KR20200048157A - Adsorbent for selective separation of carbon monoxide and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an adsorbent with high carbon monoxide selectivity for selectively adsorbing, separating and purifying carbon monoxide, and a method for manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to an adsorbent with carbon monoxide selectivity, including bayerite or a bayerite-like substrate in which a copper compound is dispersed, and the selectivity of carbon monoxide to at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen and hydrogen is 15 or more. The present invention also relates to a manufacturing method of the adsorbent.

Description

일산화탄소 선택성 흡착제 및 이의 제조방법 {ADSORBENT FOR SELECTIVE SEPARATION OF CARBON MONOXIDE AND PREPARATION METHOD THEREOF}Carbon monoxide selective adsorbent and its manufacturing method {ADSORBENT FOR SELECTIVE SEPARATION OF CARBON MONOXIDE AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 일산화탄소를 선택적으로 흡착하고 분리 및 정제를 하기 위한 일산화탄소 고선택성 흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon monoxide high selectivity adsorbent for selectively adsorbing carbon monoxide, separation and purification, and a method for manufacturing the same.

제철소 부생가스인 LDG(Linz-Donawitz Gas)는 일산화탄소(65~80%), 이산화탄소(5~7%), 미량의 질소를 포함하고 있으며, BFG(Blast Furnace Gas)는 일산화탄소(20~36%), 이산화탄소(4~13%), 질소(55~61%), 수소(1.5~8%)를 포함하고, 상기 부생가스에 의해 발생하는 일산화탄소는 연간 300만톤이지만, 현재 배출되는 대부분의 일산화탄소는 회수되지 않고, 열원으로 연소되고 있다.LDG (Linz-Donawitz Gas), a by-product of ironworks, contains carbon monoxide (65-80%), carbon dioxide (5-7%), and trace amounts of nitrogen, and BFG (Blast Furnace Gas) is carbon monoxide (20-36%) , Carbon dioxide (4 ~ 13%), nitrogen (55 ~ 61%), hydrogen (1.5 ~ 8%), carbon monoxide generated by the by-product gas is 3 million tons per year, but most of the carbon monoxide currently emitted is recovered It is not being burned as a heat source.

일산화탄소 생산원 및 발생원의 다변화가 이루어지고, 자원회수 및 고부가치화 상품(아세트산, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 포름산, 아크릴산, 포스겐 등)으로의 적용에 대한 관심이 증가되므로, 일산화탄소의 흡착 및 분리를 위한 기술 개발의 요구가 높아지고 있다.As diversification of carbon monoxide production and generation sources is made, and interest in application to resource recovery and high value-added products (acetic acid, polyurethane, polycarbonate, formic acid, acrylic acid, phosgene, etc.) is increased, it is necessary to adsorb and separate carbon monoxide. The demand for technology development is increasing.

현재, 일산화탄소를 분리하는 기술로서는, 심냉법, 흡수법, 흡착법 등이 주로 이용되고 있고, 이들 중 흡착법은, 일산화탄소 흡착제를 이용하는 것으로, 비용측면에서 중소규모의 일산화탄소 분리에 유리한 장점이 있다.Currently, as a technique for separating carbon monoxide, a deep cooling method, an absorption method, an adsorption method, and the like are mainly used, and among these, the adsorption method uses a carbon monoxide adsorbent, which is advantageous in terms of cost to separate small and medium-sized carbon monoxide.

LDG, BFG 등 제철소 부생가스의 구성성분이 다량의 일산화탄소와 이산화탄소 및 미량 가스로 구성되므로, 다량의 일산화탄소를 흡착하기 위해서는, 상온 상압에서 일산화탄소 흡착량과 이산화탄소 대비 일산화탄소의 선택도가 우수한 흡착제가 요구된다.Since the constituents of the by-product gas such as LDG, BFG, etc. are composed of a large amount of carbon monoxide, carbon dioxide, and a trace gas, an adsorbent having excellent carbon monoxide adsorption at room temperature and pressure and carbon monoxide selectivity is required to adsorb a large amount of carbon monoxide. .

일반적으로, 일산화탄소 흡착제는 제일구리가 담지된 형태로서, 수소와 일산화탄소로 구성된 스팀리포밍 가스, 합성가스 등으로부터 일산화탄소를 선택적으로 흡착하여 분리하는 데 사용되고 있다. 이러한 일산화탄소 흡착제는, 제일구리 화합물이 일반 용매에 용해되지 않으므로, 균일하게 분산시키는 것이 어렵고, 제이구리염을 고체 지지체 상에 침착시킨 이후 환원시켜 제일구리 상태로 전환하거나 또는 제일구리염을 고체 지지체 상에 기화 후 첨착(부착)시키는 방법 등이 이용되고 있으나, 제일구리염이 고체 지지체 상에 균일하게 분산되지 않거나 또는 일산화탄소에 대한 흡착 특성이 낮아지는 문제점이 있다.In general, the carbon monoxide adsorbent is a form in which the first copper is supported, and is used for selectively adsorbing and separating carbon monoxide from a steam reforming gas composed of hydrogen and carbon monoxide, or syngas. This carbon monoxide adsorbent is difficult to disperse uniformly because the first copper compound is not soluble in a general solvent, and then converts the first copper salt to the first copper state by reducing the copper salt after depositing it on the solid support or converting the first copper salt onto the solid support. The method of impregnating (adhering) after evaporation has been used, but there is a problem in that the first copper salt is not uniformly dispersed on the solid support or the adsorption properties for carbon monoxide are lowered.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 일산화탄소에 대한 고 선택성을 갖고, 구리 화합물이 분산된 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 포함하는 일산화탄소 선택성 흡착제를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, the object of the present invention is to provide a carbon monoxide selective adsorbent having a high selectivity to carbon monoxide and a Bayerite or similar Bayerite substrate in which copper compounds are dispersed.

또한, 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질에 구리 화합물이 균일하게 분포되는 단계를 포함하는 일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, to provide a method for producing a carbon monoxide selective adsorbent comprising the step of uniformly distributing a copper compound on a Bayerite or similar Bayerite substrate.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제는, 구리 화합물이 분산된 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질;을 포함하고, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 대한 일산화탄소의 선택도는, 15 이상인 것이다.The carbon monoxide selective adsorbent according to an embodiment of the present invention includes a Bayerite or similar Bayerite substrate in which a copper compound is dispersed, and includes at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen, and hydrogen. Selectivity is 15 or more.

일 측면에 따르면, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질의 비표면적은 350 m2g-1 이상인 것일 수 있다.According to one aspect, the specific surface area of the Bayerite or similar Bayerite substrate may be 350 m 2 g -1 or more.

일 측면에 따르면, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질의 기공부피는 0.10 cm3g-1 이상인 것일 수 있다.According to one aspect, the pore volume of the Bayerite or similar Bayerite substrate may be 0.10 cm 3 g -1 or more.

일 측면에 따르면, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질의 기공, 표면 또는 둘 다에 상기 구리 화합물이 열분산되거나 또는 함침된 것일 수 있다.According to one aspect, the copper compound may be thermally dispersed or impregnated into pores, surfaces, or both of the bayerite or similar bayerite substrate.

일 측면에 따르면, 상기 구리 화합물은, 제일 구리염, 염화제일구리, 불화제일구리, 요오드화제일구리, 브롬화제일구리, 질산화제일구리, 초산제일구리, 티오시안산제일구리, 티오벤조산구리, 티오부틸구리, 벤조산제일구리, 황산제일구리 및 티오황산제일구리로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the copper compound, the first copper salt, copper chloride, copper fluoride, copper iodide, copper bromide, copper nitrate, copper acetate, copper thiocyanate, copper thiobenzoate, thiobutyl It may include at least one selected from the group consisting of copper, cuprous benzoate, cuprous sulfate and cuprous thiosulfate.

