With rapid industrial development, the combustion of fossil fuels has also increased, and technologies for treating nitric oxide waste are being studied worldwide. Recently, an absorbent-based wet scrubber capable of selective and high-efficiency nitric oxide treatment has attracted increasing attention. In this study, a method of electro-chemically converting nitric oxide collected from wet scrubbers into valuable nitrate products has been developed.
Ferrous ethylenediaminetetraacetate was selected for the proposed approach as a suitable metal chelate absorbent through screening. The absorbed nitric oxide was electro-chemically converted into nitrate, and synthesis efficiency was improved by studying parameters and related mechanisms. The optimal conditions were identified for oxidising the absorbed nitric oxide, and the nitrate concentration and absorbent re-use were confirmed. Nitric oxide was electrically desorbed from the absorbent, and nitrate was synthesised from the separated nitric oxide using a gas diffusion electrode-based system. The production efficiency was considerably increased by selecting the metal oxide catalyst, and the application potential of the process was demonstrated through long-term operation experiments.
Therefore, the proposed strategies are promising for application to sustainable next-generation nitrogen cycling to synthesise valuable products while simultaneously treating air pollutants.
산업의 급격한 발달에 따라 화석 연료 사용량 역시 증가해왔으며, 이로부터 야기되는 폐산화질소를 처리하기 위한 기술들이 전세계적으로 연구되고 있다. 최근 산화질소의 선택적 고효율 처리가 가능한 흡수제 기반 습식 스크러버가 주목받고 있음에 따라, 본 연구에서는 이로부터 흡수된 산화질소를 전기화학적으로 유용 산물인 질산염 형태로 전환 가능한 공정을 개발하였다. 제안된 공정에 적합한 금속 킬레이트에 대한 선별 과정을 통해 2가철-에틸렌 다이아민 테트라 아세트산이 흡수제로 선택되었다. 이를 매개로 흡수된 산화질소를 전기화학적으로 질산염으로 전환하였으며, 변수 및 메커니즘 연구를 통해 합성 효율을 향상시켰다. 흡수된 산화질소 산화 반응의 최적 조건을 파악함은 물론, 농축 및 흡수제 재사용 가능성 역시 보였다. 흡수제로부터 산화질소를 전기적으로 탈착하였으며, 분리된 산화질소로부터 기체확산전극 기반 시스템을 이용하여 질산염을 합성하였다. 금속산화물 촉매를 선별하여 합성 효율을 대폭 상승시켰고, 장기 운영 실험으로 공정의 실증 가능성을 확인하였다. 따라서 본 박사학위 논문연구에서 제안된 공법들은 대기오염물질 처리와 유용자원 생산을 동시에 수행할 수 있는 차세대 지속가능형 신공정으로 활용 가능할 것으로 기대된다.
