Ammonia Adsorption Capacity of Zeolite X with Different Cations

Zeolite X with Si/Al molar ratio = 1.08~1.20 was produced using a hydrothermal synthesis method. Ion-exchanged zeolite X samples were then prepared by using metal nitrate solutions containing $Mg^{2+}$ or $Cu^{2+}$. For all zeolite X samples, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive spectrometry (EDS) were used to identify the change in crystal structure. The analysis of ammonia adsorption capability of zeolite X samples was conducted through the ammonia temperature-programmed desorption ($NH_3$-TPD) method. From XRD results, the prepared zeolite X samples maintained the Faujasite (FAU) structure regardless of cation contents in zeolite X, but the crystallinity of zeolite X containing $Mg^{2+}$ and $Cu^{2+}$ cations decreased. The distribution of cation contents in zeolite X was identified via EDS analysis. $NH_3$-TPD analysis showed that the $NH_3$ adsorption capacity of $Mg^{2+}$- and $Cu^{2+}$-zeolite X were 1.76 mmol/g and 2.35 mmol/g, respectively while the $Na^+$-zeolite X was 3.52 mmol/g ($NH_3/catalyst$). $Na^+$-zeolite X can thus be utilized as an adsorbent for the removal of ammonia in future.

Zeolite X의 양이온에 따른 암모니아 흡착 성능 연구

Si/Al 몰비율이 1.08~1.20를 가진 제올라이트 X를 수열합성반응을 이용하여 제조한 후, $Mg^{2+}$ 또는 $Cu^{2+}$을 지닌 금속질산염용액으로 이온교환을 하여 이온 교환된 제올라이트 X를 준비하였다. 모든 준비된 제올라이트 X 시료들에 대해 XRD, SEM, EDS를 이용하여 제올라이트의 결정 구조 변화를 확인하였으며, 암모니아 승온 탈착법($NH_3$-TPD)을 통해 시료의 암모니아 흡착능력에 대한 분석을 진행하였다. XRD 결과, 준비된 제올라이트 X는 양이온성분에 상관없이 Faujasite (FAU) 결정상을 유지하였지만, $Mg^{2+}$ 및 $Cu^{2+}$로 이온교환된 제올라이트 X에 대한 결정화도는 감소되었다. EDS분석결과, 이온 교환된 제올라이트 X시료들 안에 각각의 양이온이 분포되어 있는 것을 확인할 수 있었다. $NH_3$-TPD 분석결과 $Mg^{2+}$-와 $Cu^{2+}$-제올라이트 X의 암모니아 흡착능은 각각 1.76 mmol/g과 2.35 mmol/g이었으나, $Na^+$-제올라이트 X의 암모니아 흡착능은 3.52 mmol/g ($NH_3/catalyst$)으로 확인되었다. 향후 암모니아를 제거하기 위한 흡착제로서 $Na^+$-제올라이트 X가 활용될 가능성이 높다고 사료된다.