KR101131074B1 - 알칼리성 환원성 수용액을 이용한 배오존 처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오존을 사용하는 공정으로부터 배출되는 미사용 오존을 포함하는 배기 가스(이하 "배오존가스"라 함)에 환원성 물질을 포함하는 알칼리성 환원성 수용액을 분사하여 상기 기체와 상기 액체를 접촉시켜 상기 배오존가스로부터 오존을 제거하고, 오존이 제거된 배기가스를 대기로 방출하는 알칼리성 환원성 수용액을 이용한 배오존 처리방법을 제공한다. 알칼리성 환원성 수용액은 물속에 과산화수소 또는 과산화수소와 암모니아 등 알칼리를 혼합하여 용해해서 사용할 수도 있으며, 이들 물질이 포함된 폐수 등을 활용할 수도 있다.

Description

알칼리성 환원성 수용액을 이용한 배오존 처리방법{Method for Treatment of Discharged Ozone by Using Alkali Reductive Solution}
본 발명은 알칼리성 환원성 수용액을 이용한 배오존 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 오존을 사용하는 공정으로부터 배출되는 미사용 오존을 포함하는 배기 가스(이하 "배오존가스"라 함)에 환원성 물질을 포함하는 알칼리성 환원성 수용액을 분사하여 상기 기체와 상기 액체를 접촉시켜 상기 배오존가스로부터 오존을 제거하고, 오존이 제거된 배기가스를 대기로 방출함으로써 배오존을 처리하는 배오존 처리방법에 관한 것이다.
오존은 산화력이 강력한 물질로 용수처리나 살균 소독 등의 다양한 용도로 이용된다. 오존은 기체상으로 이용하거나 적절한 방법으로 물에 용해하여 사용하게 된다. 하지만 오존은 강력한 산화력으로 인해 인체에 유해한 화합물로 분류되어 있고, 환경부에서는 대기 중 0.12ppm 이상의 오존이 존재할 때는 오존 주의보를, 0.3ppm 이상일 때는 오존 경보를 발령하여 국민의 건강을 지킬 수 있게 하고 있다.
오존은 다양한 방법으로 10% 내외의 고농도로 제조할 수 있다. 오존은 사용 용도에 따라 가스를 그대로 반응에 사용하기도 하고, 오존을 물에 용해시켜 오존수의 형태로 이용하기도 한다. 그러나 오존의 물에 대한 용해도는 매우 낮다. 오존의 용해도는 오존가스의 농도, 압력, 온도의 영향을 받는데 최대 용해도도 수십 ㎎/ℓ를 넘지 못한다. 또한 잘 설계된 오존 용해장치도 오존의 용해율이 90 % 내외에 머무르는 실정이다. 따라서, 물에 용해되지 못한 배오존은 수천 ppm 이상의 고농도로 배출되어 작업자의 건강을 위협할 수 있기 때문에 대부분의 오존 용해 설비는 배오존 파괴기를 설치하게 된다.
오존은 자체로 불안정한 화합물로서 대기 중에서도 12시간 정도면 그 농도가 절반으로 줄어드는 물질이다. 하지만 빠른 시간에 오존을 파괴해야 하는 상업적 오존 이용 현장에서는 자연 분해를 기다릴 수는 없는 형편이다. 종래 오존을 파괴하는 기술에는 아래와 같은 것들이 있다.
활성탄은 오존과 반응하여 아래와 같이 서서히 소모된다.
2 O3 + 2 C → 2 CO2 + O2
2 O3 + C → CO2 + 2 O2
2 O3 + C → C + 3 O2
특히 활성탄의 경우 고농도 오존을 처리할 때, 발열 관리를 잘못하면 화재나 폭발의 위험이 있어 운전에 주의가 요구된다. 최근에는 폭발과 발화로부터 안전한 불연성 활성탄을 이용하는 기술도 개발되었으나 활성탄에 비해 효율이 낮고 가격이 비싼 문제가 있다.
300 ~ 340 ℃ 정도의 고온으로 오존을 분해하는 열분해법은 1초 이내에 오존을 99.9% 이상 분해할 수 있는 방법이다. 분해된 오존은 산소가 된다. 그러나 이 방법은 공기를 가열하는 연료비 때문에 높은 배기가스의 열을 적절히 회수할 수 없다면 고열의 배기가스와 함께 높은 운전비의 부담을 가질 수 있다.