일 측면에 따르면, 상기 일산화탄소 선택성 흡착제 전체 중, 상기 구리 화합물 5 중량% 내지 50 중량%를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, among the entire carbon monoxide selective adsorbent, it may be to include 5% to 50% by weight of the copper compound.

일 측면에 따르면, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 대한 일산화탄소의 선택도는, 35 이상인 것일 수 있다.According to one aspect, the selectivity of carbon monoxide to at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen, and hydrogen may be 35 or more.

일 측면에 따르면, 20 ℃의 온도 조건 및 100 kPa 압력 조건에서 일산화탄소 흡착량이 40 cm3g-1 이상이고, 이산화탄소 흡착량이 3 cm3g-1 이하인 것일 수 있다.According to one aspect, the carbon monoxide adsorption amount may be 40 cm 3 g -1 or more and the carbon dioxide adsorption amount may be 3 cm 3 g -1 or less under a temperature condition of 20 ° C and a pressure of 100 kPa.

본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법은, 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 준비하는 단계; 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질과, 구리 화합물의 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질 상에 상기 구리 화합물을 열분산시키는 단계;를 포함한다.A method for preparing a carbon monoxide selective adsorbent according to an embodiment of the present invention includes preparing a Bayerite or similar Bayerite substrate; Preparing a mixture of the Bayerite or similar Bayerite substrate and a copper compound; And thermally dispersing the copper compound on the bayerite or similar bayerite substrate.

일 측면에 따르면, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질은, 200 ℃ 내지 400 ℃의 온도에서 1 시간 내지 12 시간 동안 소성하여, 비표면적이 350 m2g-1 이상이 되도록 하는 것이고, 기공부피가 0.1 cm3g-1 이상이 되도록 하는 것일 수 있다.According to one aspect, the Bayerite or similar Bayerite substrate is fired at a temperature of 200 ° C to 400 ° C for 1 hour to 12 hours, such that the specific surface area is 350 m 2 g -1 or more, and the pore volume is It may be to be 0.1 cm 3 g -1 or more.

일 측면에 따르면, 상기 열분산시키는 단계는, 열분산 온도 250 ℃ 내지 350 ℃에서 1 시간 내지 48 시간 동안 수행되는 것일 수 있다.According to one aspect, the step of heat dissipation may be performed for 1 hour to 48 hours at a heat dispersion temperature of 250 ° C to 350 ° C.

일 측면에 따르면, 상기 열분산시키는 단계는, 진공; 또는 불활성 기체, 환원 기체 또는 이 둘을 포함하는 분위기; 에서 수행되는 것일 수 있다.According to one aspect, the heat dispersing step, vacuum; Or an atmosphere containing an inert gas, a reducing gas, or both; It may be performed in.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법은, 구리 화합물 및 용제를 포함하는 함침 용액을 제조하는 단계; 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트를 200 ℃ 내지 400 ℃의 온도에서 1 시간 내지 12 시간 동안 소성하여 비표면적이 350 m2g-1 이상이고, 기공부피가 0.1 cm3g-1 이상인 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 제조하는 단계; 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질과 상기 함침 용액을 접촉시켜 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질에 상기 구리 화합물을 함침하는 단계; 상기 구리 화합물이 함침된 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 건조하는 단계; 및 상기 건조된 구리 화합물이 함침된 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 소성하는 단계;를 포함한다.Method for producing a carbon monoxide selective adsorbent according to another embodiment of the present invention, the step of preparing an impregnation solution containing a copper compound and a solvent; A baerite or similar bayer having a specific surface area of 350 m 2 g -1 or higher and a pore volume of 0.1 cm 3 g -1 or higher by firing the bayerite or similar bayerite at a temperature of 200 ° C to 400 ° C for 1 to 12 hours. Preparing a light substrate; Impregnating the Bayerite or similar Bayerite substrate with the Bayerite or similar Bayerite substrate by contacting the impregnation solution; Drying the Bayerite or similar Bayerite substrate impregnated with the copper compound; And calcining the Bayerite or similar Bayerite substrate impregnated with the dried copper compound.

일 측면에 따르면, 상기 건조하는 단계는, 30 ℃ 내지 60 ℃의 온도 및 진공; 또는 불활성 기체, 환원 기체 또는 이 둘을 포함하는 분위기에서 1 시간 내지 50 시간 동안 수행하고, 상기 소성하는 단계는, 110 ℃ 내지 400 ℃의 온도 및 진공; 또는 불활성 기체, 환원 기체 또는 이 둘을 포함하는 분위기에서 10분 내지 20시간 동안 수행하는 것일 수 있다.According to one aspect, the drying step, the temperature and vacuum of 30 ℃ to 60 ℃; Or performing in an atmosphere containing an inert gas, a reducing gas or both for 1 hour to 50 hours, the firing step, the temperature and vacuum of 110 ℃ to 400 ℃; Or it may be performed for 10 minutes to 20 hours in an atmosphere containing an inert gas, a reducing gas, or both.

일 측면에 따르면, 상기 함침하는 단계는, 초기 습윤 기법을 이용하여 15 ℃ 내지 60 ℃ 온도에서 수행하는 것일 수 있다.According to one aspect, the impregnating step may be performed at a temperature of 15 ° C to 60 ° C using an initial wetting technique.

일 측면에 따르면, 상기 용제는, 물, 톨루엔, 에틸아세테이트 및 아세토니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이고, 상기 함침 용액은, 암모니아, 질산, 염산 및 황산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the solvent comprises at least one selected from the group consisting of water, toluene, ethyl acetate and acetonitrile, and the impregnating solution comprises at least one selected from the group consisting of ammonia, nitric acid, hydrochloric acid and sulfuric acid. It may be included.

본 발명에 따르면, 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 적용하여, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 대한 일산화탄소의 선택도가 15 이상인 일산화탄소 선택성 흡착제를 구현할 수 있다.According to the present invention, a carbon monoxide selective adsorbent having a selectivity of at least 15 carbon monoxide for at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen, and hydrogen can be implemented by applying a Bayerite or similar Bayerite substrate.

본 발명에 의한 일산화탄소 고선택성 흡착제는, 혼합 가스 내에서 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 대비 일산화탄소의 선택도가 매우 높아 일산화탄소의 선택적 흡착 및 분리에 효과적으로 적용할 수 있다.The highly selective adsorbent of carbon monoxide according to the present invention has a very high selectivity of carbon monoxide compared to at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen and hydrogen in a mixed gas, and can be effectively applied to selective adsorption and separation of carbon monoxide. .

또한, 본 발명의 일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법에 따르면, 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질에 구리 화합물이 균일하게 분포되는 일산화탄소 선택성 흡착제를 구현할 수 있다.In addition, according to the method for producing a carbon monoxide selective adsorbent of the present invention, it is possible to implement a carbon monoxide selective adsorbent in which copper compounds are uniformly distributed on a Bayerite or similar Bayerite substrate.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 포함되는 구리 화합물의 중량에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 일산화탄소 흡착곡선 그래프 및 이산화탄소 흡착곡선 그래프이다.
도 3은 열분산 온도에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 일산화탄소 흡착곡선 그래프 및 이산화탄소 흡착곡선 그래프이다.
도 4는 흡착제 전체 중, 300 ℃에서 제일 구리염 30 중량%를 베이어라이트 기질에 열분산 시킨 흡착제의 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 수소, 질소의 흡착곡선 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a flow chart showing a method for producing a carbon monoxide selective adsorbent according to an embodiment of the present invention.
2 is a carbon monoxide adsorption curve graph and a carbon dioxide adsorption curve graph of the carbon monoxide selective adsorbent according to the weight of the copper compound included.
3 is a carbon monoxide adsorption curve graph and a carbon dioxide adsorption curve graph of the carbon monoxide selective adsorbent according to the heat dispersion temperature.
4 is a graph showing adsorption curves of carbon monoxide, carbon dioxide, methane, hydrogen, and nitrogen of an adsorbent in which 30 wt% of the best copper salt is heat-dispersed on a Bayerite substrate at 300 ° C.
5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a carbon monoxide selective adsorbent according to another embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms used in the present specification are terms used to appropriately represent a preferred embodiment of the present invention, which may vary depending on a user, an operator's intention, or a custom in the field to which the present invention pertains. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification. The same reference numerals in each drawing denote the same members.

