Characteristics Analysis of MCM41 Impregnated with Ethylenediamine for CO 2 Adsorption

Abstract Adsorption experiment of carbon dioxide was performed on MCM41 silica with a 30 wt .% EDA(ethylenediamine) loading at different CO 2 inlet concentration and various adsorption temperature. The surface characteristics of CO 2 capturing agent were carried out using BET analysis, X-ray diffraction and FT-IR. The results of BET showed 781 m 2 /g for MCM41 and 464 m 2 /g for EDA/MCM41. X-ray diffraction results reveled typical hexagonal pore system. The higher sorption capacity of EDA/MCM41 was about 80 mg co2 /g sorbent with 50% CO 2 inlet concentration and 303 K adsorption temperature. The isosteric heat of adsorption in 303-353 K ranged from -25.47 to -28.24 KJ/mole for EDA/MCM41, which indicates CO 2 -EDA/MCM41 interaction with exothermic adsorption process. Finally, the performance of EDA/MCM41 in 10 consecutive sorption-desorption runs was a stable with only a minor drop in its sorption capacity. Key Words : Adsoprtion, Carbon dioxide, EDA, Mesoporous material 1) 1. 서 론 CCS(carbon capture and storage)기술은 온실가스 저감의 필요성으로 인하여 최근 많은 관심을 모으고 있다(Yang 등, 2008; Zakkour 와 Haines, 2007). CCS기술에는 흡수법을 포함하여, 흡착법, 막분리 등의 방법이 있으며(Veawab 등, 1999), 이들 기술 중 MEA (monoethanolamine), DEA(diethanolamine)와 같은 alkanoamine 수용액을 이용한 화학적 흡수법이 널리 사용되고 있다. 하지만 아민을 기반으로 하는 흡수법*Corresponding author : Sung-Woo Choi, Department of Environmental Science and Engineering, Keimyung University, Daegu 704-701, KoreaPhone: +82-53-580-5245E-mail: swchoi@kmu.ac.kr은 높은 재생에너지를 필요로 하며, 장비의 거대화, 용매의 침식, 장비부식 등의 단점이 있다(Xu 등, 2003). 반면에 흡착법의 경우 흡수법에 비해 광범위한 온도, 압력범위에서 적용성이 쉽고 경제적 이점 및 낮은 에너지를 요구하기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 또한 재생 가능한 고체흡착제 사용은 취급 시 용이하며 낮은 독성과 부식성으로 인하여 흡수법을 대체할 수 있는 대안으로 기대되고 있다.일반적으로 다공성 흡착제는 낮은 열수용량과 비표면적이 높고 저비용으로 이산화탄소를 분리, 포집할 수 있는 유용한 물질로 알려져 있다. 대표적인 다공성 흡착제는 활성탄, 제올라이트, 메조포러스 실리카 등으로 나눌 수 있으며, 활성탄과 제올라이트는 질소와 같은 다른 가스가 존재할 경우 이산화탄소에 대한 선택성이 낮고 흡착제를 재사용 시 많은 에너지가 요