KR20160023890A - 요오드화메틸 흡착제, 이의 용도 및 요오드화메틸의 흡착 방법 - Google Patents

요오드화메틸 흡착제, 이의 용도 및 요오드화메틸의 흡착 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160023890A
KR20160023890A KR1020167002181A KR20167002181A KR20160023890A KR 20160023890 A KR20160023890 A KR 20160023890A KR 1020167002181 A KR1020167002181 A KR 1020167002181A KR 20167002181 A KR20167002181 A KR 20167002181A KR 20160023890 A KR20160023890 A KR 20160023890A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
zeolite
adsorbent
iodide
methyl iodide
metal
Prior art date
Application number
KR1020167002181A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102075011B1 (ko
Inventor
카타리나 도나바우어
아르노 티슬러
미카 엔들러
올라프 뷔트너
Original Assignee
클라리언트 인터내셔널 리미티드
아레바 게엠베하
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 클라리언트 인터내셔널 리미티드, 아레바 게엠베하 filed Critical 클라리언트 인터내셔널 리미티드
Publication of KR20160023890A publication Critical patent/KR20160023890A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102075011B1 publication Critical patent/KR102075011B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16—Alumino-silicates
    • B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/02—Separation 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/02—Separation 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
    • B01D53/04—Separation 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 with stationary adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/68—Halogens or halogen compounds
    • B01D53/70—Organic halogen compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203—Solid 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
    • B01J20/0207—Compounds of Sc, Y or Lanthanides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203—Solid 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
    • B01J20/0222—Compounds of Mn, Re
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203—Solid 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
    • B01J20/0233—Compounds of Cu, Ag, Au
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203—Solid 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
    • B01J20/0251—Compounds of Si, Ge, Sn, Pb
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203—Solid 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
    • B01J20/0251—Compounds of Si, Ge, Sn, Pb
    • B01J20/0255—Compounds of Pb
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/046—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium containing halogens, e.g. halides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16—Alumino-silicates
    • B01J20/18—Synthetic zeolitic molecular sieves
    • B01J20/186—Chemical treatments in view of modifying the properties of the sieve, e.g. increasing the stability or the activity, also decreasing the activity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid 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 form
    • B01J20/28042—Shaped bodies; Monolithic structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid 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 form
    • B01J20/28042—Shaped bodies; Monolithic structures
    • B01J20/28045—Honeycomb or cellular structures; Solid foams or sponges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid 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 surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid 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 surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28064—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 500-1000 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid 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 surface properties or porosity
    • B01J20/28069—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3007—Moulding, shaping or extruding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3202—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
    • B01J20/3204—Inorganic carriers, supports or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3234—Inorganic material layers
    • B01J20/3236—Inorganic material layers containing metal, other than zeolites, e.g. oxides, hydroxides, sulphides or salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/38—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C17/389—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by adsorption on solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/10—Means for preventing contamination in the event of leakage, e.g. double wall
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00—Control of nuclear power plant
    • G21D3/04—Safety arrangements
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/02—Treating gases
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
    • G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/30—Processing
    • G21F9/301—Processing by fixation in stable solid media
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B01D2253/1085—Zeolites characterized by a silicon-aluminium ratio
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/112—Metals or metal compounds not provided for in B01D2253/104 or B01D2253/106
    • B01D2253/1122—Metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/306—Surface area, e.g. BET-specific surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/31—Pore size distribution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/202—Single element halogens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/206—Organic halogen compounds
    • B01D2257/2068—Iodine
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
    • G01N13/02—Investigating surface tension of liquids
    • G01N2013/0208—Investigating surface tension of liquids by measuring contact angle
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G21C19/317—Recombination devices for radiolytic dissociation products
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
    • G21C9/04—Means for suppressing fires ; Earthquake protection
    • G21C9/06—Means for preventing accumulation of explosives gases, e.g. recombiners
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

본 발명은 하나 이상의 요오다이드-흡착 금속 또는 이의 화합물을 함유하는 제올라이트(여기서, 제올라이트는 소수성 제올라이트이다)를 포함하는 요오드화메틸 흡착제에 관한 것이다. 흡착제의 용도 및 요오드화메틸의 흡착 방법이 또한 명시되어 있다.

Description

요오드화메틸 흡착제, 이의 용도 및 요오드화메틸의 흡착 방법{METHYL IODIDE ADSORBER, USE OF THE SAME, AND METHOD FOR ADSORPTION OF METHYL IODIDE}
본 발명은 요오드화메틸 흡착제, 이의 용도 및 요오드화메틸의 흡착 방법에 관한 것이다.
원자력 발전소에서는 방사성 물질과 접촉하는 모든 성분들이 이른바 "원자력 섬(nuclear island)"에 함유된다. 이는 1차 회로, 범람 원지(flood basin) 및 코어 캐처(core catcher)를 갖는 안전 용기(내부 격납)를 포함한다. 안전 용기의 상부에는 촉매 재조합기 및 재조합기 시스템이 예를 들면, Al2O3상 Pd와 설치될 수 있으며, 이는 수소 폭발을 방지하기 위하여, 대기중 수소의 비율을 제한하기로 되어 있는 것이다.
핵분열 원자로에서는 정상 작동 동안, 그러나 특히 실패의 경우, 우라늄의 고체 붕괴 동위원소, 또는 우라늄 핵분열로부터 발생하는 딸 동위원소(daughter isotope) 및 중성자 포획으로 인한 보다 높은 동위원소 이외에, 기체상 방사성 화합물이 또한 발생하는데, 이는 결코 환경으로 방출되지 않아야 한다. 수소 이외에, 이들중 가장 중요한 것은, 방사성 요오드 및 요오드화메틸이다.
수소는 정상 작동에서 소량으로 생성되고, 연료봉의 금속 케이싱과 물의 반응으로 인한 현저한 온도 상승과 관련된 실패의 경우 대량으로 생성된다. 이러한 수소로 인해 이후, 가스 폭발에서 안전 용기의 파괴 및 대량의 방사성 물질의 방출(예: 체르노빌 및 후쿠시마 사고)에 이를 수 있다. 이러한 재난을 피하기 위하여, 보다 최근에는 원자력 발전소에 재조합기 시스템을 설치하거나 발전소가 이로 개조중이다. 이는 수동 시스템으로, 이의 목적은 대기 상태하에 실온에서 형성된 수소를 촉매적으로 재산화시키고, 수증기를 형성하여, 폭발성 대기의 생성을 피하는 것이다. 재조합기는 사용후연료 저장조 및 연료 요소 용기에도 사용되어, 방출된 수소가 폭발 농도에 이르기 전에 반응하여 물을 형성할 수 있도록 보장할 수 있다.
핵분열 생성물인 세슘 및 요오드로부터, 요오드화세슘이 또한 연료봉에서 생성되며, 이는 연료봉에 보유되지 않는 경우, 원자로 섬프(reactor sump)에서 회수된다. 방사선분해로 인하여 또는 핫 스팟(예: 수소 재조합기에서의 핫 스팟)에서, 요오드 원소가 원자로 섬프 중의 요오드화세슘으로부터 형성되고, 정상 작동에서도 이의 휘발성으로 인하여 원자로 섬프로부터 빠져나갈 수 있다. 원자로 환경으로부터의 유기 물질(예: 염료)과의 이의 반응성으로 인하여, 유리 요오드가 그 다음 반응하여 요오드화메틸을 형성할 수 있다. 이러한 휘발성 방사성 물질은 원자로 쉘 내부의 기체 스톡에 축적되어 이로부터 흡착되어야 한다. 형성된 다수의 화합물은 또한 에어로졸 결합되어 존재하고 실패의 경우 방출된다.
형성된 방사성 요오드 동위원소 대부분은 짧은 반감기를 갖고, 따라서, 실패의 경우 높은 방사능 활성으로 인하여, 생명에 매우 상당히 위험이 된다. 요오드는 갑상선에서 흡수되고, 고농도에서는 갑상선암을 발생시킨다. 특히 반감기가 8일인 요오드 131(iodine 131)이 여기서 언급될 수 있다.
그러므로, 원자로를 설치 또는 안전한 작동에서의 개조를 위하여, 또는 폐쇄시 또는 해체 동안 또는 그 이후 원자로의 안전성을 보장하기 위하여, 고습도하에서도 안정한 방사성 요오드화메틸 흡착제가 요구된다.
