After porous filters were manufactured using cordierite powder whose mean paricle size was 200${\mu}m$, they were loaded with catalysts such as $V_2O_5$, CuO and $LaCoO_3$ by vacuum impregnation method. And the NOx/SOx simultaneous removal efficiency was measured by ...
After porous filters were manufactured using cordierite powder whose mean paricle size was 200${\mu}m$, they were loaded with catalysts such as $V_2O_5$, CuO and $LaCoO_3$ by vacuum impregnation method. And the NOx/SOx simultaneous removal efficiency was measured by passing NO and $SO_2$ through catalyst-loaded ceramic filters. The cordierite porous filters had the apparent porosity of 61.6%, the compressive strength of 12.3 MPa and the pressure drop of 147 pa at the face velocity of 5 cm/sec. According to the analysis of NO/$SO_2$ simultaneous removal efficiency, perovskite $LaCoO_3$ catalyst was the most efficient for the simultaneous NO and $SO_2$ removal. The $LaCoO_3$ catalyst-loaded filter could remove more than 90% for NO and more than 80% for $SO_2$.
After porous filters were manufactured using cordierite powder whose mean paricle size was 200${\mu}m$, they were loaded with catalysts such as $V_2O_5$, CuO and $LaCoO_3$ by vacuum impregnation method. And the NOx/SOx simultaneous removal efficiency was measured by passing NO and $SO_2$ through catalyst-loaded ceramic filters. The cordierite porous filters had the apparent porosity of 61.6%, the compressive strength of 12.3 MPa and the pressure drop of 147 pa at the face velocity of 5 cm/sec. According to the analysis of NO/$SO_2$ simultaneous removal efficiency, perovskite $LaCoO_3$ catalyst was the most efficient for the simultaneous NO and $SO_2$ removal. The $LaCoO_3$ catalyst-loaded filter could remove more than 90% for NO and more than 80% for $SO_2$.
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문제 정의
내부에 담지시켰다. 그리고 V2O5, CuO 및 LaCoO3 를 촉매로 사용하여, 동시제거용 촉매로서의 가능성에대하여 고찰해 보았다.
본 연구는 NOx/SOx의 동시제거가 가능한 다공성세라믹 필터의 제조를 목적으로 진행하였으며, 기존의연구들과는 달리 촉매를 분말 상태의 세라믹에 담지시키지 않고, 선행 연구에서 도출된 조건으로 최적의다공성 필터를 제조한 후, 촉매를 필터의 표면 및 기공 내부에 담지시켰다. 그리고 V2O5, CuO 및 LaCoO3 를 촉매로 사용하여, 동시제거용 촉매로서의 가능성에대하여 고찰해 보았다.
제안 방법
LaCoO3 촉매의 열처리 온도에 따른 상변화를 살펴보기 위하여 담체에 담지시키지 않고 촉매만을 건조및 열처리하여 XRD 분석을 하였다. SEM을 사용하여촉매 담지 전후의 미세구조 변화 및 촉매입자의 형상을 살펴보았다.
LaCoOs 결정상 생성온도를 찾기 위하여 촉매를 30 0~900 °C에서 열처리시킨 후, 상변화를 XRD 분석을통하여 살펴보았다. 300 C에서 열처리된 촉매는 완전한 비정질 상태였고, 900 C에서 열처리하였을 경우 결정화도가 높은 LaCoOs 결정상을 얻을 수 있었다.
SEM을 사용하여촉매 담지 전후의 미세구조 변화 및 촉매입자의 형상을 살펴보았다. NOx/SOx 의 동시제거효율은 자체 제작한 시스템에 gas analyzer를 연결하여 측정하였다. 동시제거효율 측정에 사용한 시스템의 모식도는 Fig.
NO와 SO2를 동시에 함유하고 있는 배기가스를 촉매가 담지되어 있는 코디어라이트 필터를 통과시킴으로서 NOx/SOx의 동시제거효율을 분석하였다. 먼저 V2O5 촉매를 담지시킨 필터의 NOx/SOx 동시제거효율을 Fig.
