• 청정기술
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• 제24권4호
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• pp.307-314
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• 2018

본 연구에서는 NMO (Natural Manganese Ore), $MnO_2$, $Mn_2O_3$ 촉매를 산소 존재 하에 저온에서 $NH_3$를 환원제로 이용하여 질소산화물(NOx)을 제거하는 선택적 촉매 환원법에 사용되었다. NMO의 경우, 안정성 실험에서 질소산화물 전환율이 423 K에서 100시간 후에도 변하지 않는 것을 확인하였다. 동력학 실험의 경우, 열 및 물질전달이 영향을 주지 않는 영역에서 수행하였다. 정상상태에서의 반응속도 연구는 저온 SCR반응에서 암모니아에 대하여 0차이고 일산화질소에 대해서는 0.41 ~ 0.57차였으며 산소에 대해서는 0.13 ~ 0.26차인 것을 확인하였다. 온도가 증가할 때, 암모니아와 산소 농도의 결과에 따라 반응차수가 감소함을 확인하였다. 촉매 표면에 해리흡착 된 암모니아와 가스상 일산화질소(E-R 모델)와의 반응 및 흡착 된 일산화질소(L-H 모델)와의 반응을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제23권1호
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• pp.64-72
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• 2017

본 연구에서는, $150{\sim}400^{\circ}C$ 영역에서 $NO_x$를 제어하기 위한 ball mill 기법을 사용한 선택적 환원촉매(SCR)의 연구를 수행하였다. 제조된 촉매들의 구조적 특성 및 산화가 특성을 확인하기 위하여 XRD, BET, XPS 분석을 수행하였다. 다양한 ball mill 기법에 의해 제조된 촉매는 $250^{\circ}C$ 이하의 온도구간에서의 활성의 차이를 보였다. 이중 가장 우수한 탈질효율을 갖는 촉매를 기준으로, ball mill 시간이 3시간일 때 가장 높은 활성을 나타내었다. XPS 분석 결과, vanadium의 비 화학양론종의 존재 및 원자 수 증가가 활성증진에 유리하게 작용한 것으로 나타났다. 또한 $O_2$ on-off 실험을 통해 격자산소량의 양과 탈질 효율과의 상관관계를 나타내었고, 이는 서로 비례관계에 있음을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제33권3호
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• pp.30-37
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• 2024

본 연구에서는 탈질 폐촉매 침출액으로부터 바나듐 환원과 Alamine 336을 이용한 용매추출에 의해 바나듐과 텅스텐의 분리 가능성을 조사하고 최적 공정 조건을 도출하기 위한 실험을 수행하였다. 바나듐과 텅스텐은 화학적 거동이 비슷하여 분리가 어렵지만 산성용액에서 일부 존재하는 음이온 상태의 5가 바나듐을 양이온 상태의 4가 바나듐으로 환원시켜 음이온 교환 추출제에 의한 추출을 억제할 경우 텅스텐을 선택적으로 추출할 수 있다. 실험 결과, 환원제로 NaHSO₃가 가장 적합하였으며 환원제 첨가량, 반응 시간, 온도가 증가할수록 바나듐의 추출 효율이 감소하여 분리 효율이 증가하였다. 최적 환원 조건인 NaHSO₃ 1.5당량, 60분, 60℃ 조건에서 환원할 경우, 바나듐 추출 효율 5.8%, 텅스텐 추출 효율 99%, 바나듐과 텅스텐의 분리 계수 7,564로 두 성분이 효과적으로 분리되었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.118-124
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• 2011

To reach the Euro-6 regulations of PM and $NO_x$ for light-duty diesel vehicles, it will be necessary to apply the CDPF and the de-$NO_x$ catalyst. The described system consists of a catalytic configuration, where the CDPF is placed downstream of the diesel engine and followed by a urea injection unit and a urea-SCR catalyst. One of the advantages of this system configuration is that, in this way, the SCR catalyst is protected from PM, and both white PM and deposits become reduced. In the urea-SCR system, the injection control of reductant is the most important thing in order to have good performance of $NO_x$ reduction. The ideal ratio of $NH_3$ molecules to $NO_x$ molecules is 1:1 based on $NH_3$ consumption and having $NH_3$ available for reaction of all of the exhaust $NO_x$. However, under the too low and too high temperature condition, the $NO_x$ reduction efficiency become slower, due to temperature window of SCR catalyst. And space velocity also affects to $NO_x$ conversion efficiency. In this paper, rig-tests were performed to evaluate the effects of $NO_x$ and $NH_3$ concentrations, gas temperature and space velocity on the $NO_x$ conversion efficiency of the urea-SCR system. And vehicle test was performed to verify control strategy of reductatnt injection. The developed control strategy of reductant injection was improved over all $NO_x$ reduction efficiency and $NH_3$ consumption in urea-SCR system. Results of this paper contribute to develop urea-SCR system for light-duty vehicles to meet Euro-5 emission regulations.

