KR102158415B1 - 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 및 이의 제조방법 - Google Patents

질소산화물 저감용 첨착활성탄소 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 활성탄소를 첨착장비에 장입시키는 장입단계; 금속염을 용매에 용해시켜 금속염 용액을 제조하는 용액제조단계; 상기 금속염 용액을 첨착장비 내의 활성탄소에 도포하는 도포단계; 상기 금속염 용액이 도포된 활성탄소를 건조 오븐에서 건조시키는 건조단계; 상기 건조된 활성탄소를 불활성 가스 분위기의 고온로에 장입시켜 가열한 후, 수소 가스 분위기에서 상기 금속염을 환원시키는 환원단계 및 상기 환원된 활성탄소를 불활성 가스 분위기에서 상온으로 냉각시켜 첨착활성탄소를 제조하는 냉각단계를 포함하는 구성으로 형성되는 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법에 의해 제조되는 질소산화물 저감용 첨착활성탄소에 있어서, 15~25℃ 온도, 10ppb 내지 100ppm 농도에서 질소산화물 제거율이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 첨착활성탄소에 관한 것이다.

Description

질소산화물 저감용 첨착활성탄소 및 이의 제조방법{Impregnated Activated Carbon for Nitric Oxide Reduction and its manufacturing method}
본 발명은 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속염 용액을 활성탄소 표면에 첨착 후 환원을 통한 금속촉매의 질소산화물 분해특성을 구현하여, 기존의 활성탄소보다 우수한 질소산화물(NOx) 제거 특성을 가지는 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법에 관한 것이다.
최근 산업의 고도화와 자동차 등록대수의 증가로 인하여 대기오염에 대한 관심이 높아지고 있다. 다양한 대기오염 물질 중 질소산화물은 화석연료의 고온 연소를 통해 주로 발생한다. 질소산화물은 광화학 스모그, 산성비, 미세먼지의 주요 원인으로 환경 피해를 유발하며, 기관지염, 폐렴, 천식과 같은 각종 호흡기 질환을 일으킨다.
질소산화물은 촉매를 이용한 분해, 환원법, 흡착법을 통하여 제거된다. 다양한 질소산화물 제거공정 중 선택적 촉매환원법은 가장 우수한 효율을 갖고 있으나, 고온의 공정에 이루어지며, 별도의 설비가 필요한 단점이 있다.
흡착법은 저온에서 저농도의 NO2를 효과적으로 제거할 수 있으나 질소산화물의 대부분을 구성하는 NO에 대해서는 낮은 흡착력을 갖고 주기적인 교체가 필요한 단점이 있다.
촉매 분해법은 질소산화물을 N2와 O2로 직접 분해하는 가장 이상적인 방법으로 효과적으로 질소산화물을 제거할 수 있다 하지만, 촉매환원법과 마찬가지로 높은 온도가 필요하며, 이에 따라 배기 가스에 함께 포함되어 있는 O2와 CO2에 의하여 제거효율이 감소되는 단점이 있다.
따라서 낮은 온도에서 효과적으로 질소산화물을 분해할 수 있어 별로의 설비가 요구되지 않으며, 촉매 활성이 잘 유지할 수 있는 질소산화물 촉매분해법에 대한 기술개발이 절실히 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 금속염 용액을 활성탄소 표면에 첨착 후 환원을 통한 금속촉매의 질소산화물 분해특성을 구현하여, 기존의 활성탄소보다 우수한 질소산화물(NOx) 제거 특성을 가지는 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법은 활성탄소를 첨착장비에 장입시키는 장입단계; 금속염을 용매에 용해시켜 금속염 용액을 제조하는 용액제조단계; 상기 금속염 용액을 첨착장비 내의 활성탄소에 도포하는 도포단계; 상기 금속염 용액이 도포된 활성탄소를 건조 오븐에서 건조시키는 건조단계; 상기 건조된 활성탄소를 불활성 가스 분위기의 고온로에 장입시켜 가열한 후, 수소 가스 분위기에서 상기 금속염을 환원시키는 환원단계; 상기 환원된 활성탄소를 불활성 가스 분위기에서 상온으로 냉각시켜 첨착활성탄소를 제조하는 냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 금속염은, 구리, 니켈, 코발트, 철, 망간 및 아연 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 금속염을 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 도포단계의 금속염 용액은, 상기 활성탄소 100wt%에 대비하여 1 내지 80wt%를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 건조단계는, 상기 금속염 용액이 도포된 활성탄소를 60 내지 300℃ 온도에서 건조하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 환원단계는, 상기 건조된 활성탄소를 200 내지 500℃ 온도에서 가열하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 환원단계는, 상기 건조된 활성탄소를 10 내지 60분동안 환원시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 수소 가스의 농도는 0.5 내지 100%인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 불활성 가스는, 질소 및 아르곤 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 질소산화물 저감용 첨착활성탄소는 상기 제조방법에 의해 제조되는 질소산화물 저감용 첨착활성탄소에 있어서, 상온에서 질소산화물 제거율이 30% 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법에 의하면, 불활성 기체 분위기에서 상온냉각되므로 활성탄소의 산화 및 변질이 방지되며 정교하고 물성(기공 특성 등)이 우수한 효과를 갖는다.