명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when one member is positioned “on” another member, this includes not only the case where one member abuts another member, but also the case where another member exists between the two members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, it means that the other component may be further included instead of excluding the other component.

이하, 본 발명의 일산화탄소 선택성 흡착제 및 이의 제조방법에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the carbon monoxide selective adsorbent of the present invention and a method for manufacturing the same will be described in detail with reference to examples and drawings. However, the present invention is not limited to these examples and drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제는, 구리 화합물이 분산된 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질;을 포함하고, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 대한 일산화탄소의 선택도는, 15 이상인 것이다. 상기 선택도는 “CO 흡착량/CO2, CH4, N2 또는 H2 흡착량”을 의미한다. 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트는 소성과 같은 전처리 등의 과정에서 원자 배열 및 구조가 일부 변하는 경우가 있을 수 있는데, 본원 발명의 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트는 이러한 변형의 경우를 포함하는 것이다.The carbon monoxide selective adsorbent according to an embodiment of the present invention includes a Bayerite or similar Bayerite substrate in which a copper compound is dispersed, and includes at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen, and hydrogen. Selectivity is 15 or more. The selectivity means “CO adsorption amount / CO 2 , CH 4 , N 2 or H 2 adsorption amount”. The bayerite or pseudo bayerite may have some changes in atomic arrangement and structure in a process such as pretreatment such as firing, and the bayerite or pseudo bayerite of the present invention includes a case of such a modification.

본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제는, 구리 화합물이 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질 상, 예를 들어, 기공, 표면 또는 둘 다에 분산된 것이며, 예를 들어, 상기 기질의 기공, 표면, 또는 둘 다에 구리 화합물이 분산된 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 포함할 수 있다. 또는, 상기 기질의 표면, 기공, 표면, 또는 둘 다에 구리 화합물이 함침된 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 포함할 수 있다.The carbon monoxide selective adsorbent according to an embodiment of the present invention is one in which a copper compound is dispersed on a Bayerite or similar Bayerite substrate, for example, a pore, a surface, or both, for example, a pore, a surface of the substrate , Or a Bayerite or similar Bayerite substrate with copper compounds dispersed in both. Alternatively, it may include a Bayerite or similar Bayerite substrate impregnated with copper compounds on the surface, pores, surface, or both of the substrate.

본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제는, 구리 화합물과 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질의 특성을 동시에 가지고 있으므로, 기존의 제올라이트 또는 알루미나 기질을 적용한 일산화탄소 흡착제에 비하여 높은 일산화탄소의 선택도를 제공할 수 있고, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 대한 일산화탄소의 선택도가 보헤마이트 또는 유사 보헤마이트 기질을 적용한 일산화탄소 선택성 흡착제에 비해서도 높은 일산화탄소의 선택도를 제공할 수 있다.The carbon monoxide selective adsorbent according to an embodiment of the present invention has the characteristics of a copper compound and a bayerite or similar bayerite substrate at the same time, thereby providing a higher selectivity of carbon monoxide compared to a conventional carbon monoxide adsorbent using a zeolite or alumina substrate. Carbon dioxide, methane, nitrogen and hydrogen, and the selectivity of carbon monoxide to at least one selected from the group can provide a high selectivity of carbon monoxide compared to a carbon monoxide selective adsorbent to which a boehmite or similar boehmite substrate is applied. .

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제는, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 대한 일산화탄소의 선택도는, 15 이상인 것이다.Specifically, the carbon monoxide selective adsorbent according to an embodiment of the present invention has a selectivity of carbon monoxide for at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen, and hydrogen, and is 15 or more.

일 측면에 따르면, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질의 비표면적은 350 m2g-1 이상인 것일 수 있다. 상기 베이어라이트 기질은 큰 비표면적을 갖고 있어 구리 화합물을 더욱 잘 분산하는데 유리하며, 이에 따라 일산화탄소 흡착 성능이 월등하게 증가한다.According to one aspect, the specific surface area of the Bayerite or similar Bayerite substrate may be 350 m 2 g -1 or more. The Bayerite substrate has a large specific surface area, which is advantageous for better dispersion of the copper compound, and thus the carbon monoxide adsorption performance is significantly increased.

일 측면에 따르면, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질의 기공부피는 0.1 cm3g-1 이상인 것일 수 있다. 상기 베이어라이트 기질은 큰 기공부피를 갖고 있어 구리 화합물을 더욱 잘 분산하는데 유리하며, 이에 따라 일산화탄소 흡착 성능이 월등하게 증가한다.According to one aspect, the pore volume of the Bayerite or similar Bayerite substrate may be 0.1 cm 3 g -1 or more. The Bayerite substrate has a large pore volume, which is advantageous for better dispersion of the copper compound, and thus, the carbon monoxide adsorption performance is significantly increased.

일 측면에 따르면, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질은 구리 화합물 함침 또는 열분산 전에 미리 고온에서 소성하여 비표면적과 기공부피가 더욱 증가된 것일 수 있다.According to one aspect, the Bayerite or similar Bayerite substrate may be one having a higher specific surface area and pore volume by firing at a high temperature in advance before impregnation or thermal dispersion of a copper compound.

일 측면에 따르면, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질의 기공, 표면 또는 둘 다에 상기 구리 화합물이 열분산되거나 또는 함침된 것일 수 있다.According to one aspect, the copper compound may be thermally dispersed or impregnated into pores, surfaces, or both of the bayerite or similar bayerite substrate.

일반적으로, 일산화탄소 흡착제는 제일구리가 담지된 형태로서, 수소와 일산화탄소로 구성된 스팀리포밍 가스, 합성가스 등으로부터 일산화탄소를 선택적으로 흡착하여 분리하는 데 사용되고 있다. 이러한 일산화탄소 흡착제는, 제일구리 화합물이 일반 용매에 용해되지 않으므로, 균일하게 분산시키는 것이 어렵고, 제이구리염을 고체 지지체 상에 침착시킨 이후 환원시켜 제일구리 상태로 전환하거나 또는 제일구리염을 고체 지지체 상에 기화 후 첨착(부착)시키는 방법 등이 이용되고 있으나, 제일구리염이 고체 지지체 상에 균일하게 분산되지 않거나 또는 일산화탄소에 대한 흡착 특성이 낮아지는 문제점이 있다.In general, the carbon monoxide adsorbent is a form in which the first copper is supported, and is used for selectively adsorbing and separating carbon monoxide from a steam reforming gas composed of hydrogen and carbon monoxide, or syngas. This carbon monoxide adsorbent is difficult to disperse uniformly because the first copper compound is not soluble in a general solvent, and then converts the first copper salt to the first copper state by reducing the copper salt after depositing it on the solid support or converting the first copper salt onto the solid support. The method of impregnating (adhering) after evaporation has been used, but there is a problem in that the first copper salt is not uniformly dispersed on the solid support or the adsorption properties for carbon monoxide are lowered.

