Abstract
Reaction of $CO_2$ with $Li_{2}ZrO_{3}$ has been investigated in a TGA and the effects of $H_{2}$ and CO on the removal of $CO_{2}$ using $Li_{2}ZrO_{3}$ were evaluated in a packed bed reactor. The initial rate of $CO_{2}$ removal reaction of $Li_{2}ZrO_{3}$ increased with the increase of gas flow rate up to 100 mL/min and then was maintained, which implied the disappearance of the gas film resistance. The reaction of $CO_{2}$ with $Li_{2}ZrO_{3}$ took place as the first order and the range of optimum temperature was found to be about $500{\sim}600^{\circ}C$. XRD and SEM analysis showed the formation of crystalline $Li_{2}ZrO_{3}$ and porous $Li_{2}ZrO_{3}$/$ZrO_{2}$. The presence of $H_{2}$ did not affect the adsorption of $CO_2$ with $Li_2ZrO_3$. On the other hand, CO inhibited the sorption of $CO_{2}$ into $Li_{2}CO_{3}$(L) on $Li_{2}ZrO_{3}$.
$Li_{2}ZrO_{3}$의 $CO_{2}$ 제거능을 평가하기 위하여 열중량분석기(thermogravimetric analyser, TGA)를 사용하여 실험하였고 $Li_{2}ZrO_{3}$를 이용한 $CO_{2}$ 제거반응시 $H_{2}$와 CO의 영향을 평가하기 위하여 충전층 반응기를 이용하여 실험하였다. $Li_{2}ZrO_{3}$의 $CO_{2}$ 제거반응 초기속도는 가스유량 증가에 따라 일정하게 증가하였고 가스유량 100 mL/min 이상에서 기체경막저항 소멸에 따라 일정하게 유지되었다. $Li_{2}ZrO_{3}$와 $CO_{2}$의 반응차수는 1차임을 확인했으며 최적온도 구간은 $500{\sim}600^{\circ}C$로 나타났으며, XRD와 SEM을 이용하여 $Li_{2}ZrO_{3}$의 구조를 살펴본 결과 결정구조의 $Li_{2}ZrO_{3}$와 다공성의 $Li_{2}CO_{3}$/$ZrO_{2}$로 구성되어 있음을 확인하였다. 또한 $CO_{2}$ 내의 $H_{2}$ 존재는 $CO_{2}$ 제거반응에 영향을 미치지 않지만 CO의 경우 $Li_{2}ZrO_{3}$상의 $Li_{2}CO_{3}$(L)에 흡착되는 $CO_{2}$의 수착을 억제하는 것으로 나타났다.
