질소산화물 등의 배출규제 강화로 인한 사용처의 확대로 SCR(선택적 촉매 환원) 촉매 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 폐촉매 발생량도 증가할 것으로 예상된다. 폐촉매는 지정폐기물로 분류되어 처리 시에 비용이 발생하여 물리적으로 재생하여 재사용 하거나 유가금속을 회수하는 방법으로 재활용하고 있다. 그러나 재생의 횟수가 제한적이고, 유가금속 회수는 비용이 고가이며 촉매의 85~90%를 차지하는 TiO2가 폐기된다는 문제점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 ...
질소산화물 등의 배출규제 강화로 인한 사용처의 확대로 SCR(선택적 촉매 환원) 촉매 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 폐촉매 발생량도 증가할 것으로 예상된다. 폐촉매는 지정폐기물로 분류되어 처리 시에 비용이 발생하여 물리적으로 재생하여 재사용 하거나 유가금속을 회수하는 방법으로 재활용하고 있다. 그러나 재생의 횟수가 제한적이고, 유가금속 회수는 비용이 고가이며 촉매의 85~90%를 차지하는 TiO2가 폐기된다는 문제점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 SCR 촉매를 경제적이며 지속적으로 사용하기 위해 피독된 SCR 촉매 내 피독물질만 화학적으로 수세 및 정제하고 유가금속/TiO2의 함량을 높이는 최적의 세정 용매를 도출하는 촉매 재활성을 위한 기초연구를 수행하였다. 비교대상 촉매인 poisoned 촉매는 Na, Mg, P, Ca, K, S를 습윤 함침시켜 제조하였다. 250~450 ℃에서 0.1 N의 acetic acid, HCl, HNO3, H2O2, oxalic acid 용매로 처리된 촉매의 V2O5–WO3/TiO2 함량과 피독물질 제거효율을 확인하여 그에 따른 NO 환원 활성과 N2O 생성에 미치는 영향을 확인하였다. Fresh, poisoned 및 regeneration 촉매들의 특성 분석은 BET, SEM, XRD, XRF, EDS 등 다양한 분석 방법을 이용하여 분석하였다. 5가지 세정용매를 이용한 화학적 처리 결과, acetic acid 용매가 V2O5 1.19 wt%의 높은 함량과 57.6%의 높은 피독물질 제거효율을 나타내며 다른 산 처리용매에 비해 촉매 재생성이 높은 것으로 분석되었다. 이를 바탕으로 진행된 used 촉매 또한 acetic acid에서 가장 높은 V2O5 함량과 피독물질 제거율을 나타내었다. 위의 결과에 따라 SCR 촉매 재활용을 위한 용매로 적합한 것으로 판단되었다. 세정 용매의 농도와 세정 시간에 따른 V2O5 함량과 피독물질 제거효율에 미치는 영향을 알아보기 위해 각각 변수를 두어 실험을 진행하였다. Acetic acid 용매를 0.05 N, 0.1 N, 0.2 N, 0.5 N, 1.0 N의 농도로 각각 처리한 결과, 0.1 N에서 가장 높은 V2O5 함량과 피독물질 제거효율을 나타내었다. 이에 따라 0.1 N acetic acid를 30분, 1시간, 2시간, 3시간, 5시간에서 각각 처리한 후 구성성분의 변화량을 살펴보았는데, 1시간동안 처리했을 때의 V2O5 함량과 피독물질 제거효율이 가장 높은 것을 확인하였다. NOX(NO, NO2) 전환율과 N2O 생성율은 V2O5 함량과 피독물질 제거효율이 가장 높았던 0.1 N acetic acid로 세정한 촉매에서의 NOX 전환율이 350 ℃에서 78 %로 가장 높은 것으로 측정되었으며, N2O 생성 농도 또한 3.1 ppm으로 가장 적게 검출됨을 확인하였다. 본 연구를 통해 0.1 N acetic acid로 처리한 촉매가 가장 높은 NOX 전환율을 나타냈으며, 유가금속/TiO2 함량 또한 높게 나타나 본 연구 목표에 가장 적합한 세정 용매로 판단되었다.