반면, 상술한 바와 같이 큰 비표면적을 가지는 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질은 구리 화합물을 열분산 또는 함침시키는데 유리하며, 구리 화합물이 일반적으로 혼합 또는 담지된 일산화탄소 흡착제가 아닌 구리 화합물이 열분산 또는 함침된 형태의 일산화탄소 선택성 흡착제를 구현할 수 있다.On the other hand, a Bayerite or similar Bayerite substrate having a large specific surface area as described above is advantageous for heat dissipation or impregnation of a copper compound, and a copper compound other than a carbon monoxide adsorbent in which the copper compound is generally mixed or supported is thermally dispersed or impregnated. It is possible to implement a carbon monoxide selective adsorbent in the form.

일 측면에 따르면, 상기 구리 화합물은, 제일 구리염, 염화제일구리, 불화제일구리, 요오드화제일구리, 브롬화제일구리, 질산화제일구리, 초산제일구리, 티오시안산제일구리, 티오벤조산구리, 티오부틸구리, 벤조산제일구리, 황산제일구리 및 티오황산제일구리로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the copper compound, the first copper salt, copper chloride, copper fluoride, copper iodide, copper bromide, copper nitrate, copper acetate, copper thiocyanate, copper thiobenzoate, thiobutyl It may include at least one selected from the group consisting of copper, cuprous benzoate, cuprous sulfate and cuprous thiosulfate.

일 측면에 따르면, 상기 일산화탄소 선택성 흡착제 전체 중, 상기 구리 화합물 5 중량% 내지 50 중량%를 포함하는 것일 수 있다. 더욱 자세하게는 20 중량% 내지 45 중량%를 포함하는 것일 수 있다. 상기 구리 화합물을 5 중량% 미만으로 포함하거나, 50 중량%를 초과하여 포함할 경우, 일산화탄소 흡착량 낮아지고, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 흡착량이 높아져 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 대한 일산화탄소의 선택도가 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.According to one aspect, among the entire carbon monoxide selective adsorbent, it may be to include 5% to 50% by weight of the copper compound. More specifically, it may be 20 to 45% by weight. When the copper compound contains less than 5% by weight or more than 50% by weight, the adsorption amount of carbon monoxide is lowered, and the adsorption amount of at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen and hydrogen is increased, and carbon dioxide is increased. A problem may arise in that the selectivity of carbon monoxide to at least one selected from the group consisting of methane, nitrogen, and hydrogen is lowered.

일 측면에 따르면, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 대한 일산화탄소의 선택도는, 35 이상인 것일 수 있다.According to one aspect, the selectivity of carbon monoxide to at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen, and hydrogen may be 35 or more.

일 측면에 따르면, 20 ℃의 온도 조건 및 100kPa 압력 조건에서 일산화탄소 흡착량이 40 cm3g-1 이상이고, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 흡착량이 3 cm3g-1 이하인 것일 수 있다.According to one aspect, the adsorption amount of carbon monoxide at a temperature condition of 20 ° C. and a pressure of 100 kPa is 40 cm 3 g −1 or more, and at least one adsorption amount selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen, and hydrogen is 3 cm 3 g It may be less than -1 .

일 예로, 제조 조건을 조절하여 20 ℃, 순수 기체 100 kPa 하에서의 일산화탄소 흡착량을 48.5 cm3g-1까지 극대화시킬 수 있으며, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 대한 일산화탄소의 선택도가 16.8인 일산화탄소 선택성 흡착제를 구현할 수 있다.For example, by adjusting the manufacturing conditions, the adsorption amount of carbon monoxide at 20 ° C and 100 kPa of pure gas can be maximized to 48.5 cm 3 g -1 , and for at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen, and hydrogen. It is possible to implement a carbon monoxide selective adsorbent having a selectivity of carbon monoxide of 16.8.

또 다른 예로, 제조 조건을 조절하면, 20 ℃, 순수 기체 100 kPa 하에서의 일산화탄소 흡착량이 41.6 cm3g-1까지 약간 줄어들지만, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 대한 일산화탄소의 선택도를 35.5 까지 극대화시킨 일산화탄소 선택성 흡착제를 구현할 수 있다.As another example, when the manufacturing conditions are adjusted, the carbon monoxide adsorption amount at 20 ° C. and 100 kPa of pure gas is slightly reduced to 41.6 cm 3 g −1 , but for at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen, and hydrogen. A carbon monoxide selective adsorbent that maximizes the selectivity of carbon monoxide to 35.5 can be realized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법을 나타낸 흐름도이다. 이하 도 1을 참조하여 본 발명을 설명한다.1 is a flow chart showing a method for producing a carbon monoxide selective adsorbent according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIG. 1.

본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법은, 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 준비하는 단계(S110); 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질과, 구리 화합물의 혼합물을 제조하는 단계(S120); 및 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질 상에 상기 구리 화합물을 열분산시키는 단계(S130);를 포함한다.Method for producing a carbon monoxide selective adsorbent according to an embodiment of the present invention, preparing a Bayerite or similar Bayerite substrate (S110); Preparing a mixture of the bayerite or similar bayerite substrate and a copper compound (S120); And thermally dispersing the copper compound on the Bayerite or similar Bayerite substrate (S130).

일 측면에 따르면, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질은, 200 ℃ 내지 400 ℃의 온도에서 1 시간 내지 12 시간 동안 소성하여, 비표면적이 350 m2g-1 이상이 되도록 하는 것이고, 기공부피가 0.10 cm3g-1 이상이 되도록 하는 것일 수 있다. 상기 미리 소성된 베이어라이트 기질은 큰 비표면적 및 큰 기공부피를 가지고 있어 구리 화합물을 더욱 잘 분산하는데 유리하며, 이에 따라 일산화탄소 흡착 성능이 월등하게 증가한다.According to one aspect, the Bayerite or similar Bayerite substrate is fired at a temperature of 200 ° C to 400 ° C for 1 hour to 12 hours, such that the specific surface area is 350 m 2 g -1 or more, and the pore volume is It may be to be 0.10 cm 3 g -1 or more. The pre-fired Bayerite substrate has a large specific surface area and a large pore volume, which is advantageous for better dispersion of the copper compound, and thus the carbon monoxide adsorption performance is significantly increased.

일 측면에 따르면, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질과, 구리 화합물의 혼합물을 제조하는 단계(S120)는, 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질 및 구리 화합물을 그라인딩하며 혼합하는 단계일 수 있다. 상기 그라인딩 및 혼합은, 본 발명의 기술 분야에서 사용되는 장치를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 볼밀, 믹서 등일 수 있다.According to one aspect, the step of preparing a mixture of the Bayerite or similar Bayerite substrate and the copper compound (S120) may be a step of grinding and mixing the Bayerite or similar Bayerite substrate and the copper compound. The grinding and mixing may use a device used in the technical field of the present invention, for example, a ball mill, a mixer, and the like.

예를 들어, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질과, 구리 화합물의 혼합물을 제조하는 단계(S120)는, 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질 대 구리 화합물이 90:10~50:50(질량비) 또는 80:20~60:40(질량비)로 혼합되는 것일 수 있으며, 최종적으로 제조되는 일산화탄소 선택성 흡착제 전체 중, 상기 구리 화합물 5 중량% 내지 50 중량%를 포함하는 것일 수 있다.For example, in the step (S120) of preparing a mixture of the Bayerite or similar Bayerite substrate and a copper compound, the Bayerite or similar Bayerite substrate to the copper compound is 90:10 to 50:50 (mass ratio) or 80 : 20 to 60: 40 (mass ratio) may be mixed, and among all the carbon monoxide selective adsorbents finally produced, the copper compound may contain 5% to 50% by weight.

도 2는 포함되는 구리 화합물의 중량에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 일산화탄소 흡착곡선 그래프 및 이산화탄소 흡착곡선 그래프이다.2 is a carbon monoxide adsorption curve graph and a carbon dioxide adsorption curve graph of the carbon monoxide selective adsorbent according to the weight of the copper compound included.