새로운 지식 및 안전성 조건을 기반으로 하여, 유기 요오드화메틸의 보존은 이제 도전이 되었으며, 이는 또한 2011년의 후쿠시마 사건으로부터 배운 교훈이기도 하다. 이제까지는 기술적인 해결책이 전혀 없었다. 그러나, 다양한 접근법이 추진되어 왔다. 요오드 원소의 침착용 흡착 물질, 예를 들면, 은으로 담지된(loaded) 산화알루미늄이 공지되어 있다. 그러나, 억제로 인하여, 이는 수증기하에서는 매우 유용하지는 않다.
이제까지는 요오드화메틸을 침착시키기 위한 작동 가능한 기술적으로 정교한 수단은 없었다. 은 함유 흡착 물질이 요오드화메틸의 흡착에 적합하다는 것이 공지되어 있다. 형성된 요오드화은은 융점이 약 600℃이고 비점이 약 1500℃이므로, 통상의 조건하에서는 대체로 안정하다. 그러나, 공지된 흡착 물질의 경우, 높은 수증기 농도하에서는 물이 흡착제의 다공성 구조에 혼입되어 요오드화메틸의 흡착을 억제하는 것이 가능하다. 이러한 억제를 방지하기 위한 실행 가능한 수단으로 유기 실란 화합물에 의한 외부 흡착제 표면의 실란화가 있다. 이러한 방법은 고가이고 심각한 기술적 문제를 나타낸다. 실란 층은 약 180℃부터 분해되어, 상당한 열을 발생시킨다. 이는, 이 온도로부터 시작하여 추가의 요오드화메틸 흡착이 발생할 수 없고, 게다가, 존재할 수 있는 어떠한 수소도 고도의 발열 조건으로 인하여 점화될 가능성이 있어서, 원치 않는 부수적인 폭발 현상에 이를 수 있음을 의미한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 위에서 언급한 단점을 피하고, 또한, 높은 안정성 및 높은 요오다이드 흡착능을 특징으로 하는 흡착 물질을 제공하는 것이었다.
당해 목적은 청구항 1에 따르는 요오드화메틸 흡착제, 청구항 11에 따르는 이의 용도 및 청구항 13에 따르는 요오드화메틸의 흡착 방법에 의하여 달성되었다.
한 양태에서, 하나 이상의 요오다이드 흡착 금속 또는 이의 화합물을 함유하는 제올라이트(여기서, 제올라이트는 소수성 제올라이트이다)를 포함하는, 요오드화메틸 흡착제가 명시된다.
또 다른 양태는 요오드화메틸, 방사성 요오드화메틸, 요오드 및/또는 방사성 요오드의 흡착을 위한, 하나 이상의 요오다이드-흡착 금속(iodide-adsorbing metal) 또는 이의 화합물을 함유하는 제올라이트(여기서, 제올라이트는 소수성 제올라이트이다)를 포함하는 요오드화메틸 흡착제의 용도에 관한 것이다.
추가의 양태에 따라, 요오드화메틸의 흡착 방법에서, 요오드화메틸은 하나 이상의 요오다이드-흡착 금속 또는 이의 화합물을 함유하는 제올라이트(여기서, 제올라이트는 소수성 제올라이트이다)를 포함하는 흡착제와 접촉시킨다.
놀랍게도, 당해 양태의 흡착제는 매우 소수성이고, 높은 요오다이드 흡착능을 나타내며, 광범위한 수증기 농도 및 온도에 걸쳐 이러한 특성에 대하여 안정하다. 게다가, 존재할 수 있는 어떠한 수소의 발열 점화 위험이, 소수성 특성 및 발열 조건하에 탈착 가능한 실란 층의 부재로 인하여 명백하게 감소된다.
추가의 특징 및 기능성은 다음의 양태의 설명, 도면 및 종속항에서 찾을 수 있다.
본원에 기재되고 상호 배타적이지 않는 양태의 모든 특징은 서로 결합될 수 있다. 한 양태의 요소는 추가의 언급 없이 다른 양태에 사용될 수 있다. 본 발명의 양태를 다음의 예에 의하여 이제 보다 상세히 설명하며, 이로써 본 발명의 양태를 제한하려는 것은 아니다.
다음의 양태의 설명에서, 요오드화메틸 흡착제는 간단히 흡착제라고 한다. 다음의 설명 이외에, 용어 제올라이트 및 제올라이트 물질은 동의어로 사용된다. 용어 "금속 또는 이의 화합물"은 금속의 전구체 또는 금속의 전구체의 화합물로서 이해하거나 이러한 전구체를 포함할 수 있다. 또한 금속은 이온 형태로 존재할 수 있다. 추가로, 용어 "촉진제"는 촉진제의 전구체, 촉진제의 화합물 또는 촉진제의 전구체의 화합물로서 이해하거나 이러한 전구체를 포함할 수 있다.
"요오다이드-흡착 금속"이라는 표현은 요오다이드 및 양태에서는 또한 요오드를 물리적으로 및/또는 화학적으로 흡착하는 금속을 포함하거나 나타낸다. 예를 들면, 은(silver)이 양태에서 요오다이드-흡착 금속으로서 사용되는 경우, 이는 요오드화메틸과 반응하여 요오드화은을 형성하고 이에 따라 화학적 흡착에 의하여 흡착제에 요오드화메틸을 결합시킨다.
추가로, 본 발명의 양태는 은-함유 소수성 제올라이트에 대하여 아래에 기재되어 있으며, 본 발명을 이러한 귀금속으로 제한하려는 것은 아니다.
용어 "포함"은 양태에서 "실질적으로 이루어짐" 또는 "이루어짐"을 포함하고, 당해 용어들에 의하여 대체될 수 있다. 이는 따라서 "포함"이라는 단어의 문법적 변형에 적용한다. 추가로, 값의 범위의 기재에 대하여, 보다 협소한 대체 범위 또는 바람직한 범위를 갖는 넓은 범위의 기재는 또한 명시된 하한과 명시된 상한의 어떠한 조합에 의해서라도 형성될 수 있는 범위를 개시하기도 한다.
한 양태에서, 하나 이상의 요오다이드-흡착 금속 또는 이의 화합물을 함유하는 제올라이트(여기서, 제올라이트는 소수성 제올라이트이다)를 포함하는, 요오드화메틸 흡착제가 명시된다. 요오다이드-흡착 금속은 양태에서 또한 요오드를 흡착시키는 금속이다. 흡착제는 또한 예를 들면, 99%를 초과하는 흡착률로, 요오드 원소를 흡착할 수 있다.
요오다이드-흡착 금속은 예를 들면, 은(Ag), 이트륨, 세륨, 마그네슘, 나트륨, 주석 및 납으로부터 선택될 수 있다. 양태에서, 당해 요오다이드-흡착 금속 중 몇 개가 사용되는 것도 가능하다. 추가로, 요오다이드-흡착 금속중 하나 이상이 이의 양이온성 형태에 함유될 수 있다. 은이 요오다이드-흡착 금속으로서 바람직하게 사용된다. 은이 요오다이드-흡착 금속으로서 사용되는 경우, 비점이 1500℃인, 생성된 요오드화은의 증기압은 매우 낮아서, 방사성 요오드가 흡착제에 확실히 결합된다.
노심 융해(nuclear meltdown) 동안 약 1200℃ 초과의 온도에 이르는 경우, 방사성 요오드는 양태의 흡착제로부터 방출되는 것이 아니라, 제올라이트의 열역학적으로 보다 안정한 구조(홍연석 또는 석영)로의 변환으로 인하여, 진정한 의미에서 유리화되어, 용융될 때까지 석영 또는 홍연석에 각각 약 1700℃의 온도까지, 확실히 저장된다.
위에서 설명한 바와 같이, 양태의 요오드화메틸 흡착제는 소수성이고, 또한 놀랍게도, 현저한 요오다이드 흡착 능력을 나타낸다. 양태에서, 이는 99%를 초과하는 요오다이드 침착을 유도할 수 있다. 추가로, 요오드화메틸 흡착제는 광범위한 수증기 농도 및 온도에 걸쳐 이들 특성 면에서 안정하다. 특히 소수도, 즉 발수도는 고온에서도 안정하다. 추가로, 존재할 수 있는 어떠한 수소의 발열성 점화 위험은 소수성 특성에 의하여 명백히 감소된다. 이러한 효과는 예를 들면, 요오다이드-흡착 금속으로 담지되지 않거나 도핑되지 않은, 생성에 사용된 제올라이트가 자체로 소수성인 경우, 즉 높은 "고유" 소수도를 갖는 경우 관찰된다. 일부 예에서, 제올라이트 및/또는 흡착제의 소수도는 또한 1000℃를 초과하는 제올라이트 구조의 파괴까지의 고온에서 보유될 수도 있다.
