KR100262355B1 - 폐가스중의 오존 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해 탈지 또는 전기 도금 공정의 불용성 양극에서 발생되는 가스나, 수처리 및 염색 공정 등에서 나오는 폐가스중의 오존 가스에 pH 9 이상, 온도 35℃이하의 알카리 수용액을 분사 또는 분무시켜 오존 가스를 알카리 수용액에 용해시키고 10분 이상 유지하여 단시간에 용해된 오존 가스를 산소 가스로 분해시켜 제거하는 폐가스중의 오존 제거 방법을 기술 요지로 한다.

Description

폐가스중의 오존 제거 방법

본 발명은 전해 탈지 또는 전기 도금 공정의 불용성 양극에서 발생되는 가스나, 수처리 및 염색 공정 등에서 나오는 폐가스중의 오존 가스를 pH 9 이상, 온도 35℃이하의 알카리 수용액에 용해시켜 제거하는 폐가스중의 오존 제거 방법에 대한 것이다.

오존 가스는 산화력과 멸균력이 강하여 의료 기기의 소독, 폐수 처리, 염색 공정에서 발생되는 악취 제거 등에 많이 사용되고 있지만 세포를 파괴하는 성질이 있어 인체에도 해롭다.

고농도의 오존을 발생시키는 방법으로는 전기 방전법이 사용되고 있다. 이 방법에서는 두 전극 사이에 공기나 산소를 통과시키면서 전극에 교류 전압을 가하여 전기적 방전 에너지에 의해 원자 상태의 산소와 산소 이온들이 혼합된 플라즈마가 형성되고 산소 가스와 원자 상태의 산소가 결합하여 오존이 생성된다. 이외에 저농도의 오존은 번개에 의해 발생되거나 공기중의 질소 산화물이 태양에서 오는 자외선을 흡수하여 분해되면서 발생된 원자 상태의 산소와 산소 가스가 결합하여 생성된다. 특히, 전기 화학적인 반응에 의해 납-주석-(은)합금, 백금, 카본, 이리듐 등의 백금속 금속 산화물이 코팅된 티타늄 등의 불용성 양극에서 표준 환원 전위 1.51V이상에서 물이 분해되면서 오존과 수소 이온이 발생되며 이때의 반응식은 식(1)로 표시된다.

위에서 열거한 불용성 양극들에서 전류 밀도 1A/dm²이상의 고속 전해의 경우에 알카리 용액에서 전해 탈지나 황산계의 산성 아연 도금 공정들의 불용성 양극에서 발생된 가스를 분석한 결과 전해 조건에 따라 약간의 차이는 있지만 0.1-5%의 전류 효율로 오존이 발생됨을 확인하였다.

오존은 그 자체가 열역학적으로 불안정하기 때문에 반응식(2)와 같이 열을 흡수하면서 산소 가스로 분해되는 특성이 있다. 그러나, 이 속도는 매우 느리기 때문에 속도를 증가시키기 위하여 고온 가열법과 촉매법을 사용하고 있다.

가열법은 오존 가스를 300℃정도의 고온으로 가열하므로 수초 사이에 오존이 분해되며, 가스의 가열에 에너지가 소모되므로 폐열을 활용할 수 있는 분야에 적용하기가 쉽다.

반면, 촉매법은 활성탄, 이산화망간, 백금, 팔라듐, 니켈 또는 산화아연 등에 오존 가스를 흡착시키므로 분해 속도를 증가시키는 방법으로 전자 복사기 또는 의료 소독기 등에서 발생되는 소량의 가스를 제거하기에 적합하다.

따라서, 전기 도금 또는 전해 탈지 등의 전해 공정과 폐수 처리 및 피혁 공장에서 발생되는 폐가스중에 포함된 오존 가스는 기존의 가열법이나 촉매법으로 제거하기에는 적합하지 못한데, 그 이유는 가스의 양이 많고 가스중에 다른 화학물질이나 먼지등이 존재하므로 가열법을 적용시 가스의 가열에 많은 에너지가 소모되며, 촉매법에 의해 처리시 화학물질이나 먼지등이 촉매에 부착되어 촉매의 기능이 쉽게 상실되기 때문이다.

