KR100957433B1 - 광촉매를 이용한 악취 및 ｖｏｃ 저감장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치에 관한 것으로, 음식 폐기물이나 축산 폐기물 처리시 발생하는 악취 및 쓰레기 소각로 배출가스 등에 함유된 휘발성 유기물질(VOCs) 등을 제거하는 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치를 제공하는 것이 목적이다.
반응기와, 반응기 내부에 자외선을 조사하는 자외선 광원과, 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리를 반응기 상부에서 분무하는 분무 수단을 구비하는 것으로, 처리대상가스를 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리 내로 유입시키면 자외선의 존재 하에서 분무되어 낙하하는 이산화티탄/물 슬러리의 액적과 향류로 접촉하면서 광화학 반응을 한 후, 반응기 상부로 배출되는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치로 자외선을 조사하면서 슬러리 상의 이산화티탄을 촉매로 사용하는 것이 특징이다.
음식물 쓰레기, 소각로, 광촉매, 악취 제거, VOC 제거, 이산화티탄, 슬러리
Description
본 발명은 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화티탄 광촉매를 사용하여 음식물 쓰레기나 축산 폐기물 처리시설의 배출가스에 함유된 악취 및 쓰레기 소각로 배출가스 등에 함유된 VOC 등을 제거하는 장치에 관한 것이다.
이산화티탄(TiO2)은 자외선이나 저파장대의 가시광선을 흡수하면 가전자대(valence band)에서 전도대(conduction band)로 전자 전이를 일으키면서 활성산소와 수산화기(OH)가 생성되어 강력한 산화반응이 일어난다.
그런데 상기 산화반응은 이산화티탄의 표면에 빛과 반응물이 동시에 존재할 때만 일어나기 때문에 반응물이 정체된 경우에는 반응이 쉽게 일어나지만 반응물이 연속적으로 공급되는 연속공정에서는 이산화티탄의 표면에 빛과 반응물이 동시에 존재하게 하는 것이 용이하지 않아 생각만큼 효율적이지 않다.
광촉매에 의한 광화학반응을 쓰레기 소각로의 배출가스 등의 처리에 적용한 발명에 관한 것으로, 일본 공개특허공보 평5-285342호에는 소각로에 이어 배기가스 분해탑을 설치하고, 소각로의 연소가스 중에 광촉매를 혼입하여 배기가스 분해탑에 유입시켜 배기가스 분해탑 안에서 저압수은등으로 자외선을 조사하여 다이옥신 등을 분해하는 장치가 개시되어 있다.
그러나 이 장치는 배기가스의 투명도가 그다지 높지 않기 때문에 광화학반응의 효율이 높지 않고, 촉매를 회수하기 위해서는 집진기를 설치해야 하기 때문에 장치가 복잡해지고 값이 비싸진다는 단점이 있다.
대한민국공개특허 2002-0008766에는 다수의 자외선 투과성을 가지는 통 형상의 케이싱이 관통하는 구조의 광촉매 반응기에 광촉매를 충진하고 케이싱의 내부에서 자외선을 조사하면서 필터조를 통과시킨 배기가스를 통과시키면서 광화학 반응이 일어나도록 하는 구조의 배기가스 정화장치가 개시되어 있는데, 이를 3단으로 설치하고 소각로의 배기가스를 처리한 결과, 다이옥신류인 PCDDs/Fs(폴리클로로디벤조파라디옥신/폴리클로로디벤조푸란)과 Co-PCBs(코플러너-PCB)의 제거율이 각각 97.6~99.9%와 97.7~100.0%에 이른다고 기재되어 있다.
그러나 음식물 자원화 시설의 배출가스에서의 VOC 및 복합악취 물질 제거에 적용해 본 결과, 제거효율은 약 52%(30,000배→14,420배) 정도로 그다지 높지 않았다.