촉매를 이용하여 비교적 저온에서 오존을 분해하는 기술도 있다. 활성탄 탑의 1/40 정도의 적은 용적으로도 효율적인 오존 분해가 가능하지만 아직까지는 촉매의 비싼 가격과, 사용 후 촉매의 폐기, 수분 등 피독성 물질이 있을 때, 촉매의 수명 단축 등의 문제가 있어 널리 사용되지는 못하고 있다.
공정상 배오존이 발생할 수 있는 곳은 다양하다. 특히 오존을 다량 사용하는 전자회사 등에서는 배오존 처리를 위한 설비의 설치와 운영에 막대한 비용이 소모되고 있다. 또한 앞서 언급한 배오존 처리 설비 중 촉매법이나 활성탄법 등의 경우 촉매나 활성탄의 교체 시기를 잘못 예측할 경우 배오존 파괴에 어려움을 겪을 수도 있다.
본 발명의 발명자들은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 앞선 연구에서 환원성 폐수를 이용한 배오존 처리방법을 개발하였다. 이러한 배오존 처리방법은 오존을 사용하는 공정으로부터 배출되는 미사용 오존을 포함하는 배기 가스(이하 "배오존가스"라 함)를 환원성 물질을 포함하는 알칼리성 환원성 폐수와 접촉시킴으로써 상기 배오존가스로부터 오존을 제거하는 기술이다. 이러한 기술은 대한민국 특허출원 제10-2009-0078914호(2009. 08. 25. 출원, 미공개, 이하 "선행특허출원"이라 함)로 특허출원되었다. 이 출원은 이 기술의 구체적인 실시예로서, 오존을 고압으로 압축하고 고압 탱크 중에서 다량의 순환되는 물과 반응시키는 예를 포함한다. 이 실시예의 기술은 기존의 오존 파괴 방법인 촉매를 이용한 오존 파괴에 비해 매우 경제적이고 효율적인 방법이긴 하지만 오존을 고압으로 압축하고, 고압 탱크 중에서 다량의 순환되는 물과 반응시켜야 하는 등 많은 에너지를 사용해야하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술 및 선행특허출원의 발명의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 촉매탑이나 활성탄 탑 등, 고가의 설비가 필요없이 배오존을 파괴함으로 배오존 처리비용을 줄이고, 또한 고압의 압력 탱크나 압축 펌프 등이 없이 간단한 방법으로 배오존을 파괴할 수 있게 하여 설비와 운전비용을 획기적으로 낮춘 배오존 처리방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배오존가스로부터 오존을 제거하는 배오존 처리방법을 제공한다. 본 발명에 따른 배오존 처리방법은 오존을 사용하는 공정으로부터 배출되는 미사용 오존을 포함하는 배기 가스(이하 "배오존가스"라 함)를 공급하는 단계, 및 상기 배오존가스에 환원성 물질이 포함된 알칼리성 수용액을 분사하여 상기 기체와 상기 액체를 접촉시키는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 배오존가스는 반응조의 하부에서 상향으로 공급되는 것이고, 상기 알킬리성 환원성 수용액은 상기 반응조의 상부에서 분사되어 하향하는 동안에 상기 배오존가스 중의 오존을 파괴하는 반응을 일으킨 후 상기 반응조의 하부에서 수집되어 순환하는 것이 바람직하며, 특히 기체와 액체의 반응을 위한 상기 반응조는 스크러버 또는 충진탑 형태의 기체/액체 반응장치일 수 있다. 이러한 반응조 내에서 상기 알칼리성 환원성 수용액과 접촉하는 상기 배오존가스의 체류시간은 10분 내지 200분인 것이 바람직하고, 상기 분사되는 수용액의 양은 공급되는 배오존가스 부피의 1~20배이거나, 상기 반응조의 층 단위 단면적 당 200 ~1000 ℓ/㎡?min인 것이 바람직하다.