구체적으로, 도 2 (a)는 포함되는 구리 화합물의 중량에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 일산화탄소 흡착곡선 그래프이고, 도 2 (b)는 포함되는 구리 화합물의 중량에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 이산화탄소 흡착곡선 그래프이다.Specifically, Figure 2 (a) is a carbon monoxide adsorption curve graph according to the weight of the copper compound contained, Figure 2 (b) is a carbon monoxide adsorption curve graph of the carbon monoxide selective adsorbent according to the weight of the copper compound included .

도 2 (a) 및 (b)를 참조하면, 일산화탄소 선택성 흡착제 전체 중, 상기 구리 화합물 5 중량% 내지 50 중량%를 포함하는 경우, 이산화탄소에 대한 일산화탄소의 선택도(CO흡착량/CO2흡착량)가 15 이상인 일산화탄소 선택성 흡착제가 구현되는 것을 알 수 있으며, 특히 구리 화합물을 30 중량% 포함할 경우 일산화탄소 흡착량이 크게 증가하는 것을 알 수 있다.Referring to Figure 2 (a) and (b), if the total amount of the carbon monoxide selective adsorbent, the copper compound containing 5% to 50% by weight, the selectivity of carbon monoxide to carbon dioxide (CO adsorption amount / CO 2 adsorption amount) ) Is 15 or more, it can be seen that the carbon monoxide selective adsorbent is implemented, especially when the copper compound contains 30% by weight, it can be seen that the carbon monoxide adsorption amount is greatly increased.

일 측면에 따르면, 상기 열분산시키는 단계(S130)는, 열분산 온도 250 ℃ 내지 350 ℃에서 1 시간 내지 48 시간 동안 수행되는 것일 수 있다.According to one aspect, the heat dissipation step (S130) may be performed for 1 hour to 48 hours at a heat dispersion temperature of 250 ° C to 350 ° C.

일 측면에 따르면, 상기 열분산시키는 단계(S130)는, 열분산 온도 250 ℃ 내지 350 ℃; 250 ℃ 내지 330 ℃; 또는 270 ℃ 내지 300 ℃의 온도에서 비활성 가스 분위기에서 열분산 시킨 것일 수 있다. 상기 온도 범위 내에 포함되면, AlOOH, 결정질 또는 비결정질 알루미늄 산화물로의 전환을 방지하고 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질의 특성을 유지하면서, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질의 기공, 표면, 또는 둘 다에 고 농도의 구리 화합물의 균일한 열분산을 유도할 수 있다. 또한, 온도 증가에 따른 구리 화합물의 금속 구리(Cu)로 전환되는 것을 방지하여, 일산화탄소 선택성 흡착제에 구리 화합물의 특성이 유지되도록 할 수 있다.According to one aspect, the step of dispersing the heat (S130), the heat dissipation temperature 250 ℃ to 350 ℃; 250 ° C to 330 ° C; Or it may be a heat dispersion in an inert gas atmosphere at a temperature of 270 ℃ to 300 ℃. When included within the temperature range, it prevents the conversion to AlOOH, crystalline or amorphous aluminum oxide and maintains the properties of the Bayerite or similar Bayerite substrate, while retaining the properties of the Bayerite or similar Bayerite substrate. It is possible to induce uniform heat dissipation of a high concentration copper compound. In addition, it is possible to prevent the conversion of the copper compound to metallic copper (Cu) according to an increase in temperature, so that the properties of the copper compound are maintained in the carbon monoxide selective adsorbent.

예를 들어, 상기 열분산시키는 단계(S130)는, 1 시간 내지 48 시간 동안 수행될 수 있으며, 상기 시간 범위 내에 포함되면, 구리 화합물의 특성을 유지하면서, 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질 상에 균일하게 열분산 될 수 있다.For example, the step of dispersing the heat (S130) may be performed for 1 hour to 48 hours, and when included in the time range, while maintaining the properties of the copper compound, it is uniform on the Bayerite or similar Bayerite substrate. Can be heat dissipated.

일 측면에 따르면, 상기 열분산시키는 단계(S130)는, 진공; 또는 불활성 기체, 환원 기체 또는 이 둘을 포함하는 분위기; 에서 수행되는 것일 수 있다.According to one aspect, the step of dispersing the heat (S130), vacuum; Or an atmosphere containing an inert gas, a reducing gas, or both; It may be performed in.

도 3은 열분산 온도에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 일산화탄소 흡착곡선 그래프 및 이산화탄소 흡착곡선 그래프이다.3 is a carbon monoxide adsorption curve graph and a carbon dioxide adsorption curve graph of the carbon monoxide selective adsorbent according to the heat dispersion temperature.

구체적으로, 도 3 (a)는 열분산 온도에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 일산화탄소 흡착곡선 그래프이고, 도 3 (b)는 열분산 온도에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 이산화탄소 흡착곡선 그래프이다.Specifically, Figure 3 (a) is a carbon monoxide adsorption curve graph of the carbon monoxide selective adsorber according to the heat dissipation temperature, Figure 3 (b) is a carbon monoxide adsorption curve graph of the carbon monoxide selective adsorber according to the heat dispersion temperature.

도 3을 참조하면, (a) 및 (b)를 참조하면, 250 ℃ (523 K) 내지 350 ℃ (723 K)의 열분산 온도로 제조되는 일산화탄소 선택성 흡착제는 이산화탄소에 대한 일산화탄소의 선택도(CO흡착량/CO2흡착량)가 매우 높은 것을 알 수 있다. 특히, 300 ℃ (573 K)의 열분산 온도로 제조될 경우 일산화탄소 흡착량이 크게 증가하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, referring to (a) and (b), the carbon monoxide selective adsorbent prepared at a heat dissipation temperature of 250 ° C. (523 K) to 350 ° C. (723 K) selectivity of carbon monoxide to carbon dioxide (CO It can be seen that the adsorption amount / CO 2 adsorption amount) is very high. In particular, it can be seen that the carbon monoxide adsorption amount is significantly increased when it is prepared at a heat dissipation temperature of 300 ° C (573 K).

결과적으로, 흡착제 전체 중, 300 ℃에서 제일 구리염 30 중량%를 베이어라이트 기질에 열분산 시킨 흡착제의 경우 가장 높은 일산화탄소 흡착량과 우수한 이산화탄소 대비 일산화탄소 선택도를 보임을 알 수 있다. 이 흡착제는 이산화탄소 뿐만 아니라 메탄, 질소, 수소 대비 일산화탄소 선택도도 매우 큰 것을 알 수 있다.As a result, it can be seen that, among the adsorbents, the adsorbent obtained by thermally dispersing 30% by weight of the best copper salt at 300 ° C. on the Bayerite substrate shows the highest carbon monoxide adsorption capacity and excellent carbon monoxide selectivity compared to carbon dioxide. It can be seen that this adsorbent has a very large carbon monoxide selectivity compared to methane, nitrogen and hydrogen as well as carbon dioxide.