대한민국공개특허 2004-0039431에는 광촉매 작용에 의해 물체에 부착된 오물을 제거하는 클리닝제, 공기 중의 악취나 유해물질을 흡착시켜 분해하는 흡착분해제 등이 개시되어 있는데 이들은 광촉매를 알루미나, 실리카겔 등의 다공성 세라믹 에 코팅하거나 폴리에틸렌 등의 합성섬유나 수지 등에 첨가하는 등의 방법으로 제조한다. 특히 본 발명과 적용대상이 동일한 흡착분해제에 관해서는 통상의 흡착제는 제거대상 물질로 포화되면 더 이상 흡착시킬 수 없게 되지만 이 발명은 광을 조사하면 분해되어 제거되기 때문에 계속해서 오염물을 흡착시켜 제거할 수 있어 반복 사용할 수 있다고 기재되어 있다.
[문헌 1] 일본 공개특허공보 평5-285342호
[문헌 2] 대한민국공개특허 2002-0008766
[문헌 3] 대한민국공개특허 2004-0039431
본 발명의 목적은 음식 폐기물이나 축산 폐기물 처리시 발생하는 악취 및 쓰레기 소각로 배출가스 등에 함유된 휘발성 유기물질(VOCs) 등을 제거하는 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치를 제공하는 것이다.
반응기와, 반응기 내부에 자외선을 조사하는 자외선 광원과, 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리를 반응기 상부에서 분무하는 분무 수단을 구비하는 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치. (청구항 1)
악취 및 휘발성 유기물질(VOCs)을 함유하는 처리대상가스를 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리 내로 유입시키면 분무되어 낙하하는 이산화티탄/물 슬러리의 액적과 향류로 접촉하면서 자외선의 존재 하에서 악취 및 휘발성 유기물질(VOCs)이 광화학 반응에 의하여 분해된 후, 반응기 상부로 배출된다.
이하, 본 발명의 구성을 보다 명확히 하기 위해 종래의 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치와 비교한다.
먼저, 일본 공개특허공보 평5-285342호와 비교하면, 일본 공개특허공보 평5-285342호는 분말 상태의 광촉매를 처리대상가스 내에 비산시키고 자외선을 조사하여 반응시킨 후 광촉매 분말을 회수하는데 광촉매 분말 회수공정이 복잡하고 불완전한데 반해, 본 발명은 분사된 액상 슬러리가 낙하하여 반응기 하부에 모이게 되므로 장치가 간단하고 운전이 쉽다.
또, 대한민국 공개특허 2002-8766과 비교하면, 대한민국 공개특허 2002-8766은 광촉매를 담체에 코팅하여 충전하고 그 내부에서 자외선을 조사하기 때문에 자외선이 도달하는 거리에 한계가 있는데 반해, 본 발명은 슬러리 액적의 밀도에 따라 도달거리(세기)가 달라지지만 담체를 사용하지 않기 때문에 적어도 담체 때문에 생기는 그림자는 있을 수 없다는 특징이 있다.
상기 장치(청구항 1)에 이어, 그 내부에 다수의 자외선 광원이 구비된 볼 형태의 이산화티탄 촉매, 이를테면 실리카겔 등의 담체에 이산화티탄이 코팅된 촉매가 충전된 촉매층이 반응기의 상부에 또는 별도의 반응기로 추가된 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치. (청구항 2)
이는 청구항 1의 반응기 상부로 배출되는 가스를 추가로 처리하는 것인데 악취나 VOC가 분해되는 광화학 반응은 반응물이 자외선의 존재 하에 이산화티탄과 접촉해야 일어나는 반응이므로 반응물이 일단 물에 녹거나 물로 이루어지는 경막을 통과해야 한다는 가정 하에 처리대상가스 중 물에 불용성이거나 난용성인 성분은 슬러리 상의 촉매와 접촉시키는 것만으로는 잘 분해되지 않을 수도 있다는 가능성을 염려하여 추가한 것으로, 추가되는 구성은 건식공정으로 대한민국 공개특허 2002-0008766과 유사하다.
