KR102143932B1 - NOx-SOx 동시제거가 가능한 흡수 조성물 - Google Patents

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Abstract

본원 발명은 상압 100℃ 미만의 저온에서 2가 전이금속을 포함하고 있는 킬레이트 화합물과 칼슘 또는 나트륨 기반 흡수제를 갖는 혼합 용액을 단일 스크러버로 주입하여 NOx와 SOx를 포함하고 있는 가스에서 NOx와 SOx를 동시에 제거하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다. 수용액 상에 포함되어 있는 킬레이트 화합물 이온은 NOx를 흡수하게 되고 칼슘 또는 나트륨 이온은 SOx를 흡수하게 되어 NOx와 SOx의 동시에 제거가 가능하다.

Description

NOx-SOx 동시제거가 가능한 흡수 조성물{Absorption composition for removing NOx and SOx simultaneously}
본원 발명은 NOx와 SOx를 동시에 제거하기 위한 흡수액 및 이를 이용하여 NOx와 SOx를 동시에 제거하는 방법에 관한 것이다. 본원 발명은 또한 NOx와 SOx의 산업 자원화 방법에 관한 것이다.
대기 환경문제의 주요 원인인 질소산화물(NOx)은 NO2와 NO 등을 의미하며, 황산화물(SOx)는 SO2, SO3 등을 의미한다. 질소산화물은 발전소, 자동차, 중소형 사업장, 전자산업공정 등에서의 연소 과정 중 생성된다. 연소에 의한 질소산화물은 90%가 NO 형태로 배출되고 NO2가 10% 정도 배출되지만 NO는 대기 중에서 다시 NO2로 전환된다. NO2는 NO의 5-10배 정도 독성을 가지며, 고농도에서 호흡기 세포를 파괴하고 혈중 헤모글로빈과 결합하여 메타헤모글로빈을 형성하여 호흡곤란을 일으킨다. 발암성을 지녔으며 장기간 노출되는 경우 만성 중독으로 기관지염, 폐기종, 위장병, 불면증, 혈당감소 등 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 대기 중의 수증기와 결합하여 아질산이나 질산으로 변화하여 지상에 떨어지면 산성비가 된다. 대기 중의 탄화수소(CH)와 태양광선 중의 자외선에 영향을 받아 광화학반응을 일으켜 2차 오염물질인 알데히드(aldehyde), 아크롤레인(acrolein), PAN(Peroxy Acetly Nitrate) 등을 형성하며, 오존층 파괴나 온실효과를 가져오기도 한다.
최근에 NOx의 배출규제가 강화되고, 주요 배출시설에서의 배출농도를 저감시켜야 할 필요성이 점차 높아지고 있다. 질소산화물은 주로 연소용 공기 중의 질소와 산소가 고온상태에서 반응하여 생성되므로, 그 발생을 줄이기 위해서 저산소 연소, 저온도 연소, 연소부분 냉각, 배기기체 재순환, 2단 연소, 버너 및 연소실의 구조개선 등 여러 가지 방법이 사용되고 있다. 발생한 NOx를 제거하기 위한 처리기술로는 산화 흡수방식, 선택적 무촉매 환원법(Selective Non-Catalytic Reduction, SNCR), 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction, SCR), 건식 흡착법 및 습식 흡수법 등이 있다.
연소설비에서 배출되는 배기가스 중 질소산화물(NOx) 제거하기 위해서 선택적 촉매환원(SCR: Selective Catalytic Reduction) 시스템이 가장 많이 이용되고 있다. 선택적 촉매환원 시스템은 촉매가 내부에 설치된 반응기에 배기가스와 암모니아 가스 등의 환원제를 함께 통과시키면서 배기가스에 함유된 질소산화물과 환원제를 반응시켜 질소와 수증기로 환원 처리하는 것이다. 선택적 족매 환원법은 아래와 같은 반응에 의해서 진행된다.
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O
선택적 촉매환원 시스템은 촉매를 사용함으로써 비교적 높은 처리효율을 나타내고 있으나, 높은 설치비, 귀금속인 촉매 교환비, 연료비 등으로 유지관리비가 많이 든다.
