스에 포함된 이산화탄소를 분리하여 이산화탄소만을 선택적으로 포집하는 기술로서 다양한 포집기술이 개발되어 있는데, 주로 습식, 건식, 분리막 포집공정을 활용한다. 이 때, 다양한 흡수제들이 활용되며, 효과적인 포집을 위해서, 높은 흡수능과 빠른 흡수속도를 갖는 값싼 흡수제를 개발하는 것이 가장 시급한 과제이다.In particular, the technology for collecting carbon dioxide is a technique for selectively capturing carbon dioxide by separating the carbon dioxide contained in the exhaust gas discharged from the combustion process of fossil fuels such as petroleum and coal natural gas. Various capture techniques have been developed, Dry, membrane capture process. At this time, it is an urgent task to develop an absorbent having a high absorption capacity and a high absorption rate for effective collection of various absorbents.

다양한 흡수 조건 중에서 건식 흡수제로서 활용되고 있는 물질로는 고비표면적과 높은 이산화탄소친화점을 가진 제올라이트(Zeolite), 금속-유기 구조체(Metal-Organic Framework), 탄소소재(Carbon Material), 이산화탄소와 결합할 수 있는 성질을 가진 염기성금속산화물(Metal Oxide)등이 주로 연구되고 있다. 이 중에서 염기성금속산화물은 혼합배가스 조건(15% CO2/85% N2)에서의 높은 이산화탄소 선택성, 높은 흡수량, 반복적인 흡/탈착 공정에서의 우수한 재생성을 갖는 물질로서 연구 가치가 매우 높은 흡수제이다. Among the various absorption conditions, materials that are used as dry absorbers include zeolite, metal-organic framework, carbon material, carbon dioxide which have a high specific surface area and a high carbon dioxide affinity. A basic metal oxide having a property of being a metal is being studied. Of these, the basic metal oxide is a highly valuable absorber with high carbon dioxide selectivity, high absorption capacity, and excellent regeneration in repeated adsorption / desorption processes under mixed flue-gas conditions (15% CO 2 /85% N 2 ) .

이들 여러 가지 염기성금속산화물 중에서, 건식흡수제(dry adsorbent)로 많은 연구가 진행되고 있는 물질이 산화마그네슘이다. 연도가스의 온도범위에서 이산화탄소 흡수가 용이하며, 상대적으로 낮은 온도에서 재생이 가능한 산화마그네슘은 이산화탄소 건식흡수제로 높이 평가받고 있다. 이산화탄소를 포집할 수 있는 MgO 기반의 흡수제는 백운석을 300~450 ℃와 20 atm 조건에서 가공하여 만들 수 있다. 기존의 MgO 합성물 가공방법들에는 침전법과 단순 혼합방법이 있다. 침전법은 용매로 물을 사용하며, 반응 후 생성물과 용매를 필터로 분리하는 특징이 있다. 하지만 필터사용으로 인해, MgO에 합성하려는 염들이 이온상태로 필터를 통과해 소실되는 단점이 있다. 단순 혼합은 MgO 합성물의 재료가 되는 분말들을 물리적으로 혼합시키는 방법인데, 절차가 단순하고 간편한 장점이 있지만, 분산도가 낮아 균일한 합성물을 얻기 힘든 단점이 있다.Of these various basic metal oxides, magnesium oxide is the material that is being studied extensively with dry adsorbents. Magnesium oxide, which is easily absorbed in the temperature range of flue gas and can be regenerated at a relatively low temperature, is highly regarded as a carbon dioxide dry absorbent. The MgO-based sorbent that can capture carbon dioxide can be made by processing dolomite at 300 ~ 450 ℃ and 20 atm. Conventional MgO composite processing methods include precipitation and simple mixing. The precipitation method uses water as a solvent, and separates the product and the solvent into a filter after the reaction. However, due to the use of the filter, there is a disadvantage that the salts to be synthesized in MgO are lost through the filter in the ion state. Simple mixing is a method of physically mixing powders to be a material of the MgO composite. Although the procedure is simple and easy, it is disadvantageous in that it is difficult to obtain a homogeneous composite because of low dispersion.

본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 연구 노력한 결과, 계면활성제를 전혀 사용하지 않는 친환경적이면서도 매우 경제적이고 단순한 공정을 통해 산화마그네슘계 흡수제를 제조하는 방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다. As a result of efforts to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention by developing a method for producing a magnesium oxide-based absorbent through an eco-friendly and very economical and simple process that does not use a surfactant at all.

따라서, 본 발명의 목적은 계면활성제를 전혀 사용하지 않는 친환경적이면서도 매우 경제적이고 단순한 공정을 통해 높은 흡수능, 빠른 흡수속도 및 반복적인 흡/탈착 공정에서 우수한 재생성을 갖는 산화마그네슘계 흡수제를 제조하는 방법 및 그 방법으로 제조된 산화마그네슘 흡수제를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a magnesium oxide-based absorbent having high absorption capacity, fast absorption rate and excellent regeneration in repeated adsorption / desorption processes through an environmentally friendly but very economical and simple process that does not use a surfactant at all, And to provide a magnesium oxide absorbent produced by the method.