추가로, 양태에 사용된 제올라이트의 소수성 특성 때문에, 예를 들면, 유기규소 화합물로 피복하는 공정 또는 기타의 수단이 요오다이드-흡착 금속으로 담지된(loaded) 제올라이트 또는 흡착제를 소수성으로 만드는 데 필요하지 않다. 그 결과, 흡착제의 재생이 가열에 의하여 가능하게 된다. 제올라이트의 소수성 특성은 본 발명의 양태에서 고온에 의하여 부정적으로 영향받지 않는다. 더욱이, 생성된 분해 생성물의 양은 소수성 피막을 갖는 흡착제와 비교하여 명백히 감소된다.
본 발명과 관련하여, 제올라이트 또는 제올라이트 물질이란, 국제 광물학 협회의 정의(D.S. Coombs et al., Can. Mineralogist, 35, 1997, 1571)에 따라, 상호 연결된 사면체의 골격을 특징으로 하는 구조를 갖는 결정성 물질을 의미한다. 각각의 사면체는 하나의 중심 원자를 둘러싼 4개의 산소원자로 이루어지며, 여기서 골격은 통상적으로 물 분자 및 교환될 수 있는 골격외 양이온에 의하여 점유되는 채널 및 케이지 형태의 개방 공동을 함유한다. 물질의 채널은 게스트 화합물로의 접근을 허용하기에 충분히 크다. 수화 물질의 경우, 약 400℃ 미만의 온도에서 통상적으로 탈수가 발생하고, 대부분의 경우 가역적이다.
양태에서 사용될 수 있는 제올라이트 물질은 예를 들면, 실리케이트, 규산알루미늄, 규소 알루미늄 포스페이트, 금속 알루미늄 포스포실리케이트, 갈륨 알루미늄 실리케이트, 보로알루미늄 실리케이트 또는 티타늄 실리코알루미노포스페이트(TAPSO)일 수 있고, 여기서 규산알루미늄 제올라이트라고도 하는, 규산알루미늄이 특히 바람직하다. 양태에서 사용된 제올라이트는 추가로, 고비율의 SiO2를 특징으로 할 수 있으며, 이는 예를 들면, 85중량%, 바람직하게는 98중량%를 초과한다.
용어 "규산알루미늄"이란, 국제 광물학 협회의 정의(D.S. Coombs et al., Can. Mineralogist, 35, 1997, 1571)에 따르면, 통상적 산소원자에 의하여 연결된 SiO4/2 및 AlO4 /2 사면체로 구성되어 규칙적 3차원 네트워크를 형성하는 일반식 Mn+[(AlO2)x(SiO2)y]xH2O의 3차원 네트워크 구조를 갖는 결정성 물질을 의미한다. 이른바 "뢰벤슈타인(Lowenstein) 규칙"에 따르면 Si/Al 원자비 = y/x는 언제나 1 이상이고, 이로써 2개의 인접한 음으로 하전된 AlO4 /2 사면체는 인접하게 발생할 수 없다. 규산알루미늄 제올라이트에서의 SiO2/Al2O3 비는 계수(modulus)라고 하기도 한다.
흡착제의 추가의 양태에서, 제올라이트는 본질적으로 소수성 제올라이트이며, 즉 요오다이드-흡착 금속으로 가중되지 않은 제올라이트는 이미 소수성이다. 이는 요오다이드-흡착 금속을 함유하는 제올라이트 및 이에 따라 또한 양태의 흡착제가 추가의 부형제 또는 수단 없이 또한 소수성이라는 놀라운 결과를 갖는다. 즉, 본 발명의 상황 내에서 요오다이드-흡착 금속으로 도핑하면 제올라이트의 소수도/친수도가 약간만 변화된다는 것이 나타났다. 고유 소수도로 인하여, 이의 소수성 특성을 생성하거나 강화시키기 위하여 사용된 제올라이트의 추가의 처리가 불필요해진다. 추가로, 고유 소수도로 인하여, 새로운 흡착제 뿐만 아니라 보다 장기간 동안 저장된 흡착제 또는 사용된 흡착제도, 예를 들면, 건조와 같은 추가의 재생 없이 사용할 준비가 된다.
흡착제의 추가의 양태에서, 제올라이트는 규산알루미늄이고/이거나, 94중량% 초과, 바람직하게는 98중량% 초과의 SiO2 비율을 갖는다. SiO2 비율이 94중량% 초과, 바람직하게는 98중량% 초과인 규산알루미늄 제올라이트가 사용되는 양태가 바람직하다. SiO2/Al2O3 계수의 함수로서 대략적인 SiO2 비율은 다음과 같다:
Figure pat00001
본 발명의 양태에서 사용된 제올라이트는 요오다이드-흡착 금속으로 가중되지 않은 상태에서도 5 초과, 바람직하게는 20 초과, 추가로 바람직하게는 30 초과, 보다더 바람직하게는 50 초과, 특히 100 초과의 SiO2/Al2O3 비를 갖는다. 놀랍게도, 이렇게 높은 SiO2/Al2O3 비만으로 요오다이드-흡착 금속으로 담지되지 않고/또는 요오다이드-흡착 금속으로 담지된(loaded) 제올라이트, 뿐만 아니라 전체 흡착제의 충분히 소수성인 특성이 발생된다는 것이 밝혀졌다. 일부 양태에 따라, 사용된 제올라이트의 SiO2/Al2O3 비는 100 초과 또는 140 초과, 예를 들면, 100 내지 250 또는 130 내지 170의 범위에 있다.
양태에서 사용된 제올라이트 물질은 바람직하게는 다음의 구조 유형들: ABW, ACO, AEI, AEL, AEN, AET, AFG, AFI, AFN, AFO, AFR, AFS, AFT, AFX, AFY, AHT, ANA, APC, APD, AST, ASV, ATN, ATO, ATS, ATT, ATV, AWO, AWW, BCT, BEA, BEC, BIK, BOG, BPH, BRE, CAN, CAS, CDO, CFI, CGF, CGS, CHA, CHI, CLO, CON, CZP, DAC, DDR, DFO, DFT, DOH, DON, EAB, EDI, EMT, EON, EPI, ERI, ESV, ETR, EUO, EZT, FAR, FAU, FER, FRA, GIS, GIU, GME, GON, GOO, HEU, IFR, IHW, ISV, ITE, ITH, ITW, IWR, IWV, IWW, JBW, KFI, LAU, LEV, LIO, LIT, LOS, LOV, LTA, LTL, LTN, MAR, MAZ, MEI, MEL, MEP, MER, MFI, MFS, MON, MOR, MOZ, MSE, MSO, MTF, MTN, MTT, MTW, MWW, NAB, NAT, NES, NON, NPO, NSI, OBW, OFF, OSI, OSO, OWE, PAR, PAU, PHI, PON, RHO, RON, RRO, RSN, RTE, RTH, RUT, RWR, RWY, SAO, SAS, SAT, SAV, SBE, SBS, SBT, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SFO, SGT, SIV, SOD, SOS, SSY, STF, STI, STT, SZR, TER, THO, TON, TSC, TUN, UEI, UFI, UOZ, USI, UTL, VET, VFI, VNI, VSV, WEI, WEN, YUG 및 ZON 중의 하나에 상응할 수 있으며, 여기서 제올라이트 물질은 바람직하게는 12-환 기공 시스템(BEA, FAU)을 갖고, 특히 바람직하게는 베타 구조 유형(BEA)이다. 위의 세 문자 코드 명명법은 "IUPAC 제올라이트 명명법 위원회"에 상응한다. 또한, 본 발명의 양태에 따라, 제올라이트는 AFI, AEL, BEA, CHA, EUO, FAU, FER, KFI, LTL, MAZ, MOR, MEL, MTW, OFF, TON 및 MFI로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 명명된 제올라이트 구조 유형은, 이들로, 목적하는 소수성 특성 및/또는 목적하는 활성이 흡착제의 낮은 금속 하중으로 특히 유리하게 실현될 수 있으므로, 본 발명의 목적에 적합하다.
