[논문]재활용 된 알루미나를 포함한 SCR 탈질 촉매의 특성 분석

배민아; 김홍대; 김광호; 이만식

문제 정의

본 연구는 산업적으로 폐기되어지는 알루미늄 드로스를 재활용하여 V₂O₅-WO₃-TiO₂-Al₂O₃ SCR촉매 제조에 사용함으로써 매립으로 의한 환경문제 해결과 대기 중의 NOx 제거를 위해 연구를 진행하였다. 알루미늄 드로스는 수산화나트륨 용액으로 침출하여, 침출 용액 중에서 수산화알루미늄 분말을 제조하였으며, 이렇게 제조 된 수산화알루미늄 분말을 질소산화물 제거(De-NOx) 촉매인 SCR 촉매에 첨가함으로써 기존의 SCR 촉매가 가지는 단점 중 하나인 물리적 성질을 보완하고 상용적 촉매와 유사한 질소산화물 제거 효율을 효과를 가진다는 것을 확인하였다.
산업현장에서 발생하는 폐드로스 중에 잔류하는 금속 알루미늄을 수산화알루미늄(Al(OH)₃)으로 회수하기 위한 실험을 진행하였다. 산업현장에서 얻어진 알루미늄 드로스 180g을 9% NaOH 용액에 반응시켜 폐드로스 내에 잔존하는 알루미늄을 용해시켰다.

제안 방법

, ASAP2010)를 사용하여 측정하였다. V₂O₅-TiO₂-Al₂O₃ SCR 탈질 촉매의 질소 산화물 제거 효율과 촉매활성을 평가하기 위해 마이크로 리엑터(MR:Micro Reactor)를 사용하여 분석을 진행하였다.
본 연구에서는 광석으로부터 수산화알루미늄을 제조하는 기존의 Bayer Process²⁾ 방법을 이용하여 산업 현장에서 발생되어지는 알루미늄 폐드로스로부터 수산화알루미늄을 회수하고, 이렇게 회수한 수산화알루미늄을 V₂O₅-TiO₂계 SCR 촉매에 일부 대체함으로써 SCR 촉매가 가지고 있는 단점 중 TiO₂로 인한 특성으로 약한 기계적 강도, 소결에 대한 낮은 저항성 등 물리적 성질의 단점을 보완하고 탈질 활성은 그대로 유지하는 실험을 실시함으로써 폐기물로부터 자원 재순환된 대기 정화용 V₂O₅-WO₃-TiO₂-Al₂O₃ SCR촉매를 제조하고, 상용촉매 3종과 촉매 활성, 세공 특성, 화학적 조성, 압축강도 비교 분석을 행하였다.
시험 제조 한 V₂O₅-WO₃-TiO₂-Al₂O₃ SCR촉매의 De-NOx 활성평가를 Micro reactor를 이용하여 분석하였으며 면속도(AV:area velocity)를 10m/h에 맞춰 촉매 샘플 크기를 조절하였고, 350℃와 450℃ 두 온도 구간에서 분석을 진행하였다. 측정 가스 조건은 일반적인 배기가스에서 발생되어지는 가스와 유사한 모사가스를 NOx 300ppmvd, SO₂500ppmvd, O₂ 5%, H₂O 10%, α(NH₃/NOx mole ratio) 1.
측정 가스 조건은 일반적인 배기가스에서 발생되어지는 가스와 유사한 모사가스를 NOx 300ppmvd, SO2 500ppmvd, O2 5%, H2O 10%, α(NH3/NOx mole ratio) 1.0의 비율로 조절하여 만들어진 혼합 가스를 촉매에 공급하였으며, 측정하고자 하는 촉매 샘플의 전, 후단 온도가 1.0℃ 범위 내가 되도록 조절하여 촉매 활성을 평가하였다5).

대상 데이터

재처리 촉매원료의 사용 가능성 검토를 위하여 재처리 Al(OH)₃와 촉매용 TiO₂(NT-06,㈜나노)의 혼합비를 조절하여, 5%의 재활용 한 Al(OH)₃를 사용하였다. 금형은 1inch 크기를 사용하여 테스트 시편을 제조하였으며, 압출되어진 허니컴 촉매는 60℃의 온도로 약 3일간 건조하여 촉매 건조체를 얻었다. 촉매 건조체는 분당 0.
)으로 회수하기 위한 실험을 진행하였다. 산업현장에서 얻어진 알루미늄 드로스 180g을 9% NaOH 용액에 반응시켜 폐드로스 내에 잔존하는 알루미늄을 용해시켰다. 이용액을 여과시켜 용해되지 않은 폐기물을 분리하고, 소듐알루미네이트(NaAlO₂) 수용액을 얻었다.
위에서 제조 되어진 Al(OH)₃를 활용하여 하니컴형(Honeycomb type) SCR 촉매를 제조하였다. 재처리 촉매원료의 사용 가능성 검토를 위하여 재처리 Al(OH)₃와 촉매용 TiO₂(NT-06,㈜나노)의 혼합비를 조절하여, 5%의 재활용 한 Al(OH)₃를 사용하였다.
를 활용하여 하니컴형(Honeycomb type) SCR 촉매를 제조하였다. 재처리 촉매원료의 사용 가능성 검토를 위하여 재처리 Al(OH)₃와 촉매용 TiO₂(NT-06,㈜나노)의 혼합비를 조절하여, 5%의 재활용 한 Al(OH)₃를 사용하였다. 금형은 1inch 크기를 사용하여 테스트 시편을 제조하였으며, 압출되어진 허니컴 촉매는 60℃의 온도로 약 3일간 건조하여 촉매 건조체를 얻었다.

