일반기술

안료용 이산화티타늄을 촉매의 담지체로 이용하는 질소산화물제거용 오산화이바나듐계 촉매의 제조방법

* 구성 및 원리본 기술은 안료용 이산화티타늄(TiO2)을 촉매의 담지체로 이용하는 질소산화물 제거용 오산화이바나듐(V2O5)계 촉매의 제조방법으로, 각종 산업시설의 배기가스 중에 포함된 질소산화물(N0x)을 제거하기 위한 기술이다.본 기술의 제조과정에서, 질소산화물 제거에 우수한 활성을 갖는 촉매를 얻으려면 pH 4~6 사이의 전구체 용액을 사용해야하며, 2.0~2.5 범위를 사용하면 보다 효과적이다. 촉매를 제조할 때, 안료용 이산화티타늄, 오산화이바나듐 및 삼산화텅스텐(WO3)의 합산 중량을 기준으로 오산화이바나듐의 중량비는 0.5~3.0%이며, 수치를 1.0~2.0%로 맞추어 암모니아를 환원제로 이용하면 질소산화물 제거가 보다 효과적으로 이뤄진다. * 기술적 배경다양한 산업시설에서 배기가스로 배출되는 유독성 오염물질인 질소산화물 제거방법 가운데 일반적으로 촉매를 이용한 선택적 촉매 환원법을 사용해 왔는데, 금속산화물, 제올라이트 등의 촉매를 이용하였으며, 이 중에서도 오산화이바나듐계 촉매와 제올라이트계 촉매가 매우 우수한 성능을 가진 것으로 판단되어 왔다. 그러나, 이러한 촉매들은 촉매의 담지체로 이용하기에 충분한 물리적, 화학적 특성이 있더라도, 본 기술의 안료용 이산화티타늄에 비하여 가격이 10배 이상이기 때문에 사용하기 어려웠고, 또한 실제 상업용 촉매가격이 대부분 담지체 가격에 크게 영향을 받기 때문에 경제성을 고려하여 선정하여야 하는 데, 어려움이 많았다.* 독창성과 우수성촉매 제조 방법인 담지, 침적법 보다 흡착법으로 제조된 촉매가 담지체 표면에서 활성물질의 분산도가 우수하여 질소산화물제거에 효과적이기 때문에, 본 기술은 흡착법을 이용하여 이산화티타늄 담지체 위에 오산화이바나듐 또는 오산화이바나듐-삼산화텅스텐의 양을 조절함으로서 오산화이바나듐계 촉매를 제조하며, 따라서 질소산화물 제거에 효과적인 촉매를 제조할 수 있다.* 적용제품 및 관련시장발전소, 산업용 보일러, 제철소 소결로 등의 산업시설에서 배기가스와 함께 배출되어 광화학 스모그를 발생시키며, 산성비의 주원인 물질로 알려진 질소 산화물은 고온으로 조업되는 연소설비에서 공기와 연료중의 질소, 산소가 화학적으로 반응하여 생성된다. 따라서, 본 기술의 질소산화물 제거용 촉매의 제조방법은 다양한 산업분야 및 교통시설 등의 배기가스 처리장치에 활용될 수 있는 기술로, 시장성이 있다고 판단된다.* 특징 및 장점본 기술은 기존에 담지체로 사용되던 고가의 이산화티타늄에 비해 경제성이 좋으며 질소산화물 제거반응에 있어서 매우 우수한 활성을 나타내는 안료용 이산화티타늄을 오산화이바나듐계 촉매의 담지체로 사용한 기술이다. 따라서, 안료용 이산화티타늄에 담지된 본 기술의 촉매는 성형과정 없이 분말형태나 적절한 크기의 펠렛형태로 사용될 수 있으며, 분말로부터 슬러리를 제조하여 세라믹 하니콤에 코팅하여 사용할 수 있다. 또한, 본 기술의 촉매를 제조할 때, 조촉매의 역할을 하는 삼산화텅스텐을 첨가함으로서 오산화이바나듐만 사용한 촉매보다 고온에서도 질소산화물 제거율이 향상된 촉매를 제조할 수 있다.