추가의 양태에 따라, 제올라이트는 미세다공성일 수 있다. 추가로, 제올라이트 또는 흡착제는, 특히 제올라이트를 함유하고 성형체로서 형성되는 흡착제의 경우, 또는 제올라이트를 함유하고 지지물 위에 배열되는 워시코트의 경우, 미세기공의 비율이 제올라이트 또는 흡착제의 총 기공 용적에 대하여, 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과일 수 있다. 본 발명과 관련하여, 용어 미세기공, 중기공 및 대기공이란, 직경이 각각 1nm 미만(미세기공), 1 내지 50nm(중기공) 또는 50nm 초과(대기공)인 기공을 의미한다.
양태에 따르는 제올라이트의 미세다공성은 제올라이트내 요오다이드-흡착 금속의 강하고 안정한 분산도를 발생시키는데, 이는 제올라이트의 미세다공성 및 균일한 기공 구조로 인하여, 금속이 강하게 분산되고 따라서 제올라이트 전체에 균일하게 분포되기 때문이다. 또한, 이는 제올라이트로의 요오다이드의 흡착을 촉진시키는데, 이는 유사하게 담지된(loaded) 기타 구조, 예를 들면, 산화알루미늄과 비교하여, 양태의 제올라이트가 증가된 요오다이드 흡착능을 나타내기 때문이다. 또한, 양태에서, 흡착된 요오다이드를 갖는 금속의 증기압은 미세다공성 구조로 인하여 감소된다. 예를 들면, 은이 요오다이드-흡착 금속으로서 사용되는 경우, 비점이 1500℃인, 생성된 요오드화은의 증기압은 매우 낮다. 또한, 약 1200℃를 초과하는 온도에 도달한다면, 노심 융해의 경우, 방사성 요오다이드가 방출되는 것이 아니라, 제올라이트의 열역학적으로 보다 안정한 구조(홍연석 또는 석영)로의 변환으로 인하여, 진정한 의미에서 유리화되어, 용융까지 석영 또는 홍연석에 각각 약 1700℃의 온도까지, 확실히 저장된다.
흡착제의 바람직한 양태에서, 요오다이드-흡착 금속은 실질적으로 제올라이트의 기공에 위치할 수 있다. 이는 또한 제올라이트에 강하고 안정한 금속의 분산도를 유도하는데, 이는 금속이 따라서 추가로 강하게 분산되어, 제올라이트 전체에 균일하게 분포되기 때문이다. 또한, 이는 제올라이트내 요오다이드의 흡착을 촉진시킨다. 추가로, 고온에서 보다 큰 입자를 형성하여, 유효 표면적 및 이에 따른 성능의 손실을 유도하는, 요오다이드-흡착 금속의 응집은 이로써 명백하게 느려지거나 방지된다.
요오다이드-흡착 금속, 예를 들면, 은은 예를 들면, 이온 교환 또는 함침에 의하여 제올라이트로 도입될 수 있다. 요오다이드-흡착 금속은 입자의 형태로 제올라이트에 존재할 수 있다. 추가로, 입자는 0.5 내지 5nm, 바람직하게는 0.5 내지 1.5nm의 평균 직경을 가질 수 있고 따라서 바람직하게는 XRD 무정형이다.
양태의 흡착제는 요오다이드-흡착 금속에 의하여 수(水) 분해를 감소시키기 위한 하나 이상의 촉진제를 함유할 수 있다. 요오다이드-흡착 금속은 예를 들면, 귀금속일 수 있으므로, 수소 및 산소를 형성하는 물의 촉매적 분해가 증가된 온도 및 수증기 농도에서 발생할 수 있다. 이러한 문제는 요오드화메틸 흡착제를 촉진제로 도핑함으로 인하여 양태에 따라 해결된다.
촉진제는 예를 들면, 납(Pb)을 포함할 수 있다. 요오다이드 흡착능은 촉진제에 의하여 감소되지 않고, 그보다는 요오다이드-흡착 금속의 수 분해 경향이 감소되어, 수소 기체의 형성을 피하게 된다.
추가의 양태에서, 제올라이트 또는 흡착제 중의 요오다이드-흡착 금속의 함량은 0.1 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 30중량%, 가장 바람직하게는 10 내지 20중량%이다. 추가로, 제올라이트 또는 흡착제 중의 촉진제 또는 납의 함량은 1 내지 30중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 30중량%, 추가로 바람직하게는 10 내지 20중량%, 가장 바람직하게는 3 내지 6중량%일 수 있다.
구현예의 제올라이트 또는 흡착제의 BET 표면적은 10 내지 1000㎡/g, 바람직하게는 300 내지 900㎡/g, 특히 바람직하게는 500 내지 700㎡/g일 수 있고/거나, 구현예의 제올라이트 또는 흡착제의 전체 기공 용적은 100㎣/g 초과, 바람직하게는 200㎣/g 초과일 수 있다. 흡착제의 흡착능은 유리하게는 개별적으로 또는 함께 이들 특성에 의하여 영향받을 수 있다.
구현예의 흡착제는 벌크 물질로서 형성될 수 있다. 흡착제는 추가로 예를 들면, 제올라이트로 피복된 압출물, 성형체 또는 입자로 형성될 수 있다. 예를 들면, 벌크 물질은 요오다이드-흡착 금속으로 담지된(loaded) 제올라이트의 세라믹 질량의 가압 또는 압출에 의하여 생성된 성형체 또는 펠릿으로 이루어질 수 있다.
구, 환, 원주, 중공 원주, 삼엽 또는 원추 형태가 흡착제 또는 성형체의 기하 형태의 예로서 언급될 수 있으며, 여기서 모노리스(monolith), 예를 들면, 모노리스 봉소체(monolithic honeycomb body)가 특히 바람직하다
추가로, 흡착제는 제올라이트 또는 제올라이트를 함유하는 워시코트가 도포된 지지물을 포함할 수 있다. 임의로 바람직하게는 실리케이트 결합제를 첨가한, 현탁제, 예를 들면, 물 중의 제올라이트의 현탁물 또는 슬러리가 워시코트로서 작용한다. 제올라이트는 예를 들면, 현탁물 또는 워시코트로 피복 또는 용액으로부터 성장시켜 지지물에 도포할 수 있다.
흡착제 및/또는 지지물은 봉소 형태 또는 판상 형태일 수 있고, 예를 들면, 시트로 형성될 수 있다. 판상형 변형으로 원자력 발전소의 안전 용기의 상부에 몇 개의 흡착제의 병렬 설치가 가능하여, 요오드화메틸을 함유하는 기체로 흡착제를 통한 우수한 유동을 달성하는 것이 가능하다.
또한, 워시코트와 관련하여, 흡착제가, 봉소 형태인 범위 내에서는, 봉소체의 용적에 대하여, 0.1 내지 4.0g/ℓ, 보다 바람직하게는 0.4 내지 1.5g/ℓ, 가장 바람직하게는 0.4 내지 1.0g/ℓ의 요오다이드-흡착 금속 하중을 함유하는 것이 바람직하다.
양태에서, 지지물은 지지 물질로서, 금속 산화물, 바람직하게는 산화티탄, 산화세륨, 산화알루미늄, 산화주석, 산화지르코늄, 산화규소, 산화아연, 산화알루미늄-산화규소 또는 규산마그네슘, 또는 위에서 명명한 산화물 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 세라믹 물질로 제조된 지지물 또는 지지체가 사용될 수 있다. 세라믹 물질은 종종 근청석(cordierite), 멀라이트(mullite), 알파-알루미늄 옥사이드, 탄화규소 또는 티탄산알루미늄과 같은 비표면적이 작은 불활성 물질이다. 그러나, 사용된 지지 물질은 또한 감마-알루미늄 옥사이드 또는 TiO2와 같은 비표면적이 큰 물질로 이루어질 수도 있다. 금속 또한 지지 물질로서 사용될 수도 있다. 바람직한 지지물 또는 지지체는 따라서 예를 들면, 금속박 또는 소결 금속박 또는 금속 직물을 갖는, 어떠한 금속 또는 금속 합금으로 제조되고, 예를 들면, 압출, 권취 또는 스택킹에 의하여 생성된 시트로부터 형성되기도 한다.