• 공업화학
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• 제9권3호
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• pp.355-360
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• 1998

본 연구에서는 여러 귀금속 이온 교환 HZSM-5 촉매상에서 NO의 선택적 환원 반응 및 과잉 산소 존재 하에서 탄화수소 환원제를 첨가하지 않은 조건에서의 직접 분해 반응을 수행하여 NO 제거 활성을 비교 검토하였으며, Cu-HZSM-5 촉매의 활성과도 비교하였다. 사용한 촉매 중 Ru-HZSM-5 상에서 탄화수소 환원제 없이 $NO+O_2$반응을 수행한 결과 최대 45%의 NO에서 $N_2$로의 전환율을 얻을 수 있었으며 수증기의 첨가에 대해서도 상당한 저항성을 나타내었다. 이러한 Ru-HZSM-5의 높은 활성은 NO를 과잉 산소 존재 하에서 $NO_2$로 전환시키는 능력이 우수하기 때문이라고 생각된다. Ru-HZSM-5 촉매상에서 NO는 기상 탄화수소 환원제가 없는 과잉 산소 존재 하에서는 먼저 $NO_2$로 산화된 후 이어 $N_2$로 분해되는 반응 경로를 거치는 것으로 생각되며 촉매 표면에 흡착되는 $NO_2$는 이 반응의 일종의 중간 생성물이라 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권1호
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• pp.96-104
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• 2009

혼합금속산화물에 담지된 Pd-Rh 허니컴 촉매 상에서 NO와 $N_2O$를 동시에 저감하기 위한 반응 온도를 낮추면서 각각의 반응물에 대한 전환율을 높이기 위하여, 환원제로 수소 또는 일산화탄소 사용에 대해 조사하였다. 각각의 환원제 사용 시, NO와 $N_2O$의 전환율에 대한 반응 조건의 영향을 조사하기 위해 반응온도, 각 환원제와 산소의 농도, NO와 $N_2O$ 간의 농도 비율 등을 변화시켰다. 먼저 수소를 환원제로 사용하는 경우, 산소의 부재시 $200^{\circ}C$ 미만의 저온에서 50% 이상의 NO와 $N_2O$ 전환율을 얻을 수 있었다. 한편, 일산화탄소를 환원제로 사용하는 경우에는 NO와 $N_2O$ 전환율이 각각 $200^{\circ}C$와 $300^{\circ}C$ 이상에서 증가하기 시작하였다. 그러나, 두 가지 환원제 모두의 경우에서, 반응 가스내에 산소 농도가 증가함에 따라 $N_2O$와 NO 전환율에 감소하였다. 결과적으로 일산화탄소 환원제에 비해, 수소 환원제가 상대적으로 저온에서 NO와 $N_2O$를 동시에 저감할 수 있으며, 산소 농도에 의한 영향을 덜 받는 것으로 나타났다. 반면, 반응물내 $N_2O$와 NO 농도비에 의한 NO와 $N_2O$ 전환율의 영향은 환원제의 종류에 크게 영향을 받지 않는 것으로 관찰되었다. 저온에서 NO와 $N_2O$를 동시에 저감시키기 위해서는 산소 분위기보다는 수소 분위기에서 촉매를 전처리하는 것이 보다 효과적인 것으로 나타났다.

