The catalytic combustion of benzene, toluene and xylene over Pt-based catalyst was investigated in a fixed bed flow reactor system with atmospheric pressure to recycle the waste industrial catalyst for the processes of removing volatile organic compounds. According to the pretreatment condition, the properties of the waste Pt-based catalyst were characterized by XRD (X-ray diffraction) and BET (Brunauer-Emmett-Toller). In the carte of air pretreatment, 20$0^{\circ}C$ was found to be optimal, and increasing pretreatment temperature resulted in the reduction of the catalytic activity. When Pt-based catalyst pretreated at 20$0^{\circ}C$ by alto was retreated by hydrogen, the catalytic activity increased by increasing treatment temperature. In the case of HNO$_3$aqueous solution pretreatment, the catalytic activity decreased by increasing the concentration of HNO$_3$aqueous solution. The catalytic activity was seen to observe the following sequence : benzene > toluene > xylene.
화학촉매제품은 석유화학공정, 대기오염방지시설, 자동차 배기가스 정화 장치 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 국내외 화학촉매 시장은 매년 증가하고 있는 추세이며, 그에 따라 발생되는 폐촉매량도 증가하고 있다. 탈황 폐촉매, 자동차 폐촉매 등 대부분의 사용 후 화학촉매제품은 유가금속을 함유하고 있어 경제적 가치와 자원 확보 측면에서 매우 중요한 순환자원이다. 이에 일부 도시광산업체를 통해 유가금속을 회수하는 재자원화 공정이 상용화 되어 있고, 사용 후 SCR 탈질 촉매제품은 일부 재제조를 통해 자원순환되고 있다. 이에 본 논문에서는 사용 후 화학촉매제품의 재자원화 산업 지원 정책 수립의 기초자료로 활용이 가능하도록 주요촉매제품별 국내 발생량 및 재자원화 현황을 조사 분석하였으며, 사용 후 화학촉매제품의 자원순환 활성화를 위한 발전과제를 제시하였다.
석유정제공장에서 사용된 폐촉매의 특성을 조사하여 바나듐 레독스 흐름전지용 소재인 전해액의 제조에 대하여 연구하였다. 석유정제공정에서 사용된 폐촉매의 총공극 부피, 비표면적 및 평균 기공크기는 BET법과 BJH법으로 계산하여 각각 3.96cc/g, 13.81m2/g, 1.15A 구하여 폐촉매에서 바나듐을 회수하여 전해액으로 제조 할 수 있음을 확인하였다. 폐촉매를 TG-DTA분석결과, $25^{\circ}C$부터 $700^{\circ}C$ 범위에서 중량손실이 약 23wt%였다. 폐촉매의 성분을 ICP 장비를 분석하여 황, 바나듐, 니켈, 알루미늄, 망간 철 구리 등의 원소를 확인하였다. 또한 TEM 장비로 측정한 결과 바나듐 외 다른 원소들이 결정성 클러스터가 밝은 점으로 명백하게 드러남을 알 수 있었다. 액액 추출법을 사용하여 폐촉매로 부터 바나듐을 99.25%로 분리하여 추출한 바나듐용액의 전기화학적 특성분석을 위해 CV(cyclic votammetry)측정한 결과, 산화/환원피크가 나타남으로서 전해질 용액으로서의 가능성을 보여주고 있다. 또한 폐촉매로 부터 추출된 바나듐 용액의 순도를 더욱 높여 전해질 용액을 제조하면 기존 상용화된 전해질 성능과 같은 것을 제조 할 것으로 사료된다.
Since contaminants of syngas obtained from the biomass gasification are removed, the syngas is clean fuel. In this study a high-efficiency energy production system is developed. The system produces electricity using a waste pressure and feeds a low-pressure steam to Dyeing industrial complex. Also, iron oxide derived from dyeing sludge is utilized as a self-catalyst to reform a tar and reduce a tar emission from gasifier. This system increases the amount of syngas and finally achieves a highly efficient gasification.
The feasibility of waste concrete as a catalyst for the effective pyrolysis of polyethylene terephthalate (PET) was examined using thermogravimetric (TG) and pyrolyzer-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) analyses. TG analysis results indicated that the maximum decomposition temperature of PET is not altered by the use of waste concrete, showing similar values (407 ℃ and 408 ℃ at 5 ℃/min). Meanwhile, the volatile product distribution data obtained from the Py-GC/MS analysis revealed that the use of waste concrete promoted the deoxygenation reaction via converting the oxygen containing products such as benzoic acids, benzoates, and terephthalates to valuable deoxygenated aromatic hydrocarbons including benzene, toluene, ethylbenzene, and styrene. This suggests that the waste concrete can be used as a potential catalyst for the production of valuable aromatic hydrocarbons from PET pyrolysis.
