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탈질 스크러버의 폐세정액으로부터 질산염 추출 연구
Extraction of nitrate salts from de-NOx waste scrubbing solution 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.34 no.2, 2017년, pp.210 - 216  

김우람 (경희대학교 환경응용과학과) ,  하태영 (경희대학교 환경응용과학과) ,  박연수 (경희대학교 환경응용과학과) ,  이헌석 ((주)에프테크) ,  조영민 (경희대학교 환경응용과학과)

초록
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선박엔진에서 발생하는 NOx 및 SOx 제거용 스크러버 폐세정액에 포함되어 있는 저농도상의 질산 및 황산이온을 비료상 물질로 회수하고자 하였다. 본 연구에서는 네 가지 유기용매를 적용하여 선택적으로 추출하여 회수하는 방법을 시험하였다. 아세톤과 메틸알콜을 이용하여 추출한 질산암모늄과 디에틸에테르와 에틸알콜을 적용한 황산암모늄의 시료를 적외석흡수분광법(IR)을 이용하여 분석한 결과, 상용제품과 거의 동일한 구성성분으로 나타났다. 이때 폐수로부터의 회수율은 최대 89%와 80%까지 각각 얻을 수 있었다. 따라서 배기가스 스크러버에 잔존해있는 질산이온과 황산이온에 대한 회수는 사용하는 용매의 선택도 및 용해도가 핵심적인 요소인 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recovery of low level nitric acid and sulfuric acid ions, which were contained in wastewater of a wet scrubber for de-NOx and de-SOx from ship engines, was attempted as fertilizing materials. This study utilized a selective extraction method using four organic solvents to precipitate the solid salts...

주제어

#질산암모늄   #황산암모늄   #용매추출법   #세정폐수   #이온회수  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 반응효율을 높이기 위한 응집제 투입이나 미생물처리, 전기분해 등과 같은 부가적인 공정이 고려되기도 하는데, 본 연구에서는 선택적 유기용매 추출법(염석법)을 이용하여 질산암모늄염 형태로 회수함으로써 궁극적으로는 비료성분으로 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 선택적유기용매추출법은 용매와 혼합성이 좋으면서 추출한 시료를 녹이지 않은 용매를 사용하여, 물질을 회수하는 방법이다 [9, 10].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
선택적유기용매추출법은 무엇인가? 반응효율을 높이기 위한 응집제 투입이나 미생물처리, 전기분해 등과 같은 부가적인 공정이 고려되기도 하는데, 본 연구에서는 선택적 유기용매 추출법(염석법)을 이용하여 질산암모늄염 형태로 회수함으로써 궁극적으로는 비료성분으로 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 선택적유기용매추출법은 용매와 혼합성이 좋으면서 추출한 시료를 녹이지 않은 용매를 사용하여, 물질을 회수하는 방법이다 [9, 10].
탈황용 스크러버를 추가로 설치하는 이유는 무엇인가? 디젤이나 중유를 연소하는 선박엔진으로부터 발생하는 질소산화물은 일반적으로 SCR 반응기를 사용하여 제거한다 [1]. 그러나 저황유를 사용 함에도 불구하고, 황산화물이 발생함으로써 탈황용 스크러버가 추가적으로 설치되기도 한다. 습식 스크러버의 세정액 종류에 따라 일정량의 질소산화물도 동시에 처리가 가능하다 [2].
탈황용 스크러버의 폐세정액에 다양한 이온이 용해되어 있는 이유는 무엇인가? 그러나 저황유를 사용 함에도 불구하고, 황산화물이 발생함으로써 탈황용 스크러버가 추가적으로 설치되기도 한다. 습식 스크러버의 세정액 종류에 따라 일정량의 질소산화물도 동시에 처리가 가능하다 [2]. 특히 요소수나 암모니아수는 질소산화물과 황산화물을 동시에 흡수할 수 있는 능력이 우수한 것으로 알려져 있다 [3]. 따라서 스크러버에서 발생하는 폐세정액에는 다양한 성분의 물질들이 이온상으로 용해되어 있는데, 과잉으로 공급되는 세정액의 특성상 암모늄이온과 질산이온이 다량 함유될 수 있다 [4].
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참고문헌 (16)

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

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

  3. M. S. Jang, H. C. Ko, Development of discharge water purification system in SOx-EGCS, The Korean Society for Marine Environment & Energy, 11, 63-67 (2009). 

  4. A. Andreasen, S. Mayer, Use of seawater scrubbing for $SO_2$ removal from marine engine exhaust gas, Energy Fuel, 21(6), 3274-3279 (2007). 

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  5. S. M. Choi, I. S. Heo, S. J. Yang, A case study on the development of new process for treatment of waste waters from ships, Journal of The Korean Society of Marine Environment & Safety, 15(1), 71-78 (2009). 

  6. P. Kevin, T. Jamess, Aqua ammonia process for simultaneous removal of $CO_24 , $SO_2$ and NOx, International Journal of Environmental Technology and Management, 4, 3274-3281, (2004). 

  7. E. 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, 307-314, (1969). 

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  8. N. ahmad, Factors affecting the kinetics of the heterogeneous oxidation of ammonium sulfites. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 65(1), 50-55, (2009). 

  9. J. H. Kim, M. K. Rho, T. S. Seo, Y. J. Yim,, Preparation of phase stabilized ammonium nitrate(PSAN) containing potassium dinitramide(KDN) by a salting out process, The Korean Society of Propulsion Engineers, 3(1), 48-54, (2009). 

  10. 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-dimethyl pyrazole phosphate(DMPP), Biology and fertility of soils, 34(2), 103-108, (2001). 

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  11. W. R. Kim, Y. J. Kwon, Y. M. Jo, , Y. C. Park, Effects of Potassium Sulfamate on Synthesis of Pottassium Dinitramide, Journal of Korean Oil Chemists' Society, 30(1), 57-63, (2013). 

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

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  13. S. Thapa, T. Ha, H. Lee, A. Adelodun, Y. Jo, Recovery of ammonium ion as sturvite from flue gas scrubbing wastewater, J. Mater. Cycles Waste Manag., 19(1), 1-9 (2017). 

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

  15. J. Quaresma, Homemade explosives based in ammonium and urea nitrates, Master dgree thesis, University of Coimbra, Portugal, (1983). 

  16. M. A. Zawadowicz, S. R. Proud, S. S. Seppalainen, D. J. Cziczo, Hygroscopic and phase separation properties of ammonium sulfate/organics/water ternary solution, Atmospheric Chemistry and Physics, 15, 8875-8986 (2015). 

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