선택적 무촉매 환원법(SNCR)은 촉매를 사용하지 않고 고온의 배가스에 암모니아, 암모니아수, 요소수 등의 환원제를 직접 분사하여 NOx를 N2와 H2O로 분해하는 방법이다. SCR 방법과 비교할 때 별도의 반응기나 고가의 촉매를 사용하지 않기 때문에 공정이 비교적 단순하고 기존 설비에도 비교적 쉽게 적용이 가능하므로 투자비용이 적다. 그러나 반응온도가 900~1,000℃로 높고, NOx의 제거효율이 50~70%로 낮다는 단점이 있다. 선택적 무촉매 환원법은 아래와 같은 반응에 의해서 진행된다.
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
활성탄을 사용한 흡착법은 활성탄이 쉽게 연소하기 때문에 120~150℃에서 흡착 및 SCR 반응이 이루어지며, 아황산가스의 탈착은 산소 없이도 활성탄을 가열하는 것만으로도 쉽게 이루어진다. 상기 흡착법은 NOx와 SOx를 동시에 제거할 수 있으나, 활성탄 재생, 화재 및 폭발에 따른 문제가 있다.
복사법은 일명 전자빔(Electron beam)을 이용한 방법이다. 전자빔은 분자의 구조를 바꿈으로서 기존의 물질과 물리ㅇ화학적 특성이 다른 물질로 전환시키는 성질을 가지고 있고 짧은 시간(108~101초 이내)에 반응이 진행되는 점에 특징이 있다. NOx와 SOx를 함유한 배연 가스의 전자선 복사는 질산염과 황산염의 음이온을 생성하며, 배연가스에 물과 암모니아를 첨가하여 NH4NO3과 (NH4)2SO4와 같은 고형물이 생성되면 이들을 분리하여 활용한다. 복사법은 장치가 복잡하고 대용량을 처리하기가 어렵다는 단점이 있다.
황산화물(SOx)은 화석 연료의 연소에 의하여 주로 발생한다. 원유를 정제하는 정유공장에서도 많이 방출된다. 연료 중 황을 포함하고 있으면 연소 중 황산화물이 생성되며, 이중 이산화황과 삼산화황은 대기 중의 수분과 반응하여 아황산 및 황산을 생성한다. 황산은 대기 중의 암모니아와 반응하여 황산암모늄을 생성하며, 이는 국내 2차 미세먼지 발생의 주요 원인이다. 황산화물의 제거방법은 건식 흡수법, 습식 흡수법, 흡착 및 산화 등이 있으며, 발전소에서는 주로 CaO3 또는 Ca(OH)2의 현탁액을 배출가스와 접촉시켜 SO2를 제거하는 습식 흡수 석회법 공정을 사용하고 있다.
습식 흡습법은 NOx를 각종 수용액에 흡수시켜 제거하는 방법으로 일반적으로 NOx 뿐만 아니라 SOx도 제거시킬 수 있다는 장점이 있다. NO는 물에 대한 용해도가 낮아 NO2로 산화시켜야 효율이 좋다.
질소산화물과 황산화물을 동시에 제거하는 다른 기술로는 플라즈마 또는 전자빔 조사 기술과 화학 물질을 주입하는 기술, 탈질 및 탈황 공정을 병합하여 처리하는 기술 등이 있다.
미국 등록특허 제 5370849호(특허문헌 1)는 질소산화물과 황산화물 동시 제거를 위한 것으로, 금속이온(Fe2+)킬레이트를 사용하여 유체로부터 NOx 및 SO2를 제거한다. 킬레이트 화합물의 리간드로 디메르캅토 화합물, 특히 2,3-디메르캅토-1-프로판설포네이트 (2,3-dimercapto-1-propanesulfonate; DMPS), 디씨오옥살레이트(dithiooxalate; OTO), 2,3-디메르캅토-1,4-부탄디올 (2,3-dimercapto-1,4-butanediol, DMBDO), 2,3-디메르랍토숙시네이트 (2,3-dimercaptosuccinate, DMSC)가 사용된다. 특허문헌 1은 효율이 높지 않아 실제 공정에 적용되기 어렵다는 문제점이 있다. 또한 특허문헌 1에서 사용된 리간드는 질소산화물의 흡착과 탈착에 따른 온도 범위에서 쉽게 변화되는바, 실제 공정에 적용하기에는 문제가 많다.