본 발명의 다른 목적은 산화마그네슘계 흡수제에 포함되는 금속염의 종류 및 함량을 조절하여 산화마그네슘계 흡수제의 이산화탄소흡수속도 및 이산화탄소흡수량을 제어할 수 있는 산화마그네슘계 흡수제 제조방법 및 그 방법으로 제조된 산화마그네슘계 흡수제를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a magnesium oxide-based sorbent preparation method capable of controlling the carbon dioxide absorption rate and the carbon dioxide absorption amount of a magnesium oxide-based sorbent by controlling the kind and content of the metal salt contained in the magnesium oxide-based sorbent, And a magnesium-based absorbent.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 산화마그네슘전구체, 탄산염전구체 및 질산염전구체를 용매에 용해시키는 전구체혼합물용액 준비단계; 상기 전구체혼합물용액으로부터 용매를 제거하여 건조된 전구체혼합물을 얻는 용매제거단계; 및 상기 전구체혼합물을 소성시키는 소성단계;를 포함하는 산화마그네슘계 흡수제제조방법을 제공한다.In order to accomplish the objects of the present invention, the present invention provides a method for preparing a precursor mixture, comprising: preparing a precursor mixture solution for dissolving a magnesium oxide precursor, a carbonate precursor and a nitrate precursor in a solvent; Removing the solvent from the precursor mixture solution to obtain a dried precursor mixture; And a sintering step of sintering the precursor mixture to obtain a magnesium oxide-based absorbent.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 산화마그네슘전구체, 탄산염전구체 및 질산염전구체는 산화마그네슘:탄산염:질산염의 몰비가 1:0.1~5: 0.01~0.5가 되도록 준비된다. In a preferred embodiment, the magnesium oxide precursor, carbonate precursor and nitrate precursor are prepared such that the molar ratio of magnesium oxide: carbonate: nitrate is 1: 0.1-5: 0.01-0.5.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 산화마그네슘전구체는 산화마그네슘(MgO), 탄산마그네슘(MgCO3), 질산마그네슘(MgNO3) 중 어느 하나이다.In a preferred embodiment, the magnesium oxide precursor is any one of a magnesium oxide (MgO), magnesium carbonate (MgCO 3), magnesium nitrate (MgNO 3).

바람직한 실시예에 있어서, 상기 탄산염전구체는 탄산리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨 및 탄산칼슘 중 어느 하나이다. In a preferred embodiment, the carbonate precursor is any one of lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, and calcium carbonate.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 질산염전구체는 질산리튬, 질산나트륨, 질산칼륨 및 질산칼슘 중 어느 하나이다. In a preferred embodiment, the nitrate precursor is any one of lithium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, and calcium nitrate.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 전구체혼합물용액 준비단계는 상기 탄산염전구체를 용매에 첨가한 후 용해시켜 제1전구체용액을 준비하는 단계; 상기 제1전구체용액에 상기 질산염전구체를 첨가한 후 용해시켜 제2전구체용액을 준비하는 단계; 및 상기 제2전구체용액에 산화마그네슘전구체를 첨가한 후 용해시켜 상기 전구체혼합물용액을 준비하는 단계;를 포함하여 수행된다. In a preferred embodiment, the preparing of the precursor mixture solution comprises: preparing a first precursor solution by adding and dissolving the carbonate precursor to a solvent; Preparing a second precursor solution by adding and dissolving the nitrate precursor to the first precursor solution; And preparing the precursor mixture solution by adding and dissolving a magnesium oxide precursor to the second precursor solution.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 용매는 극성용매이다. In a preferred embodiment, the solvent is a polar solvent.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 소성단계는 370℃ ~ 430℃의 온도에서 공기를 공급하면서 수행된다.In a preferred embodiment, the firing step is performed while supplying air at a temperature of 370 ° C to 430 ° C.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 산화마그네슘전구체, 탄산염전구체 및 질산염전구체의 조성 및 함량을 조절하여 산화마그네슘계 흡수제의 이산화탄소흡수능 및 이산화탄소흡수속도 중 하나 이상이 제어된다.In a preferred embodiment, at least one of the carbon dioxide absorbing capacity and the carbon dioxide absorbing rate of the magnesium oxide-based absorbent is controlled by controlling the composition and content of the magnesium oxide precursor, the carbonate precursor, and the nitrate precursor.

또한, 본 발명은 상술된 어느 하나의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 산화마그네슘계 흡수제를 제공한다.The present invention also provides a magnesium oxide-based absorbent, which is produced by any one of the above-described production methods.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 산화마그네슘계 흡수제는 8wt%/g 이상의 이산화탄소 흡수능 및 2.5 wt%/min 이상의 이산화탄소 흡수속도를 갖는다. In a preferred embodiment, the magnesium oxide-based absorbent has a carbon dioxide absorption capacity of 8 wt% / g or more and a carbon dioxide absorption rate of 2.5 wt% / min or more.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 산화마그네슘계 흡수제는 20회 이상 흡/탈착 공정 진행 후 잔여흡수능이 초기흡수능의 50%이상으로 유지된다. In a preferred embodiment, the residual absorbing capacity of the magnesium oxide-based absorbent is maintained at 50% or more of the initial absorbing capacity after the absorption / desorption process is performed 20 times or more.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 산화마그네슘계 흡수제의 탈착온도는 400℃ 내지 500℃이다. In a preferred embodiment, the desorption temperature of the magnesium oxide-based absorbent is 400 ° C to 500 ° C.

또한, 본 발명은 상술된 산화마그네슘계 흡수제를 포함하는 이산화탄소 포집모듈을 제공한다. The present invention also provides a carbon dioxide capture module comprising the magnesium oxide-based absorbent described above.

바람직한 실시예에 있어서, 300~500℃의 온도, 상압 및 혼합배가스(2~15%CO2/85~98% N2)인 조건에서, 30wt%/g에 이르는 이산화탄소 흡수능 및 최대 3wt%/min의 이산화탄소 흡수속도를 갖는다. In a preferred embodiment, the carbon dioxide absorbing capacity up to 30 wt% / g and the maximum 3 wt% / min at a temperature of 300-500 ° C, atmospheric pressure and mixed flue gas (2-15% CO 2 / 85-98% N 2 ) Of carbon dioxide.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.The present invention has the following excellent effects.

먼저, 본 발명에 의하면 높은 흡수능, 빠른 흡수속도 및 반복적인 흡/탈착 공정에서 우수한 재생성을 갖는 산화마그네슘계 흡수제를 계면활성제를 전혀 사용하지 않는 친환경적이면서도 매우 경제적이고 단순한 공정으로 제조할 수 있다. First, according to the present invention, a magnesium oxide-based absorbent having a high absorption capacity, a high absorption rate, and excellent regeneration in a repeated adsorption / desorption process can be produced in an eco-friendly and very economical and simple process that does not use a surfactant at all.

