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Serine 칼륨염 수용액의 이산화탄소 흡수특성
Absorption of Carbon Dioxide into Aqueous Potassium Salt of Serine

송호준    (연세대학교 화공생명공학과   ); 이승문    (포스코 기술연구소   ); 이준호    (연세대학교 화공생명공학과   ); 박진원    (연세대학교 화공생명공학과   ); 장경룡    (한전전력연구원 녹색성장연구소   ); 심재구    (한전전력연구원 녹색성장연구소   ); 김준한    (한전전력연구원 녹색성장연구소  );
  • 초록

    지구온난화 원인물질인 이산화탄소의 신규 흡수제로 serine 칼륨염을 제안하였고, serine 칼륨염의 이산화탄소 흡수특성을 monoethanolamine(MEA)의 결과와 비교하고 평가하였다. 비분산적외선 방식의 $CO_2$ 분석기를 장착한 스크리닝 장치와 흡수평형 측정장치를 이용하여 각 흡수제의 $CO_2$ 흡수/탈거 성능을 속도론적 양적으로 분석하였다. Serine 칼륨염의 유효 $CO_2$ 부하능은 0.425로써 MEA의 0.230보다 거의 두 배나 높았으며, cyclic capacity는 각각 0.354와 0.298로써 serine 칼륨염이 더 우수하였다. 한편 serine 칼륨염의 반응속도는 $CO_2$ 부하능이 0.1 이상에서 급격히 감소하여 MEA의 절반을 유지하였다. 흡수속도 증대를 위해 반응 촉진제로 plperazme과 tetraethylenepentamine을 흔합한 결과 각 경우 포화 $CO_2$ 부하능이 13.7%, 18.7% 증대되었다. Serine의 카르복실기에 서로 다른 종류의 금속을 치환하였을 때 ( $Li^+,\;Na^+\;K^+$ ), serine 칼륨염의 $CO_2$ 흡수량이 나트륨염과 리튬염에 비해 각각 29.2%, 35.0% 높았다. 비슷한 기본구조를 가진 아미노산인 valine과 isoleucine 칼륨염의 흡수실험 결과, 벌키한 side group의 영향으로 인해 흡수속도가 serine 칼륨염에 비해 다소 느렸다. 반응 중 발생하는 침전과 이의 긍정적 이용 방법을 문헌에 근거하여 제안하였다.


    Aqueous potassium salt of serine was proposed as an alternative $CO_2$ absorbent to monoethanolamine (MEA) and its $CO_2$ absorption characteristics were studied. The experiment has been conducted using screening test equipment with NDIR type gas analyzer and vapor-liquid equilibrium apparatus. $CO_2$ absorption/desorption rate and net amount of $CO_2$ absorbed in cyclic process are the criteria to assess the $CO_2$ absorption characteristics in this study. Effective $CO_2$ loading of potassium salt of serine and MEA are 0.425 and 0.230 respectively. Cyclic capacities are 0.354 and 0.298 for potassium salt of serine and MEA. The absorption rate of the potassium serinate decreased sharply at $CO_2$ loading is 0.1 and were maintained approximately at half of MEA. To enhance the absorption rate of aqueous potassium salt of serine, small quantities of rate promoters, namely piperazine and tetraethylenepentamine were blended, so that rich $CO_2$ loading were increased by 13.7% and 18.7% respectively. The rich $CO_2$ loading of potassium salt of serine was 29.2% and 35.0% higher than those of aqueous sodium and lithium salt of serine, respectively. The absorption rate of potassium salt of valine and isoleucine which have similar molecular structures to serine were lower than that of serine because of the presence of bulky side group. Precipitation phenomena during $CO_2$ absorption were discussed by the aid of literatures.


  • 주제어

    Serine 칼륨염 .   이산화탄소 .   입체장애 .   금속염 .   침전.  

  • 참고문헌 (17)

    1. 심재구, 김 준한, 장경룡, 엄희문, “ Pi lot P l ant를 이용한 화력 발전소 배기가스 중 $CO_2$와 MEA의 흡수특성 대한환경공학회지, 25(12), 1557-1563(2003) 
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    3. Astarita, G., "Gas treating with chemical solvents," John Wiley & Sons, (1983) 
    4. Kohl, A. L. and Nielsen, R. B., "Gas Purification," 5th ed., Gulf Publishing Company, (1997) 
    5. Smith, J. M., van Ness, H. C. and Abbott, M. M., "Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics," McGraw Hill, (2001) 
    6. Portugal, A. F., Derks, P. W. J., Versteeg, G. F., Maga lhaes, F. D. and Mendes, A., "Characterization of potassium glycinate for carbon dioxide absorption purposes," Chem Eng. Sci., 62(23), 6534-6547(2007) 
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    14. Ma'mun, S., Svendsen, H. F., Hoff, K. A. and Juliussen, O., "Selection of new absorbe nts for carbon dioxide capture," Energy Converso Mgmt., 48(1), 251-258(2007) 
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  • 이 논문을 인용한 문헌 (6)

    1. Lim, Yun-Hui ; Jo, Young-Min ; Park, Joon-Seok 2011. "CO2 Absorption by Alkali-modified Amino Acid Salts" 공업화학 = Applied chemistry for engineering, 22(5): 526~531     
    2. Han, Sang-Jun ; Kim, Dae-Kyeong ; Lee, Jae-Hee ; Park, Sang-Hyeok ; Wee, Jung-Ho 2013. "Capture of Carbon Dioxide Emitted from Coal-Fired Power Plant Using Seawater" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, 35(5): 340~349     
    3. Lim, Yun Hui ; Adelodun, A.A. ; Jo, Young Min 2014. "Adsorption of Low-level CO2using Activated Carbon Pellet with Glycine Metal Salt Impregnation" 한국대기환경학회지 = Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, 30(1): 68~76     
    4. Shin, Jiyoon ; Han, Sang-Jun ; Wee, Jung-Ho 2014. "Leaching Property of Coal Fly Ash Using Water as the Solvent and Its Carbonation Performance" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, 36(3): 198~205     
    5. Kim, Eung-Jun ; Han, Sang-Jun ; Wee, Jung-Ho 2015. "Carbon Dioxide Capture and Carbonate Synthesis via Carbonation of KOH-Dissolved Alcohol Solution" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, 37(11): 597~606     
    6. 2016. "" Asian journal of atmospheric environment, 10(2): 99~113     

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