In this work, nanoporous carbons (NPCs) were prepared by the self-assembly of polymeric carbon precursors and block copolymer template in the presence of tetraethyl orthosilicate and colloidal silica. The NPCs' pore structures and total pore volumes were analyzed by reference to $N_2$/77 K adsorption isotherms. The porosity and elemental mercury adsorption of NPCs were increased by activation with carbon dioxide. It could be resulted that elemental mercury adsorption ability of NPCs depended on their specific surface area and micropore fraction.
Kim, Byung-Joo;Bae, Kyong-Min;An, Kay-Hyeok;Park, Soo-Jin
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제32권4호
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pp.1321-1326
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2011
In this work, the effects of different surface functional groups on the elemental mercury adsorption of porous carbons modified by chemical treatments were investigated. The surface properties of the treated carbons were observed by Boehm's titration and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It was found that the textural properties, including specific surface area and pore structures, slightly decreased after the treatments, while the oxygen content of the ACs was predominantly enhanced. Elemental mercury adsorption behaviors of the acidtreated ACs were found to be four or three times better than those of non-treated ACs or base-treated ACs, respectively. This result indicates that the different compositions of surface functional groups can lead to the high elemental mercury adsorption capacity of the ACs. In case of the acid-treated ACs, the $R_{C=O}/R_{C-O}$ and $R_{COOH}/R_{C-O}$ showed higher values than those of other samples, indicating that there is a considerable relationship between mercury adsorption and surface functional groups on the ACs.
배기가스 중에서 비산재는 수은을 산화하거나 흡착하는 능력을 지닌다. 비산재의 수은 산화 및 흡착 효율은 비산재가 가지는 특성에 따라 변하여 일정하지 않다. 본 연구는 비산재 성분과 수은의 반응특성을 이해하기 위하여 비산재 성분물질이 원소수은과 산화수은에 대해 가지는 산화 및 흡착 능력을 평가하였다. 그리고 비산재 시료의 조성에 맞게 합성한 비산재를 시험하였고, 석탄화력발전소에서 수령한 비산재 시료의 결과와 비교하였다. 원소수은에 대해서는 미세탄소분말, 산화구리, 산화철이 높은 산화 또는 흡착효율을 보였고, 염화수은에 대해서는 미세탄소분말, 산화칼슘, 산화구리, 산화마그네슘이 높은 효율을 보였다. 그리고 합성비산재는 비산재 시료와 유사한 수은 산화 및 흡착 효율을 보였다.
In this study, the elemental mercury removal behaviors of silver-plated porous carbons materials were investigated. The pore structures and total pore volumes of the hybrid materials were analyzed by $N_2$ adsorption/desorption analysis at 77 K. The pore structures and surface morphologies of the hybrid materials were characterized by XRD and SEM, respectively. The elemental mercury adsorption capacities of all silver-plated porous carbons hybrid materials were higher than those of the as-received samples, despite the fact that the specific surface areas and total pore volumes decreased with increasing metal loading time. It was found that silver nanoparticles showed excellent elemental mercury removal behaviors in carbonaceous hybrid materials.
Methylan, a polysaccharide produced from Methylobacterium organophilum, was chemically modified by adding diethylaminoethyl (DEAE) group to the backbone of methylan. The structure of DEAE-methylan was determined by measuring its nitrogen content obtained from an elemental analysis. From the analysis of mass spectrum, the DEAE group in DEAE-methylan was also confirmed by determining diethylaminoethene as a separate form of DEAE. Mercury adsorption of DEAE-methylan was higher than that of native methylan. This fact was valid for a variety of pH, reaction times, metal concentrations, and polysaccharide concentrations. In particular, native methylan and DEAE-methylan adsorbed 16% (w/w) and 18% (w/w) for mercury after 30 min at pH 7, respectively. The increase in mercury adsorption of DEAE-methylan may be resulted from mercury adsorption by the lone pair electron of nitrogen atom in DEAE group.