데이터처리

제조 된 V₂O₅-WO₃-TiO₂-Al₂O₃SCR탈질 촉매의 화학적 조성 분석을 위해 X선 형광 분석기(XRF:X-Ray Fluorescence Spectrometer, PANalytical Co., Axios Minerals)를 사용하였으며, 제조되어진 촉매의 비표면적 및 세공특성 평가를 위해 기공분석장치(Volumetric analyzer, MICROMERITICS Co., ASAP2010)를 사용하여 측정하였다. V₂O₅-TiO₂-Al₂O₃ SCR 탈질 촉매의 질소 산화물 제거 효율과 촉매활성을 평가하기 위해 마이크로 리엑터(MR:Micro Reactor)를 사용하여 분석을 진행하였다.

성능/효과

이는 매립비용의 부담이 클 뿐만 아니라 환경오염의 문제점도 같이 존재하고 있다.¹⁾ 이를 해결하기 위하여, 발생되어지는 폐드로스 재처리를 통해 재자원화하여 하나의 원료물질로 사용하면 환경오염 해결뿐만 아니라, 또 하나의 사업화가 가능해 질 것으로 판단되어진다. 그 중 하나가 현재 많이 부각되어지고 있는 대기오염물질 제거를 위한 촉매로서의 사용이다.
Table 1의 결과에서 나타나듯 상기 방법으로 제조 되어진 V2O5-WO3-TiO2-Al2O3 SCR촉매의 Al2O3 함량이 A, B, C 사의 상용촉매 3종에 비해 높은 것을 확인할 수 있었으며, 촉매 활성에 영향을 주는 V2O5, WO3 함량은 유사하다는 것을 확인 할 수 있었다.
SCR촉매 제조에 사용함으로써 매립으로 의한 환경문제 해결과 대기 중의 NOx 제거를 위해 연구를 진행하였다. 알루미늄 드로스는 수산화나트륨 용액으로 침출하여, 침출 용액 중에서 수산화알루미늄 분말을 제조하였으며, 이렇게 제조 된 수산화알루미늄 분말을 질소산화물 제거(De-NOx) 촉매인 SCR 촉매에 첨가함으로써 기존의 SCR 촉매가 가지는 단점 중 하나인 물리적 성질을 보완하고 상용적 촉매와 유사한 질소산화물 제거 효율을 효과를 가진다는 것을 확인하였다. 이는 자원 재순환으로 제조 되어진 V₂O₅-WO₃-TiO₂-Al₂O₃ SCR촉매의 가능성을 확인할 수 있었다.
1는 측정되어진 질소산화물 제거(De-NOx) 활성을 나타낸 것이다. 알루미늄 드로스로부터 재활용 된 Al(OH)3를 사용한 V₂O₅-WO₃-TiO₂-Al₂O₃ SCR촉매는 350℃에서 89% 이상의 NOx 제거 효율을 확인하였으며, 450℃에서 94% 이상의 NOx 제거 효율을 확인하였다. 이는 상용적으로 사용되어지는 촉매와 De-NOx 효율을 비교 했을 시 유사한 촉매 활성을 가지는 것을 확인하였다.
24cm³/g이었다. 이것은 일반적으로 상용되는 SCR 촉매 제품이 가지는 BET(55~65m²/g) 결과에 만족하는 것을 확인하였다.
알루미늄 드로스로부터 재활용 된 Al(OH)3를 사용한 V₂O₅-WO₃-TiO₂-Al₂O₃ SCR촉매는 350℃에서 89% 이상의 NOx 제거 효율을 확인하였으며, 450℃에서 94% 이상의 NOx 제거 효율을 확인하였다. 이는 상용적으로 사용되어지는 촉매와 De-NOx 효율을 비교 했을 시 유사한 촉매 활성을 가지는 것을 확인하였다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

재활용 된 알루미나를 포함한 SCR 탈질 촉매의 특성 분석
Characterization analysis of SCR catalyst contained recycling Aluminium dross 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

재활용 된 알루미나를 포함한 SCR 탈질 촉매의 특성 분석 Characterization analysis of SCR catalyst contained recycling Aluminium dross 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

재활용 된 알루미나를 포함한 SCR 탈질 촉매의 특성 분석
Characterization analysis of SCR catalyst contained recycling Aluminium dross 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper