• 대한환경공학회지
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• 제22권10호
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• pp.1765-1775
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• 2000

원자력시설의 고온공정에서 발생되는 방사성요오드를 제거하기 위하여 은이온 교환 합성제을 라이트를 사용하고 있는데, 담체로 사용되는 고가의 합성제올라이트 대신에 천연제올라이트를 이용하기 위한 기초연구를 수행하였다. 천연제올라이트를 NaCl 및 $NaNO_3$용액으로 전처리한 후 표면개질에 따른 표면 및 물리적 특성을 XRD, SEM-EDAX 및 BET 분석을 통하여 분석하였다. 아울러 표면개질된 천연제올라이트의 은이온 교환 특성을 $150^{\circ}C$에서 메틸요오드 흡착성능과 연관시켜 분석하였으며, 1 N $NaNO_3$ 용액으로 표면개질한 후 1.2N $AgNO_3$로 은이온교환한 경우가 가장 적합한 것으로 나타났다. 표면개질 은이온교환 천연제올라이트(Ag-SMNZ)를 이용하여 온도범위 $100{\sim}300^{\circ}C$에서 등온흡착실험을 수행한 결과, 13X의 흡착성능과 거의 비슷한 결과를 보여주었고, 은이온교환 합성제올라이트(AgX)의 최대 흡착성능과 비교하여 약 50%에 근접한 것으로 나타났다. 또한 $150^{\circ}C$와 $200^{\circ}C$에서 약간 높은 흡착성능을 가지며 탈착후 잔존량을 통해 이 온도영역에서 강한 화학흡착이 일어남을 추측할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제17권4호
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• pp.389-394
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• 2011

바이오가스로부터 이산화탄소와 질소를 제거하기 위한 흡착공정은 많이 논의되고 있다. 특히 흡착공정 중에서 압력변동흡착(Pressure swing adsorption)공정은 에너지소모가 적고 가격이 경제적이기 때문에 기체의 분리와 정제를 위한 공정으로 적절하다. 물리적 흡착을 사용하는 PSA공정은 흡착과 탈착이 가능하다. 각 cycle단계의 구성은 가압, 주입 및 흡착, 압력 균등화, 감압 및 세정으로 이루어져있다. 본 실험에서 PSA공정은 이산화탄소와 질소를 제거하기 위한 흡착제로 zeolite 13X와 carbon molecular sieve (CMS)로 구성되어 있으며, 혼합 가스의 농도는 $CH_4/CO_2/N_2$ (75:21:4 vol%)의 비율을 갖고 있다. 각각 zeolite 13X와 CMS는 선택적으로 혼합가스로부터 질소와 이산화탄소를 흡착하여 분리하고 제거한다. 또한 CMS의 경우는 빠르게 분산되는 이산화탄소의 처리량이 높다. 상부탱크, 하부탱크, 주입탱크의 가스 조성은 TCD 검출기를 이용하는 gas chromatography (GC)에 의해서 측정되었다.

• 청정기술
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• 제20권2호
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• pp.179-188
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• 2014

본 연구에서는 고정탑 반응기(높이 30 cm, 내경 1 cm)에 서로 다른 4종류의 제올라이트(zeolite) 시료를 충전하여, 탈착압력이 $CO_2$ 흡착파과 및 탈착파과 거동에 미치는 영향을 연구하였다. 흡착제로는 상용물질인 제올라이트 3A, 4A, 5A, 13X 펠렛(pellet)을 사용하였다. 연속조작(cyclic operation)실험은 흡착-탈착 순으로 5회 반복하여 실험하였으며, 흡착 및 탈착 시간은 각각 80분이었다. 탈착압력이 연속조작거동에 미치는 영향을 살펴보기 위해 탈착 압력(혹은 재생 압력)을 진공(0 bar)에서 3 bar까지 변경하며 실험을 진행하였다. 흡착압력(3 bar), 온도(293 K), 농도($CO_2:N_2=10:90$vol%)와 유량(400 ccm) 조건은 고정하였다. 파과시간(breakthrough time), 포화시간(saturation time), 재생시간(regeneration time), 흡착량 그리고 탑 내 온도변화 등을 측정하였다. 상기 변수 실험을 통하여 연소 후 $CO_2$ 포집에 적합한 흡착제 및 운전조건을 찾고자 하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제14권6호
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• pp.13-19
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• 2010