미국 등록특허 제5370849호
본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 효율이 높고 흡탈착 및 재생온도에서도 분해가 잘 일어나지 않는 질소산화물과 황산화물을 단일 스크러버 내에서 동시 제거하는 흡수액 조성물, 상기 흡수액 조성물을 전기화학 또는 열적으로 재생하여 재사용하는 방법, 흡수된 질소산화물과 황산화물을 황산암모늄 또는 질산과 석고로 전환하여 자원화하는 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본원 발명은 2가 전이금속과 리간드를 포함하는 하기 화학식 1의 킬레이트 화합물을 포함하는 기체에서 NOx와 SOx를 동시에 제거하기 위한 흡수제를 제공한다.
화학식 1.
Figure 112018131761226-pat00001
여기서, M은 2가 전이금속을 나타내며,
R1 내지 R4는 상기 M과 결합하여 킬레이트 화합물을 형성하는 리간드로서, R1 내지 R4로 표시되는 리간드는 M과의 결합에 따라서 총 1개 내지 4개가 될 수 있으며,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 상기 M과 결합하는 부분이 SH 또는 S이다.
구체적으로 상기 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 상기 M과 결합하는 부분이 SH 또는 S이며, 각각의 R1 내지 R4는 독립적으로 작용기 내에 추가의 SH 또는 S를 가질 수 있다.
더욱 구체적으로 상기 M은 Fe 또는 Cr이며,
상기 리간드는 아래 화합물 중에서 선택될 수 있다.
2,3-디메르캅토-1-프로판설포네이트(2,3-dimercapto-1-propanesulfonate(DMPS)), L-크리스타인(L-Cysteine), DL-페니실리아민(DL-Penicillamine), L-글루타씨온(L-Glutathione), 2,3-디메르캅토-1-프로판올(2,3-Dimercapto-1-propanol), 메조-2,3-디메르캅토숙신산(meso-2,3-Dimercaptosuccinic acid(DMSA)), 씨오글리콜산(Thioglycolic acid), 크라스티아민(Cysteamine), 벤젠-1,2-디씨올(Benzene-1,2-dithiol), 1,2-벤젠디메탄씨올(1,2-Benzenedimethanethiol), 1,3-벤젠디메탄씨올(1,3-Benzenedimethanethiol), 2,2'-(에틸렌디옥시)디에탄씨올(2,2'-(Ethylenedioxy)diethanethiol), L-(-)-디씨오쓰레이톨(L-(-)-Dithiothreitol), 디에틸디씨오카르바메이트(Diethyldithiocarbamate), 2,2'-씨오디에탄씨올(2,2'-Thiodiethanethiol)
본원 발명은 상기 흡수제와 칼슘 또는 나트륨 기반 흡수제를 포함하는 기체에서 NOx와 SOx를 동시에 제거하기 위한 흡수제 조성물을 제공한다. 상기 흡수제 조성물은 SOx를 제거하기 위하여 칼슘 이온 또는 나트륨 이온을 추가로 포함한다. 또한, 상기 흡수제 조성물은 상기 pH를 7 이상으로 유지하기 위한 염기 및 항산화제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 항산화제로는 Benzotriazole, N-acetyl-cysteine (NAC), Calixarene, Deferoxamine (DF), Gallic acid, Gluconic acid, Glutimic acid, Malic acid, Oxalic acid, Iminodiacetic acid, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 2-o-alpha-D-glucopyranosyl-L-ascorbic acid을 들 수 있다.
본원 발명은 상기 흡수제 조성물을 이용하여 NOx와 SOx를 동시에 제거하는 방법을 제공한다. 이때. 상기 흡수제 조성물의 pH는 7 이상이고, 제거 온도는 100℃ 미만이며, 상기 흡수제 조성물에서 상기 킬레이트 화합물의 농도는 0.001M 내지 1M이다.
