KR101197546B1 - 기체의 정화기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 염소 가스를 가능한 한 기상중으로 내보지 않도록 할 수 있는 기체의 정화기구로서, 전해수(1)의 저류조(2)와 그 상방의 스크러버부(3)을 갖으며, 상기 전해수(1)를 스크러버부(3)에서 분무하면서 상기 저류조(2)의 전해수(1)에 기체를 폭기하도록 하였다. 저류조의 전해수에 기체를 폭기하도록 하여 전해수의 온도가 상승되어도 폭기된 기체가 그 열을 빼앗아 수면으로부터 방출되기 때문에 수온의 상승을 억제하여 염소가스가 휘발되기 어려운 상태가 된다.

Description

기체의 정화기구 {Gas purification apparatus}

본 발명은 각종 화학 공장이나 도장공장의 VOC가스의 탈취, 주거공간의 공기중 바이러스나 미생물의 살균 등을 할 수 있는 기체의 정화기구에 관한 것이다.

최근에 화학장치, 배수처리장치, 건조, 분뇨, 소각, 폐기물 처리 등의 프로세스, 고기집이나 생선구이 등의 조리설비, 병원, 노인보건시설, 사무실, 가정, 게임 시설등에서 나오는 배기 또는 배연의 악취, 연기, 유해물질을 효과적으로 제거하면서 살균 소독하는 방법에 관한 출원을 하였으며, 다음과 같은 내용이 기재되어 있다(특허문헌1).

즉 본 발명에서는 배기 또는 배연 악취, 연기, 유해물질을 용이하게 비교적 소형장치에서 제거, 탈취 정화할 수 있으며, 약재의 교환, 물의 보급도 적고 나중에 처리가 힘든 폐수도 발생되지 않고, 게다가 부생물로서 트리할로메탄 등의 발생이 적으면서 단백질, 오일?유지 등의 미스트가 충분하게 제거될 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하여, 알칼리성 전해질인 가성소다와 중성 전해질인 식염이 혼합된 수용액을 전기분해하고, 생성된 전해수를 흡수수단(탈취탑)으로 인도하여 배기 또는 배연에 접촉시킴으로써 배기 또는 배연의 악취, 연기, 유해물질을 제거하도록 하였다는 것이다.

그런데, 배기나 배연 등의 처리해야 할 기체에 대하여 탈취탑에서 전해수의 미스트를 분무하면서 순화하여 전해하면, 전기분해시의 전극의 발열에 따라 수온이 서서히 상승되어 가게 된다.

그러나, 수온이 상승하면 전해수 중의 용존염소가 염소가스가 되어 휘발되기 어려워지는 문제가 있었다. 염소가스는 가능한 기상(氣相)중으로 내보내고 싶지 않다.

일본특허 제4,222,786호 공보

그래서 본 발명은 염소가스를 가능한 기상중으로 내보내지 않도록 할 수 있는 기체의 정화기구를 제공하고자 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는 다음과 같은 기술적 수단을 강구하였다.

(1) 본 발명의 기체의 정화기구는 전해수의 저류조와 그 상방의 스크러버부를 갖으며, 상기 전해수를 스크러버부에서 분무하면서 상기 저류조의 전해수에 기체를 폭기(曝氣)기하도록 한 것을 특징으로 한다.

이 기체의 정화기구에 따르면, 전해수의 저류조와 그 상방의 스크러버부를 갖으며 상기 전해수를 스크러버부에서 분무하도록 하였기 때문에, 처리해야 할 기체를 전해수의 미스트로 두들겨서 오염성분을 하방의 전해수 저류조로 이행시켜 정화된 청정기체의 상태로 배출할 수 있으면서 상기 저류조로 이행시켜진 오염성분은 전해수에 의한 산화작용에 의해 분해시켜지게 된다.

