KR100738676B1 - 난분해성 폐수의 습식산화를 위한 세리아-지르코니아계전이금속 촉매 - Google Patents

Abstract

본 발명은 독성이 강하거나 난분해성인 화합물을 포함하는 폐수의 처리에 효과적인 습식산화에 사용되는 촉매에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 우수한 산소저장용량(OSC: Oxygen Storage Capacity)을 갖는 세리아-지르코니아 고용체를 활성금속의 분산도를 높여주는 촉매 담체로 사용함으로써 난분해성 폐수의 습식산화에 대한 반응활성이 향상된 촉매에 관한 것이다. 본 발명의 촉매는 세리아-지르코니아 고용체의 산화반응에서의 빠른 산소전달에 의해 촉매의 습식산화에 대한 반응활성이 증진될 수 있으며, 독성이 강하거나 난분해성인 화합물을 포함하는 폐수를 기존에 사용되는 촉매에 비해 보다 효과적으로 처리할 수 있다.

본 발명의 촉매를 사용하면 비교적 낮은 온도와 압력하에서 독성이 강하거나 난분해성 화합물을 포함하는 폐수를 효과적으로 처리할 수 있으며, 실제 습식산화를 이용한 수처리 공정에서 시설 설치비나 운전비를 절감할 수 있다.

세리아-지르코니아 고용체, 전이금속, 촉매습식산화

Description

난분해성 폐수의 습식산화를 위한 세리아-지르코니아계 전이금속 촉매 {Transition metal catalysts based on ceria-zirconia for wet air oxidation of refractory wastewater}

도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예로써, 제조된 촉매에 따른 페놀의 습식산화에서의 반응활성을 측정한 그래프를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 바람직한 실시예로써, 구리 촉매의 담지량 변화에 따른 페놀의 습식산화에서의 반응활성을 측정한 그래프를 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 바람직한 실시예로써, 제조된 촉매에 따른 p-클로로페놀의 습식산화에서의 반응활성을 측정한 그래프를 나타낸다.

본 발명은 독성이 강하거나 난분해성인 화합물을 포함하는 폐수의 처리에 효과적인 습식산화에 사용되는 촉매에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 우수한 산소저장용량(OSC: Oxygen Storage Capacity)을 갖는 세리아-지르코니아 고용체를 활성금 속의 분산도를 높여주는 촉매 담체로 사용함으로써 난분해성 폐수의 습식산화에 대한 반응활성이 향상된 촉매에 관한 것이다.

현대사회는 인구의 증가와 도시화, 다양한 산업의 발달로 인하여 수질오염이 심각한 문제로 대두되고 있다. 특히, 산업폐수의 경우에는 오염물의 부하량이 클 뿐만 아니라 신합성화학물질 사용의 증가로 인하여 오염물질이 다양화되고 있으며, 난분해성 물질에 의한 오염이 가중되고 있다. 폐수에 의한 수질오염을 줄이기 위하여 법적 규제가 강화되고 있으며, 이에 대비하기 위해서는 지금까지 이용되어 왔던 방법 이외에 고도산화처리기술 등과 같이 효과적으로 폐수를 처리할 수 있는 기술의 개발이 필요하다. 특히, 독성이 강하거나 난분해성인 오염물질을 포함하는 폐수, 농도가 높은 폐수의 처리가 가능한 비교적 소규모의 컴팩트형 폐수처리 시스템의 개발이 이루어져야 할 것이다.

산업폐수에 함유된 오염물질의 성질과 농도는 사용되는 원료에 의해 좌우된다. 산업폐수는 일반적으로 생활하수나 농업용수에 비해 높은 온도로 배출된다. 산업폐수는 독성이 강한 고농도의 화합물을 포함하므로 분리, 변형, 분해를 위하여 특별한 처리 과정이 필요하다. 다양한 생물학적, 물리학적, 화학적 처리방법과 이들을 조합한 방법들이 상기의 목적을 달성하기 위해 사용되고 있으나, 적용성, 효율성, 비용 측면에서 나름대로 한계를 가지고 있다. 특히, 산업폐수에 포함된 유해한 유기 화합물 중 페놀과 페놀류 화합물은 독성이 강하고, 쉽게 수질을 오염시키기 때문에 지난 20여 년 동안 많은 관심을 받아왔다. 게다가 분자량이 큰 방향족 탄소화합물의 산화반응에서 중간 생성물로 생성되기 때문에 고급 수처리 공정의 모 델 화합물로 사용되고 있다.