또한, 본 발명에 의하면 산화마그네슘계 흡수제에 포함되는 금속염의 종류 및 함량을 조절하여 산화마그네슘계 흡수제의 이산화탄소흡수속도 및 이산화탄소흡수량을 제어할 수 있으므로, 용도에 맞는 이산화탄소 흡수능 및 흡수속도를 갖는 산화마그네슘계 흡수제를 제공할 수 있다. Further, according to the present invention, the carbon dioxide absorption rate and the carbon dioxide absorption amount of the magnesium oxide-based absorbent can be controlled by controlling the kind and content of the metal salt contained in the magnesium oxide-based absorbent, so that magnesium oxide Based absorbent can be provided.

본 발명의 이러한 기술적 효과는 이상에서 언급한 범위만으로 제한되지 않으며, 명시적으로 언급되지 않았더라도 후술되는 발명의 실시를 위한 구체적 내용의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자가 인식할 수 있는 발명의 효과 역시 당연히 포함된다.Although the present invention has been fully described by way of example with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

도 1은 탄산나트륨 및 질산나트륨을 담지한 산화마그네슘계 흡수제(MNN) 및 금속염을 담지하지 않은 순수 산화마그네슘의 X-선 회절 패턴 결과그래프이다.
도 2는 탄산나트륨과 질산나트륨을 담지한 산화마그네슘계 흡수제(MNN)의 질소 흡착 등온선그래프이다.
도 3은 도 2에 나타난 질소 흡착 등온선으로부터 유도된 기공크기분포도이다.
도 4는 탄산나트륨과 질산나트륨을 담지한 산화마그네슘계 흡수제(MNN)의 시차열중량분석법 결과이며, MNN 흡수제의 이산화탄소 흡수능을 보여준다.
도 5a 및 도 5b는 탄산나트륨과 질산나트륨을 담지한 산화마그네슘계 흡수제(MNN)의 시차열중량분석법 결과로서, 도 5a는 20회의 이산화탄소 흡수/재생 반복 실험 결과이고, 도 5b는 도 5a에서 20회 이산화탄소 흡수/재생 반복하는 동안 보여준 흡수능을 요약한 그래프이다.
도 6은 다양한 탄산염과 질산염들을 담지한 산화마그네슘계 흡수제들의 시차열중량분석법 결과들을 모아놓은 그래프로서, 이산화탄소 흡수능을 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 6의 결과를 각각의 산화마그네슘계 흡수제들별로 흡수능과 흡수속도를 정리한 결과로서, 각각의 산화마그네슘계 흡수제들의 이산화탄소 흡수 능력을 보여주는 그래프이다.
FIG. 1 is a graph of an X-ray diffraction pattern of a magnesium oxide-based absorbent (MNN) carrying sodium carbonate and sodium nitrate and a pure magnesium oxide not carrying a metal salt.
2 is a nitrogen adsorption isotherm graph of a magnesium oxide-based absorbent (MNN) carrying sodium carbonate and sodium nitrate.
3 is a pore size distribution diagram derived from the nitrogen adsorption isotherm shown in FIG.
4 shows the results of differential thermal analysis of a magnesium oxide-based absorbent (MNN) carrying sodium carbonate and sodium nitrate, showing the ability of the MNN absorbent to absorb carbon dioxide.
5A and 5B show results of differential thermal analysis of a magnesium oxide-based absorbent (MNN) carrying sodium carbonate and sodium nitrate. FIG. 5A shows the result of repeated carbon dioxide absorption / regeneration experiments for 20 times, FIG. A graph summarizing the absorption capacity shown during carbon dioxide absorption / regeneration.
FIG. 6 is a graph showing the results of differential thermal analysis of magnesium oxide-based sorbents loaded with various carbonates and nitrates. FIG. 6 is a graph showing carbon dioxide absorption capacity.
FIG. 7 is a graph showing absorption capacity and absorption rate of each magnesium oxide-based absorbent, showing the absorption capacity of each magnesium oxide-based absorbent by the results of FIG. 6. FIG.

본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprising" or "having ", and the like, are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

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 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless expressly defined in the present invention, are to be interpreted as an ideal or overly formal sense Do not.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like reference numerals used to describe the present invention throughout the specification denote like elements.

본 발명의 기술적 특징은 계면활성제를 전혀 사용하지 않는 친환경적이면서도 매우 경제적이고 단순한 공정 및 포함되는 금속염의 종류 및 함량을 조절하여 산화마그네슘계 흡수제의 이산화탄소흡수속도 및 이산화탄소흡수량을 제어할 수 있는 산화마그네슘계 흡수제제조방법 및 그 방법으로 제조되어 높은 흡수능, 빠른 흡수속도 및 반복적인 흡/탈착 공정에서 우수한 재생성을 갖는 고기능성 산화마그네슘계 흡수제에 있다. The technical features of the present invention include a magnesium oxide-based system capable of controlling the carbon dioxide absorption rate and the carbon dioxide absorption amount of the magnesium oxide-based absorbent by controlling the kind and content of the metal salt contained in the environmentally friendly but very economical and simple process that does not use a surfactant at all, Absorbent preparation method and a high-performance magnesium oxide-based absorbent which has been produced by the method and has high absorption capacity, fast absorption rate and excellent regeneration in a repeated adsorption / desorption process.

따라서, 본 발명의 산화마그네슘계 흡수제제조방법은 산화마그네슘전구체, 탄산염전구체 및 질산염전구체를 용매에 용해시키는 전구체혼합물용액 준비단계; 상기 전구체혼합물용액으로부터 용매를 제거하여 건조된 전구체혼합물을 얻는 용매제거단계; 및 상기 전구체혼합물을 소성시키는 소성단계;를 포함한다.  Accordingly, the magnesium oxide-based absorbent manufacturing method of the present invention comprises: preparing a precursor mixture solution for dissolving a magnesium oxide precursor, a carbonate precursor, and a nitrate precursor in a solvent; Removing the solvent from the precursor mixture solution to obtain a dried precursor mixture; And a calcination step of calcining the precursor mixture.