질소산화물 등의 배출규제 강화로 인한 사용처의 확대로 SCR(선택적 촉매 환원) 촉매 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 폐촉매 발생량도 증가할 것으로 예상된다. 폐촉매는 지정폐기물로 분류되어 처리 시에 비용이 발생하여 물리적으로 재생하여 재사용 하거나 유가금속을 회수하는 방법으로 재활용하고 있다. 그러나 재생의 횟수가 제한적이고, 유가금속 회수는 비용이 고가이며 촉매의 85~90%를 차지하는 TiO2가 폐기된다는 문제점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 SCR 촉매를 경제적이며 지속적으로 사용하기 위해 피독된 SCR 촉매 내 피독물질만 화학적으로 수세 및 정제하고 유가금속/TiO2의 함량을 높이는 최적의 세정 용매를 도출하는 촉매 재활성을 위한 기초연구를 수행하였다. 비교대상 촉매인 poisoned 촉매는 Na, Mg, P, Ca, K, S를 습윤 함침시켜 제조하였다. 250~450 ℃에서 0.1 N의 acetic acid, HCl, HNO3, H2O2, oxalic acid 용매로 처리된 촉매의 V2O5–WO3/TiO2 함량과 피독물질 제거효율을 확인하여 그에 따른 NO 환원 활성과 N2O 생성에 미치는 영향을 확인하였다. Fresh, poisoned 및 regeneration 촉매들의 특성 분석은 BET, SEM, XRD, XRF, EDS 등 다양한 분석 방법을 이용하여 분석하였다. 5가지 세정용매를 이용한 화학적 처리 결과, acetic acid 용매가 V2O5 1.19 wt%의 높은 함량과 57.6%의 높은 피독물질 제거효율을 나타내며 다른 산 처리용매에 비해 촉매 재생성이 높은 것으로 분석되었다. 이를 바탕으로 진행된 used 촉매 또한 acetic acid에서 가장 높은 V2O5 함량과 피독물질 제거율을 나타내었다. 위의 결과에 따라 SCR 촉매 재활용을 위한 용매로 적합한 것으로 판단되었다. 세정 용매의 농도와 세정 시간에 따른 V2O5 함량과 피독물질 제거효율에 미치는 영향을 알아보기 위해 각각 변수를 두어 실험을 진행하였다. Acetic acid 용매를 0.05 N, 0.1 N, 0.2 N, 0.5 N, 1.0 N의 농도로 각각 처리한 결과, 0.1 N에서 가장 높은 V2O5 함량과 피독물질 제거효율을 나타내었다. 이에 따라 0.1 N acetic acid를 30분, 1시간, 2시간, 3시간, 5시간에서 각각 처리한 후 구성성분의 변화량을 살펴보았는데, 1시간동안 처리했을 때의 V2O5 함량과 피독물질 제거효율이 가장 높은 것을 확인하였다. NOX(NO, NO2) 전환율과 N2O 생성율은 V2O5 함량과 피독물질 제거효율이 가장 높았던 0.1 N acetic acid로 세정한 촉매에서의 NOX 전환율이 350 ℃에서 78 %로 가장 높은 것으로 측정되었으며, N2O 생성 농도 또한 3.1 ppm으로 가장 적게 검출됨을 확인하였다. 본 연구를 통해 0.1 N acetic acid로 처리한 촉매가 가장 높은 NOX 전환율을 나타냈으며, 유가금속/TiO2 함량 또한 높게 나타나 본 연구 목표에 가장 적합한 세정 용매로 판단되었다.
Due to the expansion by strict emission regulation such as NOX emission standards, SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst demand is increasing, and the amount of waste catalyst generation is expected to increase accordingly. Used catalysts are classified as specified wastes, and they are usual...
