KR100919689B1 - 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치 및 그 방법 - Google Patents

저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치는, 유해가스를 오염원로부터 송풍하는 송풍부; 및 상기 유해가스를 반응촉진제와 혼합 반응시켜 배기가스를 방출하게 하는 탈취부;를 포함하여 이루어지며, 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취방법은, 1) 유해가스와 혼합되는 반응촉진제를 분사하는 반응촉진제 분사 단계; 2) 반응물인 산화성 물질 및 라디칼 생성 단계; 및 3) 가스혼합촉진부를 통과시켜 배기하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
저온 플라즈마, 탈취, 반응물, 반응촉진제

Description

저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치 및 그 방법{Toxic Gas Deodorization Apparatus and Method Using the Non Thermal Plasma}
본 발명은 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입가스에 포함된 유해 화학물질을 반응촉진제와 혼합 반응시켜 배출가스를 무해가스로 배출하게 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치 및 그 방법에 관한 것이다.
각종 산업시설, 하수처리장, 폐기물 처리 시설이 증가하면서 발생하는 악취가 큰 사회적 문제로 대두되고 있다. 이런 문제를 일으키는 악취는 유기용제냄새, 구린냄새, 신 냄새, 장류 냄새, 알콜 냄새, 병원 냄새, 락스 냄새, 고무냄새, 곰팡이냄새, 기름냄새, 다림질 냄새, 가열된 쇠 냄새, 비린내, 썩는 냄새, 발효냄새 등으로 다양하게 나타나 산업시설 및 환경시설 등의 배출시설의 작업자 또는 주변 주거지역의 주민들과 마찰과 분쟁을 일으키고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 배출시설에서는 방지시설을 설치, 가동하고 있지만, 악취 및 휘발성 유기화합물질(VOCs) 저감 실효가 적은 것이 현실이고, 더욱이 악취방지법의 시행으로 악취관리지역으로 지정 고시된 공단지역에 입주한 업체들은 악취 저감을 위한 계획과 저 감방법을 실행하여야 하기 때문에 효율적인 악취방지를 위한 방지시설이 필요한 실정이다.
국내외적인 악취 및 휘발성 유기화합물질(VOCs) 처리기술은 연소법, 흡착법, 흡수법, 촉매산화법, 오존 산화법, 응축법, 저온 플라즈마 처리법 등이 있다. 국내의 경우 대부분 방지시설로는 흡수법, 흡착법, 촉매산화법 등이 채택되고 있지만, 설계효율적인 측면과 유지관리 측면에서 효율적인 방지시설에 대한 부족한 측면이 존재하는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유입가스에 포함된 유해 화학물질을 촉진제와 혼합 반응시켜 배출가스를 무해가스로 배출하게 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.
본 발명의 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치는, 유해가스를 오염원로부터 송풍하는 송풍부; 및 상기 유해가스를 반응촉진제와 혼합 반응시켜 배기가스를 방출하게 하는 탈취부;를 포함하여 이루어진다.
또한 상기 송풍부와 탈취부 사이에는 상기 송풍부 측에서 유입된 유해가스 내부에 존재하는 이물질을 제거하는 전처리부;를 더 구비하게 하며, 상기 전처리부는 필터를 포함하며, 상기 필터는 프리필터 및 Demister로 구비되게 한다.
그리고 상기 유해가스는 악취 및 휘발성 유기화합물질(VOCs)이다.
또한 상기 탈취부는 유입된 유해가스와 혼합되는 반응촉진제를 분사하는 반응촉진제 분사부와, 반응촉진제가 혼합된 유해가스를 플라즈마 반응하게 하는 반응부와, 상기 반응부를 통과한 유해가스를 확산하며 반응을 촉진하게 하는 가스혼합촉진부로 이루어지며, 상기 반응촉진제 분사부는 상기 반응부의 상부 또는 하부에 위치되게 하고, 상기 반응부에서는 산화성 물질 및 라디칼을 생성하게 한다.
그리고 상기 산화성 물질 및 라디칼은 산소이온(O2-) 및 히드록시기(OH)이다.
또한 상기 반응부 하측에는 유해가스를 확산 및 안정화시키기 위한 가스안정부;를 더 구비하게 하고, 상기 탈취부에는 유입되는 유해가스를 균일하게 살포하게 하는 살포수단;을 더 구비하게 한다.
