KR910001928B1 - 천연제올라이트를 이용한 이산화탄소 흡착제의 제조방법 - Google Patents
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내용 없음.
Description
제1도는 본 발명처리를 행하지 않은 천연제올라이트의 X-선 회절분석도.
제2도는 천연제올라이트의 열처리온도에 따른 X-선상대강도의 변화를 나타내는 그래프.
제3도는 천연제올라이트의 산처리정도에 따른 X-선상대강도의 변화를 나타내는 그래프.
제4도는 천연제올라이트의 칼슘이온 교환정도에 따른 X-선 상대강도의 변화를 나타내는 그래프.
제5도는 본 발명의 흡착제와 처리되지 않은 천연제올라이트에 대한 압력변화에 따른 이산화탄소 흡착양을 나타내는 그래프.
본 발명은 이산화탄소가 다량함유된 제철부생가스등의 연속배가스로 부터 이산화탄소를 흡착분리하는 흡착제, 보다 상세하게는, 천연제올라이트(Zeolite)를 이용한 이산화탄소 흡착제를 제조하는 방법에 관한 것이다.
통상, 혼합기체로부터 이산화탄소를 분리하는 방법으로는 PSA(Pressure Swing Adsorption)법과 TSA(Thermal Swing Adsorption)법등의 흡착법과 용액을 이용하는 흡습법등이 알려져 있다.
상기 PSA 법 및 TSA 법과 같은 흡착법은 이산화탄소 흡착제로 합성제올라이트 5A 또는 13X 등을 사용하고 있는데, 이 합성흡착제는 물, 산화나트륨, 실리카, 알루미나등을 특정비율로 혼합하여 주어진 반응온도내에서 제조되는 것으로서 그 제조법이 복잡하고 제품가격이 비싸므로, 이러한 흡착법은 저농도 이산화탄소 분리나 고순도 소량제조와 같은 특정분야에만 주로 사용되왔다.
한편, 용액을 이용하여 혼합기체로부터 이산화탄소를 흡수분리하는 상기 흡수법에는 K2C3O 수용액을 이용하는 방법(일본 스미또금속)과 메틸디에탄올아민(Methyldiethanolamine)을 흡수액으로 사용하는 방법이 있는데, 이 방법들은 고농도기체를 다량으로 분리할 수 있지만 흡수장치, 압력 변환장치, 온도 변환장치, 콘덴서등의 분리에 필요한 제반장치가 요구될 뿐만 아니라 불순물, 열등에 의한 흡수액의 손실과 설비부식등의 문제점을 갖고 있었다.
따라서, 본 발명은 천연제올라이트를 소정온도에서 열처리한 후 산처리 및 칼슘이온 교환처리를 실시하므로서, 경제적이고 흡착능이 우수한 흡착제를 제공하고자 하는 것으로서 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
즉, 본 발명은 모더나이트(Mordenite)계인 천연제올라이트를 200-350℃로 열처리한 후 0.8N 이하의 염산수용액으로 산처리한 다음 0.7N 이하의 염화칼슘 수용액으로 칼슘이온 교환시키는 천연제올라이트를 이용한 이산화탄소 흡착제의 제조방법에 관한 것이다. 종래의 합성제 올라이트 5A와 13X는 각각에서 Ca-A와 Na-X이고 Ca-A의 세공 경(지름)은 5A, 13X는 9-10A 정도이다.
그런데 흡착제를 세공경에 관계없이 사용하는 이유는 이산화탄소는 그 운동분자경(이하, "분자경"이라함)이 3.3A 정도이나 사극자 모멘트(Quadrupole Moment)가 0.64A로 제올라이트의 정전기장과 상호작용(Field-quadrupole interaction)이 용이하기 때문이다.
그러므로 합성제올라이트를 대체할 수 있는 향상된 흡착제를 천연제올라이트로부터 제조하기 위해서는 이산화탄소와 천연제올라이트간의 상호작용이 우수해야 하며, 또한, 우수한 흡착능을 갖기 위해서는 천연제올라이트가 결정성 광물이므로 결정이 잘 발달하고 표면이 발달(Spong-like)해야 한다.
본 발명은 상기와 같은 이산화탄소의 상호작용 및 결정화를 달성하므로서 보다 흡착능을 향상시키기 위하여 천연제올라이트중에서 세공경이 7-8A인 모더나이트계를 사용하여 상기와 같은 처리조건으로 처리한 것이다. 상기에서 모더나이트계 천연제올라이트(이하, "천연제올라이트"라 칭함)를 열처리하는 것은 엔도섬(endotherm) 효과(천연제올라이트내의 유기물질을 연소시키는 효과를 말함)을 얻고 결정화를 이루기 위한 것으로서, 열처리온도가 200℃ 이하인 경우에는 천연제올라이트의 결정화정도 및 엔도섬효과가 미흡하고, 350℃ 이상에서는 엔도섬효과는 우수하지만 결정성이 붕괴되므로, 열처리온도는 200-350℃가 바람직하다.
또한, 상기 산처리는 천연제올라이트에 함유된 Ca, Fe, Cu, Na, K 및 Mg 등의 양이온을 제거하기 위한 것으로서, 염산수용액의 농도가 0.8N 이상인 경우에는 상기 양이온의 제거효과는 우수하지만, 상기 열처리에 의해 형성된 결정이 붕괴되므로 염산의 농도는 0.8N 이하가 바람직하다. 또한, 상기 칼슘이온의 교환은 다음과 같은 작용 즉,
(여기서, M : 칼슘이온을 나타냄)
을 하여 흡착성을 향상시키기 위한 것으로서, 상기 염화칼슘의 농도가 0.7N 이상인 경우에는 칼슘이온을 교환시키는 효과는 향상되지만, 이 역시 천연제올라이트의 결정이 붕괴되므로, 염화칼슘의 농도는 0.7N 이하가 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
[실시예 1]
하기 표 1의 조성을 갖는 모더나이트게 천연제올라이트를 열처리하기 전에 X-선 회절분석시험을 실시하여 회절각에 따른 X-선강도를 제1도에 나타내었다.
[표 1]
다음에, 상기 천연제올라이트를 열처리하여 다시 X-선 회절분석 실험을 실시하였다.
열처리효과를 설명하기 위하여, 열처리후의 X-선 피크강도/열처리전의 X-선피크 강도×100으로 계산된 상대강도를 제2도에 나타내었다.
제2도에 나타난 바와같이, 본 발명의 열처리조건에 해당되는 200-350℃의 범위에서 결정화정도를 나타내는 X-선 상대강도값이 우수함을 알수 있다.
[실시예 2]
상기 실시예 1의 표 1과 같은 조성을 갖는 모더나이트계 천연제올라이트를 염산의 농도를 변화시켜가면서 산처리를 실시한 후 X-선 회절분석 실험을 실시하였다.
제1도에 나타난 회절각(2θ)=22.15 및 25.30에 대하여, 산농도변화에 따른 산처리 의 X-선 강도/산처리전의 X-선강도×100으로 계산되는 상대강도를 측정하여 제3도에 나타내었다.
제3도에 나타난 바와같이 연산의 농도가 0.8N 이하인 경우 결정화 정도를 나타내는 X-선 상대강도가 우수함을 알수 있다.
[실시예 3]
염화칼슘(CaCl2)을 사용하여 칼슘이온을 상기 실시예 1의 상기 표 1과 같은 조성을 갖는 모더나이트계 천연제올라이트에 교환시킨 다음, X-선 회절분석실험을 실시하였다.
제2도에 나타난 22.15° 및 25.30°의 회절각(2θ)에 대하여 칼슘이온 교환처리후의 X-선강도/칼슘이온 교환처리전의 X-선강도×100으로 계산되는 상대강도를 측정하여 제4도에 나타내었다.
제4도에 나타난 바와같이, 염화칼슘의 농도가 0.7N 이하인 경우에 결정성정도를 나타내는 X-선 상대강도가 우수하게 나타남을 알수 있다. 상기, 실시예 1, 2 및 3이 본 발명의 처리공정 각각에 대하여 행하여졌으나, 여기서 얻어지는 결과는 본 발명의 방법을 일련으로 실시하여 제조되는 흡착제에서 얻어지는 결과에 비례하게 된다.
[실시예 4]
상기 실시예 1의 표 1과 같은 조성을 갖는 모더나이트계 천연제올라이트를 350℃에서 열처리한 다음 0.8N 농도를 갖는 염산수용액으로 산처리하고 이어서 0.7N 농도를 갖는 염화칼슘 수용액을 사용하여 칼슘이온을 천연제올라이트에 교환시켜 흡착제를 제조하였다.
상기와 같이 처리된 본 발명의 흡착제와 본 발명에 부합되는 처리를 행하지 않은 천연제올라이트에 대하여, 압력변화에 따른 이산화탄소 흡착량을 측정하여 제5도에 나타내었다.
제5도에 나타난 바와같이, 본 발명의 흡착제는 압력을 1기압에서 5기압으로 변화시키는 경우, 흡착량의 차가 30㎎인데 반하여, 본 발명처리를 행하지 않는 천연제올라이트는 그 차가 19.5㎎이었다.
따라서, 본 발명의 흡착제는 본 발명에 부합되는 처리를 행하지 않은 천연제올라이트보다 50% 이상의 이산화탄소 흡착능이 증가됨을 알수 있다.
상술한 바와같이, 본 발명은 천연제올라이트를 사용하므로서, 용액을 이용한 흡수법에서 요구되는 제반장치를 필요로 하지 않으며 합성제 올라이트를 사용하는 종래 방법에 비하여 간편하고 경제적으로 제조할 수 있는 우수한 흡착능을 갖는 흡착제를 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.
Claims (1)
- 모더나이트계 천연제올라이트를 200-350℃로 열처리한 후 0.8N 이하의 염산수용액으로 산처리하고, 이어서 0.7N 이하의 염화칼슘 수용액으로 칼슘이온 교환시키는 것을 특징으로 하는 천연제올라이트를 이용한 이산화탄소 흡착제의 제조방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019880017920A KR910001928B1 (ko) | 1988-12-30 | 1988-12-30 | 천연제올라이트를 이용한 이산화탄소 흡착제의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1019880017920A KR910001928B1 (ko) | 1988-12-30 | 1988-12-30 | 천연제올라이트를 이용한 이산화탄소 흡착제의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR900009130A KR900009130A (ko) | 1990-07-02 |
| KR910001928B1 true KR910001928B1 (ko) | 1991-03-30 |
Family
ID=19280925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1019880017920A KR910001928B1 (ko) | 1988-12-30 | 1988-12-30 | 천연제올라이트를 이용한 이산화탄소 흡착제의 제조방법 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR910001928B1 (ko) |
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|---|---|
| KR900009130A (ko) | 1990-07-02 |
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