또한, 상기 환원성 물질은 과산화수소이고, 상기 알칼리성 환원성 수용액에 포함되는 상기 과산화수소의 질량은 공급되는 상기 오존의 질량에 대하여 0.5 내지 1000 배인 것이 바람직하다. 또한 상기 알칼리성 환원성 수용액은 환원성 물질로서 암모니아 또는 암모니아성 질소를 더 포함하고, 상기 암모니아 또는 암모니아성 질소의 질량은 공급되는 상기 오존의 질량에 대하여 1 내지 2000 배인 것이 바람직하다. 상기 알칼리성 환원성 수용액의 pH는 8 내지 11인 것이 바람직하다.
암모니아나 과산화수소 등이 포함된 환원성 수용액을 이용하여 배오존을 파괴하면 기존의 오존 파괴기에 비해 상당한 운전 경비를 절감할 수 있다. 기존 오존 파괴기의 경우 활성탄이나 촉매를 보충해 주거나 온도를 높여 주는 등으로 인해 오존을 파괴하는 비용이 매우 높았으며, 환원성 수용액과 오존을 반응시켜 오존을 파괴하는 방법은 오존 파괴 비용을 획기적으로 낮출 수 있지만 낮은 오존의 용해도를 극복하기 위해 고압탱크를 사용하고 다량의 물을 순환시켜야하는 문제가 있어 설치와 운전이 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 알칼리성 환원성 수용액을 이용하여 오존을 상온?상압에서 파괴할 수 있어 더욱 경제적이고 효율적인 배오존 파괴를 할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명자가 이전에 한 특허출원에 포함된 한 실시예에 따라 오존을 파괴하기 위한 오존 파괴 설비의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 오존을 파괴하기 위한 오존 파괴 설비의 개략적인 구성도이다.
도 1은 본 발명자가 이전에 한 특허출원에 포함된 한 실시예에 따라 오존을 파괴하기 위한 오존 파괴 설비의 개략적인 구성도이다. 본 발명을 설명하기에 앞서 본 발명자의 선행특허출원에 개시된 구체적 실시예를 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 폐수를 수집한 폐수 집수조로부터 폐수가 공급된다. 공급되는 폐수는 가압 펌프에 의하여 가압된 후 오존 용해조로 공급된다. 한편 오존을 사용하는 공정으로부터 배출되는 미사용 오존을 포함하는 배기가스(배오존가스)는 공기압축기에 의하여 압축된 후에 오존용해조로 공급되어 폐수와 함께 혼합된다. 이 때, 배오존가스는 오존용해조에서 폐수와 혼합되어 반응함에 의하여 짧은 시간 내에 순간적으로 파괴된다. 도 1에 도시된 용해탱크로부터 배출되는 폐수에는 배오존이 용존되어 있지 않으며, 그 폐수는 아직도 배오존을 파괴할 능력을 충분히 가지고 있는 것이 보통이다. 따라서 그 폐수는 순환하여 다시 배오존을 파괴하는데 사용될 수 있다.
선행특허출원의 이러한 실시예는 활성탄이나 촉매를 이용하는 오존파괴기에 비하여 오존파괴 비용을 줄일 수 있다는 점이 있으나, 낮은 오존의 용해도를 극복하기 위하여 고압탱크를 사용하고 다량의 물을 순환시켜야 한다는 점에서 설치와 운전의 어려움이 있었다.
이에, 본 발명자는 선행특허출원의 위와 같은 실시예의 한계를 극복하는 방법을 찾고자 하였다. 즉, 본 발명자는 배오존을 처리하는데 있어 오존 파괴기를 사용하지 않고, 상온, 상압에서 알칼리성 환원수용액을 사용함으로 배오존을 파괴하여 오존 파괴 비용을 절감하는 방법을 찾고자 하였다.
알칼리성 환원성 수용액으로 오존을 파괴하는데 있어 오존의 낮은 용해도를 극복하여야 원하는 결과를 얻을 수 있다. 본 발명에서는 선행특허출원의 구체적 실시예로 제시하는 방법 대신에 배오존가스에 환원성 수용액을 분사하여 기체/액체 반응이 일어나게 함으로써 오존의 낮은 용해도로 인한 문제점을 극복할 수 있다.
