초록
연소배가스로부터 $CO_2$를 선택적으로 분리하기 위한 활성탄 흡착공정 사용시 흡착능 향상을 위하여 $CO_2$와 친화력이 있는 화합물을 함침시키는 방법과 KOH를 함침시킨 후 고온에서 열처리하므로서 활성화시키는 방법이 사용되었다. 알칼리금속, 알칼리토금속, 또는 전이금속의 염화물을 함침시킨 활성탄에 대한 $CO_2$의 흡착량을 측정한 결과 함침 전의 활성탄의 흡착량보다 적었다. 이것은 함침되는 물질이 $CO_2$에 대한 친화력이 없이 단지 활성탄의 미세기공만 막는 결과임을 알 수 있었다. 알칼리금속수산화물 중 KOH를 함침시킨 활성탄에 대한 $CO_2$의 파과실험 결과 유입되는 기체에 수분이 있을 경우 흡착량이 증가했는데 이것은 KOH가 $CO_2$를 흡수하는 성질 때문이었다. 그러나 이 흡착제에 함친된 KOH가 $CO_2$와 반응하여 $K_2CO_3$로 변함에 따라 재현성이 없음을 알 수 있었다. KOH를 함침시킨 후 $800^{\circ}C$에서 열처리하여 활성화시킨 활성탄의 경우 함침된 KOH의 양이 증가할수록 $CO_2$의 흡착량이 증가했으며, KOH와 활성탄의 무게비(KOH/Activated-Carbon)가 4일 때 최대였다. 이 흡착제에 대해 온도별로 측정된 $CO_2$의 흡착량으로부터 Clausius-Clapeyron식을 이용하여 등량흡착열을 구했다. 그리고 고정층 파과실험을 통해 $CO_2$농도와 유속에 따른 파과특성을 살펴보았다.
Two methods were used to enhance the adsorption capacity of activated carbons. One is to impregnate activated carbons with chemical compounds which have a good affinity for $CO_2$. The other is to activate by heat-treating after impregnation with KOH on activated carbons(AC). The chemical compounds impregnated on AC were alkali metal, alkaline earth metal, and transition metal chlorides. The adsorption capacity of $CO_2$ on AC impregnated with these metals was less than that of pure AC. These compounds have not the chemical affinity for $CO_2$ and obstruct the micropore of AC. The experiment of breakthrough for $CO_2$ on AC impregnated with KOH showed the increase of the adsorbed amount of $CO_2$ in influent gases containing water vapor. This means that KOH adsorbes $CO_2$ gas. However, the adsorbents impregnated with KOH had not the reproducibility because of the production of $K_2CO_3$ by the reaction of KOH with $CO_2$. The amount of $CO_2$ adsorbed on the heat-treated AC at $800^{\circ}C$ increased with the amount of impregnation. The adsorption capacity of $CO_2$ was the largest when the ratio of weight of KOH to AC equal to 4. The isosteric heat of adsorption was calculated by the equation of Clausius-Clapeyron form adsorption capacity data of $CO_2$ for the temperature change. In addition, the characteristics of $CO_2$ breakthrough curve were surveyed for the change of flow rate and concentration.