Perovskite계 촉매의 경우는 La(NO3)3(Yakuri Pure Chem. Co.), Co(NO3)2(Daejung Chem. & Metals Co.), citric acid를 혼합하고 여기에 0.25, 0.50, 1.00 M의 농도가 되도록 증류수를 첨가하여 금속염의 수용액을 제조하였다. 앞과 동일한 방법으로 다공체 내부에 금속염 수용액을 침투시킨 후 건조시켜 300〜900 C에서 1시간 동안 열처리하여 페로브스카이트계 LaCoO3 촉매를 생성시켰다.
열처리하여 XRD 분석을 하였다. SEM을 사용하여촉매 담지 전후의 미세구조 변화 및 촉매입자의 형상을 살펴보았다. NOx/SOx 의 동시제거효율은 자체 제작한 시스템에 gas analyzer를 연결하여 측정하였다.
겉보기 기공률은 아르키메데스법을 사용하여 측정하였고, 압축강도 측정시 load speed는 10 mm/ min으로 하였다. 그리고 발포제로 사용한 흑연을 완전히 산화시킨 후 잔유물의 성분을 XRF 분석하였다.
5로 될 때까지 계속하였다. 금속염 수용액속에 코디어라이트 다공체를 담그고, 진공함침법으로 30분 동안 다공체 내부로 금속염 수용액을 침투시켰다. 금속염 수용액으로 코팅된 다공체를 온도 60 C, 상대습도 60%인 항온항습기 내에서 24시간 동안 건조시켰다.
금속염 수용액속에 코디어라이트 다공체를 담그고, 진공함침법으로 30분 동안 다공체 내부로 금속염 수용액을 침투시켰다. 금속염 수용액으로 코팅된 다공체를 온도 60 C, 상대습도 60%인 항온항습기 내에서 24시간 동안 건조시켰다. 건조가 완료된 시편을 700 C에서 1시간 동안열처리하여 최종적으로 V2O5 상을 생성시켰다.
다공성 필터를 제조하였다. 코디어라이트 분말에대하여 30 wt% 의 흑연, 30 wt% 의 물 10 wt% 의 결합제, 4 wt%의 가소제 및 6 wt%의 윤활제를 가하여 토련한 후, 항온항습기 내에서 24시간 동안 숙성시켰다. 숙성된 반죽을 직경이 25 mm인 디스크형 몰드를 사용하여 200 kgf/cm2의 압력으로 일축가압성형하였다.
코디어라이트 분말을 사용하여 다공성 필터를 제조한 후 진공함침법으로 V2O5, CuO, LaCoOs 촉매를 담지시켜서 NO와 SO2대한 동시제거 특성에 대하여 고찰하여 다음과 같은 사실을 확인하였다.
코디어라이트 분말을 이용하여 제조한 다공체의 물성을 파악하기 위하여 기공률, 압축강도, 차압을 측정하였고, 미세구조 변화를 살펴보기 위하여 SEM을 사용하였다. 겉보기 기공률은 아르키메데스법을 사용하여 측정하였고, 압축강도 측정시 load speed는 10 mm/ min으로 하였다.
대상 데이터
CuO 촉매담지를 위하여 Cu(NO3)2(Daejung Chemicals & Metals Co. Ltd.)를 증류수에 용해시켜 30 wt% 농도의 금속염 수용액을 제조하였고, 이 수용액을 사용하여 앞과 동일한 방법으로 다공체 내에 수용액을 담지시켰다. 그리고 350 C에서 1시간 동안 열처리하여 CuO 를 생성시켰다.
V2O5 촉매를 담지시키기 위하여 NH4VO3(Junsei Chem. Co.) 을 증류수에 용해시켜 30 wt% 농도의 수용액을 제조하였다. 이때 NH4VO3의 용해도가 매우 작기때문에 그 용해도를 증가시키기 위하여 oxalic acid (Duksan Pure Chem.
