Abstract
Since the reaction of mineral fixation proceeds with a very slow rate, the pretreatment method to increases the rate of carbonation reaction should be required. To increase the reactivity of serpentine with $CO_{2}$, two pretreatment methods are performed in this study. The heat treatment is done at $630^{\circ}C$. A heat-treated serpentine shows that the strength of -OH has a lower peak in FT-IR spectrum. Chemical pretreatment is the method of leaching of magnesium from serpentine using sulfuric acid at $75^{\circ}C$ for 1 h. Because the protonation of the oxygen atoms polarizes and weakens the Mg-O-Si bond, the removal of magnesium atoms from the crystal lattice was facilitated. After performing the pre-treatment of serpentine, $CO_{2}$ fixation experiments are performed with treated serpentine in the batch reactor. Heat-treated serpentine is converted into 43% magnesite conversion, whereas untreated serpentine has 27% of magnesite conversion. Although the results of the heat-pretreatment are encouraging, this method is prohibited due to excessive energy consumption. Furthermore chemical pretreatment serpentine routes have been proposed in an effort to avoid the cost prohibitive heat pretreatment, in which the carbonation reaction was conducted at 45 atm and $25^{\circ}C$. Chemical-treated serpentine, in particularly is corresponded to a conversion of 42% of magnesite compared to 24% for the un-treated serpentine.
이산화탄소의 광물고정화는 자연계의 풍화 작용을 모사한 것으로 매우 안정한 반응이지만 반응 속도가 매우 느리다. 이러한 반응 속도 증가를 위하여 광물의 전처리가 필요하다. 본 연구에서는 이산화탄소 광물고정화 속도 증가를 위한 두 가지의 전처리 방법을 소개하고 고정화 효율 증가를 확인하였다. 열적전처리는 $630^{\circ}C$에서 행해지는데, 이는 이산화탄소가 고정화되는 것을 방해하는 사문석 분자 내의 -OH기의 제거한다. FT-IR 피크를 통해 -OH기가 제거되는 것을 확인할 수 있다. 화학적전처리는 사문석 내의 주요 광물고정화 성분인 마그네슘 성분을 $75^{\circ}C$의 추출 온도에서 황산을 이용하여 추출해내는 것이다. 황산의 수소이온이 사문석 내의 결합을 약화시켜 마그네슘이 추출되도록 한다. 이는 ICP-AES와 XRF를 통하여 추출량을 확인하였다. 전처리가 끝난 사문석을 이용하여 이산화탄소 광물고정화 반응을 진행시 열적전처리의 경우 43%의 이산화탄소 고정화 효율을 나타내는데, 전처리를 하지 않았을 때 27%의 효율에 비하여 증가하였음을 확인하였다. 하지만 이 경우 많은 에너지가 소비된다는 단점이 있다. 화학적 전처리의 경우 열적전처리에 비해 45 atm, $25^{\circ}C$라는 비교적 온화한 조건에서 진행되는데, 이산화탄소 고정화 효율도 전처리 전인 24%에서 42%까지 상승하는 것을 확인할 수 있다.
