Investigations on the Adsorption Characteristics of Gas on Fixed Bed Manganese Nodule Column

The feasibility for the employment of manganese nodule as an adsorbent for $SO_{2}$ gas has been investigated. The specific surface area of manganese nodule particle, which used in the experiments, was ca. $221.5m^{2}/g$ and the content of sulfur in manganese nodule was observed to significantly increase after $SO_{2}$ was adsorbed on it. The EPMA for the distilled water-washed and methanol-washed manganese nodule particle after $SO_{2}$ adsorption showed that its sulfur content was slightly decreased to 14.7% and 13.1% respectively, from 15.4% before washing. The XRD analysis of manganese nodule showed that todorokite and birnessite, which are manganese oxides, and quartz and anorthite were the major mineralogical components and weak $MnSO_{4}$ peaks were detected after $SO_{2}$ was adsorbed on manganese nodule. For an comparative investigation, limestone was also tested as an adsorbent for $SO_{2}$, however, no peaks for $CaSO_{4}$ were found by XRD analysis after the adsorption of $SO_{2}$. As the size of adsorbent increased, time for breakthrough was decreased and the adsorbed amount of $SO_{2}$ was also diminished. The $SO_{2}$ adsorption was hindered when its flow rate became high and the adsorption capacity of manganese nodule was observed to be superior to that of limestone. In addition, the mixture of manganese nodule and limestone did not show an increase in the adsorption of $SO_{2}$. Finally, as the temperature was raised, the adsorbed amount of adsorbate on manganese nodule was found to be decreased.

고정(固定) 흡착층(吸着層)에서 망간단괴(團塊)의 가스 흡착(吸着) 특성(特性)에 관한 연구(硏究)

망간단괴를 흡착제로 활용하고자 망간단괴에 대한 아황산가스의 흡착실험을 수행하였다. EGME 흡착법에 의해 측정한 망간단괴의 비표면적은 약 $221.5m^{2}/g$ 정도의 수치를 보였으며, 망간단괴의 화학조성을 살펴본 결과 58% 이상을 Mn이 차지함을 알 수 있었고 아황산가스 흡착 후 S의 함량은 15.4%로 증가함을 알 수 있었다. 아황산가스로 흡착된 망간단괴를 증류수 및 메탄올로 세척하여 EPMA를 분석한 결과 S의 함량이 각각 14.7% 및 13.1%로 약간 감소하는 것으로 조사되었다. 망간단괴의 X-선 회절 스펙트럼을 통해 망간단괴는 망간 산화물인 Todorokite 와 Bimessite 그리고 실리콘 산화물인 Quartz 및 칼슘 알루미늄 산화물인 Anorthite 로 판명되는 약한 peat 만이 나타나는 것으로 파악되었다. 아황산가스로 흡착시킨 후 망간단괴의 X-선 회절 스펙트럼은 약간의 변화를 나타냈으며 $MnSO_{4}$로 판명되는 약한 피크를 확인할 수 있었다. 타흡착제로 사용한 석회석에 대한 아황산가스의 흡착반응은 $CaSO_{4}$의 생성을 야기하지 않는 것으로 판단되었다. 흡착제의 입자 크기가 증가할수록 파과시간은 감소하고 망간단괴에 대한 아황산가스의 흡착량 또한 감소하는 것으로 관찰되었다. 아황산가스의 유량이 증가할수록 흡착량은 감소함을 보였고, 타흡착제로 사용한 석회석은 망간단괴에 비해 단위 g당 흡착되는 양이 작았으며 석회석과의 혼합은 망간단괴에 대한 아황산가스의 흡착량 향상에 영향을 미치지 않은 것으로 조사되었다. 반응온도가 증가할수록 같은 반응시간동안 망간단괴에 흡착된 아황산가스의 양은 감소하는 것으로 조사되었다.