수산화철-활성탄 혼합 흡착제의 황화수소와 실록산 동시 제거: 수분의 영향
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2016
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11-11(1쪽)
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바이오가스 활용을 위해서는 설비의 부식과 마모를 일으키는 황화수소와 실록산의 제거가 필수적이다. 황화수소와 실록산을 제거하기 위해서는 가스 물질별로 단일 공정이 적용되어 설비의 초기 투자비용과 유지비용이 증가할 수 있기 때문에 경제성을 확보하기 위하여 황화수소와 실록산의 동시 제거 공정이 필요하다. 황화수소와 실록산을 제거하기 위해서는 흡착법이 사용될 수 있다. 황화수소는 금속산화물을 이용한 화학적 흡착기작으로 제거 될 수 있으며 사용되는 금속의 종류가 다양하다. 수산화철은 황 제거 효율이 높고 실온과 대기압의 조건에서 사용된다는 장점으로 황화수소 제거에 사용된다. 수산화철은 제조 시에 상호간의 응집현상으로 흡착 대상물질과의 접촉표면이 감소되며 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 분말활성탄을 투입하여 수산화철의 고분산을 유도하며 활성탄의 물리적 흡착 기작을 이용하여 실록산을 동시 제거 할 수 있다.
본 연구의 목적은 수산화철-활성탄 혼합 흡착제를 이용하여 황화수소와 실록산을 동시 제거하는데 목적이 있다. 실험에 사용된 흡착제는 수산화철-활성탄 혼합흡착제로 제조하여 사용하였으며 흡착제의 특성을 파악하였다. 황화수소와 실록산의 동시 제거는 파과실험을 통하여 확인하였으며 습도의 영향을 파악하기 위하여 습도를 조절하여 각 가스의 흡착능을 기준으로 성능을 파악하였다.
흡착제의 특성 분석은 XRD, TGA-DTG, FT-IR, BET, SEM을 이용하여 실시하였다. 흡착제의 성능평가는 파과실험으로 진행되었으며 황화수소와 실록산(D4, octamethylcyclotetrasiloxane) 모델가스를 유입시켜 흡착제가 들어있는 반응기에 통과시켰다. 파과점은 유입농도의 5% (C/Co=0.05)가 되는 점으로 하였으며 황화수소는 바이오가스 센서를 이용하여 측정하였으며 실록산은 GC-FID를 이용하여 측정하였다.
건가스 조건에서 황화수소 단일가스 흡착능은 0.053 g/g으로 나타났으며 습도가 유입됨에 따라 3.58배(RH 45%), 5.09(RH 60%), 2.83배(RH90%)로 증가하였다. 습도에 따른 영향은 흡착제의 표면에 수분이 응축되어 화학적 흡착기작과 흡수에 의한 황화수소 제거로 흡착능이 증가한 것으로 판단된다. 실록산의 흡착능은 건가스 조건에서 0.050 g/g으로 습도에 의하여 감소하는 경향을 나타냈다. 물리적 흡착 기작으로 제거되는 실록산은 수분에 의하여 흡착이 방해된 것으로 판단된다. 건가스 조건에서 황화수소와 실록산 동시 제거에서는 황화수소의 흡착능은 변화가 없었지만 습도의 영향으로 황화수소의 흡착능은 증가하는 것으로 나타났다. 실록산의 경우 습도가 45%까지 흡착능이 증가하였지만 60%, 90%까지 흡착능이 감소하는 경향을 나타내었다.
자세한 연구결과는 발표를 통하여 나타낼 것이며 황화수소와 실록산을 동시 제거하는데 필요한 자료로 사용될 것으로 판단된다.
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