상기 청구항 1의 장치에서 반응기의 중간부에 그 내부에 다수의 자외선 광원이 구비된, 볼 형태의 이산화티탄 촉매가 충전된 촉매층이 추가되고, 촉매층에 의해 구분되는 반응기의 하단에는 가시광선 광원이 추가된 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치. (청구항 3)
처리대상가스를 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리 내로 유입시키면 1차로 가시광선의 존재 하에 촉매층에서 낙하하는 이산화티탄/물 슬러리의 액적과 향류로 접촉하면서 광화학 반응을 하고, 2차로 볼 형태의 이산화티탄 촉매층을 통과하면서 광화학 반응을 하고, 3차로 분무되어 낙하하는 이산화티탄/물 슬러리의 액적과 향류로 접촉하면서 광화학 반응을 한 후, 반응기 상부로 배출된다.
본 발명은 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리를 반응기 상부에서 분무하는 것이 특징인데 분무된 이산화티탄/물 슬러리 액적이 상승하는 처리대상가스에 의해 부유하다 자외선램프 또는 창(밖에 설치하는 경우)에 들러붙어 빛을 차단하게 되므로 반응기의 안과 밖, 어디에도 자외선램프를 설치하기가 쉽지 않다.
본 발명의 발명자들은 각고의 노력 끝에 자외선 광원을 반응기 외부에 장착하고 창을 통하여 반응기 내부로 자외선을 조사하면서, 창의 내부에 와이퍼를 장착하여 주기적으로 이산화티탄/물 슬러리를 닦는 구조를 발명하였다. (청구항 4)
그리고 촉매로 이산화티탄/물 슬러리를 사용하는 것이 특징인데 처리대상가스를 이산화티탄/물 슬러리 내로 유입시킴에 있어 반응기 하단의 다공판을 통하여 유입시키면 이산화티탄과 물이 균일하게 섞여 분리되지 않게 된다. (청구항 5)
또, 이산화티탄/물 슬러리 중 이산화티탄의 함량은 0.5~10중량%로 하며 (청구항 6), 볼 형태의 이산화티탄 촉매가 충전된 촉매층 내부에 설치되는 자외선 광원이 최대 파장이 254nm 부근인 자외선 광원과 최대 파장이 380nm 부근인 블랙라이트를 교대로 배치한다. (청구항 7)
본 발명에 의하면 음식물이나 축산 폐기물 처리시설에서 발생하는 악취 및 VOC를 효과적으로 저감시킬 수 있다. 특히, 처리대상가스에 이산화티탄 분말을 혼입하여 자외선을 조사하여 반응시킨 후 이산화티탄 분말을 다시 분리해내는 공정과 비교하면 사이클론이나 전기집진기 등의 설비를 필요로 하지 않으므로 장치가 단순하고, 이산화티탄 분말을 회수해야 하는 문제가 없다.
장치의 구성이 비교적 간단하고 부피가 크지 않으므로 기존 시설의 덕트 말단부에 설치할 수 있고, 이 경우 시공이 간단하고 경제적이다.
본 발명을 첨부된 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 반응기 몸체(10)와, 반응기 내부에 자외선을 조사하는 자외선램프(11)와, 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리를 반응기 상부에서 분무하는 노즐(12)을 구비한 청구항 1의 반응기(이하, 스프레이 반응기라 함)의 구조도로서, 쓰레기 소각로의 배출가스 등 처리대상가스의 온도가 높을 때는 냉각기(30)를, 분진이 많을 때에는 집진기(40)를 선택적으로 추가할 수 있다.
여기에서 이산화티탄/물 슬러리는 펌프로 반응기 하부에서 상부로 퍼 올려져 분무되어 액적으로 낙하하는 과정으로 순환되며, 처리대상가스는 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리 내로 유입되어 상승, 이산화티탄/물 슬러리 액적과 향류로 접촉하면서 반응하여 악취 및 휘발성 유기물질(VOCs)이 제거된다.
도 2는 상기 도 1의 반응기에 이어 건식 촉매 반응기(20)를 설치한 것으로, 촉매층(21)을 별도의 반응기(20)에 둔 것이다. 촉매층(21)은 볼 형태의 이산화티탄 촉매로 이루어지며 촉매층의 내부에는 다수의 자외선 광원(22)을 둔다.