본원 발명은 상기 흡수제 조성물을 이용하여 NOx와 SOx를 동시에 제거하는 아래와 같은 시스템을 제공한다. NOx 및 SOx를 포함하는 배기가스를 공급하는 배기가스 공급라인; 단일 스크러버에서 상기 흡수제 조성물을 이용하여 상기 배기가스의 NOx-SOx를 흡수하고 나머지 가스를 배출하는 처리가스 배출라인; 상기 단일 스크러버에서 NOx-SOx를 흡수한 흡수용액을 재생 장치로 공급하는 NOx-SOx 흡수용액 공급라인; NOx-SOx를 흡수한 흡수용액을 전기화학적으로 재생하여 흡수 용액을 재생하는 재생 장치; 상기 재생 장치로부터 분리된 NOx-SOx를 농축하고 비료 또는 산업 자원화 할 수 있는 반응 장치;를 포함한다.
상기 시스템에 있어서, 상기 재생장치는 양이온 또는 음이온 전도성막; 상기 이온 전도성막의 양면에 코팅되는 두 개의 전극을 포함하고, 상기 전극은 전기적으로 연결된다.
본원 발명은 질소산화물과 황산화물 동시에 처리할 수 있을 뿐만 아니라 이를 유효 자원화로 전환할 수 있다는 특징이 있다. 또한 본원 발명은 종래의 2가 전이금속을 포함하는 킬레이트 화합물에 대비하여 효율이 높고 흡탈착 시 온도 변화에도 킬레이트 화합물의 분해가 일어나지 않는다는 장점이 있다. 구체적으로 NOx의 흡착 속도 빠르고 흡착능이 커 제거 효율이 높고 특허 문헌 1보다 더 적은 양으로 많은 질소산화물을 제거할 수 있다. 또한 본원 발명에 따른 킬레이트 화합물은 산소 분위기에서도 쉽게 산화되지 않아 재생을 통해서 장시간 사용이 가능하다.
도 1은 NO와 킬레이트 화합물 간의 반응평형상수 측정 장치의 개략도이다.
도 2는 본원 발명에 따른 킬레이트 화합물의 리간드인 DMPS 구조를 나타낸다.
도 3은 본원 발명에 따른 킬레이트 화합물의 리간드인 DMSA 구조를 나타낸다.
도 4는 흡수탑을 이용한 SO2 연속 제거 실험 결과를 나타낸다.
도 5는 흡수탑을 이용한 NO 연속 제거 실험 결과를 나타낸다.
도 6은 본원 발명에 따른 2가 전이금속 킬레이트 화합물 및 칼슘 또는 나트륨 기반 흡수액을 사용하여 단일 스크러버 내에서 NOx-SOx 동시 제거 및 NOx-SOx 산업 자원화 방법에 관한 것이다.
본원 발명은 NOx와 SOx를 동시에 제거하기 위한 흡수액 및 이를 이용하여 NOx와 SOx를 동시에 제거하는 방법에 관한 것이다. 또한 본원 발명은 또한 NOx와 SOx의 산업 자원화 방법에 관한 것이다. 본원 발명은 NOx와 SOx를 선택적으로 흡수할 수 있는 킬레이트 기반 흡수액 조성물, 전기화학 전해셀을 이용한 질소산화물 전환 및 흡수액 재생과 흡수된 질소산화물과 황산화물의 자원화할 수 있는 방법 제공하고 있다.
본원 발명 중 일 양태는 질소산화물을 액상에서 흡착할 수 있는 킬레이트 화합물이며, 그 중 -SH 또는 -S를 포함하고 있는 리간드가 전이금속과 배위결합으로 형성하는 킬레이트 화합물이다. 기존 질소산화물 액상 킬레이트로 Fe-EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid, 에틸렌다이아민테트라아세트산)가 많이 연구되어 왔는데, Fe-EDTA의 단점은 Fe 2가가 산소 분위기에서 쉽게 산화되고, 황산화물 존재 시 N-S 부산물을 만들어 재생이 어려우며, 산화과정 중 생성된 OH 라디칼에 의해 ED3A, NTA, IDA등으로 쉽게 분해가 된다. 본원 발명의 킬레이트 화합물은 Fe-EDTA와 비교하여 산화(산소)분위기에서도 철 2가가 3가로의 산화속도를 늦출 수 있으며, 질소산화물의 흡수 속도, 흡수량을 높여 줄 수 있는 장점이 있다.
