KR100492398B1 - Purifier using Plasma and adsorbent - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡착방식의 정화장치에서 플라즈마를 발생시켜 오염물질을 분해 및 살균하고 흡착성능을 오래 유지할 수 있도록 된 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 장치는, 도체로 된 제1 전극; 제1 전극을 감싸는 관 형상으로 되어 있는 제2 전극; 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하고, 내부에 흡착제가 채워진 제1 유전체관으로 구성되어 제1전극과 제2전극에 교류전원을 인가하고 제1 유전체관에 반응가스를 주입하여 플라즈마를 발생시키고, 제1 유전체관으로 오염물질이 포함된 액체나 기체를 주입하여 오염물질을 상기 흡착제로 흡착시키며, 상기 생성된 플라즈마에 의해 액체나 기체에 포함된 미생물을 살균하고 흡착제의 흡착성능을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a purification apparatus using a plasma and an adsorbent that can generate a plasma in the adsorption type purification apparatus to decompose and sterilize contaminants and maintain the adsorption performance for a long time. Such an apparatus of the present invention comprises: a first electrode made of a conductor; A second electrode having a tubular shape surrounding the first electrode; And a first dielectric tube disposed between the first electrode and the second electrode and filled with an adsorbent therein to apply AC power to the first electrode and the second electrode and inject a reaction gas into the first dielectric tube to generate plasma. And injecting a liquid or gas containing contaminants into the first dielectric tube to adsorb the contaminants into the adsorbent, sterilizing microorganisms contained in the liquid or gas by the generated plasma, and improving the adsorption performance of the adsorbent. Characterized in that it can.

따라서 본 발명은 흡착제 자체 특성에 의한 오염물질의 제거는 물론, 플라즈마 방전에 의한 오염물질의 분해 기능 및 오존에 의한 살균 기능을 부가하여 더욱 효과적으로 오염물질을 처리할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the present invention has the effect of removing pollutants by the adsorbent itself, as well as the decomposition function of the pollutants by plasma discharge and sterilization by ozone to more effectively treat the pollutants.

Description

플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치{Purifier using Plasma and adsorbent}Purifier using plasma and adsorbent {Purifier using Plasma and adsorbent}

본 발명은 오염물을 처리하는 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡착방식의 정화장치에서 플라즈마를 발생시켜 오염물질을 분해 및 살균하고 흡착성능을 오래 유지할 수 있도록 된 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치에 관한 것이다.The present invention relates to a purifier for treating contaminants, and more particularly, to a purifier using plasma and an adsorbent that generates plasma in an adsorption type purifier to decompose and sterilize contaminants and maintain adsorption performance for a long time. It is about.

일반적으로, 산업화 과정에서 상품을 생산하는 제조업체들이 많이 증가하게 되었는데, 이러한 제조업체들이 상품을 생산하는 과정에서 발생된 오염물질을 하천이나, 호소, 해안 등에 무단으로 방류함으로써 수질을 오염시켜 자연환경이 파괴되는 현상이 증가하게 되었다.In general, the number of manufacturers who produce goods during the industrialization has increased, and these manufacturers contaminate water quality by unauthorized discharge of pollutants generated in the process of producing goods to rivers, lakes, shores, etc., destroying the natural environment. This phenomenon has increased.

이러한 환경공해 특히, 수질오염을 해소하기 위하여 종래 가장 많이 사용되는 폐수처리 방법은 수산화물을 이용하여 오염물질을 침전시키는 방법이다. 이 방법은 균등조로부터 일정한 비율로 폐수를 끌어들이고 폐수의 pH농도를 수산화물 형성에 알맞게 조정하여 중금속의 수산화물을 형성하고, 여기에 침전효율을 더욱 높일 수 있도록 하는 응집제를 첨가하여 오염물을 응집·침전시키는 것이다. 그러나 이러한 방법은 침전된 부유물질이나 수산화물의 슬러지를 기계적인 탈수기로 탈수시켜야 하는 번거로움과 2차 환경오염을 가져오는 문제점이 있다. In order to solve such environmental pollution, especially water pollution, the most conventional wastewater treatment method is a method of precipitating pollutants using hydroxides. This method draws the wastewater from the equalization tank at a constant rate and adjusts the pH concentration of the wastewater to the hydroxide formation to form the hydroxide of heavy metal, and adds flocculant to increase the sedimentation efficiency. It is to let. However, this method has the problem of having to dehydrate the sludge of suspended suspended solids or hydroxides with a mechanical dehydrator and secondary environmental pollution.

또한, 흡착제를 이용한 폐수처리 방법은 제올라이트, 탈크, clay, 활성탄 및 활성탄소 섬유 등과 같은 소재를 사용함으로써, 이들 소재의 조합에 따라 거의 모든 악취와 중금속 물질을 제거할 수 있으나 폐수가 발생하고 여러 단계의 공정이 요구되며 흡착제(흡착필터)를 자주 교체해주어야 하는 문제점이 있다.In addition, the wastewater treatment method using the adsorbent uses materials such as zeolites, talc, clay, activated carbon and activated carbon fibers, so that almost all odors and heavy metal substances can be removed depending on the combination of these materials, but wastewater is generated and The process is required and there is a problem in that the adsorbent (adsorption filter) must be replaced frequently.

또한, 바이오 필터를 이용한 폐수처리 방법은 인위적으로 미생물을 증식하여 미생물이 서식하는 필터내에서 피처리물을 산화 및 분해하여 제거하는 방법으로서, 이 방법은 미생물이 서식하기에 적합하도록 바이오 필터의 온도를 유지해 주어야 하는 번거로움이 있다. In addition, the wastewater treatment method using a biofilter is a method of artificially multiplying microorganisms to oxidize and decompose and remove a to-be-processed object in a filter in which the microorganisms inhabit. There is a hassle to keep.