여기서는 반응기(10)의 배출가스가 건식공정에 의해 추가로 처리되는데 촉매층 내의 자외선램프(22)는 충전되는 이산화티탄 촉매의 입경이나 기타 조건에 따라 달라지지만 자외선의 도달거리를 감안하여 촉매의 직경이 1cm 내외인 경우 그 간격이 10cm가 넘지 않는 것이 바람직하다.
촉매층(21) 내부에 설치되는 자외선램프(22)는 최대 파장이 254nm 부근인 자외선 광원과 최대 파장이 380nm 부근인 블랙라이트를 교대로 배치하는 것이 반응효율이 높아 바람직하다. 그리고 도 2의 반응기(20)에서 촉매층 하부의 빈 공간(23)은 채널링(chaneling)을 방지하는 완충작용을 한다.
도 3은 도 1의 반응기에 중간부에는 볼 촉매층(31)과 볼 촉매층 내부에는 자외선 광원(32)을 추가하고, 볼 촉매층(31)에 의해 구분되는 반응기의 하단에는 가시광선 광원(33)을 추가한 반응기(30)이다.
이산화티탄/물 슬러리를 반응기 하부에서 상부로 순환시키면서 처리대상가스를 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리 내로 유입시키면, 1차로 가시광선램프(33)에서 조사되는 가시광선의 존재 하에 촉매층(31)에서 낙하하는 이산화티탄/물 슬러리의 액적과 향류로 접촉하면서 광화학 반응을 하고, 2차로 볼 형태의 이산화티탄 촉매층(31)을 통과하면서 자외선램프(32)에서 조사되는 자외선에 의해 광화학 반응을 하고, 3차로 분무되어 낙하하는 이산화티탄/물 슬러리의 액적과 향류로 접촉하면서 자외선램프(11)에서 조사되는 자외선에 의해 광화학 반응을 한 후, 반응기 상부로 배출된다.
한편, 자외선광원을 반응기 밖에 설치하고 창을 통하여 자외선을 조사하는 경우, 분무되어 부유하다 창의 내면에 들러붙는 이산화티탄/물 슬러리를 제거하는 수단으로서의 와이퍼로는 이를테면, 자동차 와이퍼(미도시)와 같은 형태의 것을 사용할 수 있고, 처리대상가스를 이산화티탄/물 슬러리 내로 분출시키는 다공판(13)은 구멍을 균일하게 배치한 것으로 처리대상가스가 이산화티탄/물 슬러리에 와류를 일으킬 수 있을 정도의 유속으로 분출하면 된다.
<실시예 1>
음식물 자원화시설의 실제 배출가스(a)와 VOC를 함유하는 가스(b)(만든 시료)를 도 1(청구항 1)의 반응기에서 처리하였다.
A. 반응기 및 이산화티탄 광촉매
1) 반응기
가로 1,200mm, 세로 각각 650mm에 높이 600mm이고, 광원은 40W 자외선등 2개를 설치하였고, 광촉매 슬러리 분사 노즐은 3개 설치하였으며 노즐당 분사량은 1.8리터/분이다.
2) 이산화티탄 촉매
물 70L에 이산화티탄 분말 1.4㎏를 투입하고 진탕하여 만든 이산화티탄 2중량%의 슬러리를 사용하였다.
B. 실험
1) 음식물 자원화시설의 배출가스(a)
유량 1,020㎥/hr로 통과시키면서 이산화티탄 슬러리를 5.4리터/분의 유량으로 분사시켰다. 시료가스가 광분해가 아닌 물에 용해되어 없어지는 것을 감안하여 배출가스의 성분은 정상상태에 도달한 것으로 판단되는 1시간 후에 측정하였다.
2) VOC를 함유하는 가스(b)
시료가스를 만들어 사용하였으며 시료가스의 성분 및 함량은 후술하는 C. 결과의 [표 2](처리전)에 기재하였다.