또한, 고온로 내부의 가스 분위기 변경(불활성, 수소)에 따라 제조 원가가 절감되는 효과를 갖는다.
더불어, 기존 첨착활성탄소와는 달리 상온에서도 우수한 질소산화물 저감능이 우수한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법의 첨착장비 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법의 고온로 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법의 에너지 분산형 분광분석(EDS) 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법의 X선 회절 곡선 그래프이다.
도 6은 본 발명의 시험예에 따른 quadrupole mass에 의한 질소산화물 저감용 첨착활성탄소의 NO 분해에 따른 NO, NO2, O2의 농도 곡선 그래프이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법에 대하여 첨부한 도 1 내지 6을 참조하면서 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법의 순서도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법의 첨착장비 개략도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법의 고온로 개략도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법의 에너지 분산형 분광분석(EDS) 사진, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법의 X선 회절 곡선 그래프, 도 6은 본 발명의 시험예에 따른 quadrupole mass에 의한 질소산화물 저감용 첨착활성탄소의 NO 분해에 따른 NO, NO2, O2의 농도 곡선 그래프이다.
구체적으로, 본 발명은 상온에서도 기존의 활성탄소보다 우수한 질소산화물(NOx)의 흡착이 가능한 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법은 장입단계(S100), 용액제조단계(S200), 도포단계(S300), 건조단계(S400), 환원단계(S500) 및 냉각단계(S600)를 포함할 수 있다.
먼저, 장입단계(S100)는 활성탄소를 첨착장비에 장입시키는 단계로, 바람직하게는, 80 내지 190℃의 건조 오븐에서 6 내지 15시간동안 건조시킨 활성탄소를 첨착장비에 장입시킬 수 있다.
이때, 건조 온도가 80℃ 미만일 경우, 건조가 충분히 발생하지 않으며, 160℃를 초과할 경우, 충분히 건조가 발생하여 비효율적이라는 문제가 발생한다.
또한, 건조 시간이 6시간 미만일 경우, 건조가 충분히 발생하지 않으며, 15시간을 초과할 경우, 충분히 건조가 발생하여 비효율적이라는 문제가 발생한다.
추가적으로, 첨착장비에 장입시키는 과정에서 활성탄소와 수분의 접촉이 발생하므로 장입 전 활성탄소 건조과정은 생략될 수도 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 장입단계(S100)는 회전식 첨착장비(1)에 활성탄소를 장입시키는 단계로, 이때, 회전식 첨착장비(1)는 드럼(10), 활성탄 출입구(11), 스프레이부(12)를 포함할 수 있다.
드럼(10)은 원활한 회전을 위해 원통형으로 형성되며, 둘레 일측에 활성탄 출입구(11)가 형성될 수 있다.
이에 따라, 활성탄 출입구(11)를 통해 활성탄소(C1)가 회전식 첨착장비(1)의 내부에 장입되며, 드럼(10)의 회전에 의해 용액이 활성탄소(C1)에 고르게 분무될 수 있다.
또한, 드럼(10)은 철, 스테인리스 스틸, 알루미나 및 알루미늄 등 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 용액에 의한 부식과 회전 시 높은 내구성을 가지기 위해 철, 스테인리스 스틸 및 알루미늄 중 하나의 재질로 형성될 수 있다.