전구체혼합물용액 준비단계에서, 산화마그네슘전구체, 탄산염전구체 및 질산염전구체는 산화마그네슘:탄산염:질산염의 몰비가 1:0.1~5: 0.01~0.5가 되도록 준비되는데, 이 때 탄산염전구체 및 질산염전구체는 주기율표 상 1족 및 2족에 존재하는 다양한 금속을 포함하는 탄산염 및 질산염이 사용될 수 있는데, 일 구현예로서 탄산염전구체는 탄산리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨 및 탄산칼슘 중 어느 하나이고, 질산염전구체는 질산리튬, 질산나트륨, 질산칼륨 및 질산칼슘 중 어느 하나일 수 있다. In preparing the precursor mixture solution, the magnesium oxide precursor, carbonate precursor and nitrate precursor are prepared such that the molar ratio of magnesium oxide: carbonate: nitrate is 1: 0.1-5: 0.01-0.5, wherein the carbonate precursor and the nitrate precursor are The carbonate precursors can be selected from the group consisting of lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, and calcium carbonate, and the nitrate precursor is selected from the group consisting of lithium nitrate, nitrate Sodium, potassium nitrate, and calcium nitrate.

특히, 후술하는 실험예에서 명백히 알 수 있듯이, 본 발명의 제조방법에 의하면 산화마그네슘전구체, 탄산염전구체 및 질산염전구체의 조성 및 함량을 조절하여 산화마그네슘계 흡수제의 이산화탄소흡수능 및 이산화탄소흡수속도 중 하나 이상이 제어될 수 있으므로, 산화마그네슘계 흡수제를 사용용도에 따라 다양한 조성으로 자유롭게 조절하여 제조하는 것이 가능하다.Particularly, as apparent from the experimental examples described later, according to the production method of the present invention, at least one of the carbon dioxide absorbing ability and the carbon dioxide absorbing rate of the magnesium oxide-based absorbent is controlled by controlling the composition and content of the magnesium oxide precursor, carbonate precursor and nitrate precursor It is possible to freely adjust the magnesium oxide-based absorbent in various compositions according to the intended use.

한편, 전구체혼합물용액 준비단계는 용매에 산화마그네슘전구체, 탄산염전구체 및 질산염전구체를 첨가하여 첨가순서와 무관하게 균질하게 용해될 수 있기만 하면 공지된 모든 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 다만, 최종물인 산화마그네슘계 흡수제의 성능에 각 전구체의 투입순서가 영향을 주는 경향성이 실험적으로 나타났으므로, 바람직하게는 탄산염전구체를 용매에 첨가한 후 용해시켜 제1전구체용액을 준비하는 단계; 제1전구체용액에 질산염전구체를 첨가한 후 용해시켜 제2전구체용액을 준비하는 단계; 및 제2전구체용액에 산화마그네슘전구체를 첨가한 후 용해시켜 전구체혼합물용액을 준비하는 단계;를 포함하여 수행될 수 있을 것이다. On the other hand, the step of preparing the precursor mixture solution may be carried out by using any known method as long as the magnesium oxide precursor, the carbonate precursor and the nitrate precursor are added to the solvent so that they can be homogeneously dissolved regardless of the order of addition. However, since the tendency that the order of addition of each precursor influences the performance of the magnesium oxide-based absorbent, which is the final product, has been experimentally demonstrated, it is preferable to prepare a first precursor solution by adding and dissolving the carbonate precursor in a solvent. Preparing a second precursor solution by adding a nitrate salt precursor to the first precursor solution and dissolving the nitrate precursor; And preparing a precursor mixture solution by adding and dissolving the magnesium oxide precursor to the second precursor solution.

필요한 경우 준비된 전구체혼합물용액을 상온에서 교반하는 단계가 더 포함될 수도 있는데, 용매의 끓는점 이하의 온도로 가열하면서 교반할 수도 있다.If necessary, the prepared precursor mixture solution may be further stirred at room temperature, and the mixture may be stirred while heating to a temperature below the boiling point of the solvent.

이 때 용매는 산화마그네슘전구체, 탄산염전구체 및 질산염전구체를 용해할 수 있기만 하면 제한되지 않으나 바람직하게는 극성용매일 수 있는데, 일 구현예로서 물, 탄소수가 1개 내지 4개인 저급 알코올일 수 있을 것이다. In this case, the solvent is not limited as long as it can dissolve the magnesium oxide precursor, the carbonate precursor and the nitrate precursor. Preferably, the solvent may be a polar solvent, and in one embodiment, it may be water or a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms .

용매제거단계는 전구체혼합물용액으로부터 회전증발기(Rotary Evaporator)나 필터 등을 이용하여 용매를 제거하는 단계; 및 용매가 제거된 전구체혼합물을 건조시키는 단계를 포함하여 수행될 수 있다. Removing the solvent from the precursor mixture solution using a rotary evaporator or a filter; And drying the solvent-removed precursor mixture.

소성단계는 공지된 방법을 이용하여 건조된 전구체혼합물을 370℃ ~ 430℃의 온도에서 공기를 공급하면서 수행될 수 있는데, 소성단계의 고온가열을 통해 전구체혼합물 속에 존재하는 결정수, 탄산염 및 질산염 등의 분해, 안정한 결정성 물질의 생성 및 소성 수축에 따른 치밀화 현상 등이 일어나면서 안정된 고체 흡수제를 형성시킬 수 있게 된다.The calcination step can be carried out by supplying the dried precursor mixture by using a known method at a temperature of 370 ° C to 430 ° C. The calcination step may be carried out by heating at a high temperature in the calcination step, The stable solid absorbent can be formed while the decomposition of the solid absorbent, the generation of stable crystalline material, and the densification phenomenon due to the shrinkage of plasticity occur.