습식산화는 고온 (125~320℃), 고압 (0.5~20MPa) 하에서 공기 중의 산소를 산화제로 이용하여 수용액 중의 유기물을 산화하는 수처리 기술로써 액상의 오염물에 녹아있거나 분산되어 있는 산화 가능한 유기물 및 무기물의 처리가 가능하며, 농도가 높거나 독성이 강하여 생물학적으로 처리하기가 어려운 폐수를 처리하기에 적합하다. 습식산화를 통하여 수용액 중의 유기물들은 이산화탄소나 다른 무해한 최종산물로 전환된다. 온도가 높을수록 산화반응이 더 잘 진행되며 배출물에는 대게 저분자 산소함유 화합물을 포함한다. 산화 정도는 주로 온도, 산소분압, 반응기 내의 머무름 시간, 반응조건 하에서의 오염물의 산화되는 성질 등에 의해서 좌우되며 산화반응 조건은 처리의 목적(완전산화 또는 생물학적 처리를 위한 전처리)에 따라 좌우된다.

습식산화가 폐수처리용으로 사용될 경우 여러 가지 장점이 있는데, 단일공정에 의한 수처리가 가능하며 고농도 폐수도 희석 없이 처리 가능하고 COD, BOD 및 질소의 동시 제거가 가능하고 색도 제거와 살균이 동시에 이루어질 수 있다. 또한, 배가스에서 NO_x, SO_x, 악취가 없고 슬러지가 생산되지 않으며 운전이 간단하고 반응기가 안정적이며 설치 장소가 작아도 되는 등의 장점을 가지고 있다. 그러나 고온, 고압이라는 가혹한 반응조건을 견딜 수 있는 값비싼 재료가 사용된다는 문제가 존재한다. 따라서 온도 및 압력 등의 반응조건을 완화시켜 난분해성 오염물질을 처리하기 위한 전체적인 공정비용을 저감시킬 수 있도록 습식산화공정에 촉매를 투입하 여 반응에 참여시키는 촉매습식산화가 제안되었고, 이와 더불어 여러 가지 전이금속의 복합 산화물이나 귀금속을 주성분으로 하는 습식산화용 촉매도 개발되었다.

습식산화를 위한 촉매가 가져야 할 조건으로는 여러 가지가 있으나 가장 중요한 것으로는 우수한 반응활성과 유동적인 반응조건 변화에 따른 저항성, 내피독성 그리고 저렴한 제조가격 등을 들 수 있다.

난분해성 폐수의 습식산화에는 전이금속과 귀금속 촉매가 많이 사용되고 있다. 그러나 귀금속 촉매는 높은 생산비용과 촉매독에 대한 불안정성의 문제를 가지고 있다. 이와 같은 이유로 여러 가지 저렴한 금속산화물 촉매의 개발이 이루어지고 있지만, 현재까지 개발된 금속산화물 촉매는 활성면에서는 아직 귀금속 촉매를 능가하지 못하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로는 촉매활성을 개선하여 반응온도와 압력을 낮추는 것이 있다. 촉매의 활성을 향상시킬 수 있는 방법 중에는 반응활성이 우수한 금속산화물의 복합체를 제조하는 방법 또는 반응에 적합한 촉매 담체를 사용하거나 촉진제를 첨가하는 방법 등이 있으며, 이와 같은 연구들이 계속해서 진행되어 오고 있다.

촉매에서 담체는 금속이나 금속산화물이 매우 작은 입자로 분산될 수 있도록 기질을 제공함으로써 그것들의 표면적을 증가시키며, 활성성분의 소결을 방지하고 열적, 가수분해, 화학적 안정성을 향상시키는 역할을 한다. 촉매성분을 담체 표면에 골고루 분산시킴으로써 반응물과의 접촉효율을 높일 수 있으며, 이러한 방법을 통해 적은 활성금속의 함유량으로도 높은 촉매활성의 유지가 가능하며, 촉매의 제 조비용도 절약할 수 있게 되는 것이다. 최근에는 상기 목적뿐만 아니라, 흡착특성이 좋은 활성탄이나 산화환원 특성이 좋은 세리아를 함유하는 물질을 담체로 사용하여 촉매의 표면 특성을 개선시키려는 연구가 활발히 이루어지고 있다.

