초록
천연가스로부터 유기 황 화합물인 THT와 TBM의 흡착 제거를 위해 NaY 제올라이트계를 이용하여 흡착실험을 수행하였다. NaY에 대한 표면의 산-염기적 특성을 변화시키고 흡착능의 향상을 도모하기 위하여 Li, K, Fe, Co, Ni, Cu, Ag 등의 금속이온으로 이온교환하였으며, 이를 부취제 THT와 TBM의 흡착 제거에 적용하였다. 그 결과 Cu-NaY, Ag-NaY, NaY에서 다른 물질들에 비해 THT, TBM의 파과흡착량이 높게 나타났으며, Cu, Ag가 이온교환된 제올라이트의 증가된 산성적 특성 때문에 다른 이온들에 비해 높은 파과흡착량을 나타낸 것으로 사료되어진다. 산량이 Ag-NaY보다 높게 측정된 Cu-NaY의 경우, Cu의 담지량을 조절하였다. 이들 가운데 0.5 M의 질산구리 용액으로 이온교환된 Cu-NaY-0.5가 가장 높은 파과흡착량을 보였으며, THT에 대해 1.85 mmol-S/g, TBM에 대해 0.78 mmol-S/g을 각각 나타내었다. 그리고 THT의 탈착 활성화에너지는 NaY, Cu-NaY-0.5 두 물질에 대하여 큰 차이가 없었으며, TBM의 탈착 활성화에너지의 경우 Cu-NaY-0.5 흡착제에서 NaY보다 높게 측정되었다.
Adsorptive removal of tetrahydrothiophene (THT) and tert-butylmercaptan (TBM) that were widely used sulfur odorants in pipeline natural gas was studied using various ion-exchanged NaY zeolites at ambient temperature and atmospheric pressure. In order to improve the adsorption ability, ion exchange was performed on NaY zeolites with alkali metal cations of $Li^+,\;Na^+,\;K^+$ and transition metal cations of $Cu^{2+},\;Ni^{2+},\;Co^{2+},\;Ag^+$. Among the adsorbents tested, Cu-NaY and Ag-NaY showed good adsorption capacities for THT and TBM. These good behaviors of removal of sulfur compound for Cu-NaY and Ag-NaY zeolites probably was influenced by their acidity. The adsorption capacity for THT and TBM on the best adsorbent Cu-NaY-0.5, which was ion exchanged with 0.5 M copper nitrate solution, was 1.85 and 0.78 mmol-S/g at breakthrough, respectively. It was the best sulfur capacity so far in removing organic sulfur compounds from fuel gas by adsorption on zeolites. While the desorption activation energy of TBM on the Cu-NaY-0.5 was higher than NaY zeolite, the difference of THT desorption activation energy between two zeolites was comparatively small.