도 4는 흡착제 전체 중, 300 ℃에서 제일 구리염 30 중량%를 베이어라이트 기질에 열분산 시킨 흡착제의 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 수소, 질소의 흡착곡선 그래프이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제는 이산화탄소 뿐만 아니라 메탄, 질소, 수소 대비 일산화탄소 선택도가 우수한 것을 알 수 있다.4 is a graph showing adsorption curves of carbon monoxide, carbon dioxide, methane, hydrogen, and nitrogen of an adsorbent in which 30 wt% of the best copper salt is heat-dispersed on a Bayerite substrate at 300 ° C. Referring to Figure 4, it can be seen that the carbon monoxide selective adsorbent according to an embodiment of the present invention has excellent carbon monoxide selectivity compared to methane, nitrogen and hydrogen as well as carbon dioxide.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법을 나타낸 흐름도이다. 이하 도 5를 참조하여 본 발명을 설명한다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a carbon monoxide selective adsorbent according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIG. 5.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법은, 구리 화합물 및 용제를 포함하는 함침 용액을 제조하는 단계(S210); 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트를 200 ℃ 내지 400 ℃의 온도에서 1 시간 내지 12 시간 동안 소성하여 비표면적이 350 m2g-1 이상이고, 기공부피가 0.1 cm3g-1 이상인 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 제조하는 단계(S220); 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질과 상기 함침 용액을 접촉시켜 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질에 상기 구리 화합물을 함침하는 단계(S230); 상기 구리 화합물이 함침된 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 건조하는 단계(S240); 및 상기 건조된 구리 화합물이 함침된 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 소성하는 단계(S250);를 포함한다.Method for producing a carbon monoxide selective adsorbent according to another embodiment of the present invention, preparing an impregnation solution containing a copper compound and a solvent (S210); A baerite or similar bayer having a specific surface area of 350 m 2 g -1 or higher and a pore volume of 0.1 cm 3 g -1 or higher by firing the bayerite or similar bayerite at a temperature of 200 ° C to 400 ° C for 1 to 12 hours. Preparing a light substrate (S220); Impregnating the Bayerite or similar Bayerite substrate with the Bayerite or similar Bayerite substrate by contacting the impregnation solution (S230); Drying the Bayerite or similar Bayerite substrate impregnated with the copper compound (S240); And firing the Bayerite or similar Bayerite substrate impregnated with the dried copper compound (S250).

일 측면에 따르면, 상기 구리 화합물 및 용제를 포함하는 함침 용액을 제조하는 단계(S210)는, 상기 구리 화합물 및 상기 용제를 상온 내지 40 ℃ 온도에서 30분 내지 4시간 동안 교반하여 함침 용액을 제조하는 것일 수 있다.According to one aspect, the step of preparing an impregnation solution containing the copper compound and the solvent (S210), the stirring the copper compound and the solvent at room temperature to 40 ℃ temperature for 30 minutes to 4 hours to prepare an impregnation solution May be

일 측면에 따르면, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 제조하는 단계(S220)에서, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질은 고온에서 소성되어 비표면적과 기공부피가 더욱 증가된 것일 수 있다.According to one aspect, in the step (S220) of preparing the Bayerite or similar Bayerite substrate, the Bayerite or similar Bayerite substrate may be fired at a high temperature to increase the specific surface area and pore volume.

일 측면에 따르면, 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질은, 200 ℃ 내지 400 ℃의 온도에서 1 시간 내지 12 시간 동안 소성하여, 비표면적이 350 m2g-1 이상이 되도록 하는 것이고, 기공부피가 0.1 cm3g-1 이상이 되도록 하는 것일 수 있다. 상기 미리 소성된 베이어라이트 기질은 큰 비표면적 및 큰 기공부피를 가지고 있어 구리 화합물을 더욱 잘 분산하는데 유리하며, 이에 따라 일산화탄소 흡착 성능이 월등하게 증가한다.According to one aspect, the Bayerite or similar Bayerite substrate is fired at a temperature of 200 ° C to 400 ° C for 1 hour to 12 hours, such that the specific surface area is 350 m 2 g -1 or more, and the pore volume is It may be to be 0.1 cm 3 g -1 or more. The pre-fired Bayerite substrate has a large specific surface area and a large pore volume, which is advantageous for better dispersion of the copper compound, and thus the carbon monoxide adsorption performance is significantly increased.

일 측면에 따르면, 상기 함침하는 단계(S230)는, 초기 습윤 기법을 이용하여 15 ℃ 내지 60 ℃ 온도에서 수행하는 것일 수 있다. 구체적으로, 초기 습윤 기법을 이용하여 15 ℃ 내지 60 ℃ 온도; 또는 30 ℃ 내지 40 ℃ 온도에서 1 시간 내지 20 시간 동안 수행하는 것일 수 있다.According to one aspect, the impregnation step (S230) may be performed at a temperature of 15 ° C to 60 ° C using an initial wetting technique. Specifically, 15 ℃ to 60 ℃ temperature using an initial wetting technique; Or it may be carried out for 1 hour to 20 hours at a temperature of 30 ℃ to 40 ℃.

일 측면에 따르면, 상기 건조하는 단계(S240)는, 30 ℃ 내지 60 ℃의 온도 및 진공; 또는 불활성 기체, 환원 기체 또는 이 둘을 포함하는 분위기에서 1 시간 내지 50 시간 동안 수행하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 함침하는 단계(S230) 이후에 함침된 기질을 여과하고, 30 ℃ 내지 60 ℃의 온도; 또는 40 ℃ 내지 50 ℃의 온도 및 진공; 또는 불활성 기체, 환원 기체 또는 이 둘을 포함하는 분위기에서 1 시간 내지 50 시간, 바람직하게는 5 시간 내지 20 시간 동안 건조하는 것일 수 있다.According to one aspect, the drying step (S240), the temperature and vacuum of 30 ℃ to 60 ℃; Or it may be performed for 1 hour to 50 hours in an atmosphere containing an inert gas, a reducing gas, or both. Specifically, the impregnated substrate is filtered after the impregnation step (S230), and a temperature of 30 ° C to 60 ° C; Or 40 ° C. to 50 ° C. and vacuum; Or it may be to dry for 1 hour to 50 hours, preferably 5 hours to 20 hours in an atmosphere containing an inert gas, a reducing gas or both.

상기 소성하는 단계(S250)는, 110 ℃ 내지 400 ℃의 온도 및 진공; 또는 불활성 기체, 환원 기체 또는 이 둘을 포함하는 분위기에서 10분 내지 20시간 동안 수행하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 건조하는 단계(S240) 이후에 건조된 기질을 전기로, 등과 같은 소성 장치에서 진공; 또는 불활성 기체, 환원 기체 또는 이 둘을 포함하는 분위기를 흘려주면서 110 ℃ 내지 400 ℃의 온도; 또는 250 ℃ 내지 330 ℃의 온도에서 10분 내지 20시간, 바람직하게는 5시간 내지 15시간 동안 소성하는 것일 수 있다.The firing step (S250), the temperature and vacuum of 110 ℃ to 400 ℃; Or it may be performed for 10 minutes to 20 hours in an atmosphere containing an inert gas, a reducing gas, or both. Specifically, the dried substrate after the drying step (S240), a vacuum in a firing device such as an electric furnace, etc .; Or a temperature of 110 ° C. to 400 ° C. while flowing an inert gas, a reducing gas, or an atmosphere containing both; Or it may be calcined at a temperature of 250 ° C to 330 ° C for 10 minutes to 20 hours, preferably 5 hours to 15 hours.

일 측면에 따르면, 상기 용제는, 물, 톨루엔, 에틸아세테이트 및 아세토니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이고, 상기 함침 용액은, 암모니아, 질산, 염산 및 황산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the solvent comprises at least one selected from the group consisting of water, toluene, ethyl acetate and acetonitrile, and the impregnating solution comprises at least one selected from the group consisting of ammonia, nitric acid, hydrochloric acid and sulfuric acid. It may be included.