그 외, 전기자기력, 자외선 및 전자 가속기를 이용한 폐수처리 방법은 약품 투입이 거의 없고, 규모가 작으며, 2차 오염이나 최종 폐기물의 발생이 적으나, 장비설치비 및 유지 관리비가 많이 들고 많은 양의 폐수를 처리할 수 없는 문제점이 있다. In addition, the wastewater treatment method using electromagnetism, ultraviolet rays and electron accelerators has almost no chemical input, is small in size, generates little secondary pollution or final waste, but has high equipment installation and maintenance costs and a large amount of wastewater. There is a problem that can not treat waste water.

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전극 사이에 흡착제를 넣고 플라즈마를 발생시킴으로써 오염물질을 흡착하는 성능을 오래 유지시켜 흡착제를 반영구적으로 사용할 수 있게 하고, 플라즈마 방전시 생성된 오존으로 살균기능을 가지며 플라즈마에 의해 오염물질을 분해할 수 있는 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made in order to solve the above problems, by inserting the adsorbent between the electrodes to generate a plasma to maintain the ability to adsorb contaminants for a long time to use the adsorbent semi-permanently, as the ozone generated during plasma discharge It is an object of the present invention to provide a purifying device having a sterilizing function and capable of decomposing contaminants by plasma.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 따른 장치는 도체로 된 제1 전극; 상기 제1 전극을 감싸는 관 형상으로 되어 있는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고, 내부에 흡착제가 채워진 제1 유전체관으로 구성되어 상기 제1전극과 제2전극에 교류전원을 인가하고 상기 제1 유전체관에 반응가스를 주입하여 플라즈마를 발생시키고, 상기 제1 유전체관으로 오염물질이 포함된 액체나 기체를 주입하여 오염물질을 상기 흡착제로 흡착시키며, 상기 생성된 플라즈마에 의해 액체나 기체에 포함된 미생물을 살균하고 상기 흡착제의 흡착성능을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the apparatus of the present invention comprises a first electrode made of a conductor; A second electrode having a tubular shape surrounding the first electrode; And a first dielectric tube disposed between the first electrode and the second electrode and filled with an adsorbent therein to apply AC power to the first electrode and the second electrode and inject reaction gas into the first dielectric tube. To generate a plasma, inject a liquid or gas containing contaminants into the first dielectric tube to adsorb contaminants to the adsorbent, sterilize microorganisms contained in the liquid or gas by the generated plasma, and It is characterized in that the adsorption performance of can be improved.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명이 적용되는 정화장치의 시설 예이다. 1 is a perspective view of a purification apparatus using a plasma and an adsorbent according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is an example of a facility of the purification apparatus to which the present invention is applied.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치는 금속 혹은 전도성 물질의 상압 방전용 제1, 2, 3 전극(10,11,12)과, 제2 전극(11)과 제3 전극(12)의 내측에 있는 제1, 제2 유전체관(20,21), 오염물을 흡착하는 흡착제(40), 및 가스와 오염물의 이동이 가능한 제1, 2, 3 주입구(50,51,52)와 제1,2 배출구(53,54)로 구성된다. First, referring to FIG. 1, a purifier using plasma and an adsorbent according to the present invention may include first, second, and third electrodes 10, 11, and 12, and second and second electrodes 11 and 11 for atmospheric pressure discharge of a metal or a conductive material. The first and second dielectric tubes 20 and 21 inside the third electrode 12, the adsorbent 40 to adsorb contaminants, and the first, second and third injection holes 50 to move gas and contaminants. 51 and 52 and first and second outlets 53 and 54.

내부 중앙에는 금속 봉의 형태로 플라즈마 방전을 발생시키는 제1 전극(10)이 있으며, 이 제1 전극(10)을 중심으로 서로 직경이 다른 2개의 원통형 관 즉, 제2, 3 전극(11,12)이 위치한다. 이 때, 제일 바깥쪽에 위치한 원통형 관은 제3 전극(12)이고, 제1 전극(10)과 제3 전극(12) 사이에 위치한 원통형 관은 제2 전극(11)이다. 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 내측에는 유전체 물질로 둘러싸여 있는 유전체관(20,21)이 있다. 여기서, 전극(11,12)과 유전체관(20,21)의 구조는 원형이나 다각형 모양의 관으로 다양하게 구현될 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 원통형의 관 형태로 도시하여 설명하기로 한다.In the inner center, there is a first electrode 10 that generates plasma discharge in the form of a metal rod, and two cylindrical tubes of different diameters, namely, second and third electrodes 11 and 12, are formed around the first electrode 10. ) Is located. At this time, the outermost cylindrical tube is the third electrode 12, and the cylindrical tube located between the first electrode 10 and the third electrode 12 is the second electrode 11. Inside the first electrode 11 and the second electrode 12 are dielectric tubes 20 and 21 surrounded by a dielectric material. Herein, the structures of the electrodes 11 and 12 and the dielectric tubes 20 and 21 may be variously implemented as a tube having a circular or polygonal shape, but in the embodiment of the present invention, a cylindrical tube will be described. .

그리고 제1 유전체관(20) 내부에는 오염물을 흡착하여 정화하는 흡착제(40)가 채워져 있으며, 제1 전극(10)과 제3 전극(12)은 동상 교류전원을 인가하고, 제2 전극(11)은 이상 교류전원을 인가하도록 교류 전원 공급장치(미도시)와 각각 연결되어 있다. 상부에는 제1 유전체관(20) 내부와 연결되어 오염물질(예를 들어, 오염폐수나 오염기체)을 제1 유전체관(20) 내부로 주입시키는 제1 주입구(50)와 반응가스를 제2 유전체관(21) 내부로 주입시키는 제2 주입구(51)가 장착되어 있으며, 측부에는 주입된 반응가스를 배출하는 제1 배출구(53)가 있고, 하부에는 제1 배출구(53)와 연결되어 배출된 반응가스를 제1 유전체관(20) 내부로 주입시키는 제3 주입구(52)와 제1 유전체관(20) 내에서 오염물질이 제거되어 정제된 물이 배출되는 제2 배출구(54)가 있다. The first dielectric tube 20 is filled with an adsorbent 40 for adsorbing and purifying contaminants. The first electrode 10 and the third electrode 12 apply in-phase AC power, and the second electrode 11 is filled with an adsorbent 40. ) Are respectively connected to an AC power supply device (not shown) to apply an abnormal AC power. The first injection port 50 and the reaction gas are connected to the inside of the first dielectric tube 20 to inject a contaminant (for example, contaminated wastewater or polluted gas) into the first dielectric tube 20. The second injection hole 51 is injected into the dielectric tube 21, and the first discharge port 53 discharges the injected reaction gas at the side thereof, and the lower discharge port is connected to the first discharge hole 53. And a third inlet 52 for injecting the reaction gas into the first dielectric tube 20, and a second outlet 54 for removing contaminants from the first dielectric tube 20 to discharge purified water. .

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 주입구(50,51,52)와 배출구(53,54)의 위치는 가스의 이동이 가능한 범위내에서 다양하게 변경할 수 있으며, 제2 및 제3 전극(11,12)은 플라즈마의 방전 효율을 높일 수 있도록 백금(Pt)이나 텅스텐(W), 은(Ag), 구리(Cu) 등을 사용하여 코일이나 망(mesh) 또는 테이프 형태로 사용하는 것이 바람직하다. As such, the positions of the inlets 50, 51, 52 and the outlets 53, 54 according to the embodiment of the present invention may be variously changed within a range in which gas can be moved, and the second and third electrodes 11 may be changed. 12 is preferably used in the form of a coil, a mesh, or a tape using platinum (Pt), tungsten (W), silver (Ag), copper (Cu), etc. to increase the discharge efficiency of the plasma. .

유전체관(20,21)은 ,,,등의 산화물 계열의 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하며, 유리나 석영을 이용할 수도 있다. 또한, 안정한 플라즈마를 발생시키기 위하여 내부 직경 혹은 폭 길이는 0.5~500 mm 범위내에서, 두께는 20 mm 범위내에서 가스의 종류 및 유량에 따라 다양하게 변경·설정할 수 있다.The dielectric tubes 20 and 21 , , , It is preferable that it consists of oxide ceramics, such as these, and glass and quartz can also be used. In addition, in order to generate a stable plasma, the inside diameter or width can be varied and set in various ways depending on the type and flow rate of the gas within the range of 0.5 to 500 mm and the thickness within the range of 20 mm.

흡착제(40)는 플라즈마 방전을 더욱 촉진시켜주는 활성탄소, 활성탄소 섬유가 대표적이며, 그 외 제올라이트, 탈크, 실리카, clay, 이온교화수지 등의 소재를 이용하는 것이 바람직하다. The adsorbent 40 is typically an activated carbon or activated carbon fiber which further promotes plasma discharge, and it is preferable to use other materials such as zeolite, talc, silica, clay, and ion exchange resin.

한편, 플라즈마 방전으로 혼합 가스를 0.01~100 ℓ/min의 유량으로, 좀더 양호하게는 0.05~10 ℓ/min의 유량으로 흘러 보내며, 세 전극 사이에 인가되는 교류전원은 주파수가 1kHz ~ 수GHz인 것을 사용한다. 좀더 양호하게는 1kHz ~ 수십MHz의 전원 주파수를 사용하며, 본 발명의 실시예에서는 5 ~ 30kHz 범위의 주파수를 사용한다. On the other hand, the plasma discharge flows the mixed gas at a flow rate of 0.01 ~ 100 l / min, more preferably at a flow rate of 0.05 ~ 10 l / min, the AC power applied between the three electrodes is a frequency of 1kHz ~ several GHz Use it. More preferably, a power frequency of 1 kHz to several tens of MHz is used, and an embodiment of the present invention uses a frequency in the range of 5 to 30 kHz.

이와 같이, 세 전극(10,11,12) 사이에 교류 전원이 인가된 상태에서 가스가 제2 주입구(51)를 통해 제2 유전체관(21)내로 유입되면, 유입된 가스는 도 1에 나타낸 바와 같이 두 전극(11,12)사이인 제2 지역(31)에서 일차적으로 플라즈마 방전을 일으킨다. 이 때 발생되는 플라즈마, 기체 및 오존은 제1 배출구(53)로 배출되어 다시 제3 주입구(52)의 입구로 이동 및 주입된다. 그러면 제1 지역(30)에는, 제3 주입구(52)를 통해 유입된 반응가스와 전극에 의해 플라즈마가 발생되고, 제1 주입구(50)를 통해 유입된 오염물질은 흡착제(40)에 의해 흡착이 일어나 오염물질이 제거되며, 더욱이 플라즈마에 의해 생성된 오존으로 살균처리를 할 수 있다. As described above, when gas is introduced into the second dielectric tube 21 through the second injection hole 51 while the AC power is applied between the three electrodes 10, 11, and 12, the introduced gas is shown in FIG. 1. As described above, plasma discharge is primarily generated in the second region 31 between the two electrodes 11 and 12. Plasma, gas, and ozone generated at this time are discharged to the first discharge port 53, and are moved and injected to the inlet of the third injection hole 52 again. Then, plasma is generated in the first region 30 by the reaction gas and the electrode introduced through the third inlet 52, and the contaminants introduced through the first inlet 50 are adsorbed by the adsorbent 40. This can remove contaminants and further sterilize the ozone generated by the plasma.