추가로, 양태의 흡착제는 요오드화메틸, 방사성 요오드화메틸, 요오드 및/또는 방사성 요오드의 흡착에 사용될 수 있다. 흡착제는 특히 원자력 발전소, 재처리 공장 또는 연료 요소 저장 시설에 또는 그 부근에, 예를 들면, 원자력 발전소의 안전 용기 또는 사용후 연료 저장조, 또는 조사 또는 사용후 연료 요소용 용기에 사용될 수 있다.
더욱이, 흡착제는 재조합기라고도 하는, 수소 재조합 촉매와 함께 사용될 수 있다. 이는 흡착제에 함유된 촉진제 대신, 또는 촉진제 이외에 사용될 수 있다. 이러한 방법으로 증가된 온도 및/또는 증가된 수증기 농도에서 요오다이드-흡착 금속에 의하여 촉매된 물의 수소 및 산소로의 분해를 피하거나 방지하는 것이 가능하다.
추가의 양태는 요오드화메틸을 위에서 언급한 양태에 따르는 흡착제와 접촉시키는, 요오드화메틸의 흡착 방법에 관한 것이다. 요오드화메틸 이외에, 요오드 또한 위에서 언급한 양태에 따르는 흡착제와 접촉시키고 후자에 의하여 흡착될 수 있다. 특히 당해 방법이 원자력 발전소, 재처리 공장 또는 연료 요소 저장 설비에 사용되는 경우, 요오드화메틸 및/또는 요오드는 방사성일 수 있다.
실시예의 흡착제는 요오다이드-흡착 금속이 소수성 제올라이트 물질로 도입되는 방법에 의하여 생성될 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 본질적으로 소수성인 제올라이트는 위에서 기재한 바와 같이, 제올라이트 물질로서 사용될 수 있다. 흡착제는 바람직하게는 제올라이트 물질로부터 제조되거나 이로 피복된 가공 완료된 성형체의 금속 담지(loading), 예를 들면, 함침에 의하여 생성한다.
흡착제의 제조방법의 또 다른 예는 a) 이하, 금속 화합물이라고도 하는 요오다이드-흡착 금속의 화합물을 제올라이트 물질로 혼입시키고; b) 금속 화합물로 담지된(loaded) 제올라이트 물질을 다공성일 수 있는 지지 물질과 습식 밀링(milling)시키고; c) 담지된 제올라이트 물질 및 지지 물질을 포함하는 혼합물을 건조시킴을 포함한다. 단계 a) 이후 단계 b) 전에, 금속 화합물이 제올라이트 물질에 고정되는, 고정 단계를 수행할 수 있다. 추가로, 안정화 단계를 수행하여 흡착제를 안정화시킬 수 있다. 액체이고 건조 후 다공성인, 빈질(Bindzil)과 같은 실리카 졸이 종종 지지 물질로서 사용된다. 이러한 방법으로 내부 표면이 요오다이드-흡착 금속으로 담지된, 제올라이트 물질 뿐만 아니라, 다공성 지지 물질을 포함하는 흡착제를 수득할 수 있다.
예를 들면, 단계 b)에서 수득한 습윤 혼합물 또는 단계 c)에서 수득한 건조 혼합물을 슬러리 또는 워시코트 중에서 지지물에 도포할 수 있다. 본 발명의 상황 내에서, 흡착제란, 따라서 통상적으로 하나 이상의 요오다이드-흡착 금속을 함유하는 다공성 층으로 지지체를 피복하여 생성된 흡착제를 의미할 수도 있다.
본원에서 금속 화합물이라고도 하는, 요오다이드-흡착 금속의 화합물의 제올라이트 물질 또는 제올라이트로의 도입은 고체 물질 교환 또는 고형체 이온 교환에 의하여 본 발명의 양태를 생성하기 위하여 수행할 수 있다. 예를 들면, 도입은 제올라이트 물질을 볼 밀에서 건조 상태에서 금속 화합물과 혼합한 후, 고온에서, 바람직하게는 450 내지 650℃의 온도에서 템퍼링(tempering)함로써 수행한다. 대안적으로, 금속 화합물은 예를 들면, 금속 화합물의 용액을 제올라이트 물질로 분무함으로써 제올라이트 물질을 금속 화합물의 용액으로 함침시켜 도입한다. 함침은 또한 난류가 챔버에 대한 흡인 적용 및 대기압 미만 우세에 의하여 발생하는 챔버 내에서 수행할 수도 있다. 양태를 제조하기 위한 또 다른 방법에 따라, 금속 화합물은 기공 충전법에 의하여 제올라이트 물질을 금속 화합물의 용액으로 함침시켜 도입한다. 여기에서, 제올라이트 물질은 일정량의 용액과 접촉시키고, 이의 용적은 사용된 제올라이트 물질의 기공 용적에 상응한다.
추가의 예에서, 우선 예를 들면, 봉소형 지지물은 제올라이트 물질 및 다공성 지지 물질, 예를 들면, 다공성 실리카를 함유하는 워시코트로 피복한다. 그 다음, 피복된 지지물을 하소시킨다. 후속적으로, 피복된 지지물을 예를 들면, 요오다이드-흡착 금속의 니트레이트 용액으로 함침시킨다. 함침된 피복 지지물을 그 다음 건조시킨다.
흡착제 제조법에서, 상응하는 니트레이트, 아세테이트, 옥살레이트, 타르트레이트, 포르메이트, 아민, 설파이트, 카보네이트, 할라이드 또는 하이드록사이드가 요오다이드-흡착 금속 또는 촉진제의 화합물로서 사용될 수 있다.
양태에 따르는 흡착제의 제조에서 제올라이트 물질은, 추가로, 예를 들면, BEA형 구조 또는 MCM 계통의 미세다공성(microporous) 또는 중간다공성(mesoporous) 제올라이트 물질일 수 있다.
양태의 흡착제는 더욱이 다봉형(polymodal) 기공 분포를 갖는 흡착제일 수 있으며, 즉 이는 미세기공 및 중기공 뿐만 아니라 대기공을 함유한다. 본 발명과 관련하여, 용어 미세기공, 중기공 및 대기공이란, 직경이 각각 1nm 미만(미세기공), 1 내지 50nm(중기공) 및 50nm 초과(대기공)인 기공을 의미한다. 미세기공 및 중기공/대기공의 비율은 ASTM D-4365-85에 따르는 이른바 "t-플롯" 방법에 의하여 측정한다.
양태에 따르는 흡착제는 예를 들면, 하나 이상의 요오다이드-흡착 금속 및 다공성 SiO2 함유 결합제를 함유하는, 미세다공성 제올라이트 물질을 포함할 수 있으며, 여기서 흡착제는 예를 들면, 직경이 1nm 미만인 미세기공의 비율이 흡착제의 총 기공 용적에 대하여 70% 초과일 수 있다. 추가로, 제올라이트 물질은 알루미늄 비율이 2mol% 미만일 수 있다. 제올라이트 물질/결합제 중량비(각각의 건조 질량에 대한)는 99:1 내지 1:99일 수 있다. 중기공 및 대기공을 거의 함유하지 않는 순수한 SiO2 결합제, 예를 들면, 빈질 2034 DI 현탁물(Eka Chemicals AB, Bohus/Sweden)이 SiO2 함유 결합제로서 사용될 수 있다. 요오다이드-흡착 금속을 함유하는 미세다공성 제올라이트 물질 및 중기공 및 대기공을 거의 갖지 않는 순수한 SiO2 결합제를 포함하는 흡착제가 명백하게 보다 높은 요오다이드 흡착능을 갖는다는 것이 밝혀졌다.
양태의 이러한 흡착체는 a) 요오다이드-흡착 금속의 화합물을 미세다공성 제올라이트 물질로 도입하고; b) 이렇게 생성된 금속 화합물로 담지된 제올라이트 물질을 다공성 SiO2 함유 결합제 및 용매와 혼합하고; c) 금속 화합물로 담지된 제올라이트 물질 및 결합제를 포함하는 혼합물을 건조시켜 제조할 수 있다. 단계 b)에서 수득한 혼합물은 지지체라고도 하는, 지지물에 도포할 수 있다.