일반적으로, 일산화탄소 흡착제는 제일구리가 담지된 형태로서, 수소와 일산화탄소로 구성된 스팀리포밍 가스, 합성가스 등으로부터 일산화탄소를 선택적으로 흡착하여 분리하는 데 사용되고 있다. 이러한 일산화탄소 흡착제는, 제일구리 화합물이 일반 용매에 용해되지 않으므로, 균일하게 분산시키는 것이 어렵고, 제이구리염을 고체 지지체 상에 침착시킨 이후 환원시켜 제일구리 상태로 전환하거나 또는 제일구리염을 고체 지지체 상에 기화 후 첨착(부착)시키는 방법 등이 이용되고 있으나, 제일구리염이 고체 지지체 상에 균일하게 분산되지 않거나 또는 일산화탄소에 대한 흡착 특성이 낮아지는 문제점이 있다.In general, the carbon monoxide adsorbent is a form in which the first copper is supported, and is used for selectively adsorbing and separating carbon monoxide from a steam reforming gas composed of hydrogen and carbon monoxide, or syngas. This carbon monoxide adsorbent is difficult to disperse uniformly because the first copper compound is not soluble in a general solvent, and then converts the first copper salt to the first copper state by reducing the copper salt after depositing it on the solid support or converting the first copper salt onto the solid support. The method of impregnating (adhering) after evaporation has been used, but there is a problem in that the first copper salt is not uniformly dispersed on the solid support or the adsorption properties for carbon monoxide are lowered.

반면, 본 발명의 일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법에 따르면, 큰 비표면적을 가지는 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 적용함으로써, 구리 화합물이 고르게 열분산 또는 함침된 일산화탄소 선택성 흡착제를 구현할 수 있다.On the other hand, according to the method for producing a carbon monoxide selective adsorbent of the present invention, by applying a Bayerite or a similar Bayerite substrate having a large specific surface area, it is possible to implement a carbon monoxide selective adsorbent in which a copper compound is evenly thermally dispersed or impregnated.

본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 일산화탄소 고선택성 흡착제의 제조방법은, 본 발명의 기술 분야에서 이용되는 그라인딩, 세척, 등의 후처리 공정 등이 더 포함할 수 있으나, 본 명세서에는 구체적으로 언급하지 않는다.According to an embodiment of the present invention, the method for producing a carbon monoxide highly selective adsorbent according to the present invention may further include post-treatment processes such as grinding, washing, and the like used in the technical field of the present invention. It is not specifically mentioned.

이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples and comparative examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the contents of the present invention are not limited to the following examples.

실시예 1Example 1

7 g의 베이어라이트 물질을 350 ℃에서 질소 기체를 흘려주며 4 시간동안 소성한 후 상온으로 식혔다. 소성한 베이어라이트 물질 7 g과 제일구리염 3 g을 믹서기를 사용하여 충분히 혼합해 준 후 진공상태를 유지하며 300 ℃에서 12시간동안 열처리하였다.The 7 g Bayerite material was calcined for 4 hours while flowing nitrogen gas at 350 ° C. and then cooled to room temperature. 7 g of calcined bayerite material and 3 g of first copper salt were thoroughly mixed using a blender, and then heat-treated at 300 ° C. for 12 hours while maintaining a vacuum.

실시예 2Example 2

6.4 g의 베이어라이트 물질을 350 ℃에서 질소 기체를 흘려주며 4시간동안 소성한 후 상온으로 식혔다. 소성한 베이어라이트 물질 6.4 g과 제일구리염 3.6 g을 믹서기를 사용하여 충분히 혼합해 준 후 진공상태를 유지하며 300 ℃에서 12시간동안 열처리하였다.6.4 g of Bayerite material was calcined at 350 ° C. with nitrogen gas for 4 hours and then cooled to room temperature. 6.4 g of calcined bayerite material and 3.6 g of first copper salt were thoroughly mixed using a blender, and then heat-treated at 300 ° C. for 12 hours while maintaining a vacuum.

비교예Comparative example

보헤마이트 물질 7 g과 제일구리염 3 g을 믹서기를 사용하여 충분히 혼합해 준 후 진공상태를 유지하며 300 ℃에서 12시간동안 열처리하였다.After thoroughly mixing 7 g of boehmite material and 3 g of copper salt using a mixer, heat treatment was performed at 300 ° C. for 12 hours while maintaining a vacuum.

표 1은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 일산화탄소 선택성 흡착제 및 비교예에 따라 제조된 일산화탄소 선택성 흡착제의 CO 흡착량, CO2 흡착량 및 이산화탄소에 대한 일산화탄소의 선택도(CO흡착량/CO2흡착량)를 나타낸 것이다.Table 1 shows the CO adsorption amount, CO 2 adsorption amount, and selectivity of carbon monoxide to carbon dioxide (CO adsorption) of the carbon monoxide selective adsorbent prepared according to Examples 1 and 2 of the present invention, and the carbon monoxide selective adsorbent prepared according to Comparative Examples. Amount / CO 2 adsorption amount).

일산화탄소 및 이산화탄소 흡착량은, 20 ℃ 온도 조건 및 순수 기체 100 kPa 하에서 측정하였다.The adsorption amount of carbon monoxide and carbon dioxide was measured under a temperature condition of 20 ° C and 100 kPa of pure gas.

샘플Sample CO 흡착량
(cm3g-1)
CO adsorption
(cm 3 g -1 )
CO2 흡착량
(cm3g-1)
CO2 adsorption
(cm 3 g -1 )
CO/CO2 CO / CO 2
실시예 1Example 1 48.548.5 2.892.89 16.816.8 실시예 2Example 2 41.641.6 1.171.17 35.535.5 비교예 1Comparative Example 1 34.034.0 2.742.74 12.412.4

상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 일산화탄소 선택성 흡착제의 이산화탄소에 대한 일산화탄소의 선택도(CO흡착량/CO2흡착량)는, 15 이상인 것을 알 수 있으며, 제조 조건에 따라 선택도가 35 이상으로 구현되는 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, the selectivity (CO adsorption amount / CO 2 adsorption amount) of carbon monoxide to carbon dioxide of the carbon monoxide selective adsorbent prepared according to an embodiment of the present invention is found to be 15 or more. Accordingly, it can be seen that the selectivity is implemented by 35 or more.

이는 기존에 다른 알루미나 유사 물질인 보헤마이트 물질에 제일구리염을 열분산 함침 시켜 제조한 일산화탄소 선택적 흡착제(비교예 1)에 비해 더 높은 일산화탄소, 이산화탄소 대비 일산화탄소 선택비를 보여주는 것을 의미한다.This means that it shows higher carbon monoxide and carbon monoxide selectivity compared to carbon monoxide selective adsorbent (Comparative Example 1) prepared by thermally impregnating the first copper salt with boehmite, another alumina-like substance.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.As described above, although the embodiments have been described by a limited embodiment and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, even if the described techniques are performed in a different order than the described method, and / or the described components are combined or combined in a different form from the described method, or replaced or replaced by another component or equivalent Appropriate results can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (16)