배오존 파괴에 있어 중요한 것은 파괴 범위를 벗어난 오존의 유입으로 인한 오존 유출 문제이다. 오존의 발생량과 환원성 수용액(폐수) 중 산화할 물질의 양론비, 오존의 반응 정도를 측정할 수 있는 방법의 확보가 필수적이다. 본 발명자는 반응조를 구상하고, 오존의 발생량과 순환수의 수량, 과산화수소의 농도, 오존 농도 측정기 등을 이용하여 항상 안정적으로 오존을 파괴하여 배오존이 배출되지 않는 조건을 도출하였다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 오존을 파괴하기 위한 오존 파괴 설비의 개략적인 구성도이다. 도 2를 참조하여 본 발명의 구체적 실시예를 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 사용하는 반응조는 스크러버형 기/액 접촉반응조를 기본 구성으로 한다. 배오존가스는 스크러버의 하부에서 상향으로 공급된다. 과산화수소를 포함하는 알칼리성 환원성 수용액은 스크러버의 상부에서 분사된다. 분사된 알칼리성 환원성 수용액은 자중에 의하여 하향하고 그 동안에 배오존가스와 접촉한다. 이러한 접촉에 의하여 배오존가스 중의 배오존은 파괴된다. 그런 후 알칼리성 환원성 수용액은 반응조의 하부에서 수집된 후 펌프에 의하여 순환되어 다시 분사된다. 이러한 알칼리성 환원성 수용액으로는 과산화수소를 포함하는 알칼리성 환원성 폐수가 사용될 수도 있다.
기/액 접촉반응조에서 알칼리성 환원성 수용액과 배오존의 반응에 있어 배오존을 완전히 파괴하는데 기/액 접촉 반응조의 모양이나 형식은 덜 중요하며 일반적으로 알려진 습식 스크러버의 형식을 이용할 수 있다. 충진탑 형태의 기/액 반응장치가 사용될 수도 있다.
본 발명에서, 오존이 완전히 파괴되어 배출되지 않도록 하기 위해서는, 오존이 파괴되는 반응조 안에서 오존 가스의 체류 시간은 10~200분 사이가 바람직하고, 반응탑은 기체의 편류가 일어나지 않는 범위에서 1~6 개의 공간으로 분리하는 것이 바람직하다. 하지만 사용하고자 하는 기/액 반응탑의 특성에 따라 적절히 반응조건을 변형하여 사용할 수 있다. 충진탑 형태의 기/액 반응장치를 예로 들면 분사하는 물의 양은 도입되는 오존 가스 부피의 1~20 배가 바람직하고, 보다 바람직하게는 충진층 단위 단면적당 200~1000 ℓ/㎡?min의 수용액이 분사되는 것이 적당하다.
도 2에서 배출되는 알칼리성 환원성 수용액 또는 폐수에는 배오존이 용존되어 있지 않으며, 그 수용액 또는 폐수는 아직도 배오존을 파괴할 능력을 충분히 가지고 있는 것이 보통이다. 따라서 그 수용액 또는 폐수는 순환하여 다시 배오존을 파괴하는데 사용될 수 있다. 특히, 대부분의 오존 파괴를 과산화수소로 할 경우 반응 생성물은 물과 산소이므로 별도의 폐수 처리가 불필요할 수 있다. 이 경우는 필요한 과산화수소만 공급하고, 공급/생성/배출되는 물의 양을 고려하여 보충수를 투입하거나 일부의 물을 배출해 줄 수 있다. 이 때 공급해야 할 과산화수소의 양은 배오존가스를 처리한 후의 가스로부터 오존이 검출되는지에 따라 조절된다.
본 발명에서 알칼리성 환원성 수용액이 배오존과 접촉하여 효율적으로 배오존을 파괴시킬 수 있기 위해서는, 사용되는 용수는 알칼리성이어야 하고, 오존에 의하여 산화될 수 있는 환원성 물질을 포함하여야 하며 또한 환원성 물질, 특히 과산화수소를 공급되는 오존의 양에 대하여 적정한 양으로 포함하여야 한다.
환원성 물질인 과산화수소는 오존과 반응하여 물과 산소를 형성하므로 이상적인 오존 파괴 약품이 될 수 있으며 이론적으로 완전한 반응이 일어날 경우 한 분자의 과산화수소는 3분자의 오존을 파괴할 수 있으므로 매우 효율적인 화합물이라 할 수 있다.