그리고 상기 가스혼합촉진부 및 가스안정부는 다수개의 볼 또는 튜브 형태 중 선택된 어느 하나를 적층시켜 형성되게 하거나 또는 상기 가스혼합촉진부 및 가스안정부는 스폰지 형태의 다공성층으로 이루어지게 한다.
또한 상기 반응촉진제는 물(H20) 또는 과산화수소(H2O2) 중 선택된 어느 하나로 분사되며, 분사방식은 안개처럼 미세하게 분사될 수 있도록 압축공기와 혼합하여 분사하는 이류체 분사노즐을 이용하거나 펌프를 이용한 분사방식을 사용하도록 하며, 상기 분사 입자가 10㎛~100㎛ 사이 크기로 분사되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취방법은, 1) 유해가스와 혼합되는 반응촉진제를 분사하는 반응촉진제 분사 단계; 2) 반응물인 산화성 물질 및 라디칼 생성 단계; 및 3) 가스혼합촉진부를 통과시켜 배기하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
또한 상기 1) 단계 전에는 유해가스를 균일 분사하는 단계;를 더 포함하며, 상기 1) 단계 전에는 유해가스를 안정화 및 확산하는 단계;를 더 포함하게 한다.
그리고 상기 1)단계 전에는 필터를 이용해 유해가스를 필터링하는 단계;를 더 포함하며, 상기 필터는 프리필터 및 Demister로 구비되게 한다.
또한 상기 유해가스는 악취 및 휘발성 유기화합물질(VOCs)이며, 상기 산화성 물질 및 라디칼은 산소이온(O2-) 및 히드록시기(OH)이다.
그리고 상기 반응촉진제는 물(H20) 또는 과산화수소(H2O2) 중 선택된 어느 하나로 분사되고, 분사방식은 안개처럼 미세하게 분사될 수 있도록 압축공기와 혼합하여 분사하는 이류체 분사노즐을 이용하거나 펌프를 이용한 분사방식을 사용하도록 하며, 상기 분사 입자가 10㎛~100㎛ 사이 크기로 분사되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 유해가스 분사 단계 및 안정화/확산하는 단계는 다수개의 볼 또는 튜브 형태 중 선택된 어느 하나를 적층시켜 형성되게 하거나 또는 상기 유해가스 분사 단계와 안정화 및 확산하는 단계는 스폰지 형태의 다공성층으로 이루어지게 한다.
본 발명에 의하면, 유입가스에 포함된 유해 화학물질을 반응촉진제와 혼합 반응시켜 배출가스를 무해가스로 배출하게 하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 5를 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치를 나타내는 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 탈취부를 나타내는 개통도이며, 도 3은 도 1에 도시된 반응 촉진제 분사부를 나타내는 개략도이고, 도 4는 본 발명의 탈취방법을 나타내는 블록도이며, 도 5는 도 4에 도시된 탈취방법에 따른 다른 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바에 의하면, 탈취장치는 오염원(유해가스가 발생되는 곳:예를 들어 하천, 공장폐수, 하수처리장 등)으로부터 관로를 따라 유해가스를 유입시켜 송풍하는 송풍기(10)와 유해가스를 반응촉진제와 혼합하여 플라즈마 반응에 의해 배기가스로 배출되게 하는 탈취부(30)를 포함하여 이루어지며, 본 발명에서의 상기 유해가스는 악취 및 휘발성 유기화합물질(VOCs)등 이다.
여기서 상기 송풍기(10)에서 송풍되는 유해가스는 유해가스 내에 존재하는 이물질(먼지, 과잉 유수분 등)을 필터(210)를 이용해 필터링하게 하는 전처리부(20)를 더 구비시킬 수 있다. 또한 상기 필터(210)로는 프리필터 및 Demister가 각각 구비되며, 각각의 필터의 위치는 프리필터나 또는 Demister 중 어느 하나가 전단에 위치되어도 무방하다.
