• 공업화학
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• 제27권1호
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• pp.92-100
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• 2016

플라즈마와 선택적 촉매환원법이 결합된 복합공정을 이용하여 저온에서의 질소산화물($NO_x$) 저감에 대해 조사하였다. 플라즈마와 촉매가 직접 상호작용을 할 수 있도록 촉매 충진층에서 플라즈마가 생성되도록 하였다. 반응온도, 촉매의 형태, 환원제인 n-헵테인의 농도, 산소함량, 수분함량 및 에너지밀도의 변화가 $NO_x$ 전환효율에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 반응온도 $250^{\circ}C$, 에너지밀도 $42J\;L^{-1}$ 조건에서, 복합공정의 $NO_x$ 전환효율은 선형의 Ag 촉매($Ag\;(nanowire)/{\gamma}-Al_2O_3$)와 구형의 Ag 촉매($Ag\;(sphere)/{\gamma}-Al_2O_3$)를 사용한 경우에 각각 83%와 69%로 나타났으며, 플라즈마를 결합하지 않았을 때는 같은 조건에서 선형의 Ag 촉매를 사용해도 약 30%의 낮은 $NO_x$ 전환효율을 보였다. 플라즈마에 의한 촉매의 성능 향상은 플라즈마의 산화작용에 의해 NO가 반응성이 우수한 $NO_2$로 전환되고, n-헵테인이 부분 산화되어 환원력이 우수한 중간생성물을 발생시켜 선택적 환원반응을 촉진시켰기 때문이다. 에너지밀도의 증가에 따라 $NO_x$ 전환효율이 증가하는 경향을 보였으며, n-헵테인의 농도를 증가시킬수록 $NO_x$ 전환효율이 높아졌으나 $C_1/NO_x$ 비가 5 이상이 되면 더 이상 $NO_x$ 전환효율이 증가되지는 않았다. 수분은 $NO_x$와 경쟁흡착 관계에 있으므로 $NO_x$ 전환효율에 큰 영향을 미치며, 수분함량이 높을 경우 $NO_x$ 전환효율이 감소하는 현상을 보였다. 산소농도가 3~15%로 증가할수록 $NO_2$ 및 부분 산화 탄화수소의 생성 촉진으로 $NO_x$ 전환효율이 향상되었으며, 특히 낮은 에너지 밀도에서 $NO_x$ 전환효율 차이가 큰 것으로 나타났다.

• 한국식품과학회지
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• 제35권1호
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• pp.103-110
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• 2003

다공질 알루미나 세라믹 비드 담체에 각각 고정화시킨 고정화 Zygosaccharomyces rouxii와 Candida versatilis를 충전한 충전형 bioreactor를 이용한 전통간장의 회분식 알코올발효시험에서 4%의 포도당을 첨가한 전통간장으로부터 발효온도 $28{\pm}0.5^{\circ}C$와 0.05 vvm의 통기발효에서 체류시간 4일에 1.8%의 알코올을 함유한 간장을 안정적으로 생산할 수 있음을 볼 수 있었다. 이때 Z. rouxii와 C. versatilis의 비알코올생산속도는 각각 0.0033/day와 0.0031/day이었으며, 비기질소비속도는 두 균주 모두 똑같이 -0.0087/day이었다. 동일 조건 하에서 희석률 0.25/day(체류시간 4일)로서 회분식에서 사용한 것과 같은 bioreactor를 이용하여 간장을 반연속적으로 알코올발효 시켰을 때 Z. rouxii와 C. versatilis의 비알코올생산속도는 각각 0.0045/day와 0.0029/day이었고, 당의 비소비속도는 각각 -0.01/day와 -0.008/day로 나타났다. 이 bioreactor를 이용한 간장의 연속발효시험에서도 희석률 0.25/day(체류시간 4일)에서 회분식이나 반연속식 시험에서와 유사한 비알코올생산속도를 보여주었다. 식미검사 결과 알코올발효 전통간장인 CV간장, ZR간장 및 CZ간장의 식미특성이 모두 집간장의 식미보다 5% 수준에서 우수함을 보여주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권2호
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• pp.200-206
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• 2006

