The Effects of SO2 and NH3 on the N2O Reduction with CO over MMO Catalyst

Nitrous oxide is a typical greenhouse gas which is produced from various organic or fossil fuel combustion processes as well as chemicals producing plants. $N_2O$ has a global worming potential of 310 times that of $CO_2$ on per molecule basis, and also acts as an ozone depleting material in the stratosphere. However, its removal is not easy for its chemical stability characteristics. Most SCR processes with several effective reducing agents generally require the operation temperature higher than $450^{\circ}C$, and the catalytic conversion becomes decreased significantly when NOx is present in the stream. Present experiments have been performed to obtain basic design data of actual application concerning the effects of $SO_2$ and $NH_3$ on the interim and long term activities of $N_2O$ reduction with CO over the mixed metal oxide (MMO) catalyst derived from a hydrotalcite-like compound precursor. The MMO catalysts used in the experiments, have shown prominent activities displaying full conversions of $N_2O$ near $200^{\circ}C$ when CO is introduced. The presence of $SO_2$ is considered to show no critical behavior as can be met in the $NH_3$ SCR DeNOx systems and the effect of $NH_3$ is considered to play as mere an impurity to share the active sites of the catalysts.

MMO 촉매와 CO 환원제에 의한 N2O 분해에서 SO2 및 NH3 영향 연구

아산화질소($N_2O$)는 각종 화학산업의 제조공정은 물론 유기 및 화석연료의 각종 연소공정으로부터 배출되는 대표적 온실가스이다. 온난화 효과는 $CO_2$의 310배에 달하고 성층권에 도달해서는 오존층을 파괴하는 물질이지만 화학적으로 매우 안정하여 분해처리가 쉽지 않다. 각종 환원제를 이용한 SCR 반응도 대부분 $450^{\circ}C$ 이상의 높은 온도를 요구하며 NOx 존재시에는 활성이 현저하게 떨어지는 문제점을 가지고 있다. 본 연구는 $N_2O$ 분해촉매의 실용화를 위한 기초연구로 진행되었으며, hydrotalcite형 화합물 전구체로부터 얻어진 혼합금속산화물촉매(MMO)와 CO 환원제를 이용한 $N_2O$ 분해에서 $SO_2$ 및 $NH_3$ 등 성분이 촉매의 반응성과 내구성에 미치는 영향을 실험적으로 분석하여 실용화에 대비한 기본 자료로 삼고자 하였다. 본 실험에 사용된 MMO 촉매는 CO 환원제와 같이 사용할 경우 $N_2O$ 분해 성능이 크게 향상되어 $200^{\circ}C$ 근처에서도 완전히 분해되는 것으로 나타났다. 또한 $NH_3$ SCR에 의한 NOx 분해반응의 경우와 달리 $SO_2$ 영향이 치명적으로 나타나지 않았고, $NH_3$에 의한 효과도 미미하여 촉매의 활성점을 공유하는 불순물 성분 정도의 영향에 불과한 것으로 판단되었다.