The catalytic oxidation of benzene, toluene and xylene over a spent industrial catalyst (Pd-based) was investigated in a fixed bed flow reactor system. According to the priming condition, the properties of a spent Pd-based catalyst were characterized by XRD(X-ray diffraction). BET(Brunauer-Emmett-Teller) and ICP(Inductively coupled plasma). When air was used as a primer, optimum priming temperature was found to be 200$^{\circ}C$, and the catalytic activity decreased as the priming temperature increased. When a spent Pd-based catalyst primed with air at 200$^{\circ}C$ was re-treated with hydrogen at 200$^{\circ}C$, 300$^{\circ}C$ or 400$^{\circ}C$, respectively, the catalytic activity increased and thermal effect were negligible. $HNO_3$ aqueous solution priming resulted in slight decrease of the catalytic activity, with little effects on $HNO_3$ concentrations. The activity of a spent Pd-based catalyst with respect to VOC molecule was observed to follow sequence: xylene> toluene> benzene. Benzene. toluene and xylene could be removed to almost 100% by a spent Pd-based catalyst primed with hydrogen.
본 연구에서는 울산지역의 화력발전소 및 소각로에서 발생하는 비산재, 석탄계 비산재와 폐촉매를 이용하여 수열합성, 용융합성, 용융/수열합성법에 의해 제올라이트를 합성하였다. 석탄계 비산재(F-C1와 F-C2)와 폐촉매(F-W5)는 $SiO_2$와 $Al_2O_3$의 함량이 60.29~89.62 wt%이며, F-C1과 F-C2는 XRD 패턴 분석에서 quartz와 mullite를 포함하고 있었다. 석탄계 비산재와 폐촉매를 이용한 제올라이트 합성은 3가지 합성방법에서 모두 가능하였다. 석탄계 비산재와 폐촉매는 용융합성법에 의해 주로 Na-A형 제올라이트(Z-C1, Z-C2와 Z-W5)로 합성되었으며, 합성된 제올라이트(Z-C1 and Z-C2)는 비산재의 CaO 성분과 합성과정에서 첨가된 Na2CO3에 의해 불순물인 calcite 피크를 형성하였다.
Tubular 형의 반응기를 이용한 선박용 폐윤활유의 등온실험에서 열분해 온도가 $440^{\circ}C$에서는 $400^{\circ}C$와 $420^{\circ}C$일 때보다 오일의 전환율이 급격하게 증가하였고 분해반응은 30 min 이내에 대부분 완료되었다. 반응온도 증가에 따라서 기체의 수율은 감소하는 경향을 나타냈으며, 고체 수율은 거의 변화가 없는 것을 확인할 수 있다. 석유화학공정으로부터 배출되는 ZSM-5 폐촉매를 사용하여 선박용 폐윤활유의 열분해반응 특성 연구를 수행하였다. Used ZSM-5와 fresh ZSM-5 촉매를 사용했을 경우에촉매가 없는 조건에서보다 기체의 수율이 현저하게 높은 것을 확인할 수 있다. 동일한 온도에서 fresh ZSM-5 촉매와 used ZSM-5 촉매의 액체 및 기체 생성량에는 거의 변화가 없었다. 반응온도 $400{\sim}440^{\circ}C$에서 fresh ZSM-5와 used ZSM-5 촉매를 사용하여 반응실험을 한 경우 촉매를 사용하지 않았을 때보다 $C_5-C_{11}$에 해당하는 탄화수소화합물의 선택성이 2배 정도 증가하였다.
NiZn-ferrite was synthesized usign waste iron oxide catalysts which were produced from styrene monomer process and buried underground as an industrial wastes. The spinel type ferrite was obtained by calcination and sintering of the mixture of finely ground waste catalysts, nickel oxide and zinc oxide powders. The sintered body of Ni/sub 0.5/Zn/sub 0.5/Fe₂O₄ composition at 1230℃ for 5 hours showed the density of 5.38g/㎤, and initial permeability of 59 at 1 kHz. Not only cerium oxide, which existed as a major component in the catalyst, but also unicorporated NiO and ZnO into spinel structure remained as second phases after sintering.
The environmental regulations in the world has been reinforced and many nations has devoted themselves to the development of cost-effective technology. Selective catalyst reduction(SCR) and selective non-catalyst reduction (SNCR) processes are mainly used to treat nitrogen oxidants generated from fossil-fuel combustion. One of these typical technologies for reduction of do-NOx is SNCR process has increased continuously because of the low cost for building and maintenance. Nevertheless the researches on the application to real scale plant by the reductant like Urea are rarely studied. In this paper, an experimental investigations were performed on the SNCR process in the industrial waste incineration plant. With no reducing agent, the concentration of NOx stayed in around 180 ppm $(O_2\;12\%)$ with the exhausting temperature of $950^{\circ}C$ and changed within the range of 20 ppm to remain relatively consistent. When $10\;wt\%)$ of a solution was added, the efficiency of denitrification reached above $61.4\%$ with the NSR of 2.0 and the exhausting temperature of $950^{\circ}C.$ When the concentration of the urea solution was set to $10\;wt\%$ and the sprinkling to four nozzles, the reaction temperature was reduced to about $50~100^{\circ}C$ with a mixture of $10\;wt\%\;CH_3OH\;and\;5wt\%\;Na_2CO_3$ in $40\;wt\%$ of the solution. The NOx removal efficiency increased to $78.4\%,$ achieving a broader and expansive range of reaction temperatures than the addition of an unmixed pure solution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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