이 논문에서는 디젤자동차용 LNT와 SCR 촉매의 NO, $NH_3$ 흡착 및 탈리의 기본 특성과 수열화 온도와 시간 및 정량화된 황피독 농도에 대한 de-$NO_x$ 촉매의 내구성을 평가하였다. LNT 촉매는 열적으로 열화됨에 따라 Pt 및 Ba의 소결 및 응집으로 활성이 떨어져 $NO_x$ 전환율은 감소하였다. 반면에 Pt의 비활성화로 중간생성물인 $NH_3$ 생성량은 증가하였으며, 이때 생성된 $NH_3$는 LNT+SCR 복합시스템의 SCR 촉매의 환원제 역할을 담당한다. 1.0 g/L 이상의 황이 피독된 LNT 촉매는 탈황을 하여도 질소 산화물 흡장물질(Ba) 의 성능이 회복이 되지 않아 $NO_x$ 전환율은 회복되지 않았으며, 탈황 후 Pt 재활성화로 인해 NO2 및 SCR 환원제인 $NH_3$ 생성량은 증가하였다. SCR 촉매의 $NO_x$ 전환율은 $700^{\circ}C$ 36h, $800^{\circ}C$ 24h로 수열화 시킨 촉매는 전이금속 입자 성장 및 zeolite 구조 파괴로 인하여 급격하게 떨어졌으며, 0.36 g/L 황 피독된 촉매는 zeolite가 가지는 강산성 특정으로 내피독성이 강하여 탈황시 $NO_x$ 전환율은 회복되었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제28권1호
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• pp.41-48
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• 2007

Large colorless single crystals of sodium zeolite X, stoichiometry |Na80 |[Si112Al80O384]-FAU, with diameters up to 200 μm and Si/Al = 1.41 have been synthesized from gels with the composition of 2.40SiO2 : 2.00NaAlO2 : 7.52NaOH : 454H2O : 5.00TEA. One of these, a colorless octahedron about 200 μm in cross-section has been treated with aqueous 0.1 M KNO3 for the preparation of K+-exchanged zeolite X. The crystal structure of |K80|[Si112Al80O384]-FAU per unit cell, a = 24.838(4) A, dehydrated at 673 K and 1 × 10-6 Torr, has been determined by single-crystal X-ray diffraction techniques in the cubic space group Fd at 294 K. The structure was refined using all intensities to the final error indices (using only the 707 reflections for which Fo > 4σ (Fo)) R1 = 0.075 (based on F) and R2 = 0.236 (based on F2). About 80 K+ ions per unit cell are found at an unusually large number of crystallographically distinct positions, eight. Eleven K+ ions are at the centers of double 6-rings (D6Rs, site I; K-O = 2.492(6) A and O-K-O (octahedral) = 88.45(22)o and 91.55(22)o). Site-I' position (in the sodalite cavities opposite D6Rs) is occupied by five K+ ions per unit cell; these K+ ions are recessed 1.92 A into the sodalite cavities from their 3-oxygen planes (K-O = 2.820(19) A, and O-K-O = 78.6(6)o). Twety-three K+ ions are found at three nonequivalent site II (in the supercage) with occupancies of 5, 9, and 9 ions; these K+ ions are recessed 0.43 A, 0.75 A, and 1.55 A, respectively, into the supercage from the three oxygens to which it is bound (K-O = 2.36(13) A, 2.45(13) A, and 2.710(13) A, O-K-O = 116.5(20)o, 110.1(17)o, and 90.4(6)o, respectively). The remaining sixteen, thirteen, and twelve K+ ions occupy three sites III' near triple 4-rings in the supercage (K-O = 2.64(3) A, 2.94(3) A, 2.73(5) A, 2.96(6) A, 3.06(4) A, and 3.08(3) A).