C. 결과
음식물 자원화시설의 배출가스(a)의 처리전과 처리후의 대표성분의 조성 및 복합악취에 대한 관능테스트 결과를 [표 1]에, VOC를 함유하는 가스(b)의 처리전과 처리후의 VOC의 조성을 [표 2]에 각각 기재하였다.
| 항 목 | 시료가스 (처리전) | 처 리 후 | 제거율(%) | 비 고 |
| 황화수소 | 0.027ppm | 0,005ppm | 81.5 | GC-MS |
| 메틸메르캅탄 | 0.026ppm | 0.003ppm | 88.5 | " |
| 디메틸설파이드 | 0.031ppm | 0.006ppm | 80.6 | " |
| 디메틸디설파이드 | 0.033ppm | 0.005ppm | 84.8 | " |
| 아세트알데히드 | 0.146ppm | 0.041ppm | 71.9 | " |
| 프로피온알데하이드 | 0.057ppm | 0.011ppm | 80.7 | " |
| 부틸알데하이드 | 0.092ppm | 0.014ppm | 84.8 | " |
| 이소발레르알데하이드 | 0.017ppm | 0.003ppm | 82.4 | " |
| 발레르알데하이드 | n.d | n.d | - | " |
| 트리메틸아민 | 0.008ppm | n.d | 100 | " |
| 암모니아 | 7.140ppm | 0.310ppm | 95.7 | " |
| * 복합악취 | 30,000배 | 3,000배 | 90.0 | 공기희석 관능법 |
* 여기에서 복합악취에 대한 공기희석관능법 (5명을 선정하여 채취된 시료에 희석배수를 높여가며 3회 측정한 후 최고 및 최저의 결과를 제외한 3명의 값을 산술평균하여 얻은 값에 의한 값이다.
| 항 목 | 시료가스 처리전(ppm) | 처리후(ppm) | 효율(%) | 비 고 |
| 아세톤 | 4,741 | 829 | 82.5 | GC-MS |
| 벤젠 | 59,656 | 14,842 | 75.1 | " |
| 톨루엔 | 44,509 | 6,542 | 85.3 | " |
결과를 살펴보면, 음식물 자원화시설의 배출가스(a)의 경우 개별 성분별로는 대략 80% 전후가 제거되었고, 악취에 대한 전체적인 느낌(관능테스트)으로는 90%정도가 제거되었다. 그리고 VOC를 함유하는 가스(b)의 경우에는 벤젠, 아세톤, 톨루엔이 80% 전후로 제거되었다.
<실시예 2>
실시예 1에서 사용한 반응기에 볼 타입의 이산화티탄 촉매를 충전한 반응기를 직렬로 추가한 도 2(청구항 2)의 반응기를 사용하여 실시예 1과 동일한 시료가스를 동일한 유량으로 처리하였다.
A. 반응기 및 이산화티탄 광촉매
1) 반응기
앞의 반응기는 실시예 1과 동일하고, 추가된 뒤의 반응기는 가로 1,200mm, 세로 650mm에 높이 700mm이고, 도 2에 도시한 바와 같이, 반응기의 중간에 볼 타입 촉매를 45㎏ 충전하였으며 충전층의 두께는 300mm이다. 가스가 편중되는 것을 방지하기 위하여 촉매 충전층의 위와 아래에 200mm씩 빈 공간을 두었다.
그리고 볼 타입 이산화티탄 촉매층에는 100mm 간격으로 40W용 자외선램프8개를 촉매층에 묻히도록 설치하였다.
2) 이산화티탄 촉매
슬러리 촉매는 실시예 1과 동일한 것을 사용하였으며, 뒤의 반응기에 사용한 볼 타입의 촉매는 이산화티탄을 인회석 분말(apatite)에 담지시켜 평균직경 8mm의 실리카겔에 코팅하고 400℃에서 소성하여 제조하였다.
B. 실험
실시예 1과 동일한 시료를 동일한 유량으로 처리하였다.
