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Zeolite X의 양이온에 따른 암모니아 흡착 성능 연구
박준우 ( Joonwoo Park ),서영주 ( Youngjoo Seo ),류승형 ( Seung Hyeong Ryu ),김신동 ( Shin Dong Kim ) 한국공업화학회 2017 공업화학 Vol.28 No.3
Si/Al 몰비율이 1.08~1.20를 가진 제올라이트 X를 수열합성반응을 이용하여 제조한 후, Mg<sup>2+</sup> 또는 Cu<sup>2+</sup>을 지닌 금속질산염용액으로 이온교환을 하여 이온 교환된 제올라이트 X를 준비하였다. 모든 준비된 제올라이트 X 시료들에 대해 XRD, SEM, EDS를 이용하여 제올라이트의 결정 구조 변화를 확인하였으며, 암모니아 승온 탈착법(NH<sub>3</sub>-TPD)을 통해 시료의 암모니아 흡착능력에 대한 분석을 진행하였다. XRD 결과, 준비된 제올라이트 X는 양이온성분에 상관없이 Faujasite (FAU) 결정상을 유지하였지만, Mg<sup>2+</sup> 및 Cu<sup>2+</sup>로 이온교환된 제올라이트 X에 대한 결정화도는 감소되었다. EDS분석결과, 이온 교환된 제올라이트 X시료들 안에 각각의 양이온이 분포되어 있는 것을 확인할 수 있었다. NH<sub>3</sub>-TPD 분석결과 Mg<sup>2+</sup>-와 Cu<sup>2+</sup>-제올라이트 X의 암모니아 흡착능은 각각 1.76 mmol/g과 2.35 mmol/g이었으나, Na<sup>+</sup>-제올라이트 X의 암모니아 흡착능은 3.52 mmol/g (NH<sub>3</sub>/catalyst)으로 확인되었다. 향후 암모니아를 제거하기 위한 흡착제로서 Na<sup>+</sup>-제올라이트 X가 활용될 가능성이 높다고 사료된다. Zeolite X with Si/Al molar ratio = 1.08~1.20 was produced using a hydrothermal synthesis method. Ion-exchanged zeolite X samples were then prepared by using metal nitrate solutions containing Mg<sup>2+</sup> or Cu<sup>2+</sup>. For all zeolite X samples, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive spectrometry (EDS) were used to identify the change in crystal structure. The analysis of ammonia adsorption capability of zeolite X samples was conducted through the ammonia temperature-programmed desorption (NH<sub>3</sub>-TPD) method. From XRD results, the prepared zeolite X samples maintained the Faujasite (FAU) structure regardless of cation contents in zeolite X, but the crystallinity of zeolite X containing Mg<sup>2+</sup> and Cu<sup>2+</sup> cations decreased. The distribution of cation contents in zeolite X was identified via EDS analysis. NH<sub>3</sub>-TPD analysis showed that the NH<sub>3</sub> adsorption capacity of Mg<sup>2+</sup>- and Cu<sup>2+</sup>-zeolite X were 1.76 mmol/g and 2.35 mmol/g, respectively while the Na<sup>+</sup>-zeolite X was 3.52 mmol/g (NH<sub>3</sub>/catalyst). Na<sup>+</sup>-zeolite X can thus be utilized as an adsorbent for the removal of ammonia in future.
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