즉, 대기압 기체내에서 뿐만아니라 용액내에서도 플라즈마 방전을 적용하여, 제2 지역(31)에서는 일차적인 플라즈마 방전이 일어나고 이 때 생성된 플라즈마, 기체 및 오존이 제1 지역(30)으로 유입되면, 제1 지역(30)에서는 제2 지역(31)에서보다 약하게 플라즈마 방전이 발생하고 오염물질을 분해 및 흡착하여 제거하는 동시에 살균하여 오염물질을 효과적으로 정제할 수 있다.That is, when the plasma discharge is applied not only in the atmospheric gas but also in the solution, the primary plasma discharge occurs in the second zone 31 and the generated plasma, gas and ozone flow into the first zone 30. In the first region 30, plasma discharge is weaker than in the second region 31, and the contaminants can be effectively purified by disintegrating, absorbing and removing the contaminants.

이러한 본 발명이 적용된 정화시설의 예는, 도 2에 도시된 바와 같이 도금폐수탱크(201), 여과필터(202), 분리막(203), 본 발명의 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화탑(205)을 이용하여 폐수를 정화하도록 되어 있다.Examples of the purification facility to which the present invention is applied include a plating wastewater tank 201, a filtration filter 202, a separation membrane 203, and a purification tower 205 using the plasma and the adsorbent of the present invention, as shown in FIG. To purify the wastewater.

도 2를 참조하면, 도금공장에서 발생된 폐수가 도금폐수탱크(201)를 거쳐 여과필터(202)에서 일차로 필터링되고, 분리막(203)을 거치면서 미세한 입자의 금속류가 여과된다. 즉, 여과필터(202)에서는 입자가 큰 슬러지 등이 제거되고, 분리막(203)에서는 미세한 입자의 금속류가 포집되어 유가금속 회수통(204)으로 회수된다. 이와 같이 회수된 유가금속은 재활용될 수 있다.Referring to FIG. 2, the wastewater generated in the plating factory is primarily filtered in the filtration filter 202 via the plating wastewater tank 201, and fine metals are filtered while passing through the separation membrane 203. That is, in the filtration filter 202, sludge and the like having large particles are removed, and in the separation membrane 203, metals of fine particles are collected and recovered into the valuable metal recovery container 204. The valuable metals recovered in this way can be recycled.

그리고 분리막(203)을 거친 폐수는 본 발명에 따른 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화탑(205)에서 다시 정제되어 오염물질이 제거된 순수한 물로서 배출된다. 정화탑(205)은 상압 플라즈마 발생탑(206)과 활성탄소 흡착탑(207)으로 이루어져 폐수가 동시에 통과하도록 되어 있으며, 이때 산-염기, 유기물 등과 같은 오염물질이 완전치 제거된다. 즉, 오염물질은 흡착탑에 채워진 흡착제의 표면층을 이동하면서 고체상태로 표면에 흡착(adsorption)되어 제거되는데, 이 때 흡착성능은 필터 표면의 미세기공, 비표면적, 입자크기, 표면의 극성 및 산소화합물 등에 의해 결정된다. 본 발명에서는 플라즈마의 표면처리로 흡착제의 구조 특성을 변화시켜 성능을 더욱 좋게 함으로써 흡착 필터를 반영구적으로 사용할 수 있도록 한다. The wastewater that has passed through the membrane 203 is purified again in the purification tower 205 using the plasma and the adsorbent according to the present invention, and discharged as pure water from which contaminants have been removed. The purification tower 205 is composed of an atmospheric pressure plasma generating tower 206 and an activated carbon adsorption tower 207 to pass the wastewater at the same time. At this time, contaminants such as acid-base and organic matter are completely removed. In other words, the pollutants are adsorbed to the surface in a solid state by moving the surface layer of the adsorbent filled in the adsorption tower. At this time, the adsorption performance is determined by the micropores, specific surface area, particle size, surface polarity and oxygen compound of the filter surface. And so on. In the present invention, it is possible to use the adsorption filter semi-permanently by changing the structural characteristics of the adsorbent by plasma treatment to improve the performance.

전술한 바와 같이 상압에서 플라즈마를 방전하여 흡착제의 표면을 에칭함으로써, 반영구적인 흡착필터를 사용할 수 있으며, 플라즈마 방전에 의해 생성된 오존에 의한 살균 기능이 포함되어 보다 효과적인 정수처리를 할 수 있다.As described above, by discharging the plasma at atmospheric pressure to etch the surface of the adsorbent, a semi-permanent adsorption filter can be used, and the sterilization function by ozone generated by the plasma discharge is included to allow more effective water treatment.

이하에서는 본 발명에 따른 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치의 다른 실시예를 설명하고자 한다. 참고로, 도 1에서 동일한 기능을 수행하는 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, another embodiment of the purification apparatus using the plasma and the adsorbent according to the present invention will be described. For reference, parts that perform the same function in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정화장치의 사시도, 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 정화장치의 사시도, 도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 정화장치의 사시도, 도 6은 시간에 따른 크롬의 흡착능 또는 제거능을 나타낸 그래프이다. 3 is a perspective view of a purifier according to a second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a perspective view of a purifier according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a perspective view of a purifier according to a fourth embodiment of the present invention. 6 is a graph showing the adsorption capacity or removal ability of chromium over time.

먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치는 금속 혹은 전도성 물질의 상압 방전용 제2, 3 전극(11,12)과, 전극(11,12)의 내측에 위치하는 제1, 2 유전체관(20,21), 흡착기능을 하는 흡착제(40), 및 가스와 오염물의 이동이 가능한 제1, 2, 3 주입구(50, 51, 52)와 제1, 2 배출구(53,54)로 구성된다. 도 1의 제1 실시예에 따른 정화장치와 비교하면, 도 3의 정화장치는 제1 전극(도1의 10)이 없는 구성을 이루고 있다. First, referring to FIG. 3, the purification apparatus using the plasma and the adsorbent according to the second embodiment of the present invention includes the second and third electrodes 11 and 12 for atmospheric discharge of a metal or a conductive material, and the electrodes 11 and 12. ), The first and second dielectric tubes 20 and 21 located inside the c), the adsorbent 40 having an adsorption function, and the first, second and third inlets 50, 51 and 52 capable of moving gas and contaminants. It consists of the 1st, 2nd discharge ports 53 and 54. As shown in FIG. Compared to the purifying apparatus according to the first embodiment of FIG. 1, the purifying apparatus of FIG. 3 is configured without the first electrode (10 of FIG. 1).