C. 결과
음식물 자원화시설의 배출가스(a)의 처리전과 처리후의 대표성분의 조성 및 복합악취에 대한 관능테스트 결과를 [표 3]에, VOC를 함유하는 가스(b)의 처리전과 처리후의 VOC의 조성을 [표 4]에 각각 기재하였다.
| 항 목 | 시료가스 (처리전) | 처 리 후 | 제거율(%) | 비 고 |
| 황화수소 | 0.027ppm | 0.003ppm | 88.9 | GC-MS |
| 메틸메르캅탄 | 0.026ppm | 0.002ppm | 92.3 | " |
| 디메틸설파이드 | 0.031ppm | 0.002ppm | 93.5 | " |
| 디메틸디설파이드 | 0.033ppm | 0.002ppm | 93.9 | " |
| 아세트알데히드 | 0.146ppm | 0.021ppm | 85.6 | " |
| 프로피온알데하이드 | 0.057ppm | 0.006ppm | 89.5 | " |
| 부틸알데하이드 | 0.092ppm | 0.007ppm | 92.4 | " |
| 이소발레르알데하이드 | 0.017ppm | 0.001ppm | 94.1 | " |
| 발레르알데하이드 | n.d | n.d | - | " |
| 트리메틸아민 | 0.008ppm | n.d | 100.0 | " |
| 암모니아 | 7.140ppm | 0.193ppm | 97.3 | " |
| * 복합악취 | 30,000배 | 1,440배 | 95.2 | 공기희석 관능법 |
| 항 목 | 시료가스 처리전(ppm) | 처리후(ppm) | 효율(%) | 비 고 |
| 아세톤 | 4,741 | 564 | 88.1 | GC-MS |
| 벤젠 | 59,656 | 7,397 | 87.6 | " |
| 톨루엔 | 44,509 | 3,650 | 91.8 | " |
상기 결과를 실시예 1과 비교하면, 음식물 자원화시설의 배출가스(a)의 경우 개별 성분별로는 대략 90% 전후가 제거되었고, 악취에 대한 전체적인 느낌(관능테스트)으로는 95%정도가 제거되어 실시예 1보다 제거율이 높아졌음을 알 수 있다.
그리고 VOC를 함유하는 가스(b)의 경우에는 벤젠, 아세톤, 톨루엔의 제거율 또한 87% 이상이 되어 실시예 1에 비해 크게 높아졌음을 알 수 있다. 이는 벤젠, 아세톤이 암모니아보다 분자구조가 대칭이어서(비극성도가 높아) 물에 잘 용해되지 않기 때문에 실시예 1에서는 제거율이 낮았던 것으로 판단된다. 이는 이산화티탄/물 슬러리 촉매는 반응물이 물에 녹아 촉매인 이산화티탄과 접촉해야 반응이 일어난다는 것을 의미한다.
<실시예 3과 비교예>
실시예 1에서 사용한 반응기 내부에 볼 타입의 이산화티탄 촉매를 충전한 충전층을 추가한 도 3(청구항 3)의 반응기를 사용하여 실시예 1과 동일한 시료가스를 동일한 유량으로 처리하였다.
A. 반응기 및 이산화티탄 광촉매
1) 반응기
반응기의 크기는 실시예 1과 동일하고, 추가된 볼 타입의 이산화티탄 촉매층은 300mm이다. 볼 타입 이산화티탄 촉매층에는 100mm 간격으로 자외선램프를 촉매층에 묻히도록 설치하였다.
그리고 촉매층의 하단에는 30W의 백열등으로 가시광선을 조사하였고(실시예 3), 비교예에서는 조사하지 않았다.
2) 이산화티탄 촉매
슬러리 촉매는 실시예 1과 동일한 것을 사용하였으며, 볼 타입 촉매는 실시예 2와 동일한 것을 사용하였다. (실시예 2의 볼 타입 촉매층은 건식으로 운전되고, 실시예 3의 볼 타입 촉매층은 습식인 것이 다르다)
B. 실험
실시예 1과 동일한 시료를 동일한 유량으로 처리하였다. 실시예 3에서는 촉매층 하단부에 가시광선을 조사하였고, 비교예에서는 조사하지 않았다.