상기 탈취부(30)는 송풍구를 통해 유입된 유해가스를 다수개의 노즐공(미도 시)이 관로를 따라 등간격 배치되어 상승하는 유해가스와 혼합되는 반응촉진제를 유해가스의 진행 방향으로 분사하는 반응촉진제 분사부(330)와, 상기 반응촉진제와 혼합된 상태의 유해가스가 통과하되, 플라즈마에 의해 생성된 반응물과 반응하게 하는 반응부(340)와, 상기 반응부(340)에서 반응된 유해가스를 확산시키며 반응을 촉진하게 하는 가스혼합촉진부(350)를 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 반응부(340)에서는 반응성 물질인 산화성 물질 및 라디칼을 생성하며, 상기 산화성 물질 및 라디칼은 산소이온(O2-) 및 히드록시기(OH)이다. 여기서 상기 반응촉진제 분사부는 상기 반응부 상부 또는 하부에 위치될 수 있다. 즉, 유해가스가 탈취부 내에서 확산된 상태로 반응부를 통과하여 반응부에서 생성된 반응물과 혼합된 상태로 반응촉진제에 의해 반응할 수도 있게 하는 것이다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 반응촉진제 분사부(330)는 압축공기(331)를 펌프 또는 콤프레셔를 이용해 관로 이송함과 동시에 압축공기가 이송되는 관로 측과 연결된 반응촉진제 탱크(332) 측으로부터 반응촉진제를 압축공기와 혼합하여 공지기술인 이류체 분사용 노즐(333)을 이용하여 분사하게 하거나 펌프를 이용하여 반응촉진제를 직접 분사할 수 있으며, 상기 반응촉진제 분사부(330)에서 분사되는 반응촉진제는 물(H20) 또는 과산화수소(H2O2) 중 선택된 어느 하나가 압축공기와 혼합되어 분사되도록 하고 있고, 상기 반응촉진제는 이류체 방식을 이용한 이류체 분사노즐을 이용해 분사되도록 하고 있다. 또한 상기 이류체는 분사 입자가 10㎛~100㎛ 사이 크기로 분사되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 분사된 반응촉진제가 탈취부 내부에서 유해가스와 균일하게 혼합되어 반응할 수 있게 위함이며, 분사입자의 크기를 더 작게 형성될수록 반응이 쉽게 이루어질 수 있는 것은 주지사실이다. 그리고 상기 과산화수소는 통상 물에 대해 1~35중량% 희석된 상태로 사용하는 것이 바람직하다. 이는 유해가스의 농도에 따라 과산화수소의 농도를 조절하여 사용하기 위함이며, 희석된 상태의 과산화수소를 이용함으로써 탈취부 내부가 부식되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
또한 상기 탈취부(30)에는 상기 송풍구를 통해 유입된 유해가스를 균일하게 분포 또는 확산되게 하는 가스안정부(320)를 더 구비하게 할 수 있으며, 다수개의 노즐공(미도시)이 관로를 따라 등간격 배치되어 송풍부를 통해 유입된 유해가스를 상부 방향으로 균일하게 분사하게 하는 살포수단(310)을 더 구비할 수 있다. 이를 통해 탈취부로 유입된 유해가스를 탈취부 내에서 균일한 확산이 가능하게 함으로써 반응촉진제 및 반응물과의 혼합 반응이 원활하게 이루어지게 하는 것이다.
그리고 상기 가스안정부(320) 및 가스혼합촉진부(350)는 다수개의 세라믹 볼 또는 튜브 형태 중 선택된 어느 하나로 이루어지게 하여 가스안정부 및 가스혼합부를 통과하는 유해가스 및 반응촉진제와 혼합된 상태의 유해가스의 확산을 촉진시켜 균일한 반응이 이루어질 수 있게 할 수 있게 하거나 또는 상기 가스안정부(320) 및 가스혼합촉진부(350)를 스폰지 형태의 다공성층(예를 들어 화강암과 같은 형태)으로 이루어지도록 형성하여 동일한 효과를 얻게 할 수도 있다.