• 한국대기환경학회지
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• 제26권1호
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• pp.1-9
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• 2010

In this study, the selective catalytic reduction of $NO_x$ with ammonia was carried out in a filter bag support reactor. The experiments were performed by powder type $MnO_x$ and $V_2O_5$/$TiO_2$ catalyst at low temperature between 130 and $250^{\circ}C$. Also, the effect of $SO_2$ and $H_2O$ on the NO conversion was investigated under our test conditions. The powder type catalysts were analyzed by X-ray photoelectron spectrum (XPS), X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy (SEM) and thermal gravimetric analysis (TGA). It was observed that NO removal efficiency of the powder type $V_2O_5$/$TiO_2$ catalyst was 85% at low temperature($200^{\circ}C$) under presence of oxygen and that of $MnO_x$ was 50% at the same condition. The powder type $V_2O_5$/$TiO_2$ catalyst, in conclusion, was found to be available for SCR reaction in a filter bag support system.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.154-161
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• 2009

This study is a part of project of urea-SCR system development for an in-use medium duty diesel engine. This study shows the effect of ammonia oxidation catalyst and SCR volume on $NO_X$ reduction performance. When AOC(Ammonia Oxidation Catalyst) is not used, the urea injection should be controlled accurately to prevent $NH_3$ slip. However, it is found that the accurate $NH_3$ slip control is not easy without AOC in real engine operating conditions, because $NH_3$ and $NO_X$ reaction characteristics change with many factors such as exhaust gas temperature and $NH_3$ absorbance on SCR. SCR volume is also one of important design parameters. This study shows that $NO_X$ reduction efficiency increases with increase of SCR volume especially at high space velocity and low exhaust gas temperature conditions. Additionally, this paper shows the emissions of EURO-2 medium duty diesel engine can be improved to the level of EURO-5 with a DPF and urea-SCR system.

• 공업화학
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• 제33권1호
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• pp.103-108
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• 2022

본 연구에서는 아이소소바이드(1,4:3,6-dianhydro-D-glucitol)로부터 그에 상응하는 아이소소바이드-디케톤[2,6-dioxabicyclo(3,3,0)octan-4,8-one]으로의 높은 선택적 전환을 통한 효율적인 루테늄/템포/나이트레이트 촉매 시스템 개발에 대해 보고한다. 미래의 제조 공정에서의 중요한 플랫폼 화합물 중 하나는 아이소소바이드이다. 오랜 시간 동안, TEMPO(2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl)는 알코올을 카보닐 화합물로 변환하는데 사용되어 왔다. 본 화학 반응에서는 산소 1atm 압력하에, Ru (10 mol%), TEMPO (5 mol%), 질산나트륨(0.03 mmol) 그리고 아이소소바이드(0.5 mmol)를 용매 아세트산(3 ml)을 사용하여 최적화되었다. 이러한 촉매 시스템은 이중 산화 촉매 반응 메커니즘에 대한 가능성뿐만 아니라, 생성물에 대한 원하는 반응물의 높은 선택성(> 97%)과 수율(87%)을 보여주었다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권12호
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• pp.1329-1336
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• 2007

본 연구에서는 간헐적으로 발생되는 고농도의 NO를 효율적으로 제거할 수 있는 혼합 공정으로 선택적촉매환원(Selective Catalytic Reduction, SCR)과 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber, ACF)흡착이 결합된 신 개념의 공정을 설계하고 특성을 고찰하였다. NO를 흡착한 ACF에 열과 진공을 동시에 가하여 재생 실험을 수행한 결과, $140^{\circ}C$에서 600 mmHg의 진공으로 탈착하였을 때 가장 높은 재생효율을 보였다. SCR공정에는 상용촉매를 사용하였으며, 반응온도 $300^{\circ}C$, $NO/NH_3$몰비 1.0인 조건에서 실험을 수행하였다. ACF 재생공정에서 발생한 NO를 SCR공정으로 처리하였을 경우 98%의 매우 우수한 제거효율을 보였다. 그러나 지속적으로 유입되는 300ppm의 NO와 ACF에서 탈착되는 NO를 기존의 SCR공정에서 동시에 처리하였을 때 약 1분간 고농도의 NO가 배출되었다. 따라서 ACF의 재생시 발생하는 고농도의 NO를 기존의 SCR공정에서 병행처리할 때는 탈착속도를 조절하거나 고농도로 배출되는 짧은 시간 동안 $NH_3$농도를 높여서 주입할 필요가 있으며, 소규모의 SCR공정을 추가로 설치하여야 한다. SCR과 ACF를 결합한 공정을 이용하여 NO를 처리하였을 때, 간헐적으로 2배의 농도를 가지는 NO가 유입되어도 80% 이상의 탈질 효율을 가지는 공정의 구현이 가능하였으며, 반복 사용에도 활성이 유지되어 안정적인 운전이 가능함을 입증하였다.