또한 본원 발명에 따른 킬레이트 화합물을 특허문헌 1에 기재된 킬레이트 화합물과 대비하여, NOx의 흡착 속도 빠르고 흡착능이 커 제거 효율이 높고 특허 문헌 1보다 더 적은 양으로 많은 질소산화물을 제거할 수 있다. 또한 본원 발명에 따른 킬레이트 화합물은 산소 분위기에서도 쉽게 산화되지 않아 재생을 통해서 장시간 사용이 가능하다.
본원 발명에 따른 -SH 또는 -S를 포함하고 있는 리간드가 전이금속(철 2가)과 배위결합으로 형성하는 킬레이트 화합물인 Fe-(DMPS)2와 Fe-(DMSA)2를 합성하고 Fe-EDTA와 질소산화물인 NO 흡수의 평형 상수를 아래와 같은 방법으로 수행하였다.
기상에 포함되어 있는 NO 성분은 수용액상에 용해된 후 식 (1)과 같이 2가 전이금속 킬레이트 화합물과 반응을 통해 흡수 제거되게 된다.
Figure 112018131761226-pat00002
(1)
여기에서 M(II)와 L은 킬레이트 화합물을 이루는 2가 전이금속과 리간드를 나타낸다. NO와 킬레이트 화합물 간의 반응평형상수(Keq)는 식 (2)와 같이 수용액상(aq)에서의 각 성분의 농도를 이용하여 나타낼 수 있으며, 이 값이 클수록 킬레이트 화합물의 NO 흡수능이 크다는 것을 보여준다.
Figure 112018131761226-pat00003
(2)
NO 흡수능 평가를 위한 기초 실험으로서, 도 1과 같은 버블 반응기를 이용하여 NO에 대한 다양한 킬레이트 화합물의 반응평형상수 값을 측정하였다.
일정 농도의 킬레이트 화합물 용액을 반응기에 배치(Batch) 형태로 주입한 후, 일정 유량의 질소와 NO 혼합가스를 반응기에 연속적으로 주입한다. 실험 조건은 아래 표에 수록되었다. 반응평형상수는 온도에만 의존하며, 압력, 농도, 유량 등 다른 실험 조건과 관계없이 동일한 값을 나타내게 된다.
Figure 112018131761226-pat00004
도 1에 따른 버블 반응기 내에서 NO 성분은 수용액상에 용해되어 킬레이트 화합물과 반응하게 되고, 용해 또는 반응하지 못한 NO는 반응기를 빠져나와 분석기를 이용하여 그 농도를 측정하였다. 평형에 도달했을 때 총 흡수된 NO의 양을 측정하기 위해, 주입된 NO 조성과 반응 후의 분석기에서 측정된 NO 조성이 같아질 때까지 실험을 진행하였다. 반응평형상수를 구하기 위한 식 (2)의 각각의 농도는 다음과 같이 계산된다.
Figure 112018131761226-pat00005
(3)
Figure 112018131761226-pat00006
(4)
Figure 112018131761226-pat00007
(5)
여기에서 P, H는 각각 반응기의 압력과 NO의 헨리상수를 나타내며, 단위는 각각 [atm]과 [atmㅇL/mol]이다. 헨리상수는 문헌에서 보고된 물에 대한 NO의 값을 사용하였다. yf와 yNO는 각각 NO 성분의 주입 조성과 실험 시간 t에서의 반응기 출구 농도를 의미한다. FG와 VL은 주입 가스 유량과 용액 부피를 나타내며, [M(II)-L]0는 주입된 킬레이트 화합물의 초기 농도를 타나낸다. 다양한 킬레이트 화합물에 대한 실험을 수행하였으며, 측정된 반응평형상수 값을 아래 표에 수록하였다.