본 발명에서는 알카리 수용액에 용해된 오존은 빠르게 산소로 분해되는 특성과, 수용액이 저온일수록 오존의 용해도가 높다는 성질을 활용하여 기존의 알려진 오존과 관련된 두가지 특성을 착안하여 오존 제거 방법을 도출한 것으로, 전해 과정이나 악취 제거 및 수처리 공정에서 발생되는 대량의 폐가스를 저렴하고 효율적으로 처리할 수 있는 폐가스중의 오존 제거 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1도는 본 발명을 적용하는 폐가스중의 오존 제거 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 2, 3 ; 순환조 4 : 분무실

5 : 중화실 6 : 세척실

7 : 분무 노즐 8 : 순환펌프

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 오존이 포함된 폐가스에 35℃이하이고, pH가 9이상인 알카리 수용액을 분사 또는 분무시켜 오존 가스를 용해되게 하고 알카리 수용액의 순환 주기를 10분 이상이 되게 하여 오존 가스를 분해시키는 것을 특징으로 하는 폐가스중의 오존 제거 방법을 제공한다.

이하에서는 본 발명을 상세하게 설명한다.

오존이 함유된 폐가스에 pH 9 이상이고, 온도가 35℃이하인 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 등의 알카리염을 용해시킨 알카리수용액을 분무 또는 분사시켜 알카리 수용액에 흡착 용해시킨다. 분무 또는 분사된 알카리 수용액을 응축 및 결집시켜 순환조에 모이게 하고 순환조에 모여 있던 일부의 알카리 수용액은 펌프에 의해 다시 분사 또는 분무 노즐로 보낸다. 이때 알카리 수용액의 순환되는 시간이 10분 이상 소요되면 알카리수용액에 용존된 오존은 대부분 산소로 분해된다. 이 과정에서 알카리수용액의 수산 이온 농도가 감소하여 pH 9 이하로 되면 용존된 오존의 분해 속도가 감소하여 순환조를 크게 하여야 하고, 순환 시간을 길게 하여야 한다.

알카리수용액의 수산 이온 농도가 높을수록 분해 속도가 빨라져 순환조를 작게할 수는 있으나 알카리수용액을 제조하는 비용이 증가하므로 수산 이온 농도의 상한치는 경제적인 면과 알카리염의 용해도에 의해 제한되는 것이다.

알카리수용액의 분무 또는 분사실을 통과한 폐가스는 약간의 알카리염이 용해된 수용액이 존재하므로 황산 또는 염산등으로 제조된 pH 5.5 이상의 약산성의 수용액을 분사시켜 중화시키고 다시 물을 분사시켜 중화된 염의 성분을 제거한 후 공기중으로 내보낸다.

이하에서는 실시예와 관련하여 본 발명을 설명한다.

[실시예]

도 1에는 본 발명을 실시하기 위한 폐가스중의 오존을 제거하기 위한 설비가 개략적으로 도시되고 있는데, 오존 제거 설비(10)는 하부의 알카리수순환조(1), 묽은산의 순환조(2), 물의 순환조(3) 및 상부의 알카리수용액 분무실(4a, 4b, 4c, 4d), 알카리수용액 중화실(5), 알카리수용액 세척실(6)으로 이루어지며, 분무실과 중화실 및 세척실에는 각각 분무 노즐(7)이 설치되고 순환조에는 순환펌프(8)가 구비되는 구성이다. 도면에서 화살표는 폐가스의 흐름 방향을 나타내고 있다. 여기에서 각 구성품의 제원은 아래와 같다.

표 1은 오존 농도가 2000ppb인 산소가스를 1㎥/초의 속도로 도 1 도시장치를 통과시킨 후 배출되는 가스중의 오존 농도 변화를 나타낸 것이다. 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 중성의 물에 오존을 용해시킬 경우 일부의 오존이 제거되며, pH 10에서 온도가 40℃이상인 경우 제거 효과가 미약하고 온도가 35℃이하이고 pH 9 이상의 알카리수용액의 경우가 오존 제거 효과가 탁월한 것을 알 수 있다.

따라서, 상기 설명한 본 발명의 폐가스중의 오존 제거 방법에 의하면, 알카리 수용액에 용해된 오존은 빠르게 산소로 분해되는 특성과, 수용액이 저온일수록 오존의 용해도가 높다는 성질을 활용하여 기존의 알려진 오존과 관련된 두가지 특성을 착안하여 오존을 제거하므로, 전해 과정이나 악취 제거 및 수처리 공정에서 발생되는 다량의 폐가스를 저렴하고 효율적으로 처리할 수 있어서 원가 절감 및 생산성 향상에 기여하는 효과가 달성되는 것이다.

Claims (1)

1. 오존이 포함된 폐가스에 35℃이하이고, pH가 9이상인 알카리 수용액을 분사 또는 분무시켜 오존 가스를 용해되게 하고 알카리 수용액의 순환 주기를 10분 이상이 되게 하여 오존 가스를 산소 가스로 분해시켜 오존 가스를 제거하는 것을 특징으로 하는 폐가스중의 오존 제거 방법.