Due to the expansion by strict emission regulation such as NOX emission standards, SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst demand is increasing, and the amount of waste catalyst generation is expected to increase accordingly. Used catalysts are classified as specified wastes, and they are usually recycled by physical regeneration or limited recovery of valuable metals due to cost incurred during treatment. However, there are some disadvantages such as limited number of regeneration, expensive cost for valuable metal recovery and discarding of TiO2, which accounts for 85 to 90% of the catalyst. Therefore, study about chemically washing and purifying process for toxic substances in the poisoned SCR catalyst and finding optimal solvent for higher valuable metal/TiO2 contents were carried out for more economical SCR catalysts utilization with longer lifetime. Poisoned catalysts for comparison with fresh catalyst were prepared by wet impregnation of Na, Mg, P, Ca, K, and S. And the NO reduction performance and the effect on N2O generation were tested after by measuring contents of V2O5-WO3/TiO2 in catalyst treated with 0.1 N acetic acid, HCl, HNO3, H2O2, Oxalic acid solvent. The characteristics of fresh, poisoned and regeneration catalysts were analyzed by various analytical methods such as BET, SEM, XRD, XRF and EDS. Through chemical treatments using 5 solvents for the removal of poisonous materials, acetic acid showed the highest catalyst regeneration efficiency with 1.19 wt%(originally 1.19 wt%) for V2O5 content, and removal efficiency of 57.6 % for total poisonous materials. Based on these results, measurements for used catalysts were carried out and showed the highest V2O5 content and removal efficiency of poisonous materials. This results indicate that acetic acid is suitable as a solvent for SCR catalyst recycling. Measurements with different concentration of solvent and cleaning time were also carried out to find out the effect on V2O5 content and the poisonous materials removal efficiency. As a result of treatment with different washing concentration (0.05 N, 0.1 N, 0.2 N, 0.5 N, 1.0 N) of acetic acid, 0.1 N showed the highest V2O5 content and poisonous materials removal efficiency. Treatment by 0.1 N acetic acid with different cleaning time (30min, 1hr, 2hr, 3hr, 5hr) was also examined. The V2O5 content and removal efficiency of poison were found to be the highest when the poisoned catalyst was treated for 1 hour. NOX(NO, NO2) conversion rate and N2O production rate were all also the highest when using 0.1 N acetic acid solvent with the highest NOX conversion of 78 % and the lowest N2O formation of 3.1 ppm at 350 ℃. From this point of view, 0.1 N acetic acid was found to be the most suitable cleaning solvent and concentration for the chemically poisoned catalysts used in SCR processes.
Due to the expansion by strict emission regulation such as NOX emission standards, SCR (Selective Catalytic Reduction) catalyst demand is increasing, and the amount of waste catalyst generation is expected to increase accordingly. Used catalysts are classified as specified wastes, and they are usually recycled by physical regeneration or limited recovery of valuable metals due to cost incurred during treatment. However, there are some disadvantages such as limited number of regeneration, expensive cost for valuable metal recovery and discarding of TiO2, which accounts for 85 to 90% of the catalyst. Therefore, study about chemically washing and purifying process for toxic substances in the poisoned SCR catalyst and finding optimal solvent for higher valuable metal/TiO2 contents were carried out for more economical SCR catalysts utilization with longer lifetime. Poisoned catalysts for comparison with fresh catalyst were prepared by wet impregnation of Na, Mg, P, Ca, K, and S. And the NO reduction performance and the effect on N2O generation were tested after by measuring contents of V2O5-WO3/TiO2 in catalyst treated with 0.1 N acetic acid, HCl, HNO3, H2O2, Oxalic acid solvent. The characteristics of fresh, poisoned and regeneration catalysts were analyzed by various analytical methods such as BET, SEM, XRD, XRF and EDS. Through chemical treatments using 5 solvents for the removal of poisonous materials, acetic acid showed the highest catalyst regeneration efficiency with 1.19 wt%(originally 1.19 wt%) for V2O5 content, and removal efficiency of 57.6 % for total poisonous materials. Based on these results, measurements for used catalysts were carried out and showed the highest V2O5 content and removal efficiency of poisonous materials. This results indicate that acetic acid is suitable as a solvent for SCR catalyst recycling. Measurements with different concentration of solvent and cleaning time were also carried out to find out the effect on V2O5 content and the poisonous materials removal efficiency. As a result of treatment with different washing concentration (0.05 N, 0.1 N, 0.2 N, 0.5 N, 1.0 N) of acetic acid, 0.1 N showed the highest V2O5 content and poisonous materials removal efficiency. Treatment by 0.1 N acetic acid with different cleaning time (30min, 1hr, 2hr, 3hr, 5hr) was also examined. The V2O5 content and removal efficiency of poison were found to be the highest when the poisoned catalyst was treated for 1 hour. NOX(NO, NO2) conversion rate and N2O production rate were all also the highest when using 0.1 N acetic acid solvent with the highest NOX conversion of 78 % and the lowest N2O formation of 3.1 ppm at 350 ℃. From this point of view, 0.1 N acetic acid was found to be the most suitable cleaning solvent and concentration for the chemically poisoned catalysts used in SCR processes.
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