예컨대 상기 송풍기를 통해 유입된 유해가스는 전처리부를 통과하며 유해가 스에 포함된 먼지 등과 같은 이물질을 제거하게 되고, 이물질이 제거된 유해가스는 탈취부 내에서 확산되어 분사되는 반응촉진제(물 또는 과산화수소)와 혼합하게 된다. 혼합된 상태로 상승하며 반응부를 통과하게 되고, 반응부에서는 플라즈마 반응에 의해 유해가스내의 다량의 산소 또는 수증기와 반응하여 반응물이 생성하게 된다. 이때 생성된 반응물이 반응촉진제와 혼합된 상태의 유해가스와 반응하며 상승하게 되고, 가스혼합 촉진부를 통과하면서 반응이 촉진되며 유해가스가 무해가스로 전환되어 배출할 수 있게 된다. 따라서 별도의 잔여물이 남지 않아 공정의 연속성을 갖고 진행할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 탈취방법을 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 탈취방법은, 1) 유해가스와 혼합되는 반응촉진제를 분사하는 반응촉진제 분사 단계(S10); 2) 반응물인 산화성 물질 및 라디칼 생성 단계(S20); 및 3) 가스혼합촉진부를 통과시켜 배기하는 단계(S30);를 포함하여 이루어진다.
상기 1) 단계(S10)는 송풍기를 통해 유입된 유해가스 측에 반응촉진제 분사부를 통해 반응촉진제를 분사시켜 유해가스와 반응촉진제가 혼합될 수 있게 하는 단계이다. 상기 반응촉진제 분사부에서 분사되는 반응촉진제는 물(H20) 또는 과산화수소(H2O2) 중 선택된 어느 하나가 를 사용하며, 분사방식은 안개처럼 미세하게 분 사될 수 있도록 압축공기와 혼합하여 분사하는 이류체 분사노즐을 이용하거나 펌프를 이용한 분사방식을 사용하도록 하며, 상기 분사 입자가 10㎛~100㎛ 사이 크기로 분사되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 분사된 반응촉진제가 탈취부 내부에서 유해가스와 균일하게 혼합되어 반응할 수 있게 위함이며, 분사입자의 크기를 더 작게 형성될수록 반응이 쉽게 이루어질 수 있는 것은 주지사실이다. 그리고 상기 과산화수소는 통상 물에 대해 1~35중량% 희석된 상태로 사용하는 것이 바람직하다. 이는 유해가스의 농도에 따라 과산화수소의 농도를 조절하여 사용하기 위함이며, 희석된 상태의 과산화수소를 이용함으로써 탈취부 내부가 부식되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
상기 2) 단계(S20)는 플라즈마를 통해 반응물을 생성하는 단계로써 유해가스와 반응촉진제가 혼합된 상태로 상승하며, 반응부를 통과시 반응부에서 발생된 반응물과 반응하게 하는 단계이다. 또한 상기 반응물은 산화성 물질 및 라디칼이며, 산화성 물질 및 라디칼은 산소이온(O2-) 및 히드록시기(OH)이다.
상기 3)단계(S30)는 반응물과 반응하는 유해가스를 확산 균일하게 분포시켜 반응물과의 반응을 촉진시켜 배출하는 단계이다.
한편, 도 5에 도시된 바에 의하면, 상기 1) 단계(S10) 전 단계에는 송풍기를 통해 유입된 유해가스를 균일하게 확산시킬 수 있게 분사하는 단계(S110)와, 상기 분사단계(S110)에서 분사된 유해가스를 안정화하기 위한 단계(S120)를 더 포함할 수 있다. 즉, 외부로부터 관로를 따라 송풍기를 통해 유입시킨 유해가스를 노즐을 통해 분사하고, 음이온이나 전자방출이 가능한 세라믹, 토르마린 및 알루미나 등과 같은 안전한 소재를 통과하며 분사된 유해가스가 균일하게 확산됨과 동시에 안정화될 수 있게 하는 것이다.
여기서 상기 1)단계의 전 단계에는 필터를 이용해 유해가스를 필터링하는 단계;를 더 포함하며, 상기 필터는 프리필터 및 Demister로 구비되게 하며, 상기 유해가스는 악취 및 휘발성 유기화합물질(VOCs)이다.
예컨대 유해가스 분사 단계를 통해 분사된 유해가스가 확산 및 안정화 단계를 통과하며 안정화하게 된다. 확산 및 안정화된 유해가스는 다시 분사되는 반응촉진제와 혼합되어 상승하게 되고, 반응촉진제와 혼합된 상태의 유해가스는 플라즈마에 의해 생성된 반응물과 반응하면서 상승하며 반응촉진 단계를 거치며 확산되어 반응물과의 반응을 촉진하여 유해가스를 완전한 화학적 변환이 이루어진 상태로 배출할 수 있게 된다.
