【목적】 석탄연소 배기가스 내 다중 오염물질을 활성탄 상에서 저온(–20～–40℃) 산화흡착을 통해 일체화 제거할 수 있으며, 우수한 적용 전망과 환경적 효익을 갖는다. 【방법】 –20℃ 저온 조건에서 비활성 분위기 및 모의 배기가스에서 계층적 공극 활성탄, 석탄 기반 활성탄 및 두 종류의 코코넛 껍질 활성탄에 대한 NO 및 SO2의 흡착 과정을 각각 연구하였다. 【결과】 실험 결과, 비활성 분위기 하에서는 4종 활성탄의 NO 흡착 성능이 약하며 포화 질소 용량이 0.07 mg/g 미만이었다; SO2 흡착 포화 황 용량은 31.70～57.07 mg/g이었다. 모의 배기가스 조건에서 O2의 산화 작용으로 인해 활성탄의 포화 질소 용량이 3자리수 증가하였고, 포화 황 용량도 2~5배 증가하였으며, 최적 성능의 코코넛 껍질 활성탄–2의 포화 질소 용량은 175.70 mg/g, 포화 황 용량은 320.65 mg/g에 달했다. DFT 계산 결과, 톱니 모양의 탄소 모형에서 NO, SO2 및 산화물의 흡착 결합 에너지가 NO2 > SO3 > SO2 > NO 순임을 나타내어, NO 및 SO2가 NO2 및 SO3로 산화된 후 활성탄 표면에서의 흡착 능력이 크게 향상됨을 보여주었다. 【결론】 본 연구 결과는 저온 조건에서 석탄연소 배기가스 내 NO 및 SO2의 일체화 흡착 제거에 중요한 이론적 근거를 제공한다.

활성탄; 저온 흡착; 포화 질소 용량; 포화 황 용량; 밀도 범함수 이론