3 O3 + H2O2 → H2O + 5 O2
과산화수소는 화학공정에서 일반적으로 산화제로 사용되지만 어떤 공정에서 환원제로도 사용되는 화합물이다. 또한 COD를 측정하는 과망간산칼륨과 반응하여 COD로 검출되기도 한다. 이 과산화수소는 오존과 반응하여 수산화라디칼(OH?)을 형성하는 반응을 한다. 수산화라디칼은 반응성이 매우 빠른 물질로 오존에 의한 폐수의 정화공정에서는 오존의 반응력을 높여주는 용도로도 사용되고 있다. 생성된 수산화라디칼은 다른 물질과 반응하거나 자신끼리 반응하여 과산화수소를 형성할 수도 있다.
2 O3 + H2O2 → 2 OH? + 3 O2
오존의 파괴 반응에 있어 과산화수소가 포함된 환원수가 알칼리성이어야 유리한 이유는 오존 파괴의 전구 반응인 다음 반응이 알칼리성에서 촉진되기 때문이다. 과산화수소는 물속에서 산으로 작용하여
H2O2 ↔ H+ + HO2 -
로 분해되고, 생성된 HO2 - 는 오존과 반응하여 각종 라디칼을 만들기 시작하고
HO2 - + O3 → O3 -? +HO2?
이들 라디칼은 오존과 반응하여 다양한 라디칼 화합물을 형성하며 오존을 파괴하는 것으로 알려져 있다.
폐수의 정화공정에서 사용되는 오존의 반응력을 높여주는 역할을 하는 과산화수소는 통상적으로 사용되는 오존의 질량에 대하여 1/2 미만의 소량이 사용되며, 과산화수소가 너무 많은 경우에는 오히려 폐수정화에 대한 오존의 반응력을 저해하는 것으로 이해되는 것은 상기의 반응으로 오존을 파괴해 버리기 때문이다.
이에 반하여, 본 발명에서는 폐수에 포함되는 과산화수소의 질량은 공급되는 배오존의 질량에 대하여 0.5 내지 1000배, 바람직하게는 1 내지 1000배, 더욱 바람직하게는 2 내지 100 배 정도로 과량이 투입된다. 본 발명에서는 과산화수소의 양이 너무 적은 경우에는 오존이 빠른 시간 안에 반응하지 않게 되어 오존이 대기 중으로 방출하게 된다. 과산화수소가 너무 많은 경우에는 비용에 부담을 줄 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
암모니아는 환원성 물질로서 오존과 반응하여 아래와 같은 반응을 일으킬 수 있다.
2 NH3 + 4 O3 → NH4NO3 + 4 O2 + H2O (수용액)
2 NH3 + O3 → N2 + 3 H2O (기체상 반응)
암모니아는 물속의 산소를 소모하여 질산성 질소를 형성하는 과정에서 다량의 산소를 요구하는 생화학적 산소요구량(BOD)이 매우 큰 물질이며 영양 염류로서 배출이 규제되는 물질이다. 따라서 본 공정에서는 과산화수소의 pH를 높여주어 과산화수소의 오존 파괴 반응을 촉진할 수 있는 정도의 양이 적절하다.
배오존의 양은 아무리 큰 공정이라도 시간당 수 g 에서 많아도 수 Kg을 넘기 어렵기 때문에 폐수의 배출량도 매우 작다. 따라서 다량의 암모니아가 투입된 환원수일지라도 오존 파괴 공정의 후속 공정에서 폐수처리에 곤란성이 없다면 환원수 중에서의 환원성 물질의 농도의 상한값은 특별히 제한되지는 않는다. 통상적으로는 알칼리성 환원성 수용액 또는 폐수에 포함되는 암모니아 또는 암모니아성 질소의 질량은 공급되는 오존의 질량에 대하여 1 내지 2000 배로 사용될 수 있다.
일반적으로 과산화수소나 암모니아성 질소는 오존과 반응은 하지만 오존 파괴를 위해서는 빠른 반응 속도가 필요하다. 이러한 빠른 반응을 위해서 본 발명에서 사용되는 환원수는 알칼리성이어야 한다. 산성인 경우에는 과산화수소 및 암모니아가 적정량으로 포함되어 있다고 하더라도 오존의 분해반응은 빠르게 진행되지 않는다. 반면에 알칼리성인 경우에는 과산화수소와 암모니아성 질소에 의하여 오존의 분해반응은 매우 빠르게 진행된다. 빠른 반응을 위해서는 특히 폐수의 pH는 8 내지 13, 더욱 바람직하게는 9 내지 12, 가장 바람직하게는 10 내지 11일 수 있다.
