암모니아의 재생 및 농축을 위한 금속 전구체에 따른 금속 첨착 활성탄의 흡착 및탈착 특성에 관한 연구

• Published in: Clean Technology, 26(2) pp. 137 - 144
• Main Authors: 조광희, 박지혜, Haroon Ur Rasheed, 윤형철, 이광복
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국청정기술학회 01.06.2020
• Subjects: 화학공학
• ISSN: 1598-9712; 2288-0690

저농도 암모니아의 재생 및 농축을 위하여 초음파 함침법으로 금속 첨착 활성탄을 제조하였다. 금속으로는 마그네슘과 구리를 선정하였고, 염화물(Cl-)과 질산염(NO3-) 전구체를 사용하여 활성탄 표면에 첨착하였다. 흡착제의 물리 및 화학적 특성은TGA, BET 그리고 NH3-TPD를 통해 분석되었다. 암모니아 파과실험은 고정층 반응기를 사용하여 암모니아(1000 mg L-1NH3, balanced N2)를 100 mL min-1으로 주입하였으며, 온도변동 흡착법(TSA)과 압력변동 흡착법(PSA, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9 Mpa)에서 수행하였다. 암모니아의 흡착 및 탈착 성능은 NH3-TPD와 TSA 및 PSA 공정에서 AC-Mg(Cl) > AC-Cu(Cl) > AC-Mg(N)> AC-Cu(N) > AC 순으로 나타났다. 그 중 MgCl2를 사용한 AC-Mg(Cl)은 TSA에서 평균 흡착량 2.138 mmol g-1을 나타내었다. 또한 PSA 0.9 Mpa에서 3.848 mmol g-1로 가장 높은 초기 흡착량을 나타내었다. 활성탄 표면에 금속이 첨착되면 물리흡착뿐만 아니라 화학흡착이 수반되어 흡착 및 탈착 성능이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 흡착제는 반복적인 공정에도 안정적인 흡착 및 탈착 성능을 나타내어 TSA와 PSA 공정에서의 적용 가능성을 확인하였다. Metal-impregnated activated carbons were prepared via ultrasonic-assisted impregnation method for regeneration andlow ammonia concentration. Magnesium and copper were selected as metals, while chloride (Cl-) and nitrate (NO3-) precursorswere used to impregnate the surface of activated carbon. The physical and chemical properties of the prepared adsorbents werecharacterized by TGA, BET, and NH3-TPD. The ammonia breakthrough test was carried out using a fixed bed and flowingammonia gas (1000 mg L-1 NH3, balanced N2) at 100 mL min-1, under conditions of temperature swing adsorption (TSA) and pressure swing adsorption (PSA, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9 Mpa). The adsorption and desorption performance of ammonia were in theorder of AC-Mg(Cl) > AC-Cu(Cl) > AC-Mg(N) > AC-Cu(N) > AC through NH3-TPD and TSA and PSA processes. AC-Mg(Cl)using MgCl2 showed the average adsorption amount of 2.138 mmol/g at TSA process. Also, AC-Mg(Cl) showed the highestinitial adsorption amount of 3.848 mmol/g at PSA 0.9 Mpa. When metal impregnated the surface of the activated carbon, it wasconfirmed that not only physical adsorption, but also chemical adsorption increased, making enhancement in adsorption anddesorption performances possible. Also, the prepared adsorbents showed stable adsorption and desorption performances despiterepeated processes, confirming their applicability in the TSA and PSA processes. KCI Citation Count: 0