또한, 촉진제에 의해서도 촉매의 성능이 향상될 수 있다. 촉진제의 첨가에 의해 활성금속의 분산도가 좋아질 수 있으며, 촉매의 반응특성을 개선하여 전체적인 촉매활성을 향상시킬 수 있다. 세륨과 같은 금속이 촉진제로 첨가되면 촉매의 산화환원 특성을 개선하여 습식산화에서 향상된 촉매활성을 나타낼 수 있다.

습식산화용 촉매의 개발에 있어서 가장 중요하게 고려되어야 할 부분은 촉매의 반응활성과 안정성이다. 그리고 더 나아가 촉매의 상용화를 위해서는 촉매활성과 안정성에 못지않게 촉매의 가격과 프로세스의 운전비용이 중요한 부분을 차지하게 된다.

이에 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 노력한 결과, 세리아의 플루오라이트 구조 내에 존재하는 세륨 대신 지르코늄이 치환되어 구조 내에 산소의 이동을 위한 결함(defect)을 제공하여 우수한 산소저장용량과 안정성을 갖는 세리아-지르코니아 고용체를 촉매 담체로하여 활성금속이 담지된 촉매를 제조한다면 독성이 강하거나 난분해성인 화합물을 포함하는 폐수의 습식산화반응에서 빠른 산소전달을 가능하게 하여 상기한 목적을 달성할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 주된 목적은 독성이 강하거나 난분해성인 화합물을 포함하는 폐수를 효과적으로 처리할 수 있도록 촉매 담체와 촉진제의 기능을 모두 가진 세리아-지르코니아 고용체에 활성금속을 담지한 촉매를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 습식산화에서 안정성은 물론이거니와, 비용절감의 측면에 있어서 매우 효용이 높은 촉매를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 습식산화에서의 촉매활성을 향상시켜주기 위해 활성금속의 분산도를 높여줌과 동시에 빠른 산소전달을 가능하게 하는 세리아-지르코니아 고용체를 촉매 담체로 하고, 상기 담체에 전이금속이 담지된 것을 특징으로 하는 습식산화용 촉매를 제공한다.

본 발명은 상기 세리아-지르코니아 고용체, Ce_xZr_1-xO₂에서 x는 0.5 내지 0.65인 촉매를 제공한다.

본 발명은 상기 촉매로 되는 전이금속이 Mn, Fe, Co, Ni, Cu의 군에서 1종 또는 2종 이상 선택되어지는 촉매를 제공한다.

본 발명은 상기 촉매로 되는 전이금속의 함량이 0.5중량%~30중량%인 촉매를 제공한다.

본 발명은 상기 촉매로 되는 전이금속이 초기함침법(incipient wetness method)에 의해 담체에 담지된 후 건조와 소성과정을 거친 촉매를 제공한다.

이하, 본 발명의 내용을 더욱 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명의 촉매는 담체로써 세리아-지르코니아 고용체가 사용되며, 상기 담체는 세리아의 플루오라이트 구조 내에 존재하는 세륨 대신 지르코늄이 치환됨으로써 구조 내에 산소의 이동을 위한 결함(defect)을 제공하여 우수한 산소저장용량과 안정성을 갖는다.

본 발명의 촉매에서 담체로 사용된 세리아-지르코니아 고용체는 난분해성 폐수의 습식산화에서 Ce^{4 +}/Ce^{3 +} 쌍 (CeO₂ ↔ CeO_{2 -x}+x/2O₂)의 산화환원 과정을 통한 산소의 방출과 흡수에 의해 향상된 산화환원 특성을 나타낼 수 있으며, 상기 특성에 의해 촉매 담체 뿐만 아니라 촉진제로서 역할도 수행하게 된다. 상기 세리아-지르코니아 고용체, Ce_xZr_{1 - x}O₂에서 x는 바람직하게는 0.5 내지 0.65, 더욱 바람직하게는 0.65인 것이 좋다.

상기 세리아-지르코니아 고용체는 세륨과 지르코늄 각각의 금속에 대한 염화물이나 질산염 전구체, 더욱 바람직하게는 질산염 전구체를 증류수에 용해시킨 후, 암모니아수로 pH를 염기 조건으로 조절하고 가수분해 반응을 거쳐 침전된 금속 수산화물을 높은 온도에서 탈수반응을 거쳐 최종적으로 금속산화물을 생성하는 과정을 통해 제조할 수 있다.