즉, 서로 직경이 다른 2개의 원통형 관 중 제일 바깥쪽에 위치한 원통형 관은 제3 전극(12)이고, 안쪽에 위치한 원통형 관은 제2 전극(11)이다. 두 전극(11,12)의 내측에는 유전체관이 있는데, 제2 전극(11) 안쪽에는 제1 유전체관(20)이, 제3 전극(12)의 안쪽에는 제2 유전체관(21)가 각각 위치하여 이중관으로 형성되어 있다. 그리고 제1 유전체관(20) 내부에는 흡착제(40)가 채워져 있으며, 제2 전극(11)과 제3 전극(12)은 교류 전원 공급장치(미도시)와 연결되어 있다.That is, the cylindrical tube located at the outermost side of the two cylindrical tubes having different diameters from each other is the third electrode 12, and the inner cylindrical tube is the second electrode 11. There are dielectric tubes inside the two electrodes 11 and 12, and the first dielectric tube 20 is inside the second electrode 11, and the second dielectric tube 21 is inside the third electrode 12. It is located in the form of a double tube. In addition, the adsorbent 40 is filled in the first dielectric tube 20, and the second electrode 11 and the third electrode 12 are connected to an AC power supply (not shown).

이와 같이 구성된 정화장치는 제2 및 3 전극(11,12) 사이의 공간인 제2 지역(31)에서 플라즈마 방전이 일어나고, 제1 지역(30)에서는 흡착제(40)에 의해 오염물질이 분해 및 흡착되어 제거되며 오존에 의해 살균된다. In the purification device configured as described above, plasma discharge occurs in the second region 31, which is a space between the second and third electrodes 11 and 12, and in the first region 30, contaminants are decomposed and decomposed by the adsorbent 40. It is adsorbed and removed and sterilized by ozone.

다음으로 도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치는 금속 혹은 전도성 물질의 상압 방전용 제1, 2 전극(10,11)과, 제2 전극(11)의 내측에 있는 제1 유전체관(20), 제2 유전체관(21), 흡착기능을 하는 흡착제(40), 및 가스와 오염물의 이동이 가능한 제1,2,3 주입구(50,51,52)와 제1,2 배출구(53,54)로 구성된다. 도 1의 제1 실시예에 따른 정화장치와 비교하면, 도 4의 정화장치는 제3 전극(도1의 12)이 없는 구성을 이루고 있다. Next, referring to FIG. 4, the purification apparatus using the plasma and the adsorbent according to the third embodiment of the present invention includes the first and second electrodes 10 and 11 and the second electrode 11 for atmospheric pressure discharge of a metal or a conductive material. ), The first dielectric tube 20, the second dielectric tube 21, the adsorbent 40 having an adsorption function, and the first, second, and third inlets 50, 51, capable of moving gas and contaminants. 52 and first and second outlets 53 and 54. Compared to the purifying apparatus according to the first embodiment of FIG. 1, the purifying apparatus of FIG. 4 is configured without the third electrode 12 of FIG. 1.

즉, 내부 중앙에는 금속 봉의 형태로 플라즈마 방전을 발생시키는 제1 전극(10)이 있으며, 이 제1 전극(10)을 중심으로 원통형 관 즉, 제2 전극(11)이 위치하고, 제2 전극(11) 안쪽에는 제1 유전체관(20)이 있다. 그리고 제2 전극(11) 바깥쪽에는 제2 유전체관(21)이 위치하고 있으며, 제1 유전체관(20) 내부에는 흡착제(40)가 채워진다. 이 때, 각각의 전극(10,11)은 교류 전원 공급장치(미도시)와 연결되는데, 제1 전극(10)과 제2 전극(11)은 사이에 고주파 교류 전원이 인가된다.That is, the first electrode 10 for generating a plasma discharge in the form of a metal rod is located in the center of the inside, and a cylindrical tube, that is, the second electrode 11, is positioned around the first electrode 10, and the second electrode ( 11) Inside there is a first dielectric tube 20. The second dielectric tube 21 is positioned outside the second electrode 11, and the adsorbent 40 is filled in the first dielectric tube 20. In this case, each of the electrodes 10 and 11 is connected to an AC power supply (not shown), and a high frequency AC power is applied between the first electrode 10 and the second electrode 11.

이와 같이 구성된 정화장치는 제3 전극(도1의 12)이 없으므로 제2 지역(31)에서 약한 플라즈마 방전이 일어나고, 제1 지역(30)에서는 제1 및 2 전극(10,11)에 의해 플라즈마 방전이 일어남과 동시에 흡착제(40)에 의해 오염물질이 분해 및 흡착되어 제거되며, 오존에 의해 살균된다. Since the purification apparatus configured as described above has no third electrode (12 in FIG. 1), weak plasma discharge occurs in the second region 31, and plasma is generated by the first and second electrodes 10 and 11 in the first region 30. Contaminants are decomposed, adsorbed and removed by the adsorbent 40 at the same time as the discharge occurs, and are sterilized by ozone.

