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분류 [하폐수] 기타
과제명 가스하이드레이트 형성을 통한 전해질 수용액으로부터 유가금속 회수에 관한 연구
연구기관 한국연구재단
연구기간 2015.05.01. ~ 2018.04.30.
연구비 300,000 천원
핵심키워드 하이드레이트, 유가금속, 온실가스, R22, 가스포집
요약

연구목적 및 필요성

 O 우리나라는 리튬, 마그네슘, 니켈, 타이타늄 등 총 35종을 희소금속으로 지정해 관리하고 있으며, 이러한 희소금속의 자원순환율은 50%도 되지 않아 자원순환율을 높일 시 연간 16,300억 원의 수입대체 효과를 볼 수 있을 것으로 추정됨

 O 유가금속 수용액으로부터 하이드레이트 형성 시 온실가스나 환경유해가스를 이용하면, 유가금속의 농도 증가 및 온실가스/환경유해가스 포집의 두 가지 목적을 달성할 수 있음

 O 이에 본 연구에서는 유가금속 수용액으로부터 하이드레이트 형성을 통해 유가금속의 농도를 높임으로써, 후에 있을 회수 공정이 효과적으로 이루어질 수 있도록 보조하는 공정을 제작하는 것을 목표로 함

 

연구 내용 및 범위

 O 유가금속·가스 선정 및 전해질 수용액 하이드레이트의 열역학적·분광학적 분석

 O 전해질 수용액 하이드레이트의 전해질 농도변화 측정 및 추가적인 분광학적 분석

 O 반응속도, 회수율 증진 연구 및 공정최적화 요소 기술 확립

연구성과

연구결과

 O 유가금속·가스 선정 및 전해질 수용액 하이드레이트의 열역학적·분광학적 분석

  - 회수 유가금속으로는 Ni, Mg, NaCl, 객체분자로 사용할 가스로는 CH4, N2O, R22를 선정함

  - Pure water에서 형성된 하이드레이트의 경우 R22 > N2O > CH4 순으로 형성이 원활함을 확인함

  - N2OR22가 상대적으로 열역학적이 안정성을 가지는 것으로 판단되었으며, 이를 통해 연구 대상 가스를 R22로 선정함

 O 전해질 수용액 하이드레이트의 전해질 농도변화 측정 및 추가적인 분광학적 분석

  - 낮은 weight %를 갖는 NaCl 용액으로부터 R22 하이드레이트를 형성함으로써 더 높은 농도의 weight %를 갖는 NaCl 용액을 얻을 수 있음

  - NiCl2의 농도가 증가함에 따라 수화물 형성의 효율이 water-hydrate 전환율에 따라 감소함

  - 분광학적 분석을 통해 R22 가스 하이드레이트 형성을 통해 NaCl, Mg, Ni 금속 회수의 적용이 가능함을 증명함

 O 반응속도, 회수율 증진 연구 및 공정 최적화 요소 기술 확립

  - R22 하이드레이트의 생성 속도의 이론적 예측을 위한 새로운 접근법을 이용하여 방정식을 만들어 RSS 압력감소 데이터는 실제 실험 데이터와 유사함을 확인함

  - 하이드레이트 형성의 겉보기 속도상수는 수용액의 NaCl, MgCl2, NiCl2 농도에 크게 의존한다는 것을 확인함

  - 가스 하이트레이트를 이용한 유가금속 회수에 R22 가스를 이용하는 것이 가장 경제적이라 사료됨

  - Memory Effect를 통해 유가금속 회수율을 증진시킬 수 있음

 

활용계획

 O 폐수의 유가금속 회수 공정을 추가하여 기존 공정의 효율 증대

 O 유가금속 회수율 증진을 통해 기술에 대한 경제적 문제 최소화

 O 효과적인 유가금속 회수 공정의 완성 및 환경 유해가스 포집의 목적 달성

 

주요성과

 O 보고서 1

 O SCI 논문 8

 O SCI 논문 2

 O 특허출원 2

첨부파일 가스하이드레이트형성을통한전해질수용액으로부터유가금속회수에관한연구.pdf
출처 국가과학기술정보센터
등록일 2021-06-10

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