상기 세리아-지르코니아 고용체는 난분해성 폐수의 습식산화에서 촉진제 및 촉매의 담체로써 기능하며, 이때 담체에 함유될 수 있는 활성금속의 종류는 특별한 한정을 요하지는 아니하나, 바람직하게는 전이금속으로써, 예를 들어 Mn, Fe, Co, Ni, Cu 등이 있으며, 이들 중에서 1종 또는 2종 이상 선택되어질 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 금속성분 중에서 구리(Cu)가 반응활성의 측면에서나, 경제적 측면에서 권장된다. 따라서 본 발명에서는 촉매성분으로 구리를 단독으로 사용하거나, 구리를 주재료로 하는 경우가 가장 바람직하다.

상기 활성금속의 함량은 특별한 한정을 요하는 것은 아니지만, 대체로 촉매의 함량이 증가할수록 반응활성은 증가하지만 표면적과 기공부피가 줄어드는 경향이 있으므로 적절한 범위에서 결정되도록 하는 것이 좋다. 이러한 촉매의 함량은 구체적인 금속의 종류에 따라 다소 차이가 있으나, 바람직하게는 0.5중량% 이상으로써, 더욱 바람직하게는 1~30중량%, 가장 바람직하게는 5~10중량%로 첨가되는 것이 좋다.

본 발명에 따른 습식산화용 촉매는 초기함침법(incipient wetness method)에 의해 제조될 수 있다. 활성금속의 전구체를 수용액 또는 유기용매에 혼합하여 혼합용액을 제조한 후, 상기 혼합용액을 초기함침법을 이용하여 세리아-지르코니아 고용체에 담지시킨다.

상기 담지시킬 활성금속의 전구체는 수용액 또는 유기용매에 잘 녹는 형태이면 어떤 형태이든 상관이 없으며, 더욱 바람직하게는 염화물이나 질산염 형태의 화합물을 사용한다.

상기 초기함침법으로 담지한 후 건조나 소성을 통해 열처리를 해주어 담지된 활성금속 성분을 안정화시켜준다. 80 내지 150℃ 정도, 더욱 바람직하게는 100 내 지 110℃로 유지되는 진공오븐에서 12 내지 24시간 건조시킨 후, 최종적으로 공기와 같은 산화성 분위기에서 100 내지 600℃정도, 더욱 바람직하게는 400 내지 500℃에서 소성함으로써 촉매 제조를 완료한다.

본 발명에 따른 촉매는 알루미나 또는 티타니아와 같은 일반적인 담체를 사용한 촉매에 비해 향상된 반응활성을 나타내었으며, 활성성분으로 담지한 전이금속 중에서는 구리가 가장 우수한 것으로 확인되었다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

[실시예 1] 세리아-지르코니아 고용체의 산소저장용량 측정

산소저장용량은 정해진 환원제의 부분압력과 온도에서 샘플로부터 추출될 수 있는 산소의 전체량으로부터 측정할 수 있다. 각기 다른 세륨과 지르코늄 함량을 갖는 세리아-지르코니아 고용체를 H₂(5%)/Ar을 흘려주면서 1000℃에서 30분 동안 환원시킨 후, 427℃로 냉각시켰다. 427℃에서 He을 흘려주면서 매 3분마다 산소를 펄스로 주입하여 파과곡선을 얻었으며, 이로부터 산소저장용량을 계산하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[표 1]

Sample	Total OSC (μmol-O2/g)
CeO2	533
Ce0.65Zr0.35O2	680
Ce0 .5Zr0 .5O2	629
Ce0.2Zr0.8O2	270
ZrO2	0

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 측정한 샘플 중에서 산소저장용량은 Ce_0.65Zr_0.35O₂가 680μmol-O₂/g으로 가장 높았으며 순수한 ZrO₂의 경우에는 흡수되는 산소가 없었다. 세륨의 함량이 50%에서 65% 사이일 때 순수한 세리아에 비해 향상된 산소저장용량을 확인할 수 있었다.

[실시예 2] 세리아-지르코니아 고용체에 전이금속을 담지한 촉매의 제조

본 발명에 따른 습식산화용 촉매의 제조하는 방법은 다음과 같다.

