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탈질/탈황 폐 세정액으로부터 질산염 추출 및 정제 연구
Study on purification and extraction of nitrate salts from waste scrubbing liquid of de-SOx/de-NOx 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.32 no.1, 2015년, pp.48 - 55  

김우람 (경희대학교 공과대학 환경공학과) ,  조영민 (경희대학교 공과대학 환경공학과) ,  이헌석 ((주)에프테크) ,  오수관 ((주)에프테크)

초록
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전 세계적으로 증가하고 있는 선박 배출가스 규제를 위해 국제해사기구(IMO)는 배출되고 있는 가스의 부정적 환경영향에 대한 부각과 함께 법적인 규제를 강화하고 있다. 국제해사기구(IMO) 규제에 따라, 발트 해 연안을 지나는 모든 배들은 배출가스 제거창치를 장착해야 한다. 다양한 최신 탈황/탈질 장치가 소개되고 있는 가운데, 선박의 제한 된 공간을 활용한 폐 세정액 회수 공정 또한 중요한 기술로 발전 가능하다. 탈황/탈질 장치 후단에서 발생되는 폐 세정액은 질산암모늄, 황산암모늄과 같은 유용부산물을 포함하고 있다. 본 연구는 선택적 유기용매 염석 법, 저온 결정화 추출, 열 감압농축을 이용하여 유용부산물로서 질산암모늄을 추출하였다. 열 감압농축으로 얻어진 부산물을 반복적 유기용매 추출방법으로 정제했을 시 가장 높은 순도의 질산암모늄이 추출 되었다. 분석 장비를 통해 추출 된 유용 부산물의 성분 및 특성을 평가하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

IMO to issue some restricted maritime legislation for reducing the adverse environmental impacts arising from such ship exhaust emissions. According to the IMO policy, every ship entering the Baltic SECAs has to equip the gas cleaning scrubber. The discharged waste solution by gas cleaning scrubber ...

주제어

#Ammonium nitrate   #Ammonium sulfate   #Extraction   #Scrubbing   #IMO  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 선박 배출 배가스 및 발생 폐수 제거를 위한 종래 기술은 제한적 공간을 고려하지 않았기에 소형선박에는 적합하지 않는 기술이다. 본 연구는 소형선박의 오염물질 저감시스템 개발의 목적으로, 습식 스크러버 탈질/탈황 장치 내 발생 폐세정액의 처리를 위한 자원화 요소기술을 연구하였다. 발생한 폐 세정액은 잠재적인 가치물질을 함유하고 있기에, 수분과 부패하기 쉬운 유기성분을 감량화 혹은 무해화 처리를 통해 유용부산물로 재활용할 수 있다.
  • 실직적인 공간 확보의 어려움이 있으며, 선박의 운전 및 조업의 영향은 피할 수 없는 부분이다. 본 연구는 소형선박의 한정 된 공간을 최대한 활용할 수 있는 습식 스크러버 처리장치내에서 발생되는 폐 세정액의 자원화 기술을 연구하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현재 대형선박 발생 폐수는 무엇을 통해 바다로 배출되고 있는가? 선박 방류수에는 n-H 광유류 뿐만 아니라 각종 불순물이 함유되어 있기 때문에 이들이 처리되지 않고 그대로 해양에 배출되게 되면 해양오염의 주원인이 될 수 있다[4]. 현재 대형선박 발생 폐수는 전처리 장치 및 농도 희석을 통해 바다로 배출되고 있다. 소형 선박 스크러버 탈질/탈황장치 설치 시 발생되는 폐수를 방류하기 위해서는 협소한 공간 내에 오염 수 정수장치, 집적된 슬러지를 모으는 슬러지 탱크, 방류수 희석을 위한 해수 펌프 관 및 모니터링 시스템이 필요하다.
Thermal evaporation은 액체-고체추출에서 어떤 효과가 있는가? Thermal evaporation은 기화와 액화가 동시에 진행되는 현상으로서 반응영역에서 증기압이 용액의 증기압 이상이 되면 끓는점이 낮아져 빠른 속도로 기화되고 증기는 콘덴서에서 응축되어 액체가 되는 현상이다[12]. 물질을 분리, 추출하기 위해서 가장 많이 사용되고 있는 방법으로 특히 액체-고체추출에서 높은 추출 수율 효과가 있다. 수용액상에 존재하는 유용부산물을 추출하기 위해 실험을 진행하였으며, 폐 세정액의 농도는 첨가시료의 질량비로 질산암모늄(7):황산암모늄(3), 질산암모늄(8):황산암모늄(2), 질산암모늄(9):황산암모늄(1)로 하였으며, 실험에 사용 된 수용액 량은 100ml로 진행하였으며, 감압농축 운전 조건은 온도는 48 °C, 회전속도는 125 rpm을 유지하였다.
산화촉매장치와 습식 스크러버 장치 후단에서발생되는 폐 세정액의 성분은 무엇인가? 산화촉매장치와 습식 스크러버 장치 후단에서발생되는 폐 세정액의 성분은 암모니아 수용액에 혼재 된 질산암모늄, 아질산암모늄 그리고 황산암모늄 이다[5]. 저유황 성분의 연료를 사용하는 선박의 경우 SO4- 성분이 극히 미량으로 존재하여[6], 황산암모늄이 형성되지 않을 수 있다.
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참고문헌 (15)