Figure 112018131761226-pat00008
Fe-EDTA는 NO 흡수 제거를 위해 문헌에서 가장 많이 사용되는 킬레이트 화합물로서 새로운 물질 개발을 위한 기준 역할을 하며, Fe-(DMPS)2와 Fe-(DMSA)2 킬레이트 화합물은 Fe-EDTA 보다 훨씬 큰 반응평형상수 값을 보였다. 도 2와 도 3은 DMPS와 DMSA의 구조를 보여주며, 공통적으로 두 개의 -SH 결합을 포함하고 있는 것을 알 수 있다. Fe-(DMPS)2와 Fe-(DMSA)2 킬레이트 화합물은 Fe2+ 금속에 두 개의 리간드가 결합하는 형태를 하고 있으며, 총 4개의 -SH 결합이 Fe2+ 금속과 킬레이트를 이루게 된다. 실험 결과를 통해 두 개의 -SH 결합을 포함하고 있는 디티올(Dithiol) 형태의 리간드가 NO의 흡수능을 높이는 것을 알 수 있다.
실제 흡수탑에서의 거동을 확인하기 위해 지름 1인치와 50㎝ 높이를 갖는 패킹 컬럼을 이용하여 SO2와 NO의 연속 제거 실험을 각각 수행하였다. 상온, 상압의 조건에서 서로 반대방향(Countercurrent)으로 가스와 용액을 연속적으로 주입하여 잘 접촉하도록 하였으며, 분석기를 이용하여 불순물이 제거된 후의 가스 조성의 변화를 시간에 따라 측정하였다.
일정 농도의 Ca(OH)2 용액을 이용하여 SO2를 제거하였으며, 용액과 가스의 실험 조건은 아래 표와 같다.
Figure 112018131761226-pat00009
컬럼 내 가스의 체류 시간은 약 19초로 추정된다. 시간에 따른 SO2 조성 결과를 도 4에 나타내었으며, 정상상태(Steady-state)에 대비하여 99.1%의 제거 효율을 보였다.
기초 실험을 통해 Fe-(DMPS)2의 높은 반응평형상수를 확인한 후, 패킹 컬럼을 이용한 실제 흡수 거동을 확인하고자 NO 연속 제거 실험을 수행하였다. 기초 실험과 다르게 산소가 포함된 조건에서 실험을 하였으며, 용액의 유량을 변화시키며 시간에 따른 NO 조성을 측정하였다. 실험 조건은 아래 표에 나타내었다.
Figure 112018131761226-pat00010
SO2 연속 제거 실험과 마찬가지로 컬럼 내 가스의 체류 시간은 약 19초로 추정된다. 유량을 변화시키며 실험을 진행하였으며, 시간에 따른 NO 조성 결과를 도 5에 나타내었다. 최종적으로 용액 유량이 0.08 L/min일 때, 정상상태(Steady-state)에서 85.4%의 제거 효율을 보였다. 실험 결과로부터 Fe-(DMPS)2 용액의 높은 NO 흡수능과 함께 산소에 대한 항산화력도 확인할 수 있었다.
본 실시예의 결과를 바탕으로 도출한 핵심 내용은 -SH 또는 -S를 가진 리간드와 전이 금속(2가)의 킬레이트 화합물과 Ca(OH)2 의 혼합 용액은 질소산화물의 주성분인 NO와 황산화물의 주성분인 SO2를 동시에 흡수 제거할 수 있다는 것이다. 또한 상기 혼합용액에 항산화제인 Benzotriazole, N-acetyl-cysteine (NAC), Calixarene, Deferoxamine (DF), Gallic acid, Gluconic acid, Glutimic acid, Malic acid, Oxalic acid, Iminodiacetic acid, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 2-o-alpha-D-glucopyranosyl-L-ascorbic acid 등을 일정량 첨가 시 산소 분위기에서 더 높은 항산화력을 기대할 수 있다.
