다양한 제올라이트에 의한 휘발성 유기규소화합물 흡착제거 특성

국문 초록 (Abstract)

유기성폐기물 처리 시 발생되는 매립가스 및 혐기성소화가스는 높은 메탄함량으로 인해 연소를 통한 열 회수나 발전 등의 방법으로 자원화가 활발히 진행되고 있다. 그러나 바이오가스 중에는 다양한 미량물질 가운데 휘발성유기규소화합물은 연소에 의해 이산화규소를 형성하고 가스엔진이나 가스터빈 등의 고비용 설비에 축적되어 기기손상 및 자원화효율 저하를 유발한다. 따라서 최근 휘발성유기규소화합물인 실록산은 바이오가스 연소 전에 필수적으로 제거해야 하는 물질로 인식되고 있으며, 이를 위한 다양한 제거방법 연구 중에서는 흡착제거가 가장 일반적인 방법으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 활성탄 및 고분자 trap 역할에 주로 이용되는 제올라이트를 이용하여 실록산의 흡착제거 성능을 평가하고자 하였다. 흡착제로는 다양한 제올라이트(A형, X형, Y형, β형 제올라이트 및 ZSM-5)와 일반적인 흡착제인 활성탄을 결과 비교를 위하여 사용하였으며, 실록산은 매립가스 중 가장 높은 빈도와 농도로 발생되는 oxtamethyl-cyclo-tetrasiloxane (D4)를 흡착질로 사용하였다. 등온에서의 흡착평형실험결과, D4 흡착용량은 activated carbon의 및 β형 제올라이트가 43 mg/g, ZSM-5 및 A형 제올라이트가 각각 24, 16 mg/g으로 나타났고, X형과 Y형 제올라이트는 2 mg/g 미만으로 흡착효과가 거의 나타나지 않았다. 일반적으로 제올라이트는 분자체 역할을 하는 동공(cavity)의 모양 및 사이즈에 의해 흡착특성이 결정되는 것으로 알려져 있으나, 본 결과에서는 실록산(D4)은 제올라이트의 극성에 의한 선택성의 영향이 더 큰 것으로 나타났다.