Browse > Article
http://dx.doi.org/10.5322/JES.2009.18.4.445

Catalytic Oxidation of NO on MnO2 in the Presence of Ozone  

Chin, Sung-Min (Environment & Process Technology Division, KIST)
Jurng, Jong-Soo (Environment & Process Technology Division, KIST)
Lee, Jae-Heon (Department of Mechanical Engineering, Hanyang University)
Jeong, Ju-Young (Odor Management team, Environmental Management Corporation)
Publication Information
Journal of Environmental Science International / v.18, no.4, 2009 , pp. 445-450 More about this Journal
Abstract
In this study, the fundamental experiments were performed for catalytic oxidation of NO (50 ppm) on $MnO_2$ in the presence of ozone. The experiments were carried out at various catalytic temperatures ($30-120^{\circ}C$) and ozone concentrations (50-150 ppm) to investigate the behavior of NO oxidation. The honeycomb type $MnO_2$ catalyst was rectangular with a cell density of 300 cells per square inch. Due to $O_3$ injection, NO reacted with $O_3$ to form $NO_2$, which was adsorbed at the $MnO_2$ surface. The excessive ozone was decomposed to $O^*$ onto the $MnO_2$ catalyst bed, and then that $O^*$ was reacted with $NO_2$ to form $NO_3^-$. It was found that the optimal $O_3$/NO ratio for catalytic oxidation of NO on $MnO_2$ was 2.0, and the NO removal efficiency on $MnO_2$ was 83% at $30^{\circ}C$. As a result, NO was converted mainly to $NO_3^-$.
Keywords
Manganese oxide; Ozone; Radical; Oxidation;
Citations & Related Records
Times Cited By KSCI : 10  (Citation Analysis)
연도 인용수 순위
1 Seinfeld J. H., Pandis S. N., 1986, Atmospheric Chemistry and Physics, John Weley & Sons, 341
2 Li W., Gibbs G. V., Oyama S. T., 1998, Mechanism of Ozone Decomposition on a Manganese Oxide Catalyst. 1. In Situ Raman Spectroscopy and Ab Initio Molecular Orbital Calculations, J. Am. Chern. Soc., 120, 9041-9046   DOI   ScienceOn
3 Li W., Oyama S. T., 1998, Mechanism of Ozone Decomposition on a Manganese Oxide Catalyst. 2. Steady-State and Transient Kinetic Studies, J. Am. Chem. Soc., 120, 9047-9052   DOI   ScienceOn
4 Naydenov A., Mehandjiev D., 1993, Complete oxidation of benzene on manganese dioxide by ozone, Appl. Catal. A, 97, 17-22   DOI   ScienceOn
5 Guo Y. F., Ye D. Q., Chen K. F., He J. c., Chen L. W., 2006, Toluene decomposition using a wire-plate dielectric barrier discharge reactor with manganese oxide catalyst in situ, J. Mol. Catal. A. Chem., 245, 93-100   DOI   ScienceOn
6 Durme J. V., Dewulf J., Sysmans W., Leys C., Langenhove H. V., 2007, Efficient toluene abatement in indoor air by a plasma catalytic hybrid system, Appl. Catal. B, 74, 161-169   DOI   ScienceOn
7 이동섭, 박진식, 2007, 바나디아 촉매담지 세라믹캔들 필터를 이용한 질소산화물 제거기술, 한국환경과학회지, 16(9), 1077-1083   과학기술학회마을   DOI
8 이정빈, 이인영, 김동화, 엄희문, 지평삼, 추수태, 남인식, 1999, 국내 안료용 타이타니아를 담체로 이용한 $V_{2}O_{5}/TiO_{2}$ 촉매상에서 질소산화물 제거활성, 한국대기환경학회지, 15(6), 791-797   과학기술학회마을
9 홍민선, 문수호, 이재춘, 이동섭, 2004, 질소산화물 제거를 위한 디스크형 바나디아 촉매담지 세라믹 필터의 특성, 한국대기환경학회지, 20(4), 451-463   과학기술학회마을
10 최상기, 최성우, 2006, $Mn-V_{2}O_{5}/TiO_{2}$ 촉매의 $NH_{3}$에 의한 NO의 선택적 촉매환원, 한국환경과학회지, 15(4), 333-340   과학기술학회마을   DOI