양태의 흡착제의 추가의 제조방법에서, 본원에서 요오다이드-흡착 금속 이외에, 이금속 흡착제라고도 하는 금속 함유 촉진제를 함유하는 흡착제가 제조된다. 이러한 예는 소수성 제올라이트로부터 제조된 지지 물질을 무황 Ag 및 Pb 화합물로 함침시키고, 함침된 제올라이트 지지 물질을 공기 건조시켜 수득할 수 있는, Ag 및 Pb 함유 흡착제의 제조에 대하여 기재되어 있다. 예를 들면, 니트레이트의 용액이 Ag 및 Pb 화합물로서 사용될 수 있다. 함침된 제올라이트 지지 물질의 건조는 바람직하게는 Ag 및 Pb 화합물의 분해점 미만에서 수행할 수 있다. 이러한 방법은, 추가로, 다음 단계들을 포함할 수 있다: 함침된 제올라이트 지지 물질로부터 워시코트를 생성하는 단계, 지지체를 워시코트로 피복하는 단계 및 피복된 지지체를 공기 건조시키는 단계.
이러한 방법으로 양태에 따르는 흡착제가 제조될 수 있으며, 여기서 흡착제는 제올라이트 지지 물질에 Ag 및 Pb를 함유하는 이금속 조성물을 함유한다. 이금속 조성물은 BET 표면적이 400㎡/g을 초과할 수 있다. 특히 이금속 조성물은 Ag 함량이 조성물에 대하여 1 내지 50중량%일 수 있고/거나, Pb 함량이 조성물에 대하여 1 내지 30중량%일 수 있다. 조성물은 추가로 지지체에 워시코트 도료(washcoat coating)로서 도포될 수 있으며, 여기서 흡착제는 피복된 워시코트에 대하여 Ag 0.5 내지 12중량% 및/또는 Pb 1 내지 6중량%를 갖는다. 특히 이금속 조성물 또는 워시코트 도료는 Ag/Pb 중량비가 6:1 내지 1:1일 수 있다. 이러한 예의 흡착제에서는, 추가로, Ag 및 Pb가 실질적으로 제올라이트 지지 물질의 기공에 위치할 수 있고, 5nm 미만의 응집체에 존재할 수 있다.
측정 방법
ICP를 사용한 원소 분석:
ICP-AES(유도적으로 커플링된 플라즈마 원자 방출 분광기)를 원소 조성 또는 SiO2/Al2O3 비를 확인하기 위하여 ICP 스펙트로 모듈라/아코스(Spectro Modula/Arcos) 장치로 수행하였다. 다음 화학물이 사용되었다: 황산 98% p.a., 불산 37% p.a., 염산 37% p.a. 샘플을 미분시켰다.
Si 및 Al에 대하여, 100㎖ 플라스틱 비커에서 샘플 100mg을 중량 측정하고, 황산 1㎖ 및 불산 4㎖를 가하였다. 투명한 용액이 생성될 때까지 85℃에서 5분 동안 수욕에서 가용화를 수행하였다. 그 다음, 템퍼링, 충전 및 진탕을 수행하였다. 모든 원소를 ICP 뿐만 아니라, 상응하는 표준을 사용하여 측정하였다. Si를 다음 설정으로 측정하였다: 파장 288, 158nm. Al을 다음 설정으로 측정하였다: 파장: 396, 152nm.
Ag 및/또는 Pb에 대하여, 중량 측정한 샘플의 양은 각각 Ag 또는 Pb 약 3mg을 함유하도록 한 것이었다. 그 다음, 불산 및 염산 각각 6㎖를 가하였다. 그 다음, 180℃로 30분에 걸쳐 가열을 수행하면서, 교반하여, 투명 용액을 생성하였다. 그 다음, 템퍼링, 충전 및 진탕을 수행하였다. ICP 뿐만 아니라, 상응하는 표준을 사용하여 모든 원소를 측정하였다. Ag를 다음 설정으로 측정하였다: 파장: 214, 423nm. Pb에 대해서 파장은 168nm였다.
모든 표준을 HF 및 HCl 또는 H2SO4로 조절하였다. 평가는 다음의 계산을 따랐다: w(E*, %) = ß(E* 측정치, mg/ℓ) × V(측정 플라스크, ℓ) × 100 /m(초기 중량, mg) (E*= 각각의 원소).
BET 표면적:
이는 DIN 66131에 따르는 BET 방법에 따라 측정하고; BET 방법의 공개는 또한 문헌[참조: J. Am. Chem. Soc. 60,309 (1938)]에 나타나 있다. 측정되는 샘플은 Ar 대기하에 200℃에서 U형 석영 반응기에서 건조시켰다(F = 1.5시간 동안 50㎖(min)). 그 다음, 반응기를 실온으로 냉각시키고, 진공처리시키고, 듀어(Dewar) 플라스크 속으로 액체 질소로 침지시켰다. 77K에서 RXM 100 수착 시스템(Advanced Scientific Design, Inc.)으로 질소 흡착을 수행하였다.
기공 용적 및 기공 크기:
전체 기공 용적을 BJH(Barrett, Joyner 및 Halenda에 따르는 공정)에 따르는 질소 수착에 의한 중간다공성 고체의 비표면적 및 기공-크기 분포의 측정법인, DIN 66134에 따라 측정하였다. 미세기공 및 중기공/대기공의 비율은 ASTM D-4365-85에 따르는 이른바 t-플롯 방법에 의하여 측정한다.
실시예 및 비교 실시예
150의 높은 SiO2/Al2O3 계수로 인하여 매우 소수성인, 시판중인 BEA 제올라이트(제조원: Sud-Chemie AG)(H-BEA-150)를 직경이 3mm인 구형으로 성형하였다. 10중량% 양의 SiO2를 결합제로서 사용하였다.
이렇게 수득한 성형체를 초기 습윤 방법에 따라 질산은으로 함침시키고, 12중량%의 은 원소 함량으로 설정하였다(흡착제 A).
흡착제 A를 초기 습윤 방법에 따라 상이한 양의 질산납으로 추가로 도핑시켰다(Pb 1중량% = 흡착제 B; Pb 3중량% = 흡착제 C; Pb 6중량% = 흡착제 D; Pb 12중량% = 흡착제 E).
비교 실시예는 실시예와 동일한 크기를 갖는 구로 형성되고, 초기 습윤 방법에 따라 각각의 니트레이트를 사용하여 12중량% 은으로 도핑되거나(흡착제 F) 12% 은 및 12% 납으로 도핑된(흡착제 G), 1.5의 계수를 갖는 13× 제올라이트(제조원: Sud-Chemie AG)였다.
또한, 12중량% Ag를 갖는 실시예와 동일한 크기의 산화알루미늄 구의 형태이고 프로필 트리에톡시실란(Dynasylan® PTEO, 제조원: EVONIK)으로 실란화된, 통상적인 흡착제가 추가의 비교 실시예로서 시험되었다(흡착제 H).
실시예 및 비교 실시예의 관류 흡착제(flow-through adsorber) 상에서의 요오드화 메틸 보유율 및 수소 형성/방출을 측정하였다.
요오드화메틸의 보유율은 가열 가능한 관류 장치(throughflow apparatus)에서 측정하였다. 관류는 100ℓ/h로 설정하였다. 시험 기체로서, 요오드화메틸 200ppmv를 표 1에 명시된 각각의 공기-수증기 혼합물에 가하였다. 각각의 측정을 위하여, 검사되는 물질 5g을 장치로 혼입시켰다. 초기 및 최종 요오드화메틸 농도를 FID에 의하여 측정하였다. 5분의 관류 기간 후 초기 농도에 대한 최종 농도의 비는 보유 값으로서 이용된다.
수소 형성/방출은 다시 관류 장치에서 측정하였다. 여기서, 장치를 실온에서 100ℓ/h 수증기 포화 기체(H2O 3.2용적%)의 관류로 처리하였다. 장치는 유입구 및 배출구에서 각각 온도계가 달린 2개의 단편으로 이루어진다. 제1 단편은 검사되는 각각의 샘플 5.0g을 함유하였다. 제2 단편은 백금으로 도핑된 산화 촉매를 함유하였고, 이는 형성된 수소를 재산화시켜 물을 형성한다. 제2 단편에서 유입구 및 배출구 사이의 온도차로서 측정될 수 있는, 이렇게 방출된 반응열은, 시험 기체에 존재하는 실온에서 산화될 수 있는 추가의 성분이 없으므로, 형성된 수소의 양에 대한 척도로서 이용된다. 1K 온도 상승은 대략 H2 0.014용적%의 형성에 상응한다.
