| 초록 |
대부분의 제조산업공정에서는 저농도의 유기물질을 포함한 기체상의 오염물질이 배출된다. 이런 유기물질들은 탄화수소를 비롯하여 지방족화합물, 방향족 화합물, 염소화 탄화수소, 알데히드류, 케톤류 등 그 종류가 다양하며 이는 반응물의 조성과 반응공정에 의존한다. 이런 물질들은 여러 화학공정에서 원료물질로 유용한 것이나 저농도로 인하여 그대로 대기중에 배출되고 있는 실정이다. 현재 규제가 강화되고 있는 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound, VOC)이란 엄밀하게 대기중에서 태양광선에 의해 질소산화물과 광화학적 산화반응을 일으켜 그 결과 지표면의 오존농도를 증가시키는 모든 유기화합물을 일컫는데 이 정의에 따르면 메탄을 비롯한 대부분의 탄화수소는 공식적인 VOC목록에서 제외된다. 따라서, 보고되는 양에 비해 실제 방출되는 유기물질의 양은 매우 크다고 할 수 있다. 또한, 탄화수소는 천연가스의 저장중 배출과정과 연소공정에서 미반응물로서 저농도로 다량배출되며 이중 메탄은 매우 안정한 구조이므로 산화반응 초기에 매우 높은 온도가 요구되고, 기상산화반응으로 제거될 수 있으나 높은 발열반응으로 인해 1800oC이상까지 조업온도가 증가하여 공기를 사용할 경우 공기중 질소와 산화반응을 일으켜 오염물질인 thermal NOx를 생성하게 된다. 따라서 메탄을 촉매에 의한 산화반응을 수행하게 되면 반응개시온도를 낮출 수 있을뿐 아니라 반응온도를 낮추어 조업상 안전성을 도모할 수 있고 thermal NOx의 생성도 억제할 수 있다. 본 연구에서는 메탄산화능력이 우수하다고 알려진 귀금속촉매를 내마모성이 우수하고 산소저장능력이 있으며 비용이 저렴한 천연망간광석(Natural Manganese Dioxide, NMD)에 담지시킨 담지촉매를 사용하여 촉매산화반응시 촉매표면에서 발생하는 높은 열을 효율적으로 bulk stream으로 이동시켜 촉매의 열적 안정성을 도모할 수 있고 자기마모현상으로 인하여 피독물질을 제거함으로 촉매의 수명의 연장을 꾀할수 있으며 대용량화의 장점이 있는 유동층 반응기에서 산화반응을 수행하여 메탄의 산화특성을 고찰하고 이를 일산화탄소 및 벤젠같은 방향족화합물의 산화반응특성을 고찰하여 다른 탄화수소류및 VOC의 산화반응 특성에 관한 고찰에 기초자료로 제공하고자 한다.
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