고령토에 의한 증기상 중금속의 고온 제거에 관한 연구 : 납 흡착 반응 특성 Study on High - Temperature Capture of Vapor - Phase Heavy Metal by Kaolin Lead Sorption Reaction Characteristics = Biochemical Engineering , Energy / Environment

국문 초록 (Abstract)

소결시킨 kaolin 흡착제 고정층에서의 기체상 납 흡착반응을 973-1,173 K의 온도범위에서 속도론적으로 고찰하였다. 흡착 반응속도에 대한 반응온도 및 기체상 반응물 농도의 영향은 속도론적 모델을 통한 실험자료 분석으로 평가되었다. 납-흡착제 반응에 대한 보다 자세한 정보는 반응 전·후 흡착제에 대한 XRD(X-ray diffraction) 분석 및 현미경분석으로 얻어졌다. Kaolin 광물의 소결 생성물인 metakaolinite와 기체상 납과의 반응은 안정적인 금속-광물 화합물(PbAl₂Si₂O_8)을 생성하였다. 반응온도의 증가는 납 제거속도를 증가시켰지만 최대 흡착량에는 영향을 주지 못했다. 납 농도에 대한 반응차수, m은 1.67로 결정되었다. Arrhenius식에 의해 구해진 활성화에너지 E_a는 10.16 ㎉/㏖ 이었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study investigated the kinetics of the sorption reaction for gaseous lead capture in the packed bed of calcined kaolin at 973-1,173 K. The effects of bed temperature and gaseous reactant concentration on the sorption reaction rate were observed by the analysis of experimental data with a developed kinetic model. Detailed information on the lead-sorbent reaction were obtained by the XRD(X-ray diffraction) pattern analysis and the microscopic analysis of pre- and post-sorption sorbent samples. The reaction between metakaolinite, which is the calcination product of kaolin minerals, and the gas-phase lead generated stable metal-mineral complexes(PbAl₂Si₂O_8). An increase in bed temperature resulted in an increase of capturing rate, but it had no effect on maximum uptake. The order of sorption reaction with respect to the lead concentration, m, was determined to be 1.67. The activation energy, E_a was estimated as 10.16 ㎉/㏖, according to the Arrhenius relationship.