촉매 담체로는 산소저장용량이 가장 뛰어난 Ce_0.65Zr_0.35O₂인 세리아-지르코니아 고용체를 사용하였으며, 금속의 도입방법은 초기함침법을 사용하였다. 도입한 금속원소는 Mn, Fe, Co, Ni, Cu로 이들의 질산염을 전구체로 사용하였다. 질산염 전구체를 증류수와 혼합하여 혼합용액을 제조한 후, 상기 혼합용액을 초기함침법을 이용하여 세리아-지르코니아 고용체에 도입한 후 하기와 같은 건조와 소성을 통한 열처리를 해주어 담지된 활성금속 성분을 안정화시켜주었다. 100℃로 유지되는 진공오븐에서 12시간 건조시킨 후, 공기와 같은 산화성 분위기에서 500℃로 5시간 소성하여 최종 제조되었다. 제조된 촉매의 금속 함유량은 5중량%로 하였다.

[실시예 3] 페놀의 습식산화를 통한 제조된 촉매의 성능 측정

실시예 2에서 제조된 촉매를 페놀의 습식산화에 사용하여 상기 촉매의 성능을 조사하였다. 상기 촉매를 고압회분식 반응기에 3g/L의 양으로 부가한 다음, 150℃, 50atm(공기)에서 1,000 ppm 페놀 250㎖를 3시간 동안 분해 반응하였다. 일정 간격으로 샘플을 채취한 후 HPLC를 통하여 페놀의 농도를 측정하여 촉매의 반응활성을 조사하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.

도 1에서 보는 바와 같이, 세리아-지르코니아 고용체에 담지된 촉매에 의한 페놀의 습식산화 반응실험 결과, 구리 촉매를 사용한 경우에 45분의 반응으로 페놀이 완전히 제거되는 가장 우수한 반응활성을 보였으며, 망간 촉매도 3시간의 반응 종료 후 전환율이 94%로 우수한 반응활성을 나타내었다. 니켈, 코발트, 철 촉매의 경우에는 각각 69%, 53%, 45%의 전환율을 나타내었다.

[비교예 1] 알루미나 담지 촉매에 의한 페놀의 습식산화를 통한 촉매 성능 비교

실시예 2의 방법을 사용하여 촉매 담체를 알루미나로 하여 촉매를 제조하였으며, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 페놀의 습식산화에 적용하여 본 발명의 세리아-지르코니아 고용체에 담지된 촉매의 성능과 비교하였다.

알루미나에 담지된 촉매에 의한 페놀의 습식산화 반응실험 결과, 구리 촉매를 사용한 경우에 60분의 반응으로 페놀이 완전히 제거되었다. 망간, 니켈, 코발트, 철 촉매의 경우에는 각각 48%, 0.48%, 7%, 3%의 전환율을 나타내었다.

[비교예 2] 티타니아 담지 촉매에 의한 페놀의 습식산화를 통한 촉매 성능 비교

실시예 2의 방법을 사용하여 촉매 담체를 티타니아로 하여 촉매를 제조하였으며, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 페놀의 습식산화에 적용하여 본 발명의 세리아-지르코니아 고용체에 담지된 촉매의 성능과 비교하였다.

티타니아에 담지된 촉매에 의한 페놀의 습식산화 반응실험 결과, 구리 촉매를 사용한 경우에 90분의 반응으로 페놀이 완전히 제거되었으며, 망간 촉매의 경우에는 3시간의 반응이 종료된 후 92%의 전환율을 보였다. 니켈, 코발트, 철 촉매의 경우에는 각각 8%, 16%, 4%의 전환율을 나타내었다.

이와 같은 실시예 3과 비교예 1 및 2를 아래의 표 2와 같이 정리할 수 있다. 표 2의 구리가 담지된 촉매의 페놀 전환율에서 ( )는 페놀이 완전히 제거되었을 때의 반응시간을 의미한다.