스프레이부(12)는 용액의 분무가 가능하도록 첨착장비(1)의 내부에 형성되며, 이에 따라, 내부에 장입된 활성탄소(C1)에 금속염 용액이 도포될 수 있다. 이때, 도포되는 금속염에 대해서는 이하에서 더욱 자세하게 설명하기로 한다.
다음으로, 용액제조단계(S200)는 금속염을 용매에 용해시켜 금속염 용액을 제조하는 단계로, 금속염은 구리, 니켈, 코발트, 철, 망간 및 아연 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 금속염은 용매 100중량부에 대하여 5 내지 80중량부가 포함될 수 있다.
이때, 금속염이 5중량부 미만일 경우, 금속염 첨착량이 낮아 질소산화물의 제거능이 감소하며, 80중량부를 초과할 경우, 과한 금속염 첨착량으로 인하여 활성탄소의 기공특성이 감소하여 질소산화물의 제거능이 감소하는 문제점이 발생한다.
또한, 용매는 증류수, 에탄올 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
다음으로, 도포단계(S300)는 첨착장비(1) 내의 활성탄소(C1)에 금속염 용액을 도포하는 단계로, 스프레이부(12)를 통해 금속염 용액을 도포할 수 있다.
그러나, 이는 본 발명의 실시예에 불과하므로 금속염 용액에 활성탄소를 담지하는 방법 등 다양한 방법으로 도포될 수 있다.
또한, 금속염 용액은 활성탄소 100wt%에 대해 1 내지 80wt%가 도포되며, 바람직하게는, 5 내지 50wt% 도포될 수 있다.
이때, 금속염이 1wt% 미만일 경우, 금속염 첨착량이 낮아 질소산화물의 제거능이 감소하며, 80wt%를 초과할 경우, 과한 금속염 첨착량으로 인하여 활성탄소의 기공특성이 감소하여 질소산화물의 제거능이 감소하는 문제점이 발생한다.
다음으로, 건조단계(S400)는 도포단계(S300)에 의해 금속염 용액이 도포된 활성탄소를 건조시켜 금속염을 활성탄소의 표면에 고착화하는 단계로, 금속염 용액이 도포된 활성탄소를 건조 오븐에서 건조시킬 수 있다.
또한, 건조단계(S400)는 금속염 용액이 도포된 활성탄소를 60 내지 300℃ 온도에서 건조하며, 바람직하게는, 80 내지 150℃ 온도에서 건조시킬 수 있다.
이때, 건조 온도가 60℃ 미만일 경우, 활성탄소의 건조가 너무 느리게 이루어져 건조공정 시간이 크게 길어지는 문제점이 발생하며, 300℃를 초과할 경우, 금속촉매로 인하여 활성탄소가 산화되어 기공특성이 감소하는 문제점이 발생한다.
다음으로, 환원단계(S500)는 건조단계(S400)에 의해 건조된 활성탄소를 불활성 가스 분위기의 고온로에 장입시켜 가열한 후, 수소(H2) 가스 분위기에서 금속염을 환원할 수 있다.
이때, 불활성 가스는 질소(N2), 아르곤(Ar) 등의 불활성 기체로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 질소 가스로 형성될 수 있다.
이에 따라, 고온로 내부가 질소 가스 분위기로 형성될 경우, 수소 가스 분위기에서 가열되는 것 보다 낮은 비용이 소모되므로 전체적인 공정 비용이 절약되는 효과를 가질 수 있다.
또한, 환원단계(S500)의 고온로 가열 온도는 200 내지 500℃이며, 바람직하게는, 300 내지 400℃ 온도까지 가열될 수 있다.
이때, 가열 온도가 200℃ 미만일 경우, 환원 반응이 이루어지지 않아 질소산화물의 제거능이 감소되며, 500℃를 초과할 경우, 활성탄소가 산화되어 기공특성이 감소할 뿐만 아니라 질소산화물의 제거능이 감소하는 문제점이 발생한다.
또한, 환원단계(S500)는 고온로가 가열 온도로 가열된 후, 건조된 활성탄소를 10 내지 60분 동안 환원시키며, 바람직하게는, 30 내지 40분 동안 환원시킬 수 있다.
