제철슬래그, fly ash, 폐시멘트 등은 산화칼슘과 실리카를 주성분으로 가지고 있는 대표적 산업폐기물이다. 이로부터 초산에 의한 추출, 재결정화 과정을 거쳐 고온 이산화탄소 흡수제를 제조할 수 있었다. 공정변수로 초산 농도, 추출시간 및 온도가 침출액 또는 침출잔사의 조성에 큰 영향을 미치고 있으며, 궁극적으로 얻어질 제품의 화학적 조성이나 성상이 결정되었다. 공정을 결정하는 키는 실리카의 추출속도였으며 원료에 따라 크게 달랐다. 칼슘실리케이트를 주성분으로 하는 ...
제철슬래그, fly ash, 폐시멘트 등은 산화칼슘과 실리카를 주성분으로 가지고 있는 대표적 산업폐기물이다. 이로부터 초산에 의한 추출, 재결정화 과정을 거쳐 고온 이산화탄소 흡수제를 제조할 수 있었다. 공정변수로 초산 농도, 추출시간 및 온도가 침출액 또는 침출잔사의 조성에 큰 영향을 미치고 있으며, 궁극적으로 얻어질 제품의 화학적 조성이나 성상이 결정되었다. 공정을 결정하는 키는 실리카의 추출속도였으며 원료에 따라 크게 달랐다. 칼슘실리케이트를 주성분으로 하는 슬래그의 경우 높은 초산 농도에서 초기에 상당량의 실리카 추출이 이루어졌다. 저온 에서 추출된 실리카는 느리게 gel 화가 진행되나 고온에서 추출된 실리카는 금방 입자화되어 추출액에서 결정화된다. 이때 얻어진 실리카 gel은 메조기공도가 높으며 비표면적이 큰 다공성 물질이었다. 추출액의 재결정화물은 CaO 기준 이론적 흡수능의 70%에 이르는 높은 흡수능을 가지고 있었다. 그러나 추출액과 잔사를 함께 재결정화하면 실리카가 재결정화물에 골고루 분산되어 흡수능을 떨어뜨려 흡수능이 크게 저하됨을 알 수 있었다. 산화칼슘과 실리카가 독립적으로 존재하는 폐시멘트의 경우 전혀 다른 추출기구를 보였다. 즉 실리카의 추출률이 상대적으로 낮아 추출액과 잔사의 재결정화물은 core(SiO2)-shell(CaO) 구조를 가지게 되어 이산화탄소 흡수능은 이론치의 100%에 이르는 양질의 흡수제를 얻을 수 있었다. 어느 것이든 실리카가 다소간 포함되면 산화칼슘이 이산화탄소를 흡수할 때 기공폐색을 막아줄 수 있어 흡수-재생 사이클을 거쳐도 8회에 이르도록 초기 흡수능을 그대로 유지할 수 있었다.
제철슬래그, fly ash, 폐시멘트 등은 산화칼슘과 실리카를 주성분으로 가지고 있는 대표적 산업폐기물이다. 이로부터 초산에 의한 추출, 재결정화 과정을 거쳐 고온 이산화탄소 흡수제를 제조할 수 있었다. 공정변수로 초산 농도, 추출시간 및 온도가 침출액 또는 침출잔사의 조성에 큰 영향을 미치고 있으며, 궁극적으로 얻어질 제품의 화학적 조성이나 성상이 결정되었다. 공정을 결정하는 키는 실리카의 추출속도였으며 원료에 따라 크게 달랐다. 칼슘실리케이트를 주성분으로 하는 슬래그의 경우 높은 초산 농도에서 초기에 상당량의 실리카 추출이 이루어졌다. 저온 에서 추출된 실리카는 느리게 gel 화가 진행되나 고온에서 추출된 실리카는 금방 입자화되어 추출액에서 결정화된다. 이때 얻어진 실리카 gel은 메조기공도가 높으며 비표면적이 큰 다공성 물질이었다. 추출액의 재결정화물은 CaO 기준 이론적 흡수능의 70%에 이르는 높은 흡수능을 가지고 있었다. 그러나 추출액과 잔사를 함께 재결정화하면 실리카가 재결정화물에 골고루 분산되어 흡수능을 떨어뜨려 흡수능이 크게 저하됨을 알 수 있었다. 산화칼슘과 실리카가 독립적으로 존재하는 폐시멘트의 경우 전혀 다른 추출기구를 보였다. 즉 실리카의 추출률이 상대적으로 낮아 추출액과 잔사의 재결정화물은 core(SiO2)-shell(CaO) 구조를 가지게 되어 이산화탄소 흡수능은 이론치의 100%에 이르는 양질의 흡수제를 얻을 수 있었다. 어느 것이든 실리카가 다소간 포함되면 산화칼슘이 이산화탄소를 흡수할 때 기공폐색을 막아줄 수 있어 흡수-재생 사이클을 거쳐도 8회에 이르도록 초기 흡수능을 그대로 유지할 수 있었다.