구리 화합물이 분산된 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질;을 포함하고,이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 대한 일산화탄소의 선택도는, 15 이상인 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제.
Bayerite or similar Bayerite substrate in which the copper compound is dispersed; including, carbon monoxide selectivity to at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen and hydrogen, 15 or more,
Carbon monoxide selective adsorbent.
제1항에 있어서,
상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질의 비표면적은 350 m2g-1 이상인 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제.
According to claim 1,
The specific surface area of the Bayerite or similar Bayerite substrate is 350 m 2 g -1 or more,
Carbon monoxide selective adsorbent.
제1항에 있어서,
상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질의 기공부피는 0.1 cm3g-1 이상인 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제.
According to claim 1,
The pore volume of the Bayerite or similar Bayerite substrate is 0.1 cm 3 g -1 or more,
Carbon monoxide selective adsorbent.
제1항에 있어서,
상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질의 기공, 표면 또는 둘 다에 상기 구리 화합물이 열분산되거나 또는 함침된 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제.
According to claim 1,
The copper compound is thermally dispersed or impregnated into the pores, surfaces, or both of the bayerite or similar bayerite substrate,
Carbon monoxide selective adsorbent.
제1항에 있어서,
상기 구리 화합물은,
제일 구리염, 염화제일구리, 불화제일구리, 요오드화제일구리, 브롬화제일구리, 질산화제일구리, 초산제일구리, 티오시안산제일구리, 티오벤조산구리, 티오부틸구리, 벤조산제일구리, 황산제일구리 및 티오황산제일구리로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제.
According to claim 1,
The copper compound,
Best copper salt, copper chloride, copper fluoride, copper iodide, copper bromide, copper nitrate, copper acetate, copper thiocyanate, copper thiobenzoate, copper thiobutyl, copper benzoate, copper sulfate It comprises at least one selected from the group consisting of cuprous thiosulfate,
Carbon monoxide selective adsorbent.
제1항에 있어서,
상기 일산화탄소 선택성 흡착제 전체 중, 상기 구리 화합물 5 중량% 내지 50 중량%를 포함하는 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제.
According to claim 1,
Of the entire carbon monoxide selective adsorbent, which comprises 5% to 50% by weight of the copper compound,
Carbon monoxide selective adsorbent.
제1항에 있어서,
이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 대한 일산화탄소의 선택도는, 35 이상인 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제.
According to claim 1,
The selectivity of carbon monoxide to at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen and hydrogen is 35 or more,
Carbon monoxide selective adsorbent.
제1항에 있어서,
20 ℃의 온도 조건 및 100kPa 압력 조건에서 일산화탄소 흡착량이 40 cm3g-1 이상이고, 이산화탄소, 메탄, 질소 및 수소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 흡착량이 3 cm3g-1 이하인 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제.
According to claim 1,
The carbon monoxide adsorption amount is at least 40 cm 3 g -1 and the adsorption amount of at least one selected from the group consisting of carbon dioxide, methane, nitrogen, and hydrogen is 3 cm 3 g -1 or less at a temperature condition of 20 ° C and a pressure of 100 kPa. ,
Carbon monoxide selective adsorbent.
베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 준비하는 단계;
상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질과, 구리 화합물의 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질 상에 상기 구리 화합물을 열분산시키는 단계;를 포함하는
일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법.
Preparing a Bayerite or similar Bayerite substrate;
Preparing a mixture of the Bayerite or similar Bayerite substrate and a copper compound; And
Comprising the step of thermally dispersing the copper compound on the Bayerite or similar Bayerite substrate;
Method for producing carbon monoxide selective adsorbent.
제9항에 있어서,
상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질은,
200 ℃ 내지 400 ℃의 온도에서 1 시간 내지 12 시간 동안 소성하여,
비표면적이 350 m2g-1 이상이 되도록 하는 것이고, 기공부피가 0.1 cm3g-1 이상이 되도록 하는 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법.
The method of claim 9,
The Bayerite or similar Bayerite substrate,
Calcined at a temperature of 200 ° C to 400 ° C for 1 hour to 12 hours,
The specific surface area is to be 350 m 2 g -1 or more, and the pore volume is to be 0.1 cm 3 g -1 or more,
Method for producing carbon monoxide selective adsorbent.
제9항에 있어서,
상기 열분산시키는 단계는,
열분산 온도 250 ℃ 내지 350 ℃에서 1 시간 내지 48 시간 동안 수행되는 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법.
The method of claim 9,
The step of dispersing the heat,
It is carried out for 1 hour to 48 hours at a heat dispersion temperature of 250 ℃ to 350 ℃,
Method for producing carbon monoxide selective adsorbent.
제9항에 있어서,
상기 열분산시키는 단계는, 진공; 또는 불활성 기체, 환원 기체 또는 이 둘을 포함하는 분위기; 에서 수행되는 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법.
The method of claim 9,
The heat dispersing step includes vacuum; Or an atmosphere containing an inert gas, a reducing gas, or both; Is performed in,
Method for producing carbon monoxide selective adsorbent.
구리 화합물 및 용제를 포함하는 함침 용액을 제조하는 단계;
베이어라이트 또는 유사 베이어라이트를 200 ℃ 내지 400 ℃의 온도에서 1 시간 내지 12 시간 동안 소성하여 비표면적이 350 m2g-1 이상이고, 기공부피가 0.1 cm3g-1 이상인 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 제조하는 단계;
상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질과 상기 함침 용액을 접촉시켜 상기 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질에 상기 구리 화합물을 함침하는 단계;
상기 구리 화합물이 함침된 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 건조하는 단계; 및
상기 건조된, 구리 화합물이 함침된 베이어라이트 또는 유사 베이어라이트 기질을 소성하는 단계;를 포함하는,
일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법.
Preparing an impregnation solution comprising a copper compound and a solvent;
A baerite or similar bayer having a specific surface area of 350 m 2 g -1 or higher and a pore volume of 0.1 cm 3 g -1 or higher by firing the bayerite or similar bayerite at a temperature of 200 ° C to 400 ° C for 1 to 12 hours. Preparing a light substrate;
Impregnating the Bayerite or similar Bayerite substrate with the Bayerite or similar Bayerite substrate by contacting the impregnation solution;
Drying the Bayerite or similar Bayerite substrate impregnated with the copper compound; And
Comprising the step of firing the dried, copper compound impregnated Bayerite or similar Bayerite substrate; containing,
Method for producing carbon monoxide selective adsorbent.
제13항에 있어서,
상기 건조하는 단계는, 30 ℃ 내지 60 ℃의 온도 및 진공; 또는 불활성 기체, 환원 기체 또는 이 둘을 포함하는 분위기에서 1 시간 내지 50 시간 동안 수행하고,
상기 소성하는 단계는, 110 ℃ 내지 400 ℃의 온도 및 진공; 또는 불활성 기체, 환원 기체 또는 이 둘을 포함하는 분위기에서 10 분 내지 20 시간 동안 수행하는 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법.
The method of claim 13,
The drying step includes a temperature and vacuum of 30 ° C to 60 ° C; Or in an atmosphere containing an inert gas, a reducing gas, or both for 1 hour to 50 hours,
The firing step includes a temperature and vacuum of 110 ° C to 400 ° C; Or it is carried out for 10 minutes to 20 hours in an atmosphere containing an inert gas, a reducing gas or both,
Method for producing carbon monoxide selective adsorbent.
제13항에 있어서,
상기 함침하는 단계는,
초기 습윤 기법을 이용하여 15 ℃ 내지 60 ℃ 온도에서 수행하는 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법.
The method of claim 13,
The impregnation step,
It is carried out at a temperature of 15 ℃ to 60 ℃ using the initial wetting technique,
Method for producing carbon monoxide selective adsorbent.
제13항에 있어서,
상기 용제는, 물, 톨루엔, 에틸아세테이트 및 아세토니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이고,
상기 함침 용액은, 암모니아, 질산, 염산 및 황산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인,
일산화탄소 선택성 흡착제의 제조방법.
The method of claim 13,
The solvent is to include at least one selected from the group consisting of water, toluene, ethyl acetate and acetonitrile,
The impregnation solution is to include at least one selected from the group consisting of ammonia, nitric acid, hydrochloric acid and sulfuric acid,
Method for producing carbon monoxide selective adsorbent.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11217215A (en) * 1998-01-30 1999-08-10 Taimei Chemicals Co Ltd Active alumina, and production of active alumina with controllable fine pore size
KR20090096418A (en) * 2006-10-06 2009-09-10 더블유.알. 그레이스 앤드 캄파니-콘. Sufur tolerant alumina catalyst support
KR20180051880A (en) * 2016-11-09 2018-05-17 한국에너지기술연구원 Absorbent for highly selective separation of carbon monoxide and preparation method thereof

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