본 발명에서 제조된 산화마그네슘계 흡수제를 후술하는 바와 같이 X-선 회절 분석, 질소흡착등온선 분석, 전자현미경 등을 이용하여 분석하였고, 이산화탄소 흡수능 측정은 시차열중량분석법(Differential Thermogravimetry)을 활용하여 분석하였으며, 동일한 장치를 활용하여 흡/탈착 반복 과정에서의 흡수제의 흡수능 유지를 점검하였는데, 다음과 같은 특성을 나타내었다.The magnesium oxide-based absorbent prepared in the present invention was analyzed by X-ray diffraction analysis, nitrogen adsorption isotherm, electron microscope and the like as described later. The carbon dioxide absorption capacity was measured by using differential thermogravimetry And the absorption capacity of the absorbent in the repeating absorption / desorption process was checked using the same device. The following characteristics were exhibited.

본 발명의 산화마그네슘계 흡수제는 8wt%/g 이상의 이산화탄소 흡수능 및 2.5 wt%/min 이상의 이산화탄소 흡수속도를 갖고 있었고, 20회 이상 흡/탈착 공정 진행 후 잔여흡수능이 초기흡수능의 50%이상으로 유지되었다.  The magnesium oxide-based absorbent of the present invention had a carbon dioxide absorbing ability of 8 wt% / g or more and a carbon dioxide absorbing rate of 2.5 wt% / min or more, and the residual absorbing ability after the absorption / desorption process was maintained at 50% .

특히 본 발명의 산화마그네슘계 흡수제의 탈착온도는 400℃ 내지 500℃로 종래 공지된 흡수제와 비교하면 온도가 낮아서 상용으로 적용하기에 용이함을 알 수 있다. 즉, 종래 Ca를 기반으로 한 흡수제들은 600~700℃에서 흡착이 이루어지지만, 탈착을 위해서 역시 800℃ 이상의 높은 온도가 필요하여 흡착능이 뛰어나더라도 재생을 위한 탈착공정에서 에너지소비가 많은 흡수제는 상용화에 곤란했기 때문이다.In particular, the desorption temperature of the magnesium oxide-based absorbent of the present invention is in the range of 400 ° C to 500 ° C, which is lower than that of the conventionally known absorbent, so that it is easy to apply for commercial application. That is, the conventional Ca-based absorbents are adsorbed at 600 to 700 ° C. However, since the adsorbent needs a high temperature of more than 800 ° C. for desorption, the absorbent having a high energy consumption in the desorption process for regeneration is commercialized Because it was difficult.

또한, 본 발명은 상술된 특성을 갖는 산화마그네슘계 흡수제를 포함하는 이산화탄소 포집모듈을 제공한다. 특별히 한정되지 않지만 이산화탄소 포집모듈은 컬럼 등에 산화마그네슘 흡수제가 충전(fill)된 형태로 사용될 수 있을 것이다. 여기서 이산화탄소 포집모듈에 포함되는 산화마그네슘계 흡수제는 열적 안정성이 우수하여 300℃ 내지 약 500 ℃사이에서 우수한 흡착 성능을 보이므로 본 발명의 이산화탄소 포집모듈은 300~500℃의 온도, 상압 및 혼합배가스(2~15%CO2/85~98% N2)인 조건에서 우수한 작동성능을 가질 수 있는데, 30wt%/g에 이르는 이산화탄소 흡수능 및 최대 3wt%/min의 이산화탄소 흡수속도를 가질 수 있다. The present invention also provides a carbon dioxide capture module comprising a magnesium oxide-based sorbent having the above-described characteristics. Although not particularly limited, the carbon dioxide capture module may be used in a form filled with a magnesium oxide absorbent on a column or the like. Since the magnesium oxide-based absorbent contained in the carbon dioxide collecting module has excellent thermal stability and exhibits excellent adsorption performance between 300 ° C and 500 ° C, the carbon dioxide collecting module of the present invention can be used at a temperature of 300-500 ° C, 2 ~ 15% CO 2/85 ~ may have an excellent operational performance in terms of 98% N 2), may have a carbon dioxide absorption rate of 30wt% / g and carbon dioxide absorption capacity up to 3wt% / min up to.

따라서, 본 발명의 이산화탄소 포집모듈을 산업에 적용한다면, 우수한 포집성능은 물론 배가스의 온도를 내리는 추가공정을 배제할 수 있어 공정 운전비용을 감소시킬 것으로 전망된다.Therefore, if the carbon dioxide capture module of the present invention is applied to an industry, it is expected that the excellent collection performance as well as the additional process of lowering the temperature of the flue gas can be eliminated, thereby reducing the operation cost of the process.

실시예 1Example 1

탄산나트륨 전구체와 질산나트륨 전구체를 공침한 산화마그네슘을 합성하기 위해, 탄산나트륨(Na2CO3), 질산나트륨(NaNO3) 및 산화마그네슘(MgO)을 시그마알드리치(Sigma Aldrich, USA)에서 구입하였으며, 모든 반응 시약은 별도의 정제 과정 없이 사용되었고, 합성 과정에서 사용하는 용매로는 증류수(Distilled Water)를 사용하였고, 산화마그네슘과 탄산나트륨, 질산나트륨의 몰비는 1:0.19:0.15이다. 구체적인 제조 과정은 다음과 같다. 탄산나트륨 0.5 g을 5 mL의 물에 녹인 후, 질산나트륨 0.320 g을 추가적으로 첨가한다. 상온에서 1시간 정도 교반한 후, 1 g의 산화마그네슘을 첨가하고 다시 상온에서 1시간 정도 교반한다. 이후 회전 증발기를 이용하여 용매(증류수)를 모두 제거하고, 100도의 오븐에서 1시간 정도 건조한다. 얻어진 고체물질들은 400oC에서 공기를 공급하면서 4시간동안 소성처리하여 산화마그네슘계 흡수제1(MNN)를 제조하였다.Sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), sodium nitrate (NaNO 3 ) and magnesium oxide (MgO) were purchased from Sigma Aldrich (USA) to synthesize magnesium oxide coprecipitated with a sodium carbonate precursor and a sodium nitrate precursor Distilled water was used as a solvent for the synthesis, and the molar ratio of magnesium oxide to sodium carbonate and sodium nitrate was 1: 0.19: 0.15. The specific manufacturing process is as follows. 0.5 g of sodium carbonate is dissolved in 5 mL of water, and then 0.320 g of sodium nitrate is further added. After stirring at room temperature for about 1 hour, 1 g of magnesium oxide is added and the mixture is stirred at room temperature for about 1 hour. Thereafter, the solvent (distilled water) is completely removed using a rotary evaporator, and the resultant is dried in an oven at 100 degrees for about 1 hour. The obtained solid materials were sintered for 4 hours while supplying air at 400 ° C to prepare magnesium oxide absorbent 1 (MNN).