마지막으로 도 5를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치는 금속 혹은 전도성 물질의 상압 방전용 제1 및 제2 전극(10,11)과, 전극(11)의 내측에 위치하는 유전체관(20), 오염물질을 흡착하는 흡착제(40), 및 가스와 오염물의 이동이 가능한 제1, 3 주입구(50,52)와 제2 배출구(53,54)로 구성된다. 도 1의 제1 실시예에 따른 정화장치와 비교하면, 도 5의 정화장치는 서로 이중관을 형성하는 제2 유전체관(도1의 21)과 제3 전극(도1의 12), 제2 주입구(도1의 51) 및 제1 배출구(도1의 53)가 없는 단순한 구성을 이루고 있다. Finally, referring to FIG. 5, the purification apparatus using the plasma and the adsorbent according to the fourth embodiment of the present invention includes the first and second electrodes 10 and 11 and the electrode 11 for atmospheric pressure discharge of a metal or a conductive material. A dielectric tube 20 located inside the chamber, an adsorbent 40 for adsorbing contaminants, and first and third inlets 50 and 52 and second outlets 53 and 54 capable of moving gas and contaminants. do. Compared to the purifying apparatus according to the first embodiment of FIG. 1, the purifying apparatus of FIG. 5 includes a second dielectric tube (21 of FIG. 1), a third electrode (12 of FIG. 1), and a second injection hole that form a double tube with each other. (51 of FIG. 1) and the 1st discharge port (53 of FIG. 1) are comprised without a simple structure.

즉, 내부 중앙에는 금속 봉의 형태로 플라즈마 방전을 발생시키는 제1 전극(10)이 있으며, 이 제1 전극(10)을 중심으로 원통형 관 즉, 제2 전극(11)이 위치하고, 제2 전극(11) 안쪽에는 유전체관(20)이 위치한다. 그리고, 유전체관(20) 내부에는 흡착제(40)가 채워져 있으며, 양 전극(10,11)사이에 교류전원을 인가하도록 교류 전원 공급장치(미도시)와 각각 연결되어 있다.That is, the first electrode 10 for generating a plasma discharge in the form of a metal rod is located in the center of the inside, and a cylindrical tube, that is, the second electrode 11, is positioned around the first electrode 10, and the second electrode ( 11) Inside the dielectric tube 20 is located. In addition, the adsorbent 40 is filled in the dielectric tube 20, and is connected to an AC power supply device (not shown) so as to apply AC power between both electrodes 10 and 11.

이와 같이 구성된 정화장치는 제1 전극(10)과 제2 전극(11) 사이에 위치한 공간 즉, 제1 지역(30)에서 플라즈마가 생성되고, 흡착제(40)에 의해 오염물질이 제거되는 동시에 살균된다. In the purification device configured as described above, plasma is generated in a space located between the first electrode 10 and the second electrode 11, that is, in the first region 30, and contaminants are removed by the adsorbent 40 and sterilized. do.

이러한 실시예들의 정화 성능을 조사하기 위하여 크롬 용액을 이용하여 각 실시예별로 정화특성을 측정한 결과 다음 도 6에 도시된 그래프와 같다.In order to investigate the purification performance of these embodiments, the purification characteristics of each embodiment were measured using a chromium solution, and as shown in FIG. 6.

실험에 사용되는 크롬용액은 을 증류수에 가하고 질소를 퍼징(purging)하면서 실온에서 교반하여 제조하였다. 크롬의 흡착량은 용액의 pH의 크기에 영향을 받기 때문에 0.1N 염산(HCl)과 0.1수산화나트륨(NaOH)을 이용하여 농도를 pH3으로 조절하였다. 발색제인 디페닐카르바자이드 용액을 크롬용액에 첨가하면 핑크색의 크롬 화합물이 생기는데, 용액중의 크롬농도는 분광측광기(UV spectrophotometer)를 이용하여 540nm의 파장에서 흡광도를 측정함으로써 구할 수 있다.The chromium solution used in the experiment Was added to distilled water and stirred at room temperature while purging with nitrogen. Since the adsorption amount of chromium is affected by the size of the pH of the solution, the concentration was adjusted to pH 3 using 0.1 N hydrochloric acid (HCl) and 0.1 sodium hydroxide (NaOH). When a diphenylcarbazide solution, which is a coloring agent, is added to a chromium solution, a pink chromium compound is formed. The chromium concentration in the solution can be obtained by measuring absorbance at a wavelength of 540 nm using a UV spectrophotometer.

도 6을 참조하면, 횡축은 시간(단위: 분)을 나타내고, 종축은 주입되는 용액의 크롬농도와 정화된 후의 용액중의 크롬 농도의 차를 로그연산하여 나타내는 것으로, 아래쪽으로 갈수록 농도차가 큰 것을 나타낸다. Referring to FIG. 6, the horizontal axis represents time (unit: minutes), and the vertical axis represents a logarithm of the difference between the chromium concentration of the injected solution and the chromium concentration in the purified solution. Indicates.

도시된 그래프에 따르면, 제1전극과 제2전극, 및 제3전극을 사용하는 경우(실시예1)에 정화특성이 가장 양호한 것을 알 수 있고, 다른 실시예의 경우(2개의 전극을 사용하는 경우)에도 기존방식에 비해서 정화특성이 현저하게 개선된 것을 알 수 있다.According to the illustrated graph, it can be seen that the purification characteristics are best when the first electrode, the second electrode, and the third electrode are used (Example 1), and the other embodiment (when using two electrodes). ), It can be seen that the purification characteristics are significantly improved compared to the existing method.

한편, 본 발명에 따른 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화기는 자원의 절약과 재활용이 가능한 기술로, 적용범위에 따라 정화기의 크기 및 인가 전압을 매우 다양하게 하여 공장에서부터 가정에 이르기까지 공업약품의 정제나 정수처리, 배기가스처리, 용제회수, 탈취 등 대기·수질 오염을 조절하는데 광범위하게 적용이 가능하다. On the other hand, the purifier using the plasma and the adsorbent according to the present invention is a technology that can save and recycle the resources, depending on the scope of application of the purification and purification of industrial chemicals from factory to home by varying the size and voltage of the purifier It is widely applicable to controlling air and water pollution such as treatment, exhaust gas treatment, solvent recovery, and deodorization.