도 6은 본원 발명에 따른 2가 전이금속 킬레이트 화합물 및 칼슘 또는 나트륨 기반 흡수액을 사용하여 단일 스크러버 내에서 NOx-SOx 동시 제거 및 NOx-SOx 산업 자원화 방법에 관한 것이다. 도 6에 따른 재생장치는 양이온 또는 음이온 전도성막; 상기 이온 전도성막의 양면에 코팅되는 두 개의 전극을 포함하고, 상기 전극은 전기적으로 연결될 수 있다.

Claims (9)

  1. 2가 전이금속과 리간드를 포함하는 킬레이트 화합물을 포함하는 흡수제; 및 칼슘 또는 나트륨 기반 흡수제;를 포함하고,
    pH는 7 이상인,
    기체에서 NOx와 SOx를 동시에 제거하기 위한 흡수제 조성물:
    화학식 1.
    Figure 112020027532241-pat00011

    여기서, M은 Fe 또는 Cr이며,
    R1 내지 R4는 상기 M과 결합하여 킬레이트 화합물을 형성하는 리간드로서, R1 내지 R4로 표시되는 리간드는 M과의 결합에 따라서 총 1개 내지 4개가 될 수 있으며,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 상기 M과 결합하는 부분이 SH 또는 S이고,
    상기 리간드는 L-크리스타인(L-Cysteine), DL-페니실리아민(DL-Penicillamine), L-글루타씨온(L-Glutathione), 메조-2,3-디메르캅토숙신산(meso-2,3-Dimercaptosuccinic acid(DMSA)), 씨오글리콜산(Thioglycolic acid), 크라스티아민(Cysteamine), 벤젠-1,2-디씨올(Benzene-1,2-dithiol), 1,2-벤젠디메탄씨올(1,2-Benzenedimethanethiol), 1,3-벤젠디메탄씨올(1,3-Benzenedimethanethiol), 2,2'-(에틸렌디옥시)디에탄씨올(2,2'-(Ethylenedioxy)diethanethiol), L-(-)-디씨오쓰레이톨(L-(-)-Dithiothreitol), 디에틸디씨오카르바메이트(Diethyldithiocarbamate) 및 2,2'-씨오디에탄씨올(2,2'-Thiodiethanethiol) 중에서 적어도 하나 이상이 선택되는 것임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 상기 M과 결합하는 부분이 SH 또는 S이며, 각각의 R1 내지 R4는 독립적으로 작용기 내에 추가의 SH 또는 S를 가질 수 있는 것인, 흡수제 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    SOx를 제거하기 위하여 칼슘 이온 또는 나트륨 이온을 추가로 포함하는 흡수제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 pH를 7 이상으로 유지하기 위한 염기 및 항산화제를 추가로 포함하는 흡수제 조성물.
  7. 제1항, 제2항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 흡수제 조성물을 이용하여 NOx와 SOx를 동시에 제거하는 방법에 있어서,
    제거 온도는 100℃ 미만이며,
    상기 흡수제 조성물에서 상기 킬레이트 화합물의 농도는 0.001 M 내지 1 M인 방법.
  8. 제1항, 제2항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 흡수제 조성물을 이용하여 NOx와 SOx를 동시에 제거하는 시스템에 있어서,
    NOx 및 SOx를 포함하는 배기가스를 공급하는 배기가스 공급라인;
    단일 스크러버에서 상기 흡수제 조성물을 이용하여 상기 배기가스의 NOx-SOx를 흡수하고 나머지 가스를 배출하는 처리가스 배출라인;
    상기 단일 스크러버에서 NOx-SOx를 흡수한 흡수용액을 재생 장치로 공급하는 NOx-SOx 흡수용액 공급라인;
    NOx-SOx를 흡수한 흡수용액을 전기화학적으로 재생하여 흡수 용액을 재생하는 재생 장치; 및
    상기 재생 장치로부터 분리된 NOx-SOx를 농축하고 비료 또는 산업 자원화 할 수 있는 반응 장치;
    를 포함하는 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 재생장치는 양이온 또는 음이온 전도성막; 및
    상기 전도성막의 양면에 코팅되는 두 개의 전극을 포함하고, 상기 전극은 전기적으로 연결되는 시스템.
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