그 다음, 측정된 요오드화메틸 보유 값 및 형성된 수소량을, 다음 표 1 및 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교 실시예와 비교하였다.
흡착제 본 발명에 따름 CH 3 I 보유율
RT 및 AH 70%에서 RT 및 50% H2O 증기에서 RT 및 90% H2O 증기에서 200℃ 및 90% H2O 증기에서
A 따름 > 99% > 99% > 99% > 99%
B 따름 > 99% > 99% > 99% > 99%
C 따름 > 99% > 99% > 99% > 99%
D 따름 > 99% > 99% > 99% > 99%
E 따름 > 99% > 99% > 99% > 99%
F 따르지 않음 85% 약 80% 약 70% 약 60%
G 따르지 않음 85% 약 80% 약 70% 약 60%
H 따르지 않음 98% 약 90% 약 85% 약 30%
본 발명에 따름 수소 방출 소수성의 안정성
반응기 단편 2에서의 온도 차이(K)
A 따름 미량 3 > 1000℃ 까지
B 따름 미량 3 > 1000℃ 까지
C 따름 측정불가 <1 > 1000℃ 까지
D 따름 측정불가 <1 > 1000℃ 까지
E 따름 측정불가 <1 > 1000℃ 까지
F 따르지 않음 미량 2 소수성이 아님
G 따르지 않음 측정불가 <1 소수성이 아님
H 따르지 않음 측정불가 <1 180℃까지
RT = 실온 = 25℃
AH = 기습
표 1로부터, 상이한 온도 및 기습 또는 대기중 수증기 농도에서의 실시예는 99%를 초과하는 CH3I 보유율을 나타내는 반면, 비교 실시예는 99% 미만의 CH3I 보유율을 유도함을 알 수 있다. 실시예의 요오다이드 흡착능은 따라서 비교 실시예보다 명백히 우수하다.
표 2는 모든 실시예 및 비교 실시예가 단지 소량의 또는 측정할 수 없는 수소 방출을 발생시킴을 추가로 나타낸다.
실시예 및 상응하는 흡착제에 사용된 은 함유 BEA-150 제올라이트는 또한 1000℃ 초과 까지의 소수도의 고온 내성을 특징으로 한다. 이는 실란화에 의한 소수성 특성이 제공되었으나, 이의 실란 층은 이미 180℃에서 열 분해성인, 비교 실시예 H와 비교하여 특히 그러하다.

Claims (14)

  1. 하나 이상의 요오다이드-흡착 금속 또는 이의 화합물을 함유하는 제올라이트를 포함하는 요오드화메틸 흡착제로서, 제올라이트가 소수성 제올라이트이고, AFI, AEL, BEA, CHA, EUO, FER, KFI, LTL, MAZ, MOR, MTW, OFF 및 TON으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 흡착제.
  2. 제1항에 있어서,
    제올라이트가 본질적으로 소수성인 제올라이트이고/이거나; 요오다이드-흡착 금속이 또한 요오드-흡착 금속인 흡착제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제올라이트가 미세다공성이고/이거나; 요오다이드-흡착 금속이 은, 이트륨, 세륨, 마그네슘, 나트륨, 주석 및 납으로부터 선택되는 흡착제.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    제올라이트 또는 흡착제의 미세기공의 비율이, 제올라이트 또는 흡착제의 총 기공 용적에 대하여, 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과이고/이거나; 요오다이드-흡착 금속이 제올라이트의 기공에 위치하는 흡착제.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 제올라이트가 규산알루미늄이고/이거나; 제올라이트의 SiO2/Al2O3 비가 10 초과, 바람직하게는 30 초과, 보다더 바람직하게는 100 초과이고/이거나; 제올라이트의 SiO2 비율이 94중량% 초과, 바람직하게는 98중량% 초과인 흡착제.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 촉진제가 요오다이드-흡착 금속에 의한 수 분해를 감소시키기 위하여 함유되는 흡착제.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    촉진제가 납을 포함하고/하거나; 제올라이트 또는 흡착제 중의 요오다이드-흡착 금속의 함량이 0.1 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 30중량%, 가장 바람직하게는 10 내지 20중량%이고/이거나; 제올라이트 또는 흡착제 중의 촉진제 또는 납의 합량이 1 내지 30중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 30중량%, 추가로 바람직하게는 10 내지 20중량%, 가장 바람직하게는 3 내지 6중량%인 흡착제.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
    제올라이트 또는 흡착제의 BET 표면적이 10 내지 1000㎡/g, 바람직하게는 300 내지 900㎡/g, 특히 바람직하게는 500 내지 700㎡/g이고/이거나, 제올라이트 또는 흡착제의 전체 기공 용적이 100㎣/g을 초과하는 흡착제.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
    흡착제는 벌크 물질로서 형성되고/되거나; 제올라이트 또는 제올라이트를 함유하는 워시코트가 적용되는 지지물을 포함하는 흡착제.
  10. 제9항에 있어서, 압출물, 성형체 또는 제올라이트로 피복된 입자로서 형성되고/되거나; 흡착제 및/또는 지지물이 봉소 형태 또는 판상 형태로 형성되는 흡착제.
  11. 요오드화메틸, 방사성 요오드화메틸, 요오드 및/또는 방사성 요오드의 흡착을 위한 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 따르는 요오드화메틸 흡착제의 용도.
  12. 제11항에 있어서,
    흡착제가 원자력 발전소, 재처리 공장 또는 연료 원소 보관 시설에 또는 그 부근에 사용되고/되거나; 흡착제가 수소 재조합 촉매와 함께 사용되는 용도.
  13. 요오드화메틸이 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 따르는 흡착제와 접촉되는, 요오드화메틸의 흡착 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    요오드화메틸이 방사성이고/이거나; 요오드 및/또는 방사성 요오드가 흡착제에 의하여 추가로 흡착되는 방법.
KR1020167002181A 2012-04-02 2013-04-02 요오드화메틸 흡착제, 이의 용도 및 요오드화메틸의 흡착 방법 KR102075011B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012006542.6 2012-04-02
DE201210006542 DE102012006542A1 (de) 2012-04-02 2012-04-02 Methyliodidadsorber, Verwendung desselben und Verfahren zur Adsorption von Methyliodid
PCT/EP2013/056941 WO2013150029A1 (de) 2012-04-02 2013-04-02 Methyliodidadsorber, verwendung desselben und verfahren zur adsorption von methyliodid

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20147007307A Division KR20140044402A (ko) 2012-04-02 2013-04-02 요오드화메틸 흡착제, 이의 용도 및 요오드화메틸의 흡착 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160023890A true KR20160023890A (ko) 2016-03-03
KR102075011B1 KR102075011B1 (ko) 2020-02-10

Family

ID=48045527

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167002181A KR102075011B1 (ko) 2012-04-02 2013-04-02 요오드화메틸 흡착제, 이의 용도 및 요오드화메틸의 흡착 방법
KR20147007307A KR20140044402A (ko) 2012-04-02 2013-04-02 요오드화메틸 흡착제, 이의 용도 및 요오드화메틸의 흡착 방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20147007307A KR20140044402A (ko) 2012-04-02 2013-04-02 요오드화메틸 흡착제, 이의 용도 및 요오드화메틸의 흡착 방법

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10207248B2 (ko)
EP (1) EP2731706B1 (ko)
JP (1) JP5992052B2 (ko)
KR (2) KR102075011B1 (ko)
CN (2) CN103826739A (ko)
CA (1) CA2876590C (ko)
DE (2) DE102012006542A1 (ko)
ES (1) ES2884810T3 (ko)
RU (1) RU2599660C2 (ko)
WO (1) WO2013150029A1 (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105080478B (zh) * 2014-05-14 2018-01-09 中国石油化工股份有限公司 从混合烷烃中分离低辛烷值组分的方法
US10937555B2 (en) * 2014-12-19 2021-03-02 Caverion Deutschland GmbH Nuclear power plant
RU2017132853A (ru) * 2015-02-26 2019-03-26 Джонсон Мэтти Паблик Лимитед Компани ПАССИВНЫЙ АДСОРБЕР NOx
HUE056465T2 (hu) * 2015-03-12 2022-02-28 Rasa Ind Ltd Szûrõanyag szûrt szellõztetéshez, annak alkalmazása és ilyet tartalmazó szûrt szellõztetõ eszköz
JP6366532B2 (ja) * 2015-03-27 2018-08-01 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 フィルタベント方法、フィルタベント装置及び原子力プラント
WO2017102706A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-22 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Processes and systems for removing iodide impurities from a recycle gas stream in the production of ethylene oxide
EP3390379B1 (en) 2015-12-15 2019-10-30 Shell International Research Maatschappij B.V. Processes and systems for removing a vinyl iodide impurity from a recycle gas stream in the production of ethylene oxide