이와 같이 본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바를 종합하여 본 발명의 정화기술을 다른 정화방법과 비교하면 다음 표 1 과 같이 요약할 수 있다. Comparing the above-described bar purification technology of the present invention with other purification methods can be summarized as follows.

구 분 division 토양탈취법 Soil deodorization 바이오흡착법 Bio adsorption method 활성탄흡착법 Activated Carbon Adsorption 전자빔,초음파 Electron beam, ultrasonic wave 본 발명 The present invention 환경친화도 Environmental friendliness ×× O O 처리량 Throughput O O ×× O 단가 unit price O O 관리유지비 Maintenance O O 적용범위 Coverage O O 품질 quality 기술적완성도 Technical completion ×× O O O 공정방법 Process method 습식Wet 습식Wet 습식Wet 건식deflation 건식deflation

◎:우수,O:양호,△:보통,×:나쁨◎: Excellent, O: Good, △: Normal, X: Poor

상기 표 1은 다양한 폐수처리 방법들을 환경친화도, 처리량, 단가, 관리유지비, 적용범위, 품질, 기술적 완성도, 공정방법에 따라 우수성을 표시한 것이다.Table 1 shows the excellence of the various wastewater treatment methods according to environmental friendliness, throughput, unit cost, maintenance and maintenance costs, application range, quality, technical completion, processing method.

표 1을 참조하면, 토양탈취법은 오염물을 토양에 흡착시키거나 토양내의 미생물을 이용하여 오염물을 산화, 분해시키는 방법으로 장치가 간단하여 시설비(단가) 및 관리 유지비가 저렴하며, 면적이 넓은 토양을 이용할 수 있으므로 처리량이 매우 크나, 기술적 완성도가 매우 낮으며, 또다른 유해 세균의 발생으로 환경친화도가 또한 매우 낮은 단점이 있다. 바이오 흡착법은 품질이 우수하며, 환경친화도나 처리량, 적용범위, 및 기술적 완성도가 양호하나, 장치의 설치비나 유지비가 드는 단점이 있다. 활성탄을 이용하여 오염물을 흡착시키는 활성탄 흡착법은 적용범위나 품질, 및 기술적 완성도가 우수하며, 환경친화도, 처리량은 양호하나, 정기적인 활성탄의 교체가 필요하여 단가 및 관리 유지비가 많이 드는 단점이 있다. 전자빔, 초음파를 이용한 방법은 환경친화도, 관리유지비, 품질이 우수하나, 설치비가 많이 들며, 처리량이 매우 낮은 단점이 있다. Referring to Table 1, the soil deodorization method is a method of adsorbing contaminants into soil or oxidizing and decomposing contaminants using microorganisms in the soil. It can be used because the throughput is very high, but the technical completion is very low, the environmental friendliness is also very low due to the generation of another harmful bacteria. Bio adsorption method is excellent in quality, environmental friendliness, throughput, application range, and technical completion is good, but there is a disadvantage that the installation cost and maintenance cost of the device. Activated carbon adsorption method that adsorbs contaminants using activated carbon has a range of application, quality, and technical perfection, environmental friendliness and throughput are good, but there is a disadvantage that it requires a lot of cost and maintenance and maintenance due to regular replacement of activated carbon. . The method using the electron beam and the ultrasonic wave has excellent environmental friendliness, maintenance and quality, but it has a high installation cost and has a very low throughput.

한편, 본 발명은 상기 표 1에서와 같이 환경친화도, 적용범위, 품질면에서 모두 우수하며, 처리량이나 기술적 완성도도 종래의 방법보다는 우수하며 장치설치비나 유지비 또한 저렴한 장점이 있다. On the other hand, the present invention is excellent in both environmental friendliness, application range, quality in terms of, as shown in Table 1, the throughput and technical completeness is also superior to the conventional method, there is an advantage of low installation cost and maintenance costs.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마와 흡착제를 정화장치는 흡착제 자체 특성에 의한 오염물질의 제거는 물론, 플라즈마 방전에 의한 오염물질의 분해 기능 및 오존에 의한 살균 기능을 부가하여 더욱 효과적으로 오염물질을 처리할 수 있다. 특히, 플라즈마를 이용한 표면처리로 흡착제의 비면적( m2/g)을 유지 또는 증가시켜 흡착필터를 반영구적으로 사용할 수 있는 효과가 있다. 또한, 정화기의 크기 및 인가 전압이 매우 다양하여 야외에서 간편하게 사용할 수 있는 휴대용으로도 제조할 수 있는 효과가 있다.As described above, the plasma and the adsorbent purifying apparatus according to the present invention further remove the pollutants by the characteristics of the adsorbent itself, as well as the decomposition function of the pollutants by the plasma discharge and sterilization by ozone to more effectively contaminate. The material can be processed. In particular, there is an effect that can be used semi-permanently by maintaining or increasing the specific area (m 2 / g) of the adsorbent by the surface treatment using plasma. In addition, since the size and voltage of the purifier are very diverse, there is an effect that can be manufactured in a portable that can be easily used outdoors.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치의 사시도,1 is a perspective view of a purification apparatus using a plasma and an adsorbent according to a first embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 정화장치의 시설도,2 is a facility diagram of a purification device according to the present invention,

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정화장치의 사시도,3 is a perspective view of a purification apparatus according to a second embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 정화장치의 사시도,4 is a perspective view of a purification apparatus according to a third embodiment of the present invention,

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 정화장치의 사시도,5 is a perspective view of a purification apparatus according to a fourth embodiment of the present invention,

도 6은 시간에 따른 크롬의 흡착능 또는 제거능을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the adsorption capacity or removal ability of chromium over time.

