철 킬레이트 화합물을 이용한 친환경 황화수소(H2S) 제거공정은 1960년 영국의 Hartley에 의해 처음으로 소개 되었다. 철 킬레이트 화합물을 이용한 액상 촉매산화법은 황화물 기체의 물에 대한 용해도와 철 킬레이트 화합물의 산화환원 원리를 이용한 방법으로 상온상압 운전이 가능하며, 폐수 및 2차 오염이 없고, 운전 및 설비 비용이 저렴하여 최근에 혐기소화 발생 바이오가스에 응용되고 있다. 철 킬레이트 화합물의 황화수소 제거 메커니즘은 다음과 같다.
H2S (g) = H2S (aq.) : Henry's law
H2S (aq.) + 2Fe(III)-Chelates = 2Fe(II)-Chelates + S(s) + H+.
O2 (g) = O2 (aq.)
4Fe(II)-Chelates + 2H2O+ O2(aq.) = 4Fe(III)-Chelates + 4OH-.
본 연구에서는 상금속 킬레이트 촉매를 이용한 황화수소의 제거에서 가스는 액상 킬레이트용액에 용해되고 용해된 황화수소는 산소와 반응하여 물로 전환된다. 특히 수용액 중 황이온은 산소에 의해 고체황으로 침전되지만 일반적으로 산화작용을 촉진시키기 위하여 금속촉매를 사용하는 경우가 있다. 황화수소제거에서 주로 이용되는 경우는 철염과 킬레이트 EDTA를 사용하며 FeSO4-EDTA촉매를 개발하여 황화수소제거를 위해 흡수탑 공정에 적용하였다. 공정변수별로 철킬레이트 촉매를 이용한 2가나 3가 철을 사용하여 황화수소를 제거하기 위해 철염의 농도, 온도 그리고 pH 등을 달리하여 제거효율을 측정하여 보았다.

• 박영규(대진대학교 화학공학과)