각종 공정에서 배출되는 배오존은 발생원에 따라 10~200 g/N㎥ 정도의 농도로 배출되게 된다. 본 공정에서는 예를 들어 펌프를 이용하여 암모니아나 과산화수소 등이 포함된 환원용수를 기/액 접촉반응조로 순환시키고, 오존을 주입 기/액 반응을 통해 과산화수소나 암모니아 등과 오존이 반응하여 오존이 분해되게 구성되어 있다. 충진물형의 기/액 반응조일 경우 기/액 반응조에서서의 오존 가스의 체류 시간은 10~200분, 분사되는 순환수의 양은 스크러버 단면적당 200~1,000 ℓ/min?㎡의 값을 가지는 것이 좋다.
알칼리성 환원용액을 이용한 오존 파괴 방법 중 하나인 오존 용해방식의 오존 파괴의 경우 오존 가스의 부피 대비 20~40배 정도 다량의 물을 4~5kg/㎠ 정도의 고압으로 순환시키고, 고압의 반응조에 오존을 5 Kg/㎠ 이상의 고압으로 도입하여야 하는 등 많은 에너지가 필요하고, 큰 부피의 압력반응조가 필요한 등의 에너지 낭비 요인이 컸다. 그러나 본 기/액 접촉 방법은 배오존 가스의 양이 매우 적으므로 적절한 크기의 스크러버의 크기로도 수십분의 가스 체류시간을 확보하는 것이 가능하다. 또, 기/액 접촉 반응은 상압에서 반응이 일어나므로 압력 용기가 불필요하며 분사하는 물은 파괴하고자하는 배오존 가스양의 1~20배, 바람직하게는 5~20배 이고, 2 Kg/㎠ 정도의 저압 펌프로도 가능하므로 에너지 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 또한 배오존가스를 고압으로 압축할 필요가 없기 때문에 에너지 비용이 절감된다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예들은 본 발명의 예시에 불과하므로 본 발명의 범위가 실시예들에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 된다.
본 발명의 실시를 위해 발명자들은 56g/N㎥의 오존을 발생시키는 오존발생기를 준비하였다. 오존 발생기의 오존 농도는 미국 INUSA사의 오존 농도 측정기 H1-LR모델을 이용하여 측정하였으며, 용존 오존 농도는 일본 TOA DK 사의 OZ 21-P 모델을, 대기로 배출되는 배오존의 농도는 aeroQual 사의 500 series 모델을 이용하여 측정하였다.
비교예 1. 기포 생성으로 반응으로 인한 오존 파괴 실험
도 1의 장치 집수조에 100ℓ의 수도물을 채우고, 4 Kg/㎠ 의 압력으로 분당 50ℓ의 속도로 순환시킨다. 순환수는 용적 50 ℓ인 오존 용해 탱크를 지나 집수조로 순환된다. 별도로 54g/N㎥의 농도를 가지는 오존을 분당 1ℓ의 비율로 미세한 기포로 오존 용해조로 투입할 수 있게 장치하였다. 수도물일 경우 순환되는 물속의 오존 농도는 시간이 지남에 따라 높아지고, 대기중으로 배출되는 오존의 농도가 감지되어 수 ppm에 이른다. 이 집수조에 30% 과산화수소 용해액 10g을 투입하고 잘 혼합해 주면 용존 오존 농도가 0으로 낮아지고 집수조 상단에서 대기중으로 배출되는 오존의 농도도 0으로 된다. 이 과산화수소는 6g 의 오존이 투입될 때까지도 용존 오존이 검출되지 않게 파괴할 수 있었다.
비교예 2. 과산화수소 환원용액으로 스크러버로 오존 파괴 실험
도 2와 같은 실험장치를 구성한다. 스크러버의 안지름은 16 ㎝이고 높이는 150 ㎝이다. 스크러버의 하단에서 60 ㎝에 분리망을 설치한 후 지름 2.5 ㎝ 길이 2.5 ㎝인 원통형을 기본형으로 하고 접촉면적을 늘린 폴링(Pall ring)을 60 ㎝ 높이로 채운다. 이 스크러버의 반응조의 실용적은 12 ℓ이다. 하부의 순환펌프를 이용하여 분당 10 ℓ의 분사 속도로 상부의 노즐을 통해 물이 분사될 수 있게 한다. 이 장치의 물분사 강도는 약 500 ℓ/min?㎡가 된다. 스크러버에 10 ℓ의 물을 투입하고 30% 과산화수소 시약 15 g을 투입하여 물을 순환시킨다.