C. 결과
음식물 자원화시설의 배출가스(a)의 처리전과 처리후의 대표성분의 조성 및 복합악취에 대한 관능테스트 결과를 [표 5]에, 처리전과 처리후의 VOC를 함유하는 가스(b)의 조성을 [표 6]에 각각 기재하였다.
| 항 목 | 시료가스 (처리전) | 처리후 (실시예 3) | 처리후 (비교예) | 제거율(%) | 비 고 |
| 황화수소 | 0.027ppm | 0.001ppm | 0.002ppm | 96.2 | GC-MS |
| 메틸메르캅탄 | 0.026ppm | 0.001ppm | 0.002ppm | 96.2 | " |
| 디메틸설파이드 | 0.031ppm | 0.001ppm | 0.002ppm | 97.0 | " |
| 디메틸디설파이드 | 0.033ppm | 0.001ppm | 0.002ppm | 97.0 | " |
| 아세트알데히드 | 0.146ppm | 0.009ppm | 0.020ppm | 93.8 | " |
| 프로피온알데하이드 | 0.057ppm | 0.002ppm | 0.005ppm | 95.8 | " |
| 부틸알데하이드 | 0.092ppm | 0.004ppm | 0.006ppm | 95.6 | " |
| 이소발레르알데하이드 | 0.017ppm | 0.001ppm | 0.001ppm | 94.1 | " |
| 발레르알데하이드 | n.d | n.d | n.d | - | " |
| 트리메틸아민 | 0.008ppm | n.d | n.d | 100.0 | " |
| 암모니아 | 7.140ppm | 0.036ppm | 0.121ppm | 99.5 | " |
| * 복합악취 | 30,000배 | 208배 | 1,140배 | 99.3 | 공기희석 관능법 |
| 항 목 | 시료가스 처리전(ppm) | 처리후 (실시예 3) | 처리후 (비교예) | 효율(%) | 비 고 |
| 아세톤 | 4,741 | 389 | 517 | 91.8 | GC-MS |
| 벤젠 | 59,656 | 4,415 | 6,800 | 92.6 | " |
| 톨루엔 | 44,509 | 1,914 | 3,205 | 95.7 | " |
상기 결과를 실시예 1과 비교하면, 음식물 자원화시설의 배출가스의 경우 개별 성분별로는 대략 90% 전후가 제거되었고, 악취에 대한 전체적인 느낌(관능테스트)으로는 99%정도가 제거되어 제거율이 높아졌음을 알 수 있다. 그리고 VOC의 경우에도 벤젠과 아세톤의 제거율이 92% 정도로 되어 실시예 1에 비해 비교적 높아졌음을 알 수 있다.
또, 가시광선을 조사한 것(실시예 3)과 조사하지 않은 것(비교예)을 비교하면 가시광선을 조사한 실시예 3의 제거율이 높았는데 이는 이산화티탄 촉매가 가시광선에 의해서도 활성화된다는 것을 의미한다.
도 1은 촉매로 이산화티탄 슬러리를 사용하는 청구항 1의 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치의 구조도이다.
도 2는 도 1의 장치에 볼 형태의 이산화티탄 촉매층을 구비한 별도의 반응기를 추가한 청구항 2의 장치의 구조도이다.
도 3은 도 1의 반응기 내부에 볼 형태의 이산화티탄 촉매층과 가시광선 램프를 추가한 청구항 3의 장치의 구조도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
10: 반응기 몸체 11, 22, 32: 자외선램프
12: 슬러리 분사노즐 13: 다공판
20: 건식 반응기 21: 볼 타입 촉매층(건식)
23: 반응기 하부 공간 31: 볼 타입 촉매층(습식)
33: 가시광선램프
Claims (9)
- 반응기와, 반응기 내부에 자외선을 조사하는 자외선 광원과, 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리를 반응기 상부에서 분무하는 분무 수단을 구비하는 것으로, 처리대상가스를 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리 내로 유입시키면 자외선의 존재 하에서 분무되어 낙하하는 이산화티탄/물 슬러리의 액적과 향류로 접촉하면서 광화학 반응을 한 후, 반응기 상부로 배출되는 것을 특징으로 하고, 또한 처리대상가스가 분무되어 낙하하는 이산화티탄/물 슬러리 액적과 향류로 접촉하는 공간에 자외선을 조사하는 자외선 광원이 반응기 외부에 장착되어 창을 통하여 반응기 내부로 자외선을 조사하고, 창의 내부에는 와이퍼가 장착되어 주기적으로 이산화티탄/물 슬러리를 닦는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치.