  1. Andersson, K. and Winnes, H. Environmental trade-offs in nitrogen oxide removal from ship engine exhausts, Journal of Engineering for the Maritime Environment, 225(1), pp.33-42, (2011). 

    상세보기

  2. International Maritime Organization (IMO), Prevention of air pollution from ships MEPC 58/23, pp.30-40, (2008). 

  3. El-Gohary, M.M. and Saddiek, I., Utilization of alternative marine fuels for gas turbine power plant onboard ships, International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 5(1), pp.21-32, (2014). 

  4. 장미숙, 고현창, 선박용 SOx-EGCS의 방류수 처리시스템 개발, 한국해양환경공학회 논문집, 11, pp.63-67, (2009). 

  5. Kevin P, Jamess T, Aqua ammonia process for simultaneous removal of $CO_2$ , $SO_2$ and NOx, Envrionmental, 21(6), pp.3274-3279. (2007). 

  6. Andreasen, A. and Mayer S., Use of Seawater Scrubbing for $SO_2$ Removal from Marine Engine Exhaust Gas. Energy Fuels, 21(6), pp.3274-3279. (2007). 

    상세보기 crossref

  7. Enrico G. Gori, Gianna L. Petriconi, Henry M. Papee, Formation of nitrite during the decomposition of aqueous ammonium nitrite, under natural ultraviolet radiation, Pure and applied geophysics, 72, pp.307-314. (1969). 

    상세보기 crossref

  8. Nadeem ahmad., Factors affecting the kinetics of the heterogeneous oxidation of ammonium sulfites. The canadian journal of chemical engineering, 65, pp.50-55. (2009). 

  9. W. Linzmeier, R. Gutser, U. Schmidhalter, Nitrous oxide emission from soil and from a nitrogen-15-labelled fertilizer with the new nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate(DMPP), Biology and fertility of soils, 34(2), pp.103-108. (2001). 

    상세보기 crossref

  10. 문병우, 최종승, 강미숙, 액상 석회 비료 수관 살포에 따른 포도 엽병의 칼슘 함량과 저장 중 과실 품질에 미치는 영향, 한국원예학회, 44(3), pp.345-348. (2003). 

  11. A. Ralph Thompson, M. C. Molstad, Solubility and density isotherms-potassium and ammonium nitrates in isopropanol solution, Industrial and engineering chemistry, 37(12), pp.1244-1248. (1945). 

    상세보기 crossref

  12. Robert J. Miskinis, Rotary evaporator shaft, US Patent, 4,390,500, (1983). 

  13. 김준형, 노만균, 서태석, 임유진, 염석법에 의한 potassium dinitramide(KDN) 함유 상안정화 질산암모늄(PSAN)의 제조, 한국추진공학회지, 3(1), pp.48-54. (1999). 

    원문보기 상세보기

  14. J. B. Brown, Doris K. Kolb, Application of low temperature crystallization in the separation of the fatty acids and their compounds, progress in the chemistry of fats and other lipids, 3, pp.57-72. (1955). 

    상세보기 crossref

  15. W. A. Shaw, P. E., Low temperature crystallization process is the key to ZLD without chemical conditioning, The international water conference official proceedings 71, pp.477-485. (2010). 

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