이때, 환원 시간이 10분 미만일 경우, 수소의 환원반응이 잘 이루어지지 않으며, 60분을 초과할 경우, 이미 환원반응이 충분히 일어나 공정비용만이 상승하는 문제점이 발생한다.
더욱 자세하게는, 환원단계(S500)는 도 3에 도시된 바와 같이 회전밀폐식 고온로(1)에서 진행되며, 이때, 고온로(2)는 관튜브(20) 및 발열체(21)를 포함할 수 있다.
관튜브(20)는 철, 스테인레스 스틸, 알루미늄 등으로 형성될 수 있으나, 바람직하게는, 고온 회전 시, 안정적인 내구성을 가지기 위해 철 재질로 형성될 수 있다.
또한, 가열 시 관튜브(20) 내부는 불활성(A) 가스 분위기로 형성되며, 이에 따라, 내부에 장입된 활성탄소(C2)의 산화 및 변질을 방지하여 정교하고 품질이 뛰어난 질소산화물 저감용 첨착활성탄소를 제조할 수 있다.
또한, 관튜브(20)가 소정 온도로 가열된 후 관튜브(20)의 내부에 수소(B) 가스가 삽입되며, 수소(B) 가스의 농도는 0.5 내지 100%이고, 바람직하게는, 2~10% 농도일 수 있다.
이때, 수소(B) 가스의 농도가 0.5% 미만일 경우 환원반응이 느리게 이루어져 환원 공정 시간이 크게 증가되며, 수소(B) 가스의 농도가 100%를 초과할 경우 폭발의 위험 및 공정비용이 높아지는 문제점이 발생한다.
발열체(21)는 관튜브(20)의 상하측에 형성되어 관튜브(21)를 고르게 가열할 수 있다.
다음으로, 냉각단계(S600)는 환원된 활성탄소를 불활성 가스 분위기에서 상온으로 냉각시켜 첨착활성탄소를 제조하는 단계로, 이때, 불활성 가스는 질소(N2), 아르곤(Ar) 등의 불활성 기체로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 질소 가스로 형성될 수 있다.
상기 본 발명의 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법에 의하면 상온 냉각 시 활성탄소의 산화 및 변질이 방지될 뿐만 아니라 기공 저감률이 낮고, 높은 질소산화물 첨착 및 저감 효과를 가지며, 더욱 자세하게는, 15~25℃ 상온, 10ppb 내지 100ppm 농도에서 질소산화물 제거율이 30 내지 100%로 높은 질소산화물 제거 효과를 가지는 질소산화물 저감용 첨착활성탄소를 제조할 수 있다.
또한, 도 4의 EDS 사진에 도시된 바와 같이, 활성탄소 표면에는 Nickel oxide가 고르게 첨착되며, 이에 따라, 기공 손실이 적게 이루어지는 것을 알 수 있다.
또한, 도 5의 XRD 곡선에 도시된 바와 같이, 활성탄소 peak와 첨착된 Nickel oxide peak intensity를 통해 활성탄소에 충분한 양의 Nickel oxide가 첨착된 것을 알 수 있다.
또한, 도 6의 NO와 O2 농도변화 곡선에 도시된 바와 같이, 첨착활성탄소는 NO를 분해시키고 그 과정에서 O2를 생성하므로 질소산화물 저감 효과가 우수한 것을 알 수 있다.
이하에서, 실시예를 들어 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들은 단지 본 발명의 바람직한 구현예를 예시하기 위한 것으로, 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
[실시예 1]
활성탄소 5g을 120℃의 건조 오븐에서 12시간 건조시켜 준비하였다. 준비한 활성탄소 5g을 첨착장비에 장입시켰다.
증류수 5ml에 Ni(NO3)2·6H2O 0.25g을 용해시켜 금속염 용액을 제조하였다.
첨착장비에 장입시킨 활성탄소에 금속염 용액을 분사한 후, 150℃의 건조오븐에서 완전히 건조하였다.
건조된 활성탄소를 질소 가스 분위기의 고온로에 장입시킨 후 400℃ 온도로 가열하고, 수소 가스를 삽입한 후 60분간 환원시켰다.
환원시킨 활성탄소를 상온으로 냉각하여 첨착활성탄소를 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1의 금속염 용액 제조 시, Ni(NO3)2·6H2O 0.5g을 용해시켜 첨착활성탄소를 제조하였다.