즉, 플라즈마를 통해 활성화된 전자가 기체분자와 충돌하여 발생시킨 각종 라디칼(OH, O, N, H)의 활발한 화학반응을 이용하여 악취 및 VOC 등을 제거하는 데 이용할 수 있게 되는데, 고압방전으로 인해 발생된 활성화된 전자(Activated electron)는 ppm 단위로 존재하는 각종 유해가스와 직접 반응하여 유해가스를 제거하는 것이 아니라 (ppm 농도의 유해가스 분자에 전자가 충돌할 확률은 극히 낮음), 공기중 기체분자의 절대 다수를 점하고 있는 산소나 반응촉진제의 분자들과 충돌하 여 산화력이 강한 OH, O 라디칼 등을 만들고, 이들 라디칼이 유해가스를 산화시켜 최종적으로 CO2, H2O, SO2, N2 등을 생성한다.
이러한 플라즈마의 원리 때문에 플라즈마 전단 또는 후단에 산화력이 강한 OH기를 가진 물이나 과산화수소 같은 반응 촉진제를 에어로졸 상태로 미세하게 분무할 경우 오염물질과 불안정하게 결합되어 있는 활성기들과의 반응이 더욱 빨리 진행될 수 있도록 반응속도를 증가시키므로 안정적으로 반응을 유도함으로써 높은 처리효율을 나타낼 수 있게 된다.
OH 라디칼은 F-다음으로 지구상에서 두 번째로 강력한 산화제로써 오존의 2,000배, 태양 자외선(UV)보다 180배 정도 빠른 산화 속도를 갖고 있어 오염물질 제거에 있어 매우 안전하며 효과적이다. 따라서 반응촉진제는 플라즈마 반응기 전단 또는 후단 어느 곳에도 설치 가능하다.
※ 반응물의 생성 및 반응 메카니즘
전자에 공급된 에너지는 배출가스 중에 % 농도로 존재하는 주요 구성성분, 즉 배기가스인 N2, O2, H2O 및 CO2 등에 99% 이상이 이전되며, 나머지가 ppm 농도로 존재하는 저감 대상인 유해가스에 이전된다. 따라서 저온 플라즈마 처리의 목표는 이들 주요 배경가스의 분자들로부터 반응물을 효율적으로 생성하는데 있다.
배경가스들의 해리 에너지가 N2는 9.67eV, O2는 5.12eV, CO2는 5.45eV이고, H2O는 5.12eV이며, 일반적 대기압 조건에서 방전에 의한 전자 평균 에너지는 3~6eV 정도이므로 주요 해리 대상물질은 O2 및 H2O가 되며 본 발명의 경우 OH 라디칼에 의한 반응이 주를 이룬다.
저온 플라즈마에 의한 OH 등의 반응물 생성 과정은 다음과 같다.
- 전자 접촉 : e + H2O → H- + OH
- 전자충돌에 의한 직접 해리 : e + H2O → e + H + OH
- O(1D)에 의한 해리 : O(1D) + H2O → 2OH
- 양이온에 의한 도움
ㅇ전자충돌 이온화 : e + O2 → 2e + O+ 2
ㅇ전자충돌 해리 이온화 : e + O2 → 2e + O + O+
해리 이온화와 비슷한 과정으로 생성된 것 N+, H+
- 대전 전달반응에 의한 부가적 O2 + 이온 생성 : N2 + + O2 → N2 + O2 +
O+ + N2 → O + N2 +
N+ + O2 → N + O2 +
O+ + O2 → O + O2 +
H+ + O2 → H + O2 +
N2 + + CO2 → N2 + CO2 +
N+ + CO2 → N + CO2 +
H+ + CO2 → H + CO2 +
CO2 + + O2 → CO2 + O2 +
N2 + + H2O → N2 + H2O+
N+ + H2O → N + H2O+
CO2 + + H2O → CO2 + H2O+
H+ + H2O → H + H2O+
H2O+ + O2 → H2O + O2 +
- 물 군집 이온의 생성 : O2 + + H2O → O2 +(H2O)
- 물 군집이온의 해리 반응에 의한 OH 생성 :
O2 +(H2O) + H2O → H3O+ + O2 + OH
O2 +(H2O) + H2O → H3O+(OH) + O2
H3O+(OH) + H2O → H3O+ + H2O + OH
생성된 반응물에 의한 반응 메카니즘은 다음과 같다.
2NH3 + 6OH → N2 + 6H2O +△H
2(CH3)3N + 6OH + 9O2 → N2 + 6CO2 +12H2O + △H
H2S + 2OH + O2 → SO2 + 2H2O + △H
CH3SH + 2OH + 5/2O2 → SO2 + CO2 + 3H2O + △H
※ 실시 예
설비의 구성은 반응촉진제 분무층, 플라즈마 반응기, 가스혼합층 2단으로 구성하였으며 가스의 농도에 따라 이러한 층을 여러단 구성할 수 있다. 처리유량은 10m3/min이며 규격이 550W × 600L × 2,800H인 저온플라즈마 발생장치를 사용하여 암모니아와 트리메틸아민을 측정하였다. 측정방법은 180 RNH₂검지관, 3La NH₃검지관을 사용하였다.
측정결과 암모니아는 최대 65ppm까지 처리되었으며 트리메틸아민은 110ppm까지 처리되었다.
오염물질 종류 인입농도(ppm) 배출농도(ppm) 처리농도(ppm)
암모니아(NH3) 30~40 0 30~40
125 22 103
트리메틸아민((CH3)3N) 90 4 86
150 20 130
표에서 보는 바와 같이 암모니아 및 트리메틸아민의 배출 농도가 상당히 낮아진 것을 알 수 있다. 따라서 반응촉진제와 반응물을 이용한 유해가스 처리가 매우 효율적으로 이루어진 것을 알 수 있다.
<반응 메카니즘>
2NH3 + 6OH → N2 + 6H2O +△H
2(CH3)3N + 6OH + 9O2 → N2 + 6CO2 +12H2O + △H
H2S + 2OH + O2 → SO2 + 2H2O + △H
CH3SH + 2OH + 5/2O2 → SO2 + CO2 + 3H2O + △H
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치를 나타내는 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 탈취부를 나타내는 개통도.
도 3은 도 1에도 도시된 반응촉진제 분사를 나타내는 개통도.
도 4는 본 발명의 탈취방법을 나타내는 블록도.
도 5는 도 4에 도시된 탈취방법에 따른 유해가스 분사 및 안정화 단계가 부과된 상태를 나타내는 블록도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 송풍기 20 : 전처리부
210 : 필터 30 : 탈취부
310 : 노즐부 320 : 가스안정부
330 : 반응촉진제 분사부 331 : 압축공기
332 : 반응촉진제 탱크 333 : 노즐
340 : 반응부 350 : 가스혼합촉진부

Claims (26)

  1. 유해가스를 오염원로부터 송풍하는 송풍부; 및
    상기 유해가스를 반응촉진제와 혼합 반응시켜 배기가스를 방출하게 하는 탈취부;를 포함하며,
    상기 탈취부는 유입된 유해가스와 혼합되는 반응촉진제를 분사하는 반응촉진제 분사부와, 반응촉진제가 혼합된 유해가스를 플라즈마 반응하게 하는 반응부와, 상기 반응부를 통과한 유해가스를 확산하며 반응을 촉진하게 하는 가스혼합촉진부와, 상기 반응부 하측에 구비되어 유해가스를 확산 및 안정화시키기 위한 가스안정부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송풍부와 탈취부 사이에는 상기 송풍부 측에서 유입된 유해가스 내부에 존재하는 이물질을 제거하는 전처리부;를 더 구비하게 하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전처리부는 필터를 포함하며, 상기 필터는 프리필터 및 Demister로 구비되게 하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유해가스는 악취 및 휘발성 유기화합물질(VOCs)인 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응촉진제 분사부는 상기 반응부의 상부 또는 하부에 위치되게 하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치.
  7. 제 6 항에있어서,
    상기 반응부에서는 산화성 물질 및 라디칼을 생성하게 하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 산화성 물질 및 라디칼은 산소이온(O2-) 및 히드록시기(OH)인 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈취부에는 유입되는 유해가스를 균일하게 살포하게 하는 살포수단;을 더 구비하게 하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스혼합촉진부 및 가스안정부는 다수개의 볼 또는 튜브 형태 중 선택된 어느 하나를 적층시켜 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스혼합촉진부 및 가스안정부는 스폰지 형태의 다공성층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응촉진제는 물(H20) 또는 과산화수소(H2O2) 중 선택된 어느 하나로 뷴사되게 하는 것을 특지으로 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 반응촉진제의 분사는 압축공기와 혼합하여 분사하는 이류체 분사노즐을 이용하거나 또는 펌프를 이용하여 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 이류체는 분사 입자가 10㎛ ~ 100㎛ 사이 크기로 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취장치.
  16. 1) 유해가스와 혼합되는 반응촉진제를 분사하는 반응촉진제 분사 단계;
    2) 반응물인 산화성 물질 및 라디칼 생성 단계; 및
    3) 가스혼합촉진부를 통과시켜 배기하는 단계;를 포함하며,
    상기 반응촉진제는 압축공기와 혼합하여 분사하는 분사 입자가 10㎛ ~ 100㎛ 사이 크기로 갖는 이류체 분사노즐을 이용하거나 또는 펌프를 이용하여 분사되도록 하고,
    상기 1) 단계 전에는 유해가스를 균일 분사하는 단계; 및 유해가스를 안정화 및 확산하는 단계;를 더 포함하게 하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 1)단계 전에는 필터를 이용해 유해가스를 필터링하는 단계;를 더 포함하며, 상기 필터는 프리필터 및 Demister로 구비되게 하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 유해가스는 악취 및 휘발성 유기화합물질(VOCs)인 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 산화성 물질 및 라디칼은 산소이온(O2-) 및 히드록시기(OH)인 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취방법.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 반응촉진제는 물(H2O) 또는 과산화수소(H2O2) 중 선택된 어느 하나로 분사되게 하는 것을 특징으로 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취방법.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 제 16 항에 있어서,
    상기 유해가스 분사 단계 및 안정화/확산하는 단계는 다수개의 볼 또는 튜브 형태 중 선택된 어느 하나를 적층시켜 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취방법.
  26. 제 16 항에 있어서,
    상기 유해가스 분사 단계와 안정화 및 확산하는 단계는 스폰지 형태의 다공성층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 유해가스 탈취방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103657358A (zh) * 2013-12-06 2014-03-26 上海凯展环保科技有限公司 多功能废气处理系统
KR101567334B1 (ko) * 2014-03-06 2015-11-20 최영환 플라즈마 흡착 탈취기
KR102133674B1 (ko) * 2019-04-16 2020-07-13 이승용 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 배연 탈질 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020003890A (ko) * 2000-06-21 2002-01-16 황해웅 희토류 촉매를 이용한 저온 플라즈마에 의한 유해가스처리방법
KR100365368B1 (ko) * 2000-05-16 2002-12-18 한국기계연구원 저온 플라즈마에 의한 유해가스 처리방법
KR100821263B1 (ko) 2005-12-23 2008-04-11 영진아이엔디(주) 수분리 냉각 장치를 구비한 플라즈마 스크러버 시스템 및이를 이용한 유해가스 처리방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100365368B1 (ko) * 2000-05-16 2002-12-18 한국기계연구원 저온 플라즈마에 의한 유해가스 처리방법
KR20020003890A (ko) * 2000-06-21 2002-01-16 황해웅 희토류 촉매를 이용한 저온 플라즈마에 의한 유해가스처리방법
KR100821263B1 (ko) 2005-12-23 2008-04-11 영진아이엔디(주) 수분리 냉각 장치를 구비한 플라즈마 스크러버 시스템 및이를 이용한 유해가스 처리방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103657358A (zh) * 2013-12-06 2014-03-26 上海凯展环保科技有限公司 多功能废气处理系统
KR101567334B1 (ko) * 2014-03-06 2015-11-20 최영환 플라즈마 흡착 탈취기
KR102133674B1 (ko) * 2019-04-16 2020-07-13 이승용 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 배연 탈질 장치

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