스크러버 하단으로 55 g/N㎥의 농도를 가지는 오존을 분당 0.6 ℓ의 속도로 주입하고 탑의 상부에서 배출되는 오존의 농도를 측정하였다. 오존 가스가 충진층을 통과하는 시간은 20분이 된다. 오존을 투입한 뒤 20분 ~ 40분 사이의 평균 오존 배출 농도는 7.5 ppm 이었다.
실시예 1. 알카리성 환원수로 오존 파괴 실험
비교예 2와 같은 장치를 구성한다. 순환수에 30% 과산화수소 시약 15g을 투입하고 암모니아수로 pH를 10으로 조절하였다. 물을 순환시키며 반응기의 하단으로 55 g/N㎥의 농도를 가지는 오존을 분당 0.6 ℓ의 속도로 주입하고 탑의 상부에서 배출되는 오존의 농도를 측정하였다. 오존 가스가 투입된 후 60분까지 배오존의 농도가 검지되지 않았다.
실시예 2. 알카리성 환원수로 오존 파괴 실험
도 2와 같은 장치를 구성한다. 순환수에 30% 과산화수소 시약 20g을 투입하고 가성소다로 pH를 10으로 조절하였다. 물을 순환시키며 반응기의 하단으로 55 g/N㎥의 농도를 가지는 오존을 분당 0.8 ℓ의 속도로 주입하고 탑의 상부에서 배출되는 오존의 농도를 측정하였다. 기/액 접촉조에서의 오존가스의 반응시간은 15분이다. 오존 가스가 투입된 후 60분까지 배오존의 농도가 검지되지 않았다.
이 장치에서 오존가스의 투입량을 늘려가며 배출되는 오존의 농도를 관찰하였다. 오존 투입량이 1 ℓ/min를 초과할(반응시간 10분 미만) 경우 배출되는 오존의 농도가 감지되었다.
없음

Claims (7)

  1. 오존을 사용하는 공정으로부터 배출되는 미사용 오존을 포함하는 배기 가스(이하 "배오존가스"라 함)를 공급하는 단계,
    상기 배오존가스에 환원성 물질이 포함된 알칼리성 수용액을 분사하여 상기 기체와 상기 액체를 접촉시키는 단계를 포함하고,
    상기 환원성 물질은 과산화수소이고, 상기 알칼리성 환원성 수용액에 포함되는 상기 과산화수소의 질량은 공급되는 상기 오존의 질량에 대하여 0.5 내지 1000 배인 것을 특징으로 하는 배오존가스로부터 오존을 제거하는 배오존 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배오존가스는 반응조의 하부에서 상향으로 공급되는 것이고, 상기 알킬리성 환원성 수용액은 상기 반응조의 상부에서 분사되어 하향하는 동안에 상기 배오존가스 중의 오존을 파괴하는 반응을 일으킨 후 상기 반응조의 하부에서 수집되어 순환하는 것임을 특징으로 하는 배오존처리방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반응조 내에서 상기 알칼리성 환원성 수용액과 접촉하는 상기 배오존가스의 체류시간은 10분 내지 200분인 것을 특징으로 하는 배오존처리방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분사되는 수용액의 양은 공급되는 배오존가스 부피의 1~20배이거나, 상기 반응조의 층 단위 단면적 당 200 ~1000 ℓ/㎡?min인 것을 특징으로 하는 배오존처리방법.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 알칼리성 환원성 수용액은 환원성 물질로서 암모니아 또는 암모니아성 질소를 더 포함하고, 상기 암모니아 또는 암모니아성 질소의 질량은 공급되는 상기 오존의 질량에 대하여 1 내지 2000 배인 것을 특징으로 하는 배오존처리방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리성 환원성 수용액의 pH는 8 내지 11인 것을 특징으로 하는 배오존처리방법.
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