- 제1항의 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치에, 그 내부에 다수의 자외선 광원이 구비된 볼 형태의 이산화티탄 촉매가 충전된 촉매층이 반응기의 상부 또는 별도의 반응기로 추가되어 제1항의 반응기 상부로 배출되는 가스가 상기 촉매층을 통과하며 추가로 광화학 반응을 한 후 배출되는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치.
- 제1항에 있어서, 반응기의 중간부에 그 내부에 다수의 자외선 광원이 구비된 볼 형태의 이산화티탄 촉매가 충전된 촉매층이 추가되고, 촉매층의 하단에는 가시광선 광원이 추가되어, 처리대상가스를 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리 내로 유입시키면 1차로 가시광선의 존재 하에 촉매층에서 낙하하는 이산화티탄/물 슬러리의 액적과 향류로 접촉하면서 광화학 반응을 하고, 2차로 볼 형태의 이산화티탄 촉매층을 통과하면서 광화학 반응을 하고, 3차로 분무되어 낙하하는 이산화티탄/물 슬러리의 액적과 향류로 접촉하면서 광화학 반응을 한 후, 반응기 상부로 배출되는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치.
- 삭제
- 반응기와, 반응기 내부에 자외선을 조사하는 자외선 광원과, 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리를 반응기 상부에서 분무하는 분무 수단을 구비하는 것으로, 처리대상가스를 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리 내로 유입시키면 자외선의 존재 하에서 분무되어 낙하하는 이산화티탄/물 슬러리의 액적과 향류로 접촉하면서 광화학 반응을 한 후, 반응기 상부로 배출되는 것을 특징으로 하고, 또한 처리대상가스를 이산화티탄/물 슬러리 내로 유입시킴에 있어 다공판을 통하여 유입시키는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치.
- 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 이산화티탄/물 슬러리의 이산화티탄 함량이 0.5~10중량%인 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 볼 형태의 이산화티탄 촉매가 충전된 촉매층 내부에 설치되는 자외선 광원이 최대 파장이 254nm 부근인 자외선 광원과 최대 파장 이 380nm 부근인 블랙라이트가 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치.
- 제5항에 있어서, 상기 악취 및 VOC 저감장치에, 그 내부에 다수의 자외선 광원이 구비된 볼 형태의 이산화티탄 촉매가 충전된 촉매층이 반응기의 상부 또는 별도의 반응기로 추가되어 반응기 상부로 배출되는 가스가 상기 촉매층을 통과하며 추가로 광화학 반응을 한 후 배출되는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치.
- 제5항에 있어서, 반응기의 중간부에 그 내부에 다수의 자외선 광원이 구비된 볼 형태의 이산화티탄 촉매가 충전된 촉매층이 추가되고, 촉매층의 하단에는 가시광선 광원이 추가되어, 처리대상가스를 반응기 하부의 이산화티탄/물 슬러리 내로 유입시키면 1차로 가시광선의 존재 하에 촉매층에서 낙하하는 이산화티탄/물 슬러리의 액적과 향류로 접촉하면서 광화학 반응을 하고, 2차로 볼 형태의 이산화티탄 촉매층을 통과하면서 광화학 반응을 하고, 3차로 분무되어 낙하하는 이산화티탄/물 슬러리의 액적과 향류로 접촉하면서 광화학 반응을 한 후, 반응기 상부로 배출되는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 악취 및 VOC 저감장치.
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| KR1020090075058A KR100957433B1 (ko) | 2009-08-14 | 2009-08-14 | 광촉매를 이용한 악취 및 ｖｏｃ 저감장치 |
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