[논문]K계열 함침 탄소계 흡착제의 실내 저농도 이산화탄소 흡착성능 강화

정세은; 이유리; 원유섭; 김재영; 장재준; 김하나; 조성호; 박영철; 남형석

doi:10.9713/kcer.2022.60.4.606

K계열 함침 탄소계 흡착제의 실내 저농도 이산화탄소 흡착성능 강화
Development of Potassium Impregnated Carbon Absorbents for Indoor CO2 Adsorption 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.60 no.4, 2022년, pp.606 - 612

정세은 (한국에너지기술연구원 온실가스연구단) , (한국에너지기술연구원 온실가스연구단) , 이유리 (한국에너지기술연구원 온실가스연구단) , 원유섭 (한국에너지기술연구원 온실가스연구단) , 김재영 (한국에너지기술연구원 온실가스연구단) , 장재준 (한국에너지기술연구원 온실가스연구단) , 김하나 (한국에너지기술연구원 온실가스연구단) , 조성호 (한국에너지기술연구원 온실가스연구단) , 박영철 (한국에너지기술연구원 온실가스연구단) , 남형석 (북대학교 기계공학부)

초록
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실내 거주 시간이 늘어나면서 발생하는 CO₂를 인체에 무해한 농도인 1,000 ppmCO₂ 이하로 유지하기 위해 연구들이 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 저농도 CO₂흡착제로서 KOH와 K₂CO₃와 같은 알칼리성 첨가제를 상용 활성탄에 함침하여 사용하였다. 흡착된 CO₂ 양은열중량분석기(TGA)와 chamber(CO₂ IR analyzer)로평가하였다. 비표면적이 928.5 m²/g인 상용 활성탄(AC)은 KOH가 함침 된 KOH/AC(13.6 m²/g)와 K₂CO₃가 함침 된 K₂CO₃/AC(288.8 m²/g)보다 비표면적이 높았다. 챔버실험결과, AC는 CO₂를 거의 흡착하지 않았지만, KOH/AC와 K₂CO₃/AC는 각각 93.5 mg_CO2/g_sample 및 94.5 mg_CO2/g_sample 흡착하였다. 이것은 비표면적 및 미세기공의 부피에 의한 물리적인 흡착 영향보다 알칼리성 활성점의 증가가 CO₂ 흡착에 더 유리하게 작용한 것으로 판단된다. KOH/AC와 K₂CO₃/AC의 재생성능은 chamber test 결과 대조군(K₂CO₃/Al+Si supports)과 비교했을 때 안정적으로 흡착 성능을 유지하는 것으로 나타났다(3회 반복 실험). 또한, KOH/AC와 K₂CO₃/AC는열중량분석기의절대습도 1%H₂O를고려한조건에서 145.7 mg_CO2/g_sample및 150 mg_CO2/g_sample로 나타났다. 따라서 KOH 및 K₂CO₃ 등과 같은 알칼리 성분의 함침은 상용 활성탄의 안정적인 흡착 및 재생 후 흡착성능을 나타내어, 실내 이산화탄소 저감을 위한 흡착제 개발에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Relatively high indoor CO2 concentration (>1,000 ppm) has a negative impact on human health. In this work, indoor CO2 adsorbent was developed by impregnating KOH or K2CO3 on commercial activated carbon, named as KOH/AC and K2CO3/AC. Commercial activated carbon (AC) showed relatively high BET surface area (929 m2/g) whereas KOH/AC and K2CO3/AC presented lower BET surface area of 13.6 m2/g and 289 m2/g. Two experimental methods of TGA (2,000 ppmCO2, weight basis) and chamber test (initial concentration: 2,000 ppmCO2, CO2 IR analyzer) were used to investigate the adsorption capacity. KOH/AC and K2CO3/AC exhibited similar adsorption capacities (145~150 mgCO2/g), higher than K2CO3/Al+Si supports adsorbent (84.1 mgCO2/gsample). Similarly, chamber test also showed similar trend. Both KOH/AC and K2CO3/AC represented higher adsorption capacities (KOH/AC: 93.5 mgCO2/g K2CO3/AC: 94.5 mgCO2/gsample) K2CO3/Al+Si supports. This is due to the KOH or K2CO3 impregnation increased alkaline active sites (chemical adsorption), which is beneficial for CO2 adsorption. In addition, the regeneration test results showed both K-based adsorbents pose a good regeneration and reusability. Finally, the current study suggested that both KOH/AC and K2CO3/AC have a great potential to be used as CO2 adsorbent for indoor CO2 adsorption.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. The manufacturing process of KOH/AC and K₂CO₃/AC.
그림 Fig. 2. Schematic diagram of experimental apparatus.
표 Table 1. Experimental conditions for CO₂ adsorption test using TGA
그림 Fig. 3. SEM images of the adsorbents. (a) AC, (b) KOH/AC, (c) K₂CO₃/AC.
그림 Fig. 4. N₂ adsorption-desorption isotherm at 77 K.
표 Table 2. Textural properties of the adsorbents
표 Table 3. CO₂ adsorption capacity of regenerated adsorbent using TGA
그림 Fig. 5. CO₂ adsorption capacity on TGA. (a) KOH/AC, (b) K₂CO₃/ AC, (c) K₂CO₃/Al+Si supports.
그림 Fig. 6. CO₂ adsorption capacity on chamber.
표 Table 4. CO₂ adsorption capacity of regenerated adsorbent using IR gas analyzer
그림 Fig. 7. Observation of adsorbents regeneration.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

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용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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