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이온교환된 NaY 제올라이트를 이용한 TBM와 THT의 흡착제거
Adsorptive Removal of TBM and THT Using Ion-exchanged NaY Zeolites 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.15 no.1 = no.44, 2009년, pp.60 - 66  

정갑순 (부경대학교 응용화학공학부) ,  이석희 (부경대학교 응용화학공학부) ,  천재기 (부경대학교 응용화학공학부) ,  최재욱 (부경대학교 안전공학부) ,  우희철 (부경대학교 응용화학공학부)

초록
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천연가스로부터 유기 황 화합물인 THT와 TBM의 흡착 제거를 위해 NaY 제올라이트계를 이용하여 흡착실험을 수행하였다. NaY에 대한 표면의 산-염기적 특성을 변화시키고 흡착능의 향상을 도모하기 위하여 Li, K, Fe, Co, Ni, Cu, Ag 등의 금속이온으로 이온교환하였으며, 이를 부취제 THT와 TBM의 흡착 제거에 적용하였다. 그 결과 Cu-NaY, Ag-NaY, NaY에서 다른 물질들에 비해 THT, TBM의 파과흡착량이 높게 나타났으며, Cu, Ag가 이온교환된 제올라이트의 증가된 산성적 특성 때문에 다른 이온들에 비해 높은 파과흡착량을 나타낸 것으로 사료되어진다. 산량이 Ag-NaY보다 높게 측정된 Cu-NaY의 경우, Cu의 담지량을 조절하였다. 이들 가운데 0.5 M의 질산구리 용액으로 이온교환된 Cu-NaY-0.5가 가장 높은 파과흡착량을 보였으며, THT에 대해 1.85 mmol-S/g, TBM에 대해 0.78 mmol-S/g을 각각 나타내었다. 그리고 THT의 탈착 활성화에너지는 NaY, Cu-NaY-0.5 두 물질에 대하여 큰 차이가 없었으며, TBM의 탈착 활성화에너지의 경우 Cu-NaY-0.5 흡착제에서 NaY보다 높게 측정되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Adsorptive removal of tetrahydrothiophene (THT) and tert-butylmercaptan (TBM) that were widely used sulfur odorants in pipeline natural gas was studied using various ion-exchanged NaY zeolites at ambient temperature and atmospheric pressure. In order to improve the adsorption ability, ion exchange w...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 천연가스로 이루어진 도시가스를 연료전지의 수소 원으로 사용하기 위해서는 그 속에 포함되어진 THT와 TBM 으로 대 표되는 부취제의 제거가 필수적이다. 따라서 본 연구는 도시가 스와 유사한 모사가스를 사용하여 보다 파과흡착량이 뛰어난 흡착제를 찾고자 하였으며, 흡착성능을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다
  • 천연가스로 이루어진 도시가스를 연료전지의 수소 원으로 사용하기 위해서는 그 속에 포함되어진 THT와 TBM 으로 대 표되는 부취제의 제거가 필수적이다. 따라서 본 연구는 도시가 스와 유사한 모사가스를 사용하여 보다 파과흡착량이 뛰어난 흡착제를 찾고자 하였으며, 흡착성능을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다
  • 이에 본 연구에서는 소형의 가정용 연료전지시스템에 응용될 고분자막 연료전지의 수소원으로서 도시가스 연료를 적용키 위해 가스 속에 포함되어진 부취제 성분을 상온 또는 약간 높은 온도에서 흡착을 통한 제거를 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 기존 연구 발표에서 우수한 흡착성능을 가진 것으로 알려진 제 올라이트 및 나노세공 분자체 물질들에 대한 흡착성능을 평가 및 보다 우수한 흡착제를 찾고자 하였으며, 연속흐름에 의한 파 과흡착량(breakthrough capacity)에 의해 평가하였다.
  • 이에 본 연구에서는 소형의 가정용 연료전지시스템에 응용될 고분자막 연료전지의 수소원으로서 도시가스 연료를 적용키 위해 가스 속에 포함되어진 부취제 성분을 상온 또는 약간 높은 온도에서 흡착을 통한 제거를 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 기존 연구 발표에서 우수한 흡착성능을 가진 것으로 알려진 제 올라이트 및 나노세공 분자체 물질들에 대한 흡착성능을 평가 및 보다 우수한 흡착제를 찾고자 하였으며, 연속흐름에 의한 파 과흡착량(breakthrough capacity)에 의해 평가하였다.
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참고문헌 (9)

  1. Haile, S. M., "Fuel Cell Materials and Components," Acta Mater., 51(19), 5981-6000 (2003). 

  2. Rojey, A., Thoma, M., and Jullian, S., "Process for Treatment of Natural Gas at a Storage Site," US Patent No. 5,803,953 (1998). 

  3. Bonville, L. J., Degeorge, Jr., C. L., Foley, P. F., Garow, J. R., Lesieur, R., Preston, J. L., and Szydlowski, D. F., "Method for Desulfurizing a Fuel for Use in a Fuel Cell Power Plant," US Patent No. 6,159,256 (2000). 

  4. Ma, X., Sun, L., and Song, C., "A New Approach to Deep Desulfurization of Gasoline, Diesel Fuel and Jet Fuel by Selective Adsorption for Ultra-clean Fuels and for Fuel Cell Application," Catal. Today, 77(1-2), 107-116 (2002). 

  5. Satokawa, S., Kobayashi, Y., and Fujiki, H., "Adsorptive Removal of Dimethylsulfide and t-Butylmercaptan from Pipeline Natural Gas Fuel on Ag Zeolites under Ambient Condition," Appl. Catal. B, 56(1-2), 51-56 (2005). 

  6. Wakita, H., Tachibana, Y., and Hosaka, M., "Removal of Dimethylsulfide and t-Butylmercaptan from City Gas by Adsorption on Zeolites," Micropor. Mesopor. Mat., 46(2-3), 237-247 (2001). 

  7. Li, Y., Yang, F. H? Qi, G., and Yang, R. T., "Effects of Oxygenates and Moisture on Adsorptive Desulfurization of Liquid Fuels with Cu( I )Y Zeolite," Catal. Today, 116(4), 512-518 (2006). 

  8. Kim, H. S., Chung, J. K., Lee, S. H., Cheon, J. K., Moon, M. J., and Woo, H. C, "Selective Adsorption of Sulfur Compounds from Natural Gas Fuel Using Nanoporous Molecular Sieves," Clean Tech., 13(1), 64-71 (2007). 

  9. Cvetanovic, R. J., and Amenomiya, Y., "Application of a Temperature-programmed Desorption Technique to Catalyst Studies," Adv. Catal, 17, 103-149 (1967). 

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