Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.8, No.2, 267-275, April, 1997
고온수중에서 ZrO2의 코발트흡착 특성에 대한 연구
A Study on the Adsorption Characteristic of Cobalt on ZrO2 in High-Temperature Water
초록
본 연구는 졸-겔법을 이용하여 제조한 ZrO2의 하소 온도에 따른 분말특성을 조사하고, 고온수에서 ZrO2의 Co2+ 흡착특성을 교반기가 달린 압력용기를 이용한 회분식 흡착 실험으로 알아보았다. 졸-겔법을 이용하여 ZrO2 분말을 제조하고, 600℃∼1400℃로 하소한 후, X-선 회절법, SEM, BET 방법, Fourier transform 적외선 (FT-IR), 열중량 및 열시차분석법(TG-DTA)등을 이용하여 특성 변화를 조사하였다. 비정질의 질코니아는 480℃부터 tetragonal 질코니아가 생성되고 600℃∼1000℃ 온도범위에서는 tetragonal 질코니아와 monoclinic 질코니아가 공존하며, 1200℃에서는 tetragonal 질코니아에서 monoclinic 질코니아로의 상변태가 나타났으며, 고온수에서 하소온도가 600℃인 ZrO2의 흡착제의 코발트 평형흡착용량은 0.16 meq/9 이었다. 125℃ 이상의 고온에서의 흡착반응은 비가역 흡열반응이며, 600℃에서 하소한 ZrO2의 표준엔탈피 변화값(△H○)은 약 18 kJ/gmol 이였다.
ZrO2 Powder was Prepared by sol-gel process and the adsorption characteristic of cobalt(Co2+) by ZrO2 adsorbent in high-temperature water was investigated using batch adsorption experiment with a stirred autoclave. The prepared ZrO2 was calcined at 600℃∼1400℃ and analyzed by X-ray diffractometry, SEM, BET surface area, FT-IR and TG-DTA measurement. The tetragonal Phase of ZrO2 is produced 480℃ from amorphous gel at temperature 480℃. Both tetragonal and monoclinic phase of ZrO2 exist at temperature between 600℃ and 1000℃. At temperature 1200℃, tetragonal to monoclinic phase trasition is occurred. The Co2+ adsorption capacity of ZrO2 calcined at 600℃ for 4 hours is 0.16 meq Co2+/g adsorbent in the high temperature at 250℃. The adsorption of Co2+ on the ZrO2 adsorbent is irreversible endothermic in the temperature range (125-175℃). The standard enthalpy change (△H○) of ZrO2 calcined at 600℃ for 4 hours is 18 kJ/gmol.
- Amphlett CB, "Inorganic Ion Exchangers," Elsevier Publishing, Co., Amsterdam (1964)
- Tewari PH, Lee W, J. Colloid Interface Sci., 52, 77 (1975)
- Tewari PH, Tuxworth RH, Lee W, "Specific Adsorption Co(Ⅱ) by ZrO2 and Fe3O4," Proceedings of Symposium on Oxide-Electrolyte Interfaces. J. Electrochem. Soc. (1973)
- Kawamura F, Funabashi K, Kikuchi M, Ohsumi K, Nucl. Tech., 65, 332 (1984)
- Yoldas BE, J. Appl. Chem. Biotechnol., 23, 803 (1973)
- Fujita K, Yamashita H, Takeuchi S, Nakajima F, J. Inorg. Nucl. Chem., 43, 188 (1980)
- Benedetti A, J. Mater. Sci., 25, 1473 (1990)
- Ramamurthi SD, J. Am. Ceram. Soc., 73, 2760 (1990)
- Yoldas BE, J. Mater. Sci., 21, 1080 (1986)
- Garvie RC, Nicholson PS, J. Am. Ceram. Soc., 55, 303 (1972)
- Lange FF, Green DJ, "Effect of Inclusion Size on the Retention of Tetragonal ZrO2: Theory and Experiments," 3, "Science and Technology of Zirconia," The Am. Ceram. Soc. Inc., 217 (1981)
- Helfferich F, "Ion Exchange," McGraw-Hill, New York (1962)
- Tewari PH, McIntyre NS, AIChE Symp. Ser., 71, 134 (1975)