**도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **

10;제1 전극 11;제2 전극10; first electrode 11; second electrode

20;제1 유전체관 21;제2 유전체관20; first dielectric tube 21; second dielectric tube

30;제1 지역 31;제2 지역30; first zone 31; second zone

40;흡착제 50,51,52;제1,2,3 주입구40; Adsorbent 50, 51, 52; First, second, third injection port

53,54;제1,2 배출구53,54; 1st, 2nd outlet

Claims (7)

삭제delete 도체로 된 제1 전극;A first electrode made of a conductor; 상기 제1 전극을 감싸는 관 형상으로 되어 있는 제2 전극;A second electrode having a tubular shape surrounding the first electrode; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고, 내부에 흡착제가 채워진 제1 유전체관; 및A first dielectric tube disposed between the first electrode and the second electrode and filled with an adsorbent therein; And 상기 제2 전극의 외측으로 소정 공간을 형성하는 제2 유전체관을 구비하여,A second dielectric tube forming a predetermined space outside the second electrode, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 교류전원을 인가하고 상기 제2 유전체 관에 반응가스를 주입하여 제2 유전체관 내에서 일차로 플라즈마를 생성한 후, 이 플라즈마를 다시 상기 제1 유전체관 내로 주입하여 상기 제1 유전체관 내로 주입되는 오염물질이 포함된 액체나 기체에서 오염물질을 상기 흡착제로 흡착시키고 플라즈마에 의해 상기 액체나 기체에 포함된 미생물을 살균시키며 상기 흡착제의 흡착성능을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치.AC power is applied between the first electrode and the second electrode, a reaction gas is injected into the second dielectric tube to generate a plasma primarily in the second dielectric tube, and then the plasma is returned to the first dielectric tube. Adsorb the contaminants into the adsorbent from the liquid or gas containing the contaminants injected into the first dielectric tube by the injection into the adsorbent, sterilize the microorganisms contained in the liquid or gas by plasma and improve the adsorption performance of the adsorbent. Purifier using the plasma and the adsorbent, characterized in that it can be. 제2항에 있어서, 상기 정화장치는,The method of claim 2, wherein the purifying device, 상기 제2 유전체관을 감싸는 관타입의 제3 전극을 더 구비하여,Further comprising a third electrode of the tube type surrounding the second dielectric tube, 상기 제1전극, 상기 제2전극, 상기 제3전극 사이에 교류전원을 인가하고, 상기 제2 유전체관 내부로 반응가스를 주입하여 일차로 플라즈마를 생성한 후 이 플라즈마를 다시 상기 제1 유전체관 내부로 주입하여 상기 제1 유전체관을 통과하는 오염물질이 포함된 액체나 기체에서 오염물질을 상기 흡착제로 흡착시키고 플라즈마에 의해 상기 액체나 기체에 포함된 미생물을 살균시키며 상기 흡착제의 흡착성능을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치.AC power is applied between the first electrode, the second electrode, and the third electrode, a reaction gas is injected into the second dielectric tube to generate a plasma first, and then the plasma is returned to the first dielectric tube. Adsorbs the contaminants into the adsorbent from the liquid or gas containing the contaminants passing through the first dielectric tube by injecting the particles into the adsorbent, sterilizes microorganisms contained in the liquid or gas by plasma, and improves the adsorption performance of the adsorbent. Purification apparatus using a plasma and an adsorbent, characterized in that it can be. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 흡착제는 The method of claim 2 or 3, wherein the adsorbent 활성탄소, 활성탄소 섬유, 제올라이트, 마이카, 실리카, 탈크, 클레이(clay) 의 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치.Purifier using plasma and adsorbent, characterized in that any one of activated carbon, activated carbon fiber, zeolite, mica, silica, talc, clay. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 유전체는The method of claim 2, wherein the dielectric is 원형관이나 다각형관 형상으로 이루어지고, ,,,등의 산화물 계열의 세라믹이나, 유리나 석영 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치.It consists of a circular tube or polygonal tube shape, , , , Purifier using plasma and an adsorbent, characterized in that the oxide-based ceramic, glass, or quartz. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 전극은 원통형이나 다각형 봉이며, The method of claim 2 or 3, wherein the first electrode is a cylindrical or polygonal rod, 상기 제2 전극과 상기 제3 전극은 코일이나 망(mesh) 또는 테이프 중 어느 하나를 관형태로 형성한 것을 특징으로 하는 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치.The second electrode and the third electrode is a purifier using a plasma and an adsorbent, characterized in that any one of the coil, mesh or tape formed in the form of a tube. 내부에 흡착제가 채워진 제1 유전체관;A first dielectric tube filled with an adsorbent therein; 상기 제1 유전체관을 감싸는 관타입의 제2 전극;A tube-type second electrode surrounding the first dielectric tube; 도체관으로 된 제3 전극; 및A third electrode made of a conductor tube; And 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 위치하는 제2 유전체관으로 구성되어A second dielectric tube positioned between the second electrode and the third electrode 상기 제2 전극과 상기 제3 전극에 교류전원을 인가하고 상기 제2 유전체관 내부로 반응가스를 주입하여 일차로 플라즈마를 생성한 후 이 플라즈마를 다시 상기 제1 유전체관 내부로 주입하여 상기 제1 유전체관을 통과하는 오염물질이 포함된 액체나 기체에서 오염물질을 상기 흡착제로 흡착시키고 플라즈마에 의해 상기 액체나 기체에 포함된 미생물을 살균시키며 상기 흡착제의 흡착성능을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마와 흡착제를 이용한 정화장치.AC power is applied to the second electrode and the third electrode, a reaction gas is injected into the second dielectric tube to generate a plasma first, and then the plasma is injected into the first dielectric tube again. Adsorbing the contaminants in the liquid or gas containing the contaminants that pass through the dielectric tube with the adsorbent, sterilize the microorganisms contained in the liquid or gas by plasma and improve the adsorption performance of the adsorbent Purifier using plasma and adsorbent.
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