실시예 2 내지 실시예 12Examples 2 to 12

하기 표 1과 같이 산화마그네슘과 탄산염전구체 및 질산염전구체의 조성 및 함량을 조절한 것을 제외하면 실시예1과 동일한 방법으로 산화마그네슘계 흡수제2 내지 12을 제조하였다.Magnesium oxide-based absorbents 2 to 12 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition and content of the magnesium oxide, the carbonate precursor, and the nitrate precursor were adjusted as shown in Table 1 below.

조성(성분)Composition (component) 함량(몰비)Content (molar ratio) 흡수제명Absorber name 실시예2Example 2 MgO: Li2CO3 : LiNO3 MgO: Li 2 CO 3 : LiNO 3 1: 0.19: 0.31: 0.19: 0.3 MLLMLL 실시예3Example 3 MgO: Na2CO3 : LiNO3 MgO: Na 2 CO 3: LiNO 3 1: 0.19: 0.11: 0.19: 0.1 MNLMNL 실시예4Example 4 MgO: Li2CO3 : NaNO3 MgO: Li 2 CO 3 : NaNO 3 1: 0.19: 0.31: 0.19: 0.3 MLNMLN 실시예5Example 5 MgO: K2CO3 : NaNO3 MgO: K 2 CO 3 : NaNO 3 1: 0.4: 0.031: 0.4: 0.03 MKNMKN 실시예6Example 6 MgO: CaCO3 : NaNO3 MgO: CaCO 3: NaNO 3 1: 0.19: 0.21: 0.19: 0.2 MCNMCN 실시예7Example 7 MgO: Na2CO3 : KNO3 MgO: Na 2 CO 3: KNO 3 1: 0.19: 0.11: 0.19: 0.1 MNKMNK 실시예8Example 8 MgO: K2CO3 : KNO3 MgO: K 2 CO 3 : KNO 3 1: 0.4: 0.031: 0.4: 0.03 MKKMKK 실시예9Example 9 MgO: CaCO3 : KNO3 MgO: CaCO 3: KNO 3 1: 0.19: 0.21: 0.19: 0.2 MCKMCK 실시예10Example 10 MgO: Na2CO3 : Ca(NO3)2 MgO: Na 2 CO 3: Ca (NO 3) 2 1: 0.19: 0.21: 0.19: 0.2 MNCMNC 실시예11Example 11 MgO: K2CO3 : Ca(NO3)2 MgO: K 2 CO 3 : Ca (NO 3 ) 2 1: 0.4: 0.11: 0.4: 0.1 MKCMKC 실시예12Example 12 MgO: CaCO3 : Ca(NO3)2 MgO: CaCO 3: Ca (NO 3) 2 1: 0.19: 0.31: 0.19: 0.3 MCCMCC

실험예 1Experimental Example 1

실시예 1에서 합성된 산화마그네슘계 흡수제1(MNN)의 결정구조를 X-선 회절 분석을 이용하여 확인하고 그 결과를 도 1에 도시하였다. 또한, 질소흡착 분석을 통한 흡착등온선을 조사하여 도 2에 도시하였고, 이로부터 얻어진 기공분포도를 도 3에 도시하였다.The crystal structure of the magnesium oxide-based absorbent 1 (MNN) synthesized in Example 1 was confirmed by X-ray diffraction analysis, and the results are shown in Fig. The adsorption isotherm through nitrogen adsorption analysis is shown in FIG. 2, and the pore distribution obtained from the adsorption isotherm is shown in FIG.

도 2 및 도 3으로부터 산화마그네슘계 흡수제1(MNN)의 BET 표면적은 150 m2/g을 갖는다는 것을 확인할 수 있었고, 전체 공극용적은 0.45 cm3/g이라는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 평균 기공의 크기는 3.5 nm를 가지는 메조다공성(mesoporous) 물질로 얻어졌다는 것을 확인할 수 있었다2 and 3, it was confirmed that the BET surface area of the magnesium oxide-based absorbent 1 (MNN) was 150 m 2 / g, and the total pore volume was 0.45 cm 3 / g. It was also confirmed that the average pore size was obtained as a mesoporous material having 3.5 nm

실험예 2Experimental Example 2

실시예 1 내지 실시예 12에서 얻어진 산화마그네슘계 흡수제1 내지 12의 BET 표면적 및 공극용적을 조사하여 분석하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.The BET surface area and the pore volume of the magnesium oxide-based absorbents 1 to 12 obtained in Examples 1 to 12 were analyzed and analyzed. The results are shown in Table 2.

흡수제명Absorber name BET 표면적(m2/g)BET surface area (m 2 / g) 공극용적(cm3/g)Pore volume (cm 3 / g) 실시예1Example 1 MNNMNN 150150 0.450.45 실시예2Example 2 MLLMLL 125125 0.360.36 실시예3Example 3 MNLMNL 135135 0.380.38 실시예4Example 4 MLNMLN 115115 0.320.32 실시예5Example 5 MKNMKN 145145 0.390.39 실시예6Example 6 MCNMCN 150150 0.410.41 실시예7Example 7 MNKMNK 155155 0.430.43 실시예8Example 8 MKKMKK 145145 0.380.38 실시예9Example 9 MCKMCK 135135 0.350.35 실시예10Example 10 MNCMNC 165165 0.460.46 실시예11Example 11 MKCMKC 175175 0.450.45 실시예12Example 12 MCCMCC 170170 0.480.48