• 한국대기환경학회지
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• 제27권2호
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• pp.191-200
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• 2011

A way to adsorptively remove indoor carbon dioxide at relatively lower concentration under ambient temperature was studied. A small lab-scale carbon dioxide adsorption and desorption reactors were prepared, and 5A and 13X zeolites were packed in this reactors to investigate their adsorption and desorption characteristics. The inflow carbon dioxide concentration was controlled to 5,000 ppm, relatively higher concentration found in indoor spaces with air quality problems, by diluting carbon dioxide with nitrogen gas. The flow rate was varied as 1~5 L/min, and the carbon dioxide concentration after this reactor was constantly monitored to examine the adsorption characteristics. It was found that 5A adsorbed more carbon dioxide than 13X. A lab-scale carbon dioxide desorption reactor was also prepared to investigate the desorption characteristics of zeolites, which is essential for the regeneration of used zeolites. The desorption temperature was varied as $25{\sim}200^{\circ}C$, and the desorption pressure was varied as 0.1~1.0 bar. Carbon dioxide desorbed better at higher temperature, and lower pressure. 5A could be regenerated more than three times by thermal desorption at $180^{\circ}C$. It is required to modify zeolites for higher adsorption and better regeneration performances.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.145.2-145.2
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• 2011

메탄 하이드레이트는 낮은 온도와 높은 압력 조건에서 물분자들의 격자구조에 메탄가스분자가 포획되어 수소결합으로 형성되는 외관상 얼음과 비슷한 결정성 화합물이다. $1m^3$의 메탄 하이드레이트는 표준상태에서 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해되며, $-10^{\circ}C{\sim}-20^{\circ}C$의 온도에서는 하이드레이트 입자표면에서 생성되는 얼음막으로 인하여 상압에서도 안정하게 존재하는 자기보존 효과를 가지고 있다. 따라서 이와 같은 특징을 천연가스 수송 및 저장의 방법으로 이용할 경우 $-162^{\circ}C$의 초저온을 만들고 유지시키기 위하여 고가의 설비를 필요로 하는 기존의 LNG 수송방법을 대체할 수 있다. 특히 연간 천연가스 소비량을 0.4 ~ 1.0 million ton으로 가정했을 때, 하이드레이트 수송방법은 LNG 수송에 비해 18 ~ 25% 정도의 비용을 절약할 수 있는 경제적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 하이드레이트를 인공적으로 제조할 경우 물분자와 가스분자의 반응율이 낮기 때문에 하이드레이트가 생성되기까지 많은 시간이 소요되며, 하이드레이트에 포획되는 가스분자의 양도 적다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다공성 물질인 천연 제올라이트와 제올라이트 13X를 이용하여 제올라이트 혼합유체를 제조하였으며, 메탄가스와 반응시켜 하이드레이트를 생성시키는 실험을 수행하였다. 그 결과, 하이드레이트 생성 시 천연 제올라이트와 제올라이트 13X 모두 0.01 wt%의 혼합비율에서 가장 좋은 효과를 나타내었으며, 하이드레이트에 포획된 가스의 양은 같은 과냉도 조건에서 천연제올라이트와 제올라이트 13X 혼합유체를 이용하여 하이드레이트를 생성 시켰을 때, 증류수보다 각각 4배, 5배 높음을 보였다. 또한 낮은 과냉도에서 하이드레이트 생성 시 제올라이트, 제올라이트13X 혼합유체에서 하이드레이트 생성시간이 증류수에서 하이드레이트를 생성시킬 때보다 빨라짐을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제28권6호
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• pp.432-443
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• 2018

본 연구에서는 Na형 Faujasite 제올라이트 분리막의 프로필렌/프로페인 분리 거동을 예측하기 위하여 제올라이트 13X 입자의 프로필렌 및 프로페인 단일기체에 대한 중량식흡착 거동을 관찰하고자 하였다. 제올라이트 13X 입자의 프로필렌 및 프로페인에 대한 중량식흡착 거동은 자성부유평형저울(MSB)을 이용하여 323, 343, 363 K의 온도와 0.02-1 bar의 압력 범위에서 0.1 bar씩 증가시키면서 측정되었다. 그 결과, 온도가 증가할수록 프로필렌 및 프로페인의 흡착량은 감소하였으며, 프로필렌/프로페인의 흡착 선택도는 증가하였다. 또한 흡착 온도가 증가함에 따라 프로필렌과 프로페인의 확산계수는 증가하여 아레니우스 식을 따랐고, 프로필렌/프로페인 확산 선택도는 323 K에서 0.9753으로 최대값을 가졌다. 흡착 특성을 통해 분리막의 투과선택도를 계산하였고, Na형 Faujasite 제올라이트 분리막의 단일 기체 투과 특성과 비교하였다. 그 결과 계산된 투과선택도와 측정된 투과선택도가 모두 323 K에서 최대값을 갖는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 중량식 흡착법으로 예측된 분리막의 프로필렌/프로페인 분리거동 예측이 합리적이며 또한 표면확산에 기반한 프로필렌/프로페인 분리용 제올라이트 분리막의 분리성능예측에 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.160-168
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• 2014