[표 2]

구 분	촉 매	페놀 전환율 (%)
실시예 3	5 wt% Mn/Ce0.65Zr0.35O2	94
비교예 1	5 wt% Mn/Al2O3	48
비교예 2	5 wt% Mn/TiO2	92
실시예 3	5 wt% Fe/Ce0.65Zr0.35O2	45
비교예 1	5 wt% Fe/Al2O3	0.48
비교예 2	5 wt% Fe/TiO2	8
실시예 3	5 wt% Co/Ce0.65Zr0.35O2	53
비교예 1	5 wt% Co/Al2O3	7
비교예 2	5 wt% Co/TiO2	16
실시예 3	5 wt% Ni/Ce0.65Zr0.35O2	69
비교예 1	5 wt% Ni/Al2O3	3
비교예 2	5 wt% Ni/TiO2	4
실시예 3	5 wt% Cu/Ce0.65Zr0.35O2	100 (45분)
비교예 1	5 wt% Cu/Al2O3	100 (60분)
비교예 2	5 wt% Cu/TiO2	100 (90분)

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 페놀에 대한 분해활성이 가장 좋은 구리 촉매의 경우에도 세리아-지르코니아 고용체를 담체로 사용했을 때와 비교해 볼 때 알루미나 또는 티타니아 담체의 경우에는 15 내지 45분 정도의 반응이 더 필요한 것으로 나타났으며, 특히 철, 코발트, 니켈 촉매의 경우에는 본 발명의 촉매와 같이 세리아-지르코니아 고용체를 담체로 사용했을 때 반응활성이 현저하게 향상되는 것을 확인할 수 있다.

[실시예 4] 구리 촉매의 담지량에 따른 페놀의 습식산화 성능 측정

실시예 2의 촉매 제조방법을 사용하여 페놀의 제거효율이 가장 높았던 구리 촉매를 담지량이 1, 5, 7, 10, 15, 20, 25 중량%가 되도록 제조하였으며, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 페놀의 습식산화에 적용하여 담지량에 따른 성능을 비교하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다.

10중량%가 될 때까지는 촉매의 반응활성이 증가하지만, 그 이상이 되면 오히려 반응활성이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 담지량의 증가에 따른 활성금속의 뭉침과 촉매의 표면적 감소에 의한 것으로 사료된다. 본 실시예 4를 통해 구리를 담지한 촉매의 경우 10중량%가 최적의 담지량임을 확인하였다.

[실시예 5] p-클로로페놀의 습식산화를 통한 제조된 촉매의 성능 측정

실시예 2에서 제조된 촉매를 p-클로로페놀의 습식산화에 사용하여 상기 촉매의 성능을 조사하였다. 반응물이 p-클로로페놀인 것을 제외한 나머지는 실시예 3과 모두 동일한 조건에서 실험을 수행하였다. 도 3에서 보는 바와 같이, 구리 촉매에서는 반응 90분 이후 p-클로로페놀이 완전히 제거되었으며, 3시간의 반응 종료 후 망간 촉매는 79%의 전환율을 나타내었다. 철, 코발트, 니켈 촉매는 각각 14%, 22%, 27%의 제거효율을 보였다. 반응물이 페놀일 때의 경우와 마찬가지로, 구리 촉매가 가장 좋은 촉매활성을 나타내었다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 독성이 강하거나 난분해성인 화합물을 포함하는 폐수의 습식산화를 위한 촉매를 제공할 수 있다. 본 발명의 촉매를 사용하면 비교적 낮은 온도와 압력 하에서 폐수에 포함된 독성이 강하거나 난분해성 유기물을 효과적으로 제거할 수 있으며, 실제 습식산화를 이용한 수처리 공정에서 시설 설치비나 운전비를 절감할 수 있다. 또한, 희토류 금속과 전이금속류를 촉매 제 조에 사용함으로써 더욱 저렴한 비용으로 촉매를 제조할 수 있다.

Claims (6)

1. 세리아-지르코니아 고용체를 촉매 담체로 하고, 상기 담체에 전이금속이 담지된 것을 특징으로 하는 습식산화용 촉매.
2. 제 1항에 있어서, 세리아-지르코니아 고용체, Ce_xZr_{1 - x}O₂에서 x는 0.5 내지 0.65인 것을 특징으로 하는 촉매.
3. 제 1항에 있어서, 상기 전이금속은 Mn, Fe, Co, Ni, Cu의 군에서 1종 또는 2종 이상 선택되어지는 것을 특징으로 하는 촉매.
4. 제 3항에 있어서, 상기 전이금속의 함량은 촉매 중량을 기준으로 하여 0.5중량%~30중량%인 것을 특징으로 하는 촉매.
5. 제 1항에 있어서, 상기 촉매는 초기함침법으로 담지된 후 건조와 소성과정을 거친 것을 특징으로 하는 촉매.
6. 제 5항에 있어서, 상기 소성과정은 공기 분위기 하에서 400 내지 500℃로 소결시키는 것을 특징으로 촉매.

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