실험예 3Experimental Example 3

실시예 1 내지 실시예 12에서 얻어진 산화마그네슘계 흡수제1 내지 12는 이산화탄소 흡수제로서 활용이 가능하다. 이산화탄소 흡수능력을 분석하기 위해서 시차열중량분석법을 활용하였고, 분석결과 중 실시예1에서 제조된 산화마그네슘계 흡수제1의 분석결과를 도 4에 나타내었다. 시차열중량분석법의 분석조건은 다음과 같다. (i) 질소기체(100% N2)를 흘려주면서 상온에서 400oC까지 분당 20oC의 속도로 온도를 상승시켜준다. (ii) 400oC에 도달한 이후 20분간 유지시킨 후, 300oC까지 강하시킨다. (iii) 300oC에 도달한 이후, 15%이산화탄소와 85%질소를 흘려주면서 50분간 유지시킨다(흡수단계). (iv) 이후 분당 20oC의 속도로 500oC까지 상승시키며, 이때에는 100%의 이산화탄소기체를 흘려준다(탈착단계). (v) 500oC에 도달한 이후 100%의 질소기체를 흘려주면서 25분간 유지시킨다. (vi) 이후 300oC까지 강하시키며, 300oC에 도달한 이후부터는 (iii) ~ (v) 단계를 반복한다(이산화탄소 흡수/탈착 반복 실험). The magnesium oxide-based absorbents 1 to 12 obtained in Examples 1 to 12 can be utilized as a carbon dioxide absorbent. The analysis of the magnesium oxide-based absorbent 1 prepared in Example 1 is shown in FIG. 4, and the differential thermal analysis is used to analyze the carbon dioxide absorption capacity. The analysis conditions of the differential thermogravimetric analysis method are as follows. (i) The temperature is increased from room temperature to 400 ° C at a rate of 20 ° C per minute while flowing nitrogen gas (100% N 2 ). (ii) After reaching 400 ° C, hold for 20 minutes and then drop to 300 ° C. (iii) After reaching 300 o C, 15% carbon dioxide and 85% nitrogen are flowed for 50 minutes (absorption phase). After (iv), the temperature is raised to 500 ° C at a rate of 20 ° C per minute, and 100% of carbon dioxide gas is flowed at this time (desorption step). (v) After reaching 500 o C, 100% nitrogen gas is flowed and maintained for 25 minutes. (vi) are repeated (iii) ~ (v) a step onwards after sikimyeo lowered to 300 o C, reaches 300 o C (carbon dioxide absorption / desorption replicates).

실시예1에서 제조된 산화마그네슘계 흡수제1인 MNN을 시차열중량분석법을 활용하여 이산화탄소의 시간에 따른 흡수능을 보여주는 도 4에 의하면, MNN 흡수제가 최대 분당 흡수속도 2.91 wt%/분을 보여주며, 최대 분당 흡수속도 구간에서의 흡수능은 8.2wt%를 보여준다(흡수 초기 가파른 흡수능 증가 구간에서). 이 흡수능은 흡수구간에 최대 19.2 wt%까지 증가함을 알 수 있다. According to FIG. 4 showing the absorption capacity of carbon dioxide over time using the differential thermal analysis, the MNN absorbent of Example 1 exhibited a maximum absorption rate per minute of 2.91 wt% / min, The absorption capacity at the maximum absorption rate per minute is 8.2 wt% (at the initial steep increase in absorption capacity). This absorption capacity increases up to 19.2 wt% in the absorption range.

실험예 4Experimental Example 4

실험예 3에서 사용된 이산화탄소 분석 조건을 20회 반복함으로써 MNN 흡수제의 이산화탄소의 흡수/재생 능력을 분석하고 그 결과를 도 5a 및 도 5b에 도시하였다. 도 5a는 20회의 이산화탄소 흡수/재생 반복 실험 결과이고, 도 5b는 도 5a에서 20회 이산화탄소 흡수/재생 반복하는 동안 보여준 흡수능을 요약한 그래프이다. The carbon dioxide absorption / regeneration ability of the MNN absorbent was analyzed by repeating the carbon dioxide analysis conditions used in Experimental Example 3 20 times, and the results are shown in FIGS. 5A and 5B. FIG. 5A shows the result of repeated carbon dioxide absorption / regeneration experiments for 20 times, and FIG. 5B is a graph summarizing the absorption capacities shown during the carbon dioxide absorption / regeneration cycle of 20 times in FIG. 5A.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 분석 결과 20회 반복하는 동안 약 9wt%/g 의 흡수능으로 시작한 흡수능(1회)이 20회 분석과정에서 4.5 wt%/g까지 감소한 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 5A and FIG. 5B, it was confirmed that the absorption ability (once) started at about 9 wt% / g of absorption during 20 times of repeated analysis was reduced to 4.5 wt% / g in 20 times of analysis.

실험예 5Experimental Example 5

실험예 3에서 사용된 분석법을 토대로 실시예 2 내지 12에서 제조된 다양한 흡수제들의 이산화탄소 흡수능을 분석한 결과는 도 6에 정리되어 있다. 각각의 흡수제들별로 서로 다른 흡수 경향을 보여주고 있으며, 흡수속도 및 흡수능을 다양하게 보여주고 있다. 도 6의 결과를 토대로 최대 분당 흡수속도 및 최대 분당 흡수속도 구간에서의 흡수능은 도 7에 정리되어 있다. Based on the assay used in Experimental Example 3, the results of analyzing the carbon dioxide absorption capacity of the various absorbents prepared in Examples 2 to 12 are summarized in FIG. Each absorbent shows different absorption tendencies and shows various absorption rates and absorption capacities. Based on the results of FIG. 6, the maximum absorption rate per minute and the absorption ability at the maximum absorption rate per minute are summarized in FIG.