평균입경이 200 ㎛인 코디어라이트 분말을 사용하여 다공성 필터를 제조하였다. 코디어라이트 분말에대하여 30 wt% 의 흑연, 30 wt% 의 물 10 wt% 의 결합제, 4 wt%의 가소제 및 6 wt%의 윤활제를 가하여 토련한 후, 항온항습기 내에서 24시간 동안 숙성시켰다.
이론/모형
겉보기 기공률은 아르키메데스법을 사용하여 측정하였고, 압축강도 측정시 load speed는 10 mm/ min으로 하였다. 그리고 발포제로 사용한 흑연을 완전히 산화시킨 후 잔유물의 성분을 XRF 분석하였다.
성능/효과
1) V2O5를 담지시킨 필터에 NO와 SO2를 동시에 흘려주었을 때, NO에 대한 제거효율은 최고 약 62% 정도였고, 시간이 경과하여도 일정하게 유지되었다. 그리고 SO2 에 대한 제거효율은 약 90%까지 증가하다가 점차 감소하는 경향을 나타내었다.
2) CuO 촉매를 담지시킨 경우, SO2는 CuO와의 반응에 의하여 CuSO4 를 생성시킴으로서 제거되었고, 시간이 경과하면 미반응 CuO 가 감소하여 제거효율도감소하였다. CuSO4는 NO 에 대한 SCR 반응 촉매로작용하였고, 약 80%의 제거효율을 나타내었다.
3) 페로브스카이트계 촉매인 LaCoOs를 담지시킨 필터가 NO와 SO2의 동시제거효율은 가장 우수하였으며, NO 제거효율은 최대 98%, SO2 제거효율은 최대 90%였다. LaCoOs 의 동시제거효율은 온도에 영향을 받았고, 600 C에서 제거효율이 가장 높았다.
살펴보았다. 300 C에서 열처리된 촉매는 완전한 비정질 상태였고, 900 C에서 열처리하였을 경우 결정화도가 높은 LaCoOs 결정상을 얻을 수 있었다. 그결과를 Fig.
90%였다. LaCoOs 의 동시제거효율은 온도에 영향을 받았고, 600 C에서 제거효율이 가장 높았다. 그리고 담지량에 의한 영향도 받았으며, 담지량이증가하면 제거효율이 오히려 감소하였다.
NO 의 제거효율은 약 62% 정도로 측정되었고, 시간경과에 상관없이 제거효율이 거의 일정하게 유지되었다. SO2 없이 NO와 NH3만을 흘려주었을 경우는 NO 제거효율이 90%까지 이르렀는데, 이 데이터와 비교하면 SO2가 V2O5에 의한 NO의 SCR 반응을 방해한다고할 수 있다.
6에서 제거효율은 온도상승과함께 급격히 높아졌고, 600 C 부근에서 최대제거효율을 나타내었다. NO 제거효율이 SO2 제거효율보다 약 10% 정도 높았고, NO에 대해서는 98% 정도 그리고 SO2에 대해서는 90% 정도의 효율을 나타내었다. Fig.
NO와 SO2 기체가 필터를 통과하면서 반응기 내부와 필터 표면에서 (10) 반응에 의하여 황이 생성되는것을 확인할 수 있었다. Fig.
Choi 등의 결과와 비교시 본 연구에서 더 긴 시간 동안 최대효율이 유지되었는데, 이것은 SO2 의 초기농도 차이에 의한 것으로 생각된다. 그러므로 배기가스 중의 SO2 농도도 제거효율의 변화에영향을 미치고 있다는 사실을 알 수 있으며, 초기의 SO2 농도가 낮을수록 높은 제거효율을 장시간 동안유지시킬 수 있을 것이다.
유지되었다. 그리고 SO2 에 대한 제거효율은 약 90%까지 증가하다가 점차 감소하는 경향을 나타내었다.
LaCoOs 의 동시제거효율은 온도에 영향을 받았고, 600 C에서 제거효율이 가장 높았다. 그리고 담지량에 의한 영향도 받았으며, 담지량이증가하면 제거효율이 오히려 감소하였다.
촉매담지용 다공성 필터로서 충분한 기공률과 압축강도를 나타내었고, 차압도 매우 낮음을 알 수 있다.
참고문헌 (11)
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