세라믹 담체가 충진된(공극률 32％) 생물여과 반응기(BAF)를 이용하여 암모니아성 질소폐수를 처리할 때, 수리학적 체류시간(HRT) 및 폭기량의 변화가 아질산 축적에 미치는 영향에 대해서 고찰하였다. 암모니아성 합성 폐수 및 석유화학 실폐수를 $1.6kgNH_4^+-N/m^3{\cdot}d$ 내외의 질소 부하로 BAF에 공급하였을 때, 암모니아성 질소의 제거율은 폭기량 증가에 비례하였으나 아질산 축적률은 폭기량 외에도 HRT의 영향을 받았다. 0.23시간의 HRT에서(공탑 체류시간 기준 0.7시간)는 0.23, 0.45, 0.56 cm/s로 공기 선속도를 증가시키면, 암모니아성 질소 제거율은 각각 73, 90, 92％로 증가하였으나 아질산 축적비($NO_2-N/NO_x-N$)는 0.92, 0.82, 0.48로 점차 감소하였다. 반면에 HRT 0.9시간, 공기 선속도 0.34~0.45 cm/s 범위에서는 암모니아성 질소 제거율 89％, 아질산 축적비 0.13 내외로 아질산 축적률이 급격하게 감소하였다. 공기 선속도 0.34 cm/s, HRT 1.4시간에서는 암모니아성 질소 제거율의 감소로 free ammonia(FA, $NH_3-N$) 농도가 상승하였고, 이후 약 50일에 걸쳐 아질산 축적비는 0.95 이상까지 점차 증가하였다. 본 연구에서는 HRT 0.23시간에서의 FA 농도 및 폭기 조건이 HRT 0.9시간 조건에 비해 아질산 축적에 더 불리했음에도 HRT 0.23시간에서의 아질산 축적률이 더 높게 나타났다. 따라서 FA 농도, 폭기 조건 외에도 HRT, 질소 부하 조건에 따라 BAF에서 아질산 축적량이 영향을 받았다. 반면에 FA 농도가 매우 높게(FA 5~15 mgN/L) 유지되는 조건에서는 운전 조건에 상관없이 아질산 축적이 안정하게 일어났으며 이 경우는 암모니아성 질소 제거율이 감소하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.988-993
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• 2008

고정층 반응기에 충진한 $NaClO_2$에 의한 NO 산화특성을 온도와 가스조건 그리고 공간속도 등을 변화시켜가며 알아보았다. $NaClO_2$와 NO의 반응은 온도에 크게 의존함을 알 수 있었다. $110^{\circ}C$까지 $NaClO_2$와 NO의 반응성은 천천히 증가하고 그 이후의 온도에서는 빠르게 증가하였으며 $170^{\circ}C$ 부근에서 가장 높은 반응성을 나타내는 것을 확인하였다. 하지만 $190^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 $NaClO_2$가 NaCl, $NaClO_3$, 상전이하여 NO와의 반응성이 나타나지 않았다. $NaClO_2$와 NO 반응의 주 생성물은 $NO_2$였으며 가스상 형태의 ClNO, $ClNO_2$ 등이 부산물로 나타났다. 이는 $NaClO_2$에 의한 NO의 산화물인 $NO_2$와 $NaClO_2$가 반응하여 가스상 부산물인 OClO를 생성하고, 생성된 OClO가 잔류하는 NO를 $NO_2$로 산화시키며 발생되는 Cl에 의한 것임을 확인하였다. 이와 함께 수분 및 산소의 변화는 NO 산화에 주는 영향이 미미하다는 것을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권1호
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• pp.39-46
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• 2011

$250{\sim}400^{\circ}C$ 범위에서 $NO_x$ 제거를 위해 운영되는 선택적 촉매 환원법의 반응 온도를 $200^{\circ}C$ 이하로 낮추기 위해서는 NO를 $NO_2$로 산화시키는 전처리 공정을 필요로 한다. 이번 연구에서는 분말 $NaClO_2(s)$를 이용하여 NO를 $NO_2$로 산화시킨 후, 탄소 분산형 촉매를 이용한 저온에서의 $NO_x$, $SO_2$ 동시 제거에 관한 실험실 규모 실험과 제철소 소결 공장에서 실제 배기가스를 이용하는 bench 규모 실험을 진행하였다. 실험실 규모 실험에서는 반응기에 $NaClO_2(s)$ (2.4~3.6 g)를 충진 하여 $NO_x$ 200 ppm, $SO_2$ 75 ppm, $H_2O$ 10%, $O_2$ 15%의 모사가스(2.6 L/min)를 통과시켰으며, $NaClO_2(s)$와 반응 후의 모사가스를 탄소 분산형 촉매가 충진 된 반응기(공간 속도 = $2,000hr^{-1}$)로 주입하였다. bench 규모 실험에서는 $50Nm^3/hr$의 배기가스 유량에 screw feeder로 $NaClO_2(s)$ 분말을 주입하여 NO를 $NO_2$로 산화 시킨 후, $1,000hr^{-1}$ 탄소 분산형 촉매를 통과하여 $NO_x$ 제거 가능성을 확인하였다. 실험실 규모와 bench 규모 실험 모두 $SO_2$를 측정하며 $NO_x$, $SO_2$ 동시 제거 가능성을 확인하였다. 그 결과 실험실 규모와 bench 규모 실험 모두 $NaClO_2(s)$에 의하여 NO가 $NO_2$로 산화되었고, 이를 결합한 탄소 분산형 촉매에서 90% 이상의 $NO_x$, $SO_2$ 제거 효율을 나타내는 것을 확인하였다. 이상의 실험 결과로부터 $NaClO_2(s)$와 탄소 분산형 촉매의 결합은 저온에서 $NO_x$와 $SO_2$를 동시에 제거할 수 있음을 알 수 있었다.