11 김경호, 배국진, 홍성호, 2007, 배기가스 탈질기술(SCR)의 연구동향과 나노촉매, KIC News, 10(4), 45-59
12 Tatsushima M., Sakura M., 1993, Ozone cracking catalyst, US patent 4,871,709
13 Devahasdin S., Fan Jr. C., Li K., Chen D. H., $TiO_{2}$ photocatalytic oxidation of nitric oxide: transient behavior and reaction kinetics, J. Photoch. Photobio. A, 156, 161-170   DOI   ScienceOn
14 Jeong J. Y., Jurng J. S., Jin S. M., Kim Y. D., 2008, Optimization of the removal efficiency of nitrogen oxides in the air using a low-pressure Hg lamp, J. Photoch. Photobio. A, 197, 50-54   DOI   ScienceOn
15 Jeong J. Y., Sekiguchi K., Saito M., Lee Y. G., Kim Y. D., Sakamoto K., 2006, Removal of gaseous pollutants with a $UV-C_{254+185 nm}/TiO_{2}$ irradiation system coupled with an air washer, Chem. Eng. J., 118, 127-130   DOI   ScienceOn
16 Jeong J. Y., Sekiguchi K., Lee W. K., Sakamoto K., 2005, Photodegradation of gaseous volatile organic compounds (VOCs) using $TiO_{2}$ photoirradiated by an ozone-producing UV lamp: decomposition characteristics, identification of by-products and water-soluble organic intermediates, J. Photoch. Photobio. A, 169, 279-287   DOI   ScienceOn
17 Jeong J. Y., Sekiguchi K., Sakamoto K., 2004, Photochemical and photocatalytic degradation of gaseous toluene using short-wavelength UV irradiation with $TiO_{2}$ catalyst: comparison of three UV sources, Chemosphere, 57, 663-671   DOI   ScienceOn
18 최종철, 조철훈, 정관은, 전종기, 임진형, 박영권, 2008, $MnO_{2}$와 금속담지활성탄의 물리적 혼합물을 이용한 NO의 저온 선택적 촉매 환원 반응, 한국공업화학회지, 19(1), 92-97
19 박해경, 김경림, 최병선, 이인철, 최익수, 1988, 선택적 촉매환원법에 의한 배기가스중 $NO_{X}$ 저감에 관한 연구, 한국대기환경학회지, 4(2), 38-46   과학기술학회마을
20 홍성호, 2007, 탈질촉매 기술동향, 한국세라믹학회지, 10(1), 53-64   과학기술학회마을
21 이상진, 홍성창, 2008, $V/TiO_{2}$촉매의 선택적 촉매환원 반응특성 연구, 한국공업화학회지, 19(5), 512-518
22 이강우, 정종현, 오광중, 2002, High Level $O_{2}$ 배가스중 NO 저감에 대한 선택적 비촉매환원 반응특성에 관한 연구, 한국환경과학회지, 11(6), 577-582   과학기술학회마을   DOI
23 Einaga H, Ibusuki T., Futamura S., 2001, Performance evaluation of a hybrid system comprising silent discharge plasma and manganese oxide catalyst for benzene decomposition, IEEE Trans. Ind. Appl., 37(5), 1476-1482   DOI   ScienceOn
24 Yoshimoto M., Nakatsuji T., Nagano K., Yoshida K., 1993, Catalyst for decomposing ozone, US patent 5,212,140
25 www.sakai-chem.co.jp/syokubai/ozone.html
26 Futamura S., Einaga H., Kabashima H., Lee Y. H., 2004, Synergistic effect of silent discharge plasma catalysts on benzene decomposition, Catalysis Today, 89, 89-95   DOI   ScienceOn
27 이정빈, 김동화, 박상용, 최병선, 정상문, 임영일, 김상돈, 1996, 유전소 보일러에서 선택적 비촉매환원 공정에 의한 $NO_{X}$ 저감 연구, 한국화학공학회지, 2(2), 2059-2062
28 신명철, 안재현, 김세원, 2003, 다단 공기 공급 저 $NO_{X}$ 버너의 선회유동 및 연소특성에 관한 실험적 연구 -다단공기공급에 의한 연소특성(1)-, 한국연소학회지 25-35   과학기술학회마을
29 김성천, 송형운, 전영남, 2006, 외부가진 오일 버너의 고효율 저 $NO_{X}$ 배출특성, 한국대기환경학회지, 22(5), 693-700   과학기술학회마을
30 최윤기, 강경태, 임기석, 고동완, 김용모, 2004, 시험용 연소로에서의 다단 저 $NO_{X}$ 버너의 실험 및 수치적 연구, 대한기계학회 논문집 B권, 28(11), 1339-1347   과학기술학회마을   DOI   ScienceOn
31 송시홍, 이기풍, 김혁제, 박석호, 2001, 액체 연료용 버너에서 $NO_{X}$ 저감을 위한 연료 2단 분사 Y-jet 노즐에 관한 기초연구, 대한 기계학회 논문집 B권, 25(11), 1616-1623   과학기술학회마을
32 황택성, 박명규, 이영우, 우회권, 2003, $NO_{X}$ 제거용 $V_{2}O_{5}/TiO_{2}$ 촉매활성에 관한 연구, 한국공업화학회, 14(2), 202-207