도 6 및 도 7로부터, 본 발명의 산화마그네슘계 흡수제는 산화마그네슘전구체, 탄산염전구체 및 질산염전구체의 조성 및 함량을 조절하여 산화마그네슘계 흡수제의 이산화탄소흡수능 및 이산화탄소흡수속도 중 하나 이상을 제어할 수 있음을 알 수 있다. 즉 특정조성 및 특정함량에 따라 흡수능은 우수하지만 흡수속도는 낮을 수도 있고, 흡수능는 낮지만 흡수속도가 빠를 수도 있고, 흡수능 및 흡수속도가 모두 낮을 수도 있으며 흡수능 및 흡수속도가 모두 빠른 특성을 가질 수 있는 것이 명백하기 때문이다. 따라서, 본 발명은 산화마그네슘계 흡수제를 이산화탄소 포집을 위한 사용용도에 따라 다양한 조성으로 자유롭게 조절하여 제조하는 것이 가능하다.6 and 7, the magnesium oxide-based absorbent of the present invention can control at least one of the carbon dioxide absorbing ability and the carbon dioxide absorbing rate of the magnesium oxide-based absorbent by controlling the composition and content of the magnesium oxide precursor, the carbonate precursor and the nitrate precursor . That is, depending on the specific composition and the specific content, although the absorption ability is excellent, the absorption speed may be low, the absorption ability may be low but the absorption speed may be fast, the absorption ability and the absorption speed may be both low, This is because it is clear. Accordingly, it is possible to manufacture the magnesium oxide-based absorbent by freely adjusting various compositions according to the purpose of use for capturing carbon dioxide.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Various changes and modifications will be possible.

Claims (14)

산화마그네슘전구체, 탄산염전구체 및 질산염전구체를 용매에 용해시키는 전구체혼합물용액 준비단계; 상기 전구체혼합물용액으로부터 용매를 제거하여 건조된 전구체혼합물을 얻는 용매제거단계; 및 상기 전구체혼합물을 소성시키는 소성단계;를 포함하는데,
상기 전구체혼합물용액 준비단계는 상기 탄산염전구체를 용매에 첨가한 후 용해시켜 제1전구체용액을 준비하는 단계; 상기 제1전구체용액에 상기 질산염전구체를 첨가한 후 용해시켜 제2전구체용액을 준비하는 단계; 및 상기 제2전구체용액에 산화마그네슘전구체를 첨가한 후 용해시켜 상기 전구체혼합물용액을 준비하는 단계;를 포함하여 수행되며,
상기 산화마그네슘전구체, 탄산염전구체 및 질산염전구체는 산화마그네슘:탄산염:질산염의 몰비가 1:0.1~5: 0.01~0.5가 되도록 준비되고,
상기 소성단계는 370℃ ~ 430℃의 온도에서 공기를 공급하면서 수행되며,
상기 산화마그네슘전구체, 탄산염전구체 및 질산염전구체의 조성 및 함량을 조절하여 산화마그네슘계 흡수제의 이산화탄소흡수능 및 이산화탄소흡수속도 중 하나 이상이 제어되는 것을 특징으로 하는 산화마그네슘계 흡수제제조방법.
Preparing a precursor mixture solution for dissolving a magnesium oxide precursor, a carbonate precursor, and a nitrate precursor in a solvent; Removing the solvent from the precursor mixture solution to obtain a dried precursor mixture; And a firing step of firing the precursor mixture,
Preparing the precursor solution by adding the carbonate precursor to the solvent and dissolving the carbonate precursor in the solvent to prepare a first precursor solution; Preparing a second precursor solution by adding and dissolving the nitrate precursor to the first precursor solution; And preparing a precursor mixture solution by adding and dissolving a magnesium oxide precursor to the second precursor solution,
The magnesium oxide precursor, the carbonate precursor and the nitrate precursor are prepared such that the molar ratio of magnesium oxide: carbonate: nitrate is 1: 0.1-5: 0.01-0.5,
The firing step is performed while supplying air at a temperature of 370 ° C to 430 ° C,
Wherein at least one of a carbon dioxide absorbing ability and a carbon dioxide absorbing rate of the magnesium oxide-based absorbent is controlled by controlling the composition and content of the magnesium oxide precursor, the carbonate precursor, and the nitrate precursor.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 탄산염전구체는 탄산리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨 및 탄산칼슘 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화마그네슘계 흡수제제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the carbonate precursor is any one of lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, and calcium carbonate.
제 1 항에 있어서,
상기 질산염전구체는 질산리튬, 질산나트륨, 질산칼륨 및 질산칼슘 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화마그네슘계 흡수제제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the nitrate precursor is any one of lithium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, and calcium nitrate.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 용매는 극성용매인 것을 특징으로 하는 산화마그네슘계 흡수제제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the solvent is a polar solvent.
삭제delete 삭제delete 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 6 항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 것으로서, 8wt%/g 이상의 이산화탄소 흡수능 및 2.5 wt%/min 이상의 이산화탄소 흡수속도를 갖고, 20회 이상 흡/탈착 공정 진행 후 잔여흡수능이 초기흡수능의 50%이상으로 유지되는 것을 특징으로 하는 산화마그네슘계 흡수제.
A method for producing a carbon black having a carbon dioxide absorption capacity of 8 wt% / g or more and a carbon dioxide absorption rate of 2.5 wt% / min or more, / Residual adsorption capacity after the desorption process is maintained at 50% or more of the initial absorption capacity.
삭제delete 삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 산화마그네슘계 흡수제의 탈착온도는 400℃ 내지 500℃인 것을 특징으로 하는 산화마그네슘계 흡수제.
10. The method of claim 9,
Wherein the desorption temperature of the magnesium oxide-based absorbent is 400 ° C to 500 ° C.
제 9 항의 산화마그네슘계 흡수제를 포함하는 이산화탄소 포집모듈로서, 300 ~ 500℃의 온도, 상압 및 혼합배가스(2~15%CO2/85~98% N2)인 조건에서, 30wt%/g에 이르는 이산화탄소 흡수능 및 최대 3wt%/min의 이산화탄소 흡수속도를 갖는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포집모듈. Claim 9 oxide as carbon capture module including a magnesium-based absorbent, the temperature, atmospheric pressure and a mixed off-gas (2 ~ 15% CO 2/ 85 ~ 98% N 2) conditions of 300 ~ 500 ℃, to 30wt% / g And a carbon dioxide absorption rate of up to 3 wt% / min. 삭제delete
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