[실시예 3]
실시예 1의 금속염 용액 제조 시, Ni(NO3)2·6H2O 1g을 용해시켜 첨착활성탄소를 제조하였다.
[실시예 4]
실시예 1의 금속염 용액 제조 시, Ni(NO3)2·6H2O 1.5g을 용해시켜 첨착활성탄소를 제조하였다.
[실시예 5]
실시예 1의 금속염 용액 제조 시, Ni(NO3)2·6H2O 2g을 용해시켜 첨착활성탄소를 제조하였다.
[실시예 6]
실시예 1의 금속염 용액 제조 시, Ni(NO3)2·6H2O 2.5g을 용해시켜 첨착활성탄소를 제조하였다.
[실시예 7]
실시예 1의 금속염 용액 제조 시, Co(NO3)2·6H2O 0.25g을 용해시켜 첨착활성탄소를 제조하였다.
[실시예 8]
실시예 1의 금속염 용액 제조 시, Co(NO3)2·6H2O 0.5g을 용해시켜 첨착활성탄소를 제조하였다.
[실시예 9]
실시예 1의 금속염 용액 제조 시, Co(NO3)2·6H2O 1g을 용해시켜 첨착활성탄소를 제조하였다.
[실시예 10]
실시예 1의 금속염 용액 제조 시, Co(NO3)2·6H2O 1.5g을 용해시켜 첨착활성탄소를 제조하였다.
[실시예 11]
실시예 1의 금속염 용액 제조 시, Co(NO3)2·6H2O 2g을 용해시켜 첨착활성탄소를 제조하였다.
[실시예 12]
실시예 1의 금속염 용액 제조 시, Co(NO3)2·6H2O 2.5g을 용해시켜 첨착활성탄소를 제조하였다.
[비교예 1]
첨착되지 않은 야자각계 활성탄소 (신광화학공업, Korea)를 준비하였다.
[비교예 2]
첨착되지 않은 야자각계 활성탄소 (Haycarb, Sri Lanka)를 준비하였다.
[비교예 3]
첨착되지 않은 페놀계 활성탄소 (MSP-20, Kansai Coke & Chemicals Co., Japan) 를 준비하였다.
[비교예 4]
실시예 4의 금속염 첨착시, 금속염 용액에 활성탄소를 담지시켜 첨착활성탄소를 제조하였다.
[시험예 1] 활성탄소의 기공 및 질소산화물 제거 특성 분석
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 활성탄소의 기공 특성 분석을 위해 각 시료들을 573K에서 잔류 압력을 10-3torr 이하로 유지한 상태로 6시간 동안 탈기시킨 후에 등온흡착장치(BELSORP-max, BEL JAPAN, Japan)를 이용하여 77K에서 상대압력(P/P0)에 따른 질소(N2) 기체의 흡착량을 측정하여 활성탄소의 비표면적을 산출하였다.
또한, 질소산화물 제거 특성 분석을 위하여 각 시료 2g을 중앙에 분리막이 있는 석영튜브(내경: 1.03 cm, 높이: 71cm)에 투입한 후 25℃에서 일산화질소(10ppb, 30ppm, 100ppm, 500ml)를 각각 투입하였다. 석영튜브를 통과한 일산화질소의 농도는 ND-IR을 통하여 측정하였고, 60분 동안의 일산화질소의 제거율과 제거량을 산출하였다.
그 결과는 하기 [표 1]과 같다.
