온도와 가스 농도에 따른 이산화탄소 흡착량 비교 분석(DVS Carbon)

온도는 흡착재의 가스 흡착 과정에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나 입니다. 흡착 시 발열(exothermic) 반응인지 흡열(endothermic) 반응인지에 따라 흡착을 촉진하거나 저해할 수 있고 흡착제의 사용 환경과 재생 조건 등을 설계하는 데 필수적이기 때문입니다.

온도가 흡착제의 성능에 미치는 영향을 알기 위해 3가지 온도에서 가스 농도일정 간격으로 변화시켜 가며 질량 변화를 관찰해보았는데요. 매우 유의미한 결과를 얻을 수 있었습니다. 다음은 설정한 분석 조건입니다.

분석 프로그램(Method)

1. 분석 온도 : 25℃, 35℃, 45℃
2. CO₂ 농도 : 0 ~ 90 vol%, 5% 간격
3. 농도 변경 조건 : 현재 농도에서 질량 변화가 거의 없을 때 다음 농도로 변경 (분당 질량 변화율 0.005%/min 미만)

위와 같이 진행한 분석 결과를 아래에서 같이 확인해 볼까요?

DVS Carbon 분석 결과(Analysis result)

온도에 따른 흡착양을 비교 분석할 수 있을 뿐 아니라 개별 시료에 대해서는 농도에 따른 흡착 거동을 확인하여 흡착이 일어나기 시작하는 농도를 확인하거나, 어떤 농도에서 흡착율이 높은지 등을 평가할 수 있습니다.

등온 조건에서 시료의 가스 농도 변화에 따른 질량 변화를 매우 정확하고 쉽게 확인할 수 있습니다.

각 농도에서 질량 변화량을 한 번에 요약하여 확인할 수 있습니다. 시료 별 결과를 비교하기 용이합니다.

각 온도 조건의 결과를 종합하면 다음과 같이 온도에 따라 흡착제의 흡착 특성을 비교할 수 있습니다. 분석한 시료는 실리카겔(Silicagel) 인데요. 다공성(porous material) 물질이다 보니 25도에서는 질량의 7%까지 흡착이 된 걸 확인 할 수 있습니다. 특히 처음에 관측하고자 했던 온도에 따라 흡착 성능이 감소하는 것도 관찰 할 수 있었습니다.

이번에는 DVS Carbon을 이용해 온도에 따른 CO₂ 가스의 흡착 성능을 평가해 봤습니다. 탄소 포집 소재나 제품의 사용 환경, 재생 환경 등을 평가하기 위해서는 반드시 필요한 분석이기 때문에 관련 분야에서는 꼭 시도해 볼만한 실험인 것 같습니다.