본 연구에서는 LTA, FAU, CHA, RHO 제올라이트 분체 9종의 298.15 K에서의 수증기 흡착 특성을 고찰하여 구조, Si/Al 몰 비, 양이온 종류가 제올라이트 분체의 수증기 흡착에 미치는 영향을 고찰하였다. 수증기 흡착량은 $RHO<CHA{\approx}LTA<FAU$ 제올라이트 분체 순으로 증가하였다. FAU 제올라이트 분체의 경우, Si/Al 몰 비가 작은 NaY 제올라이트 분체가 13X 제올라이트 분체에 비하여 우수한 수증기 흡착량(406 mg/g)을 보였다. LTA 제올라이트 분체의 경우, Ca로 치환 5A 제올라이트 분체가 3A, 4A 제올라이트 분체에 비하여 우수한 수증기 흡착량(282 mg/g)을 보였다. CHA 제올라이트 분체는 Si/Al 몰 비가 2.35으로 LTA 제올라이트 분체의 Si/Al 몰 비보다 컸지만 LTA 제올라이트 분체와 유사한 수증기 흡착량을 보였다. 또한, RHO 제올라이트 분체는 Si/Al 몰 비가 3.56으로 컸지만 (188 mg/g)으로 상당량의 수증기 흡착량을 보였다. 본 연구결과로부터 FAU, LTA 제올라이트 분체뿐만 아니라 Si/Al 몰 비가 커서 화학적 내구성이 우수할 것으로 예상되는 CHA, RHO 제올라이트 분체도 우수한 제습 흡착제임을 확인할 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제22권2호
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• pp.164-170
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• 2001

The crystal structures of fully dehydrated Ni2+- and Tl+ -exchanged zeolite X (Ni17Tl58-X, and Ni12Tl68-X; X=Si100Al92O384) have been determined by single-crystal X-ray diffraction techniques in the cubic space group Fd3 at $21(1)^{\circ}C$ (a=24.380(4) $\AA$, 24.660(4) $\AA$, respectively). Their structures have been refined to the final error indices R1=0.037 and R2=0.043 with 485 reflections, and R1=0.039 and R2=0.040 with 306 reflections, respectively, for which I >36(I). In Ni17Tl58-X, 17 Ni2+ ions per unit cell were found at only two sites: 15 at site I at the center of the hexagonal prism (Ni-O=2.203(9) $\AA)$ and the remaining 2 at site II near single six-oxygen rings in the supercage (Ni-O=2.16(3) $\AA).$ Fifty-eight Tl+ ions were found at five crystallographic sites: 28 at site II (Tl-O=2.626(8) $\AA)$, 2 at site I' in the sodalite cavity near the hexagonal prism (Tl-O=2.85(1) $\AA)$, another 2 at site II' in the sodalite cavity (Tl-O=2.77(1) $\AA).$ The remaining 26 were found at two nonequivalent Ⅲ' sites with occupancies of 23 and 3. In Ni12Tl68-X, 12 Ni2+ ions per unit cell were found at two sites: 10 at site I (Ni-O=2.37(2) $\AA)$ and the remaining 2 at site II (Ni-O=2.13(2) $\AA).$ Sixty-eight Tl+ ions were found at five crystallographic sites: 28 at site II (Tl-O=2.63(1) $\AA)$, 12 at site I' (Tl-O=2.62(1) $\AA)$, 2 at site II' (Tl-O=3.01(2) $\AA)$, and the remaining 26 at two III' sites with occupancies of 23 and 3. It appears that Ni 2+ ions prefer to occupy site I and II, in that order. The large Tl+ ions occupy the remaining sites, I', II, II' and two different III' sites. In both crystals, only the Ni2+ ions at site II were reduced and migrated to the external surface of zeolite X when these crystals were treated with hydrogen gas.