RU2721603C2 (ru) * 2015-12-15 2020-05-21 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способы и системы для удаления примеси алкилиодида из возвратного газового потока при получении этиленоксида
CN108367261B (zh) 2015-12-15 2021-06-25 国际壳牌研究有限公司 防护床系统和方法
CN105434462A (zh) * 2015-12-24 2016-03-30 上海复榆医药科技有限公司 碘负载皮肤杀菌剂及负载碘的方法
JP6716247B2 (ja) * 2015-12-24 2020-07-01 株式会社荏原製作所 放射性アンチモン、放射性ヨウ素及び放射性ルテニウムの吸着剤、当該吸着剤を用いた放射性廃液の処理方法
TWI772330B (zh) 2016-10-14 2022-08-01 荷蘭商蜆殼國際研究所 用於定量分析氣態製程流之方法及設備
CN110993138A (zh) * 2019-11-06 2020-04-10 中国辐射防护研究院 一种放射性甲基碘法残液的无害化处理方法
CN116157191A (zh) 2020-07-31 2023-05-23 三井金属矿业株式会社 烃吸附材、废气净化催化剂及废气净化系统
CN112023874A (zh) * 2020-09-18 2020-12-04 上海复旭分子筛有限公司 用于深度脱除气相介质中碘化物的沸石分子筛吸附剂及其制备方法和应用
CN112403032A (zh) * 2020-11-18 2021-02-26 中国核动力研究设计院 一种均匀性水溶液核反应堆燃料溶液中99Mo、131I共提取的方法
KR102517786B1 (ko) 2021-03-23 2023-04-03 인천대학교 산학협력단 소달라이트 구조로 제올라이트간 변환을 통한 방사성 요오드 고정화용 흡착 물질 및 방사성 요오드 고정화 방법
KR102541017B1 (ko) 2021-03-24 2023-06-05 인천대학교 산학협력단 메탄건식개질 반응용 질화 NiN-제올라이트 촉매
CN114832621A (zh) * 2022-04-08 2022-08-02 中国辐射防护研究院 一种放射性甲基碘捕集预处理装置
CN115178230B (zh) * 2022-05-20 2023-05-23 西南科技大学 一种全硅沸石限域铜纳米粒子吸附剂的制备方法和应用
CN115814764A (zh) * 2022-11-18 2023-03-21 西安交通大学 一种基于分子筛的纤维膜及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4735786A (en) * 1984-04-25 1988-04-05 Toray Industries, Inc. Adsorbent for and method of removing iodine compounds
US5075084A (en) * 1989-01-21 1991-12-24 Bayer Aktiengesellschaft Process for the removal of iodine and iodine compounds from hydrogen-containing gases and vapors
JPH0884926A (ja) * 1994-08-20 1996-04-02 Sued Chemie Ag ヨード吸着剤
KR20000074883A (ko) * 1999-05-27 2000-12-15 토마스 케이. 맥브라이드 요오다이드 화합물로 오염된 유기 액체를 처리하는 방법

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2109146C3 (de) * 1971-02-26 1980-03-20 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zur Entfernung von Jod und Jodverbindungen aus Gasen und Dämpfen und silbernitratimprägnierte Sorptionsmittel zur Durchführung des Verfahrens
US3852407A (en) * 1972-08-08 1974-12-03 Atomic Energy Commission Method for removing alkyl iodides from air by mercuric nitrate solution
JPS5847679B2 (ja) * 1979-04-14 1983-10-24 動力炉・核燃料開発事業団 気体中の放射性ヨウ素の除去方法
JPS56108532A (en) * 1980-02-04 1981-08-28 Hitachi Ltd Iodine adsorbing material and preparation thereof
JPS5891032A (ja) * 1981-11-26 1983-05-30 Toray Ind Inc ペンタシル型ゼオライトの製造法
JPS6168127A (ja) * 1984-09-10 1986-04-08 Hokkaido Electric Power Co Inc:The 金属添着吸着材によるヨウ素除去方法
DE3808742A1 (de) * 1988-03-16 1989-09-28 Kernforschungsz Karlsruhe Verfahren zur entfernung von iod und iodverbindungen aus gasen und daempfen mit silberhaltigem zeolith x
DD296899A5 (de) * 1990-08-02 1991-12-19 Schlicht,Burkhard,De Hydrophobes zeolithisches aluminosilicat mit hydrophiler aluminiumreicher oberflaeche und verfahren zu seiner herstellung
GB9122168D0 (en) * 1991-10-18 1991-11-27 Bp Chem Int Ltd Process
US5962735A (en) 1998-03-06 1999-10-05 Uop Llc Method for treating an organic liquid contaminated with an iodide compound
US6506935B1 (en) * 1998-03-06 2003-01-14 Uop Llc Combination pretreatment/adsorption for treating a liquid stream contaminated with an iodine-containing compound
EP1134022A1 (de) * 2000-03-15 2001-09-19 Degussa AG Adsorbens
US8529662B2 (en) * 2007-05-18 2013-09-10 Exxonmobil Research And Engineering Company Removal of heavy hydrocarbons from gas mixtures containing heavy hydrocarbons and methane
JP5588181B2 (ja) * 2010-01-15 2014-09-10 東京瓦斯株式会社 高露点条件下の燃料ガス中の付臭剤除去用吸着剤及び付臭剤除去方法
CN101811023A (zh) * 2010-03-11 2010-08-25 上海复旭分子筛有限公司 醋酸深度脱碘吸附剂的制备方法及其产品和用途
CN101829542B (zh) * 2010-05-13 2012-11-21 复旦大学 一种高载银量沸石分子筛醋酸脱碘吸附剂及其制备方法
DE102010035510A1 (de) * 2010-08-25 2012-03-01 Areva Np Gmbh Verfahren zur Druckentlastung eines Kernkraftwerks, Druckentlastungssystem für ein Kernkraftwerk sowie zugehöriges Kernkraftwerk

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4735786A (en) * 1984-04-25 1988-04-05 Toray Industries, Inc. Adsorbent for and method of removing iodine compounds
US5075084A (en) * 1989-01-21 1991-12-24 Bayer Aktiengesellschaft Process for the removal of iodine and iodine compounds from hydrogen-containing gases and vapors
JPH0884926A (ja) * 1994-08-20 1996-04-02 Sued Chemie Ag ヨード吸着剤
KR20000074883A (ko) * 1999-05-27 2000-12-15 토마스 케이. 맥브라이드 요오다이드 화합물로 오염된 유기 액체를 처리하는 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2731706A1 (de) 2014-05-21
CA2876590A1 (en) 2013-10-10
WO2013150029A1 (de) 2013-10-10
KR20140044402A (ko) 2014-04-14
CA2876590C (en) 2018-03-20
DE102012006542A1 (de) 2013-10-02
CN107321302A (zh) 2017-11-07
CN103826739A (zh) 2014-05-28
US20150110697A1 (en) 2015-04-23
JP2015505718A (ja) 2015-02-26
US10207248B2 (en) 2019-02-19
RU2014140439A (ru) 2016-05-27
ES2884810T3 (es) 2021-12-13
JP5992052B2 (ja) 2016-09-14
KR102075011B1 (ko) 2020-02-10
EP2731706B1 (de) 2021-06-09
DE202012012866U1 (de) 2014-02-06
RU2599660C2 (ru) 2016-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102075011B1 (ko) 요오드화메틸 흡착제, 이의 용도 및 요오드화메틸의 흡착 방법
CA2868893A1 (en) Biophotonic compositions, kits and methods
JP6030217B2 (ja) 水素酸化触媒、その使用、および水素再結合のための方法
US8889582B2 (en) Hydrogen combustion catalyst and method for producing thereof, and method for combusting hydrogen
US8685876B2 (en) Supported platinum catalyst
US5314853A (en) High temperature sorbents for oxygen
CN104220163B (zh) 铂/钯沸石催化剂
BR112014024676B1 (pt) Adsorvente de iodeto ou iodo, método e processo para a adsorção

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant