초록

1차년도 : 첨착에 의한 하니컴 흡착제 및 촉매 상용화 기술개발
세라믹 하니컴 담체 압출 및 성형
소수성 제올라이트 합성 및 코팅 VOC 흡착 및 촉매연소 반응시스템 구축
2차년도 : 압출성형 하니컴 흡착제 및 촉매 상용화 기술개발
제올라이트 압출 바디 하니컴 제조
이중기능 제올라이트 흡착/촉매제 개발 및 성능 최적화
3차년도 : 흡착농축 및 연소응용장치 개발
상용화 시작품 제작 및 운전데이타 확보

Abstract ▼

- 1st year : Development of zeolite coated ceramic honeycombadsorbent and catalyst
The synthesis of ceramic honeycomb support
The synthesis of hydrophobic zeolite and coating onto ceramic honeycomb support
Design and set-up of VOC adsorption/ catalytic oxidation reactor for screening purpos

- 1st year : Development of zeolite coated ceramic honeycombadsorbent and catalyst
The synthesis of ceramic honeycomb support
The synthesis of hydrophobic zeolite and coating onto ceramic honeycomb support
Design and set-up of VOC adsorption/ catalytic oxidation reactor for screening purpose.

- 2nd year : Development of zeolite body honeycomb adsorbent and catalyst
The synthesis of zeolite body honeycomb
Development and optimization of dual-functional adsorbent/catalyst
- 3rd year : Development of adsorption/catalytic incineration mixed unit
Design and operation of prototype portable VOC abatement unit

목차 Contents

• 제출문 ...1
• 요약문 ...2
• SUMMARY ...5
• CONTENTS ...8
• 목차 ...11
• List of Figures ...18
• List of Tables ...29
• 제1장 서 론 ...31
• 제 1 절 휘발성 유기화합물 ...31
• 1. 휘발성 유기화합물의 정의 ...31
• 2. VOC가 환경에 미치는 영향 ...32
• 3. 국내외 규제 현황 ...36
• 제 2 절 휘발성 유기화합물 처리기술 ...39
• 제 3 절 저농도 휘발성 유기화합물 처리기술 ...43
• 제 2 장. 국내외 기술개발 현황 ...44
• 제 1 절 VOC 배출 제어공정 ...44
• 1. Process and equipment modification ...44
• 2. Add-on-control (Destruction) ...46
• 가. Thermal Oxidation ...46
• 나. Catalytic Oxidation ...47
• 다. Reverse Flow Reactor (RFR) ...50
• 3. Add-on-control (Recovery) ...50
• 가. 활성탄 base 흡착 시스템 ...54
• 나. 제올라이트 base 흡착 시스템 ...54
• 다. 흡착공정설계 ...55
• 제 2 절 VOC 흡착제 ...58
• 1. 제올라이트 ...58
• 2. 메조포어 분자체(Mesoporous materials) ...61
• 제 3 절 VOC 산화촉매 ...67
• 제 4 절 흡착/촉매 산화(소각)시스템 ...70
• 1. 저농도 VOC 흐름의 처리기술현황 ...70
• 2. 흡착/촉매 산화(소각)시스템 ...75
• 제 5 절 하니컴 흡착제/촉매 담체의 제조공정 ...80
• 1. 세라믹 하니컴 담체 제조 공정 개요 ...80
• 가. 성형 장치 ...83
• (1) Screw Type Extruder ...83
• (2) Piston type Extruder ...84
• 나. 금형(Die) ...84
• 2. 세라믹 하니컴의 종류와 용도 ...85
• 가. 자동차 배기가스 정화용 촉매 담체 ...85
• 나. 배연 탈질용 촉매 담체 ...86
• 다. 탈취 및 VOC 제거용 흡착제/촉매 담체 ...86
• 라. 디젤 엔진용 미립자 필터 ...87
• 마. 열 교환기 Element용 ...87
• 바. 기타의 용도 ...87
• 제 3 장. 연구개발수행 내용 및 결과 ...89
• 제 1 절 하니컴 흡착제 합성 ...89
• 1. NaX 압출하니컴 (제올라이트 Body honeycomb) ...89
• 가. 압출 성형 실험 ...89
• (1) 사용원료 ...89
• (2) 압출성형에 의한 하니컴 시편제조 ...92
• (3) 시편건조 ...92
• (4) 열처리 ...92
• (5) 특성 조사 및 분석 ...93
• 나. 결과 및 고찰 ...94
• (1) 용매 첨가량 ...94
• (2) 무기 첨가제 선정 및 첨가량 ...96
• (3) 압출성형 ...97
• (4) 건조조건 ...100
• (5) 열처리 조건 ...101
• (6) 물성 평가 및 고찰 ...103
• 2. 소수성 HY 제올라이트 코팅 하니컴 ...109
• 가. Zeolite ball milling조건 고찰 ...109
• 나. 바인더 종류에 따른 coating 영향 고찰 ...109
• 다. Coating 조건 최적화 및 NaX 압출 하니컴 코팅 ...115
• (1) 담체 및 유기 무기 바인더의 선택 ...115
• (2) 코팅공정의 순서와 공정별 특이사항 ...116
• (3) 코팅결과 ...120
• 제 2 절 VOC 흡착 ...122
• 1. 흡착제 선정 ...122
• 가. 메조포러스 흡착제 합성 ...122
• (1) 실리카원의 제조 ...122
• (2) 계면활성제-실리카 준결정상의 합성 ...122
• (3) 제조된 메조포러스 물질의 특성분석 ...125
• 나. 흡착제 기본 물성 조사 ...128
• 2. 톨루엔 흡착실험 (dynamic adsorption) ...135
• 가. 실험방법 ...135
• 나. 결과 및 고찰 ...136
• 3. 톨루엔 승온 탈착 (Temperature programmed desorption)...142
• 가. 실험방법 ...142
• 나. 결과 및 고찰 ...142
• 4. VOC 흡착 등온선 ...146
• 가. 실험 방법 ...146
• 나. 결과 및 고찰 ...149
• 5 제올라이트의 소수성 성질과 이성분계흡착거동 ...158
• 가. 실험방법 ...158
• 나. 결과 및 고찰 ...160
• 6. Dealumination 및 흡착제 성능 향상 연구 ...165
• 가. Acid treatment ...165
• 나. EDTA treatment ...165
• 다. Steaming ...166
• 라. SiCl4 vapor treatment ...166
• 마. Ag impregnation ...166
• 제 3 절 VOC 연소촉매 ...171
• 1. 귀금속촉매(Pd)를 사용한 VOC 산화반응연구 ...171
• 가. 실험 ...171
• (1) 촉매의 제조 ...171
• (2) 반응실험 ...172
• (3) X-선 회절(X-ray diffraction) 분석 ...174
• (4) XPS 분석 (X-ray Photoelectron Spectroscopy)...174
• (5) CO Chemisorption 실험 ...174
• 나. 결과 및 고찰 ...175
• (1) 조촉매 첨가 영향 ...175
• (2) 활성금속의 산화상태 변화 ...180
• (가) X-선 회절 분석 결과 ...180
• (나) XPS 분석 및 CO 화학흡착 실험 결과 ...185
• 2. 크롬계 촉매상의 CVOC 산화분해반응 ...190
• 가. 실험 ...190
• (1) 촉매제조 및 분석 ...190
• (2) VOC 산화반응실험 ...192
• 나. 결과 및 고찰 ...194
• (1) 알루미나 담지 백금 촉매와 크롬 촉매의 활성비교 ...194
• (2) 비활성화 현상 ...199
• 3. 제올라이트 담체 VOC 연소촉매 ...201
• 가. 실험 ...201
• (1) 촉매제조 및 특성분석 ...201
• (2) 승온산화반응 실험 ...205
• 나 결과 및 고찰 ...205
• (1) 톨루엔 산화분해활성 ...205
• (2) MEK 산화분해활성 ...218
• 제 4 절 은(Ag) 기반 이중기능 흡착/촉매 ...224
• 1. 실험 ...225
• 가. 촉매 제조 ...225
• 나. 반응실험 ...228
• 다. 촉매 특성 분석 ...230
• (1) 표면적 및 세공부피 측정 ...230
• (2) TPO(Temperature programmed oxidation) 실험...230
• (3) X-선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석...230
• (4) TPR(Temperature programmed reduction) 실험...231
• (5) O2-TPD(Temperature programmed desorption of O2) 실험...231
• (6) XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 분석...231
• 2. 결과 및 고찰 ...232
• 가. Ag(6wt%)/HY(y) 촉매에서의 톨루엔 산화반응 ...232
• 나. HY (y)와 Ag(6wt%)/HY(y)의 반응 결과 비교 ...240
• (1) HY(5.1)과 Ag(6wt%)/HY (5.1)의 반응 결과 비교 ...240
• (2) HY(12)과 Ag(6wt%)/HY(12)의 반응 결과 비교 ...244
• (3) HY(60)과 Ag(6wt%)/HY(60)의 반응 결과 비교 ...244
• (4) HY(80)과 Ag(6wt%)/HY(80)의 반응 결과 비교 ...251
• 다. Ag/HY 촉매의 톨루엔 산화반응 및 촉매 활성점 ...255
• (1) Ag(x wt%)/HY (80) 촉매의 톨루엔 산화반응 결과 ...255
• (2) Ag(x wt%)/HY (80) 촉매의 특성 분석 ...258
• 라. Ag/HY 촉매상의 톨루엔 산화반응에서 물의 영향 ...272
• 제 5 절 하니컴형 흡착 촉매 상용화 반응장치 개발 ...277
• 1. Lab scale 하니컴 흡착/촉매 반응장치 설계 및 운전 ...277
• 가. Lab scale 하니컴 흡착/촉매 반응장치 설계 ...277
• 나. Lab scale 하니컴 흡착/촉매 반응장치 설계 ...281
• (1) 13X zeolite coated 하니컴의 톨루엔 흡착 및 탈착 ...281
• (2) 하니컴형 VOC 산화 촉매반응 ...284
• (가) 활성금속 및 산화물 도입 ...284
• (나) 성형촉매 성능실험 ...284
• (3) Ag/CBV901/Cordierite 하니컴상의 흡 탈착/촉매반응 ...287
• 2. 상용화 반응장치 설계개념 제시 ...287
• 가. 소형 이동식 VOC 흡착/촉매산화장치 ...290
• 나. 이중기능 흡착/촉매 산화장치 ...294
• 3. Pilot scale 하니컴 흡착/촉매 반응장치 설계 및 운전 ...300
• 가. Pilot scale 하니컴 흡착/촉매산화장치 설계 및 제작 ...300
• 나. Pilot scale 하니컴 흡착/촉매산화장치 운전실험 ...303
• (1) 흡착 운전실험 ...303
• (2) 탈착 운전실험 ...306
• 4. 소형 Portable VOC 흡착/촉매산화장치 시작품 설계, 제작 및 운전 ...309
• 가. 소형 portable VOC 흡착/촉매 산화장치 설계...309
• (1) 장치 설계 및 운전개요 ...309
• 나. 소형 portable VOC 흡착/촉매 산화장치 운전 ...314
• (1) 흡착 단계 ...314
• (2) 탈착 단계 ...317
• (3) 촉매산화 단계 ...321
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ...325
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ...326
• 제 6 장 참고문헌 ...327