There is an adsorption method using activated carbon as a typical method for removing elemental mercury. Physical characteristics of activated carbon such as specific surface area and volume of pore (micro and meso) have positive effect for mercury adsorption. Activated carbon is carbon-based material with a high specific surface area. This activated carbon can be manufactured through carbonization and activation process. In this process, physical characteristics of specific surface area and pore distribution are changed by controlling operating parameters like temperature, time and reagent of activation. In this study, we evaluated characteristics of activated carbons manufactured from pinewood and coal with the operating parameters. We evaluated mercury adsorption capacities of the activated carbons having excellent physical characteristics and compared those to the commercial activated carbon.
한번 배출된 수은은 소멸되지 않고 자연환경에 축적 및 순환되며 생태계 및 인류보건에 심각한 위해를 준다. 미국에서는 수은의 인위적 배출량의 약 32 %를 차지하는 것으로 알려진 석탄 화력발전소의 배출가스의 증기수은 제거를 위해 황점착 활성탄 사용을 고려하고 있다. 본 연구애서는 석탄 연소설비 배출가스 중의 증기상의 원소수은을 저감하기 위한 고효율의 다공성 수은흡착 소재를 개발하여 소재의 수은 흡착 특성을 조사하였다. 30℃에서 증기수은 흡착능 조사결과 수은흡착용으로 상용화된 활성탄 Darco FGD 대비 실리카 나노소재인 MCM-41의 경우는 약 35 %에 불과하였으나 황을 1.5% 함침한 경우 133 %까지 증가하였고, 폐동 재생공정에서 회수한 용광로 비산재의 경우는 523 %의 효율을 보였다. 또한 30 ℃, 80 ℃ 및 120 ℃의 온도에서 흡착능을 조사한 결과 80 ℃에서 가장 우수한 흡착성능을 나타냈다. MCM-41은 실리카 나노튜브로 구조가 견고해 여러 번 재사용할 수 있을 뿐더러 활성탄을 사용할 경우 우려되는 열점형성으로 인한 화재 가능성이 없어 추가적인 장점까지 지니고 있다.
HCl에 의한 원소수은의 염화수은으로의 산화반응에 대한 열역학적 검토 결과 수십 ppm 수준의 HCl이 존재하는 경우에 SCR 반응 온도범위에서 원소수은의 염화수은으로의 전환은 100% 가능한 것으로 확인하였다. SCR공정 운전 온도범위에서 Cu, Fe, Mn의 염화물이 담지된 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매가 우수한 NO 제거 활성을 보였다. $NH_3-TPD$ 측정결과 $NH_3$의 흡착강도를 나타내는 탈착온도가 높은 촉매가 우수한 NO 제거활성을 나타내었다. 반응가스에 HCl을 공급할 경우 원소수은의 산화반응이 촉진되는 결과를 얻을 수 있었다. 그러나, NO와 함께 $NH_3$가 존재하는 SCR반응 조건에서는 촉매표면에 강하게 흡착되는 $NH_3$에 의해 촉매표면에 HCl의 흡착이 방해를 받기 때문에 HCl에 의한 원소수은의 염화수은으로의 산화반응 활성이 억제되는 것으로 나타났다. SCR반응 조건에서 금속염화물이 담지된 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매가 금속염화물이 담지되지 않은 $V_2O_5-WO_3/TiO_2$ 촉매에 비해 우수한 수은 산화활성을 보이는데 이는 촉매 표면에 존재하는 금속염화물의 염소기가 수은 산화반응에 참여하여 활성을 증가시키기 때문으로 판단된다.
This study assessed the feasibility of coal mine drainage sludge (CMDS) as a stabilizing agent for mercury contaminated soil through pot experiments and batch tests. In the pot experiments with 43 days of lettuce growth, the bioavailability of mercury in the amended soil and mercury content of the lettuce were decreased by 46% and 50%, respectively. These results were similar to those of the soil amended with the sulfide compound (FeS) generally used for mercury stabilization. Thus, CMDS could be an attractive mercury stabilizer in terms of industrial by-product recycling. Batch tests were conducted to examine mercury fractionation including reactions between the soil and acetic acid. The result showed that some elemental fraction changed to strongly bounded fraction rather than residual (HgS) fraction. This made it possible to conclude that mercury adsorption on oxides in CMDS was the major mechanism of stabilization.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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