비표면적
(m 2 /g) 		10 ppb 30 ppm 100 ppm
NO 제거율 (%) NO 제거량 (ug/g) NO 제거율 (%) NO 제거량 (mg/g) NO 제거율 (%) NO 제거량 (mg/g)
실시예 1 1300 52 0.09 86 0.47 75 1.29
실시예 2 1230 59 0.11 98 0.54 72 1.69
실시예 3 1090 59 0.11 98 0.54 98 1.80
실시예 4 960 59 0.11 99 0.55 99 1.82
실시예 5 820 57 0.10 95 0.52 98 1.80
실시예 6 690 55 0.10 91 0.50 95 1.75
실시예 7 1310 50 0.09 84 0.46 68 1.25
실시예 8 1220 54 0.10 90 0.50 90 1.66
실시예 9 1100 57 0.10 95 0.52 98 1.80
실시예 10 970 58 0.11 96 0.53 98 1.80
실시예 11 830 56 0.10 94 0.52 99 1.82
실시예 12 700 53 0.10 89 0.49 94 1.73
비교예 1 1360 8 0.01 13 0.07 14 0.26
비교예 2 1830 9 0.02 15 0.08 16 0.30
비교예 3 2250 12 0.02 20 0.11 22 0.40
비교예 4 750 36 0.07 60 0.33 65 1.19
일반적으로, 첨착과정에서는 첨착물에 의한 기공 감소가 나타나며, 이에 따라, 실시예 1 내지 12가 비교예 1 내지 3에 비해 전체적으로 비표면적이 낮게 나타나는 것으로 파악된다.그러나, 실시예 1 내지 12가 비교예 1 내지 3에 비해 높은 질소산화물 제거율 및 제거량을 나타내는 것으로 보아, 본 발명의 질소산화물 저감용 첨착활성탄소가 우수한 질소산화물 저감 효과를 가지는 것을 알 수 있다.
또한, 스프레이부를 통해 금속염 용액이 도포된 실시예 4에 대비하여 금속염 용액에 활성탄소를 담지시킨 비교예 4의 기공특성뿐만 아니라 질소산화물 제거율 및 제거량이 낮게 나타나는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 스프레이 첨착 방법이 일반적인 담지 첨착 방법에 비해 우수한 질소산화물 저감 효과를 가지는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 3, 4, 및 5에서 제조된 첨착활성탄소는 실시예 1, 2 및 6의 첨착 활성탄소의 활성탄소보다 높은 질소산화물 제거율 및 제거량을 가지는 것을 알 수 있다.
이때, 실시예 9 내지 12에서 제조된 첨착활성탄소는 전체적으로 비교적 높은 질소산화물 제거율 및 제거량을 나타내나, 금속염 용액에 포함되는 금속염 중량이 높아 제조단가 또한 높으므로 실시예 3, 4 및 5이 가장 효과적인 질소산화물 제거율 및 제거량을 나타내는 것을 알 수 있다.
추가적으로, 실시예 1 내지 6과 실시예 7 내지 12의 비표면적의 경우, 금속염 중량 증가율 대비 기공감소율이 일정하게 나타나는 것을 알 수 있으며, 이에 따라, 첨착물에 의한 기공저감이 거의 나타나지 않는 것을 알 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
1: 첨착장비
10: 드럼
11: 활성탄 출입구
12: 스프레이부
2: 고온로
20: 관튜브
21: 발열체

Claims (9)

  1. 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법에 있어서,
    80 내지 190℃의 건조 오븐에서 6 내지 15시간동안 건조시킨 활성탄소를 첨착장비에 장입시키는 장입단계;
    금속염을 용매에 용해시켜 금속염 용액을 제조하는 용액제조단계;
    상기 금속염 용액을 첨착장비 내의 활성탄소에 도포하는 도포단계;
    상기 금속염 용액이 도포된 활성탄소를 건조 오븐에서 건조시키는 건조단계;
    상기 건조된 활성탄소를 불활성 가스 분위기의 고온로에 장입시켜 200 내지 500℃온도로 가열한 후, 수소 가스 분위기에서 상기 금속염을 10 내지 60분동안 환원시키는 환원단계 및
    상기 환원된 활성탄소를 불활성 가스 분위기에서 상온으로 냉각시켜 첨착활성탄소를 제조하는 냉각단계를 포함하고,
    상기 도포단계의 금속염 용액은,
    상기 활성탄소 100wt%에 대비하여 1 내지 80wt%를 포함하고,
    상기 건조단계는,
    상기 금속염 용액이 도포된 활성탄소를 60 내지 300℃온도에서 건조하며,
    상기 환원단계의 수소 가스의 농도는,
    0.5 내지 100%인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속염은,
    구리, 니켈, 코발트, 철, 망간 및 아연 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 불활성 가스는,
    질소 및 아르곤 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 첨착활성탄소 제조방법.
  9. 제 1항, 제2항 및 제 8항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 질소산화물 저감용 첨착활성탄소에 있어서,
    15~25℃ 온도, 10ppb 내지 100ppm 농도에서 질소산화물 제거율이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 첨착활성탄소.
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