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Applied Chemistry for Engineering, Vol.29, No.4, 376-381, August, 2018
DOI10.14478/ace.2018.1022  Export Citation
폐촉매로부터 Pd회수 및 이를 이용한 Pd/C 촉매 재제조 기술 개발
Recovery of Palladium (Pd) from Spent Catalyst by Dry and Wet Method and Re-preparation of Pd/C Catalyst from Recovered Pd
김지선1, 권지수2, 3, 백재호2, 이만식2, †
  • 1화학생명공학과 브리시티컬럼비아 주립대학교
  • 2한국생산기술연구원 친환경재료공정그룹
  • 3울산대학교 화학공학과
Ji Sun Kim1, Ji Soo Kwon2, 3, Jae Ho Baek2, and Man sig Lee2, †
  • 1Chemical and Biological Engineering, University of British Columbia (UBC), 2360 East Mall, Vancouver, BC, Canada
  • 2Green material & processes group, Korea Institute of Industrial Technology (KITECH), 55, Jongga-ro Jung-gu, Ulsan, South of Korea
  • 3Department of Chemical Engineering, Ulsan University, 93, Daehak-ro, Nam-gu, Ulsan, South of Korea
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초록
본 연구는 무수말레인산의 수소화 반응 공정에서 발생한 palladium (Pd)/C 폐촉매에서 Pd를 회수하고 이 회수용액을 이용한 Pd/C 재제조 특성에 대해서 연구하였다. 폐촉매 내 담지체로 사용된 탄소(carbon)의 탄화를 위해 600-900 ℃에서 열처리를 진행하였고, 탄화된 촉매의 Pd의 함량을 XRF 및 ICP를 통하여 분석하였다. Pd의 함량이 가장 높게 나타난 탄화조건에서 탄화된 촉매를 이용하여 다양한 농도의 침출 용액을 사용하여 Pd를 침출하였으며, 이때 가장 높은 침출률을 나타나는 용액을 별도의 전처리 없이 Pd/C 촉매제조에서 전구체로 사용하였다. Pd용해를 위해 1,2 및 4 M HCl 용액을 침출용액으로 사용하여 가장 높은 회수율을 가지는 조건을 최적화하고자 하였다. 그 결과, 4 M HCl을 사용하였을 때 92.4%의 가장 높은 Pd 침출률을 확인하였다. 이후, ① 회수 용액을 전구체 용액으로 사용한 경우 ② 시약급 H2PdCl4 용액을 전구체 용액으로 사용한 경우, 두 가지 각기 다른 전구체 용액을 사용하여 각각 5 wt% Pd/C를 이온교환법으로 제조하였고, 전구체 용액에 따른 특성을 CO-chemisorption 및 FE-TEM으로 확인하였다. 그 결과 회수용액을 사용하여 촉매를 제조하였을 경우 2-5 nm의 균일한 입자크기와 34.6%의 분산도를 나타내어 기존 폐촉매가 가지는 약 5.02% 분산도보다 월등히 높은 것을 확인하였고, 시약급 전구체 용액을 사용한 경우와 비교하여도 동등 수준의 분산도를 가지는 것을 확인하였다.
The purpose of this study is to investigate and optimize an effectiveness process for the recovery of Pd from the spent Pd/C catalyst by the process of hydrogenation of maleic anhydride over Pd/C. Pd solution recovered from Pd/C catalyst was used to prepare Pd/C catalysts. Their characteristics were compared to those of Pd/C catalyst prepared by using a reagent grade precursor solution. Pd in the spent catalyst was leached by the modified process with dry and wet methods to obtain the high recovery ratio of Pd. The burn-out of carbon in the spent Pd/C catalyst was carried out in the rage of 600-900 ℃. Pd content of carbonized catalyst was confirmed by XRF and ICP. Pd was extracted from carbonized spent catalysts with acid solutions of 1,2 and 4 M HCl at a leaching temperature of 90 ℃ for 2 h. The high recovery ratio of Pd was shown as 92.4% that leached in 4 M HCl. Also Pd/C catalysts were prepared by using the leached solution and the reagent grade of H2PdCl4 as a precursor solution and the characteristics were analyzed by XRD, CO-chemisorption and FE-TEM. As a result, the dispersion of the catalyst prepared by using the leached solution was 34.6%, which was found to be equal to or more than that of the Pd/C catalyst prepared by the reagent grade precursor solution.
Keywords:Chemical reaction catalyst;Spent Pd/C;Recovery of Pd
  1. Burkhard R, Hoffelner W, Eschenbach RC, Resour. Conserv. Recycl., 10, 11 (1994)
  2. Jollie D, Platinum 2006-Interim Review, Johnson Matthey, Hertfordshire, England, UK (2006).
  3. Lee JC, Bull. Korean Inst. Metals Mater., 6, 384 (1993)
  4. Barakat MA, Mahmoud MHH, Hydrometallurgy, 72, 179 (2004)
  5. Kim MS, Kim BS, Kim EY, Kim SK, Ryu JW, Lee JC, J. Korean Inst. Resour. Recycl., 20, 36 (2011)
  6. Lait R, Lloyd-Owen DR, Laporte Chemicals Ltd, Recovery of palladium from catalysts, British Patent 922,021 (1963).
  7. Barakat MA, Mahmoud MHH, Mahrous YS, Appl. Catal. A: Gen., 301(2), 182 (2006)
  8. Jean-Marc Lalancette, World Patent PCT/CA2000/001590 (2000).
  9. Xie X, Meng X, Han KN, Miner. Metall. Process., 13, 119 (1996)
  10. Macdoulett CD, Reschke GW, Canadian Patent CA 2126899A1 (1994).
  11. Kim JS, Hong SS, Kim JH, Lee MS, Appl. Chem. Eng., 26(5), 575 (2015)
  12. Blasy M, Int. J. Sci. Res., 3, 454 (2014)
  13. Peter JH, David RV, Am. Mineral., 76, 1018 (1991)
  14. Farrauto RJ, Hobson MC, Kennelly T, Waterman EM, Appl. Catal. A: Gen., 81, 227 (1992)
  15. Sarioglan S, Platin. Met. Rev., 57, 289 (2013)
  16. Hao YZ, Li ZX, Tian JL, J. Mol. Catal. A-Chem., 265(1-2), 258 (2007)
  17. Qin YH, Jia YB, Jiang Y, Niu DF, Zhang XS, Zhou XG, Niu L, Yuan WK, Int. J. Hydrog. Energy, 37(9), 7373 (2012)