Steelmaking slag, fly ash and waste cement were typical industrial wastes composed of calcium oxide and silica. From them high-temperature sorbents for carbon dioxide were obtained by extraction with acetic acid and subsequent recrystallization. Acetic acid concentration, and time and temperature of...
Steelmaking slag, fly ash and waste cement were typical industrial wastes composed of calcium oxide and silica. From them high-temperature sorbents for carbon dioxide were obtained by extraction with acetic acid and subsequent recrystallization. Acetic acid concentration, and time and temperature of extraction affected the compositions of leachant and raffinate to determine the chemistries and morphologies of the ultimate products from the raw materials. The key of the process, especially, was the extraction rate of silica, which was quite different among the raw materials, to influence the repeated absorbability of carbon dioxide. In case of slag mainly of calcium silicate, substantial amount of silica was initially extracted under high concentration of acetic acid. Silica extracted very slowly turned to gel at low-temperature extraction while it crystallized immediately to form particles at high-temperature extraction. Here, silica gel obtained had high specific surface area with high mesoporosity. The recrystallites from leachant from the former, thus yields low CO2 absorbability due to the silica included, while those obtained from the latter, after filtration of silica particles, showed high absorbability up to 70% of its theoretical value based on CaO. However, the absorbability of the recrystallites obtained from the mixture of leachant and raffinate was substantially low due to the silica well dispersed throughout them. Waste cement, composed of independent calcium oxide and silica, rather than calcium silicate, had quite a different extraction mechanism. Since the silica in waste cement was extracted not as high as that in slag, the recystallites from the extraction mixture formed core(SiO2)-shell(CaO) structures, increasing the absorbability to the theoretical value of CaO included. Since in all the cases the product had more or less silica, reducing the pore plugging of CaO, the initial CO2 absorbability was maintained for the repeated regeneration-carbonation cycles up to 8.
Steelmaking slag, fly ash and waste cement were typical industrial wastes composed of calcium oxide and silica. From them high-temperature sorbents for carbon dioxide were obtained by extraction with acetic acid and subsequent recrystallization. Acetic acid concentration, and time and temperature of extraction affected the compositions of leachant and raffinate to determine the chemistries and morphologies of the ultimate products from the raw materials. The key of the process, especially, was the extraction rate of silica, which was quite different among the raw materials, to influence the repeated absorbability of carbon dioxide. In case of slag mainly of calcium silicate, substantial amount of silica was initially extracted under high concentration of acetic acid. Silica extracted very slowly turned to gel at low-temperature extraction while it crystallized immediately to form particles at high-temperature extraction. Here, silica gel obtained had high specific surface area with high mesoporosity. The recrystallites from leachant from the former, thus yields low CO2 absorbability due to the silica included, while those obtained from the latter, after filtration of silica particles, showed high absorbability up to 70% of its theoretical value based on CaO. However, the absorbability of the recrystallites obtained from the mixture of leachant and raffinate was substantially low due to the silica well dispersed throughout them. Waste cement, composed of independent calcium oxide and silica, rather than calcium silicate, had quite a different extraction mechanism. Since the silica in waste cement was extracted not as high as that in slag, the recystallites from the extraction mixture formed core(SiO2)-shell(CaO) structures, increasing the absorbability to the theoretical value of CaO included. Since in all the cases the product had more or less silica, reducing the pore plugging of CaO, the initial CO2 absorbability was maintained for the repeated regeneration-carbonation cycles up to 8.
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