매립가스는 유기물의 소화로 발생되는 복합성 가스이며 주성분인 메탄(CH4), 이산화탄소(CO2) 이외에 황화수소(H2S), 암모니아(NH3), 할로겐 탄화수소, 휘발성유기규소화합물(VMSs)을 포함한다. 매립가스의 구성물질 중 황화수소는 주요 악취물질로 반응성이강하며 휘발성유기규소화합물은 매립가스 내 불순물로 장치 부식의 원인이 될 수 있다. 따라서 매립가스의 효율적인 자원화를 위해서는 매립가스 내 황화수소 및 휘발성유기규소화합물의 전처리가 필요하다. 본 연구는 황화수소와 휘발성유기규소화합물의 전처리공정으로서 흡착공정을 개발하고, 우선 황산철용액으로 개질된 활성탄을 제조하고 개질 활성탄의 흡착특성을 평가하고자 하였다. 실험에 사용된 흡착제는 식물계 활성탄에 황산철(FeSO4･7H2O)용액으로 첨착하였다. 흡착 방법으로는 흡착제가 채워진 유리재질의 흡착관에(∅10×150 mm) 황화수소 및 휘발성유기규소화합물 중 D4를 질소(99.999%)와 함께 0.3 L/min으로 유입시켜 유출농도가 유입농도의 5%로 배출 될 때를 파과점으로 하여 측정하였다. 황화수소는 초기농도 1%에서 질소와 혼합하여 3,333 ppm으로 유입되었으며, 휘발성유기규소화합물인 D4는 650 ppm으로 유입되었다. 황화수소는 10 ppm까지 황화수소 센서를 이용하여 측정하였고 이후 GC-PFPD로 분석하였으며 휘발성유기규소화합물인 D4는 GC-FID를 이용하여 분석하였다. 개질된 활성탄의 비표면적은 1205.4 m²g-1로 비개질 활성탄의 비표면적인 1111.3 m²g-1 보다 큰 값을 보여주었다. 또한, 주사형 전자현미경 분석을 통해 입경크기 및 표면기공을 확인한 결과 개질된 활성탄의 표면기공이 1 μm 이하부터 8 μm 까지 다양하게 분포되어 있었다. 개질된 활성탄의 황화수소 및 휘발성유기규소화합물의 흡착능은 각각 0.256 g/g, 0.413 g/g으로 비개질 활성탄의 흡착능인 0.023 g/g에 비해 매우 높은 흡착능을 보여주었다. 개질된 활성탄의 첨착된 철에 의한 화학흡착과 제조과정에서 형성된 활성탄 표면의 관능기가 황화수소 및 휘발성유기규소화합물의 흡착에 영향을 주는 것을 판단된다.

Volatile organic silicon compounds (namely as siloxanes) are impurities in biogas generated from landfill and biogas.They have been known to cause damages to gas combustion engines. However, factors affecting process design decisionshave been less studied. In this research, we experimentally determined the gas-liquid partition coefficients (Kp) of siloxanesby applied the equilibrium partition experiment in closed system. we also investigated the effects of liquid solutes onsiloxanes partitioning. Five different types of siloxanes and five different types of liquid solutes (distilled water, nutrientsolution, ferrous sulfate solution, and surfactant solutions) were selected for this study. Dimensionless gas-liquid partitioncoefficients of siloxanes were determined to be 8.808 for L2, 2.278 for L3, 1.455 for L4, 3.435 for D4, and 0.770 forD5. Partition coefficients varied by liquid solutes, Especially for surfactants as liquid solutes, mass transfer of siloxanesfrom gas to liquid was enhanced, showing the lowest coefficients of partitioning.

This study assessed the analysis method for measuring volatile organic silicon compounds (namely as siloxanes) by usinggas chromatography with flame ionization detector. Calibration standard gas was made in a laboratory by using six volatileorganic silicons as model gas. Two different types of working gas were prepared to evaluate quality control in GC-FIDanalysis. Less than 0.2 RSD% of repeatability of retention time was observed in the analysis of calibration standard gas. Inthe linearity test, the highest coefficient of determination (R2) was found to be 0.997 for L2 among volatile organic siliconcompounds. This study demonstrated that quantification of volatile organic silicon compounds can be performed by usingGC-FID analysis with direct injection mode, and the GC calibration can be covered by the gas-phase standard method.

유기성폐기물 처리 시 발생되는 매립가스 및 혐기성소화가스는 높은 메탄함량으로 인해 연소를 통한 열 회수나 발전 등의 방법으로 자원화가 활발히 진행되고 있다. 그러나 바이오가스 중에는 다양한 미량물질 가운데 휘발성유기규소화합물은 연소에 의해 이산화규소를 형성하고 가스엔진이나 가스터빈 등의 고비용 설비에 축적되어 기기손상 및 자원화효율 저하를 유발한다. 따라서 최근 휘발성유기규소화합물인 실록산은 바이오가스 연소 전에 필수적으로 제거해야 하는 물질로 인식되고 있으며, 이를 위한 다양한 제거방법 연구 중에서는 흡착제거가 가장 일반적인 방법으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 활성탄 및 고분자 trap 역할에 주로 이용되는 제올라이트를 이용하여 실록산의 흡착제거 성능을 평가하고자 하였다. 흡착제로는 다양한 제올라이트(A형, X형, Y형, β형 제올라이트 및 ZSM-5)와 일반적인 흡착제인 활성탄을 결과 비교를 위하여 사용하였으며, 실록산은 매립가스 중 가장 높은 빈도와 농도로 발생되는 oxtamethyl-cyclo-tetrasiloxane (D4)를 흡착질로 사용하였다. 등온에서의 흡착평형실험결과, D4 흡착용량은 activated carbon의 및 β형 제올라이트가 43 mg/g, ZSM-5 및 A형 제올라이트가 각각 24, 16 mg/g으로 나타났고, X형과 Y형 제올라이트는 2 mg/g 미만으로 흡착효과가 거의 나타나지 않았다. 일반적으로 제올라이트는 분자체 역할을 하는 동공(cavity)의 모양 및 사이즈에 의해 흡착특성이 결정되는 것으로 알려져 있으나, 본 결과에서는 실록산(D4)은 제올라이트의 극성에 의한 선택성의 영향이 더 큰 것으로 나타났다.