그리고, 저류조의 전해수에 기체를 폭기하도록 하여 전해수 온도가 상승되어 가도 폭기된 기체가 그 열을 빼앗아 수면에서 방출되기 때문에, 수온의 상승을 억제하여서 염소가스가 휘발되기 어려운 상태가 되면서 폭기함으로써 전해수가 교반작용을 받게 되어 저류조 내부를 균일한 상태로 만들 수 있다.

여기서 상기 전해수는 식염수, 차아염소산, 차아브롬산, 과산화수소 등을 전기분해함에 따라 얻을 수 있다. 이들을 전기분해함에 따라 ?OH라디칼 등의 활성종이 생성될 것으로 생각된다. 또한 염화물의 공존하에서 전기분해하면, 차아염소산 등의 유효염소가 생성된다. 전해수를 생성시키기기 위해서는 저류조내에 전해기구를 설치하여도 좋고, 저류조와 그 외부의 전해기구 사이를 순환시키도록 하여도 좋다.

(2) 상기 저류조의 전해수에는 처리해야 할 기체의 일부를 폭기하도록 하여도 좋다.

이와 같이 구성하면, 처리해야 할 기체의 일부를 분기하여서 저류조에 폭기함에 따라 다른 기체의 도입이 불필요해지면서 폭기된 처리해야 할 기체는 우선 저류조내의 전해수에 의한 정화작용을 받고, 그리고 기상으로 이행하여서 스크러버부의 전해수의 미스트로 두들김에 따라 정화할 수 있다.

여기서 처리해야 할 기체중 폭기할 양의 비율은 수온 상승의 억제와의 관계로부터 설정될 수 있으며, 예를 들면 저류조의 수온이 상승 기미인 경우는 폭기할 비율을 늘리고, 저류조의 수온이 하강 기미인 경우는 폭기할 비율을 줄일 수 있다.

(3) 상기 폭기는 저류조의 전해수 중에 미세기포로서 압입하도록 해도 좋다.

이와 같이 구성하면, 전해수 중에 압입된 미세기포는 액압에 저항하여 압축된 상태에서(압축정도에 따라 정도의 차이는 있지만 기본적으로는) 팽창하고자 움직인다. 그리고 액압에 저항하여 압축된 상태에서 팽창하고자 거동하는 미세기포는 전해수중에서(정도의 차이는 있음) 표면적이 확대되고, 이에 따라 미세기포와 전해수 상호간의 접촉양태를 표면적이 액중에서 증대하는 동적인 것으로 할 수 있어 기체의 정화(탈취, 탈색, 살균)을 보다 고도로 수행할 수 있게 된다.

기체를 압입하기 위한 승압수단으로서 다이아프램 펌프나 컴프레서 등을 예시할 수 있다. 기체를 미세기포로 하기 위해서 산기관(散氣管) 등을 사용할 수 있다. 미세기포의 크기는 전해수와의 접촉면적의 확대의 관점에서 예를 들면 1㎛이하의 나노 버블과 같이 미세한 것이 적합하다.

미세기포는 전해수의 저류조의 깊숙한 위치에 공급하면 수면으로 부상할 때까지의 시간이 많이 걸리기 때문에 전해수와의 상호작용을 하는 시간을 길게 할 수 있게 된다. 전해수의 저류조내에 디미스터(방해판, 접촉판)을 설치하면, 미세기포가 상승하는 도중에 상기 디미스터에 접촉함에 따라 소요 부상 시간을 연장하여서 미세기포와 기체의 상호간 접촉시간을 연장할 수 있으면서 기포는 미세하게 부셔서 분산시킬 수 있다. 상기 디미스터는 회전 또는 회동되어도 좋다.

(4)전해수의 저류조내의 잔류염소농도(미세기포에 대한 공격력의 일지표)의 설정(전기분해하는 차아염소산 등의 농도나 전기분해의 조건[전류값이나 전압값, 전극의 극간 거리등)에 의해 가변된다)을 조정함에 따라, 처리대상 기체를 최적의 상황(정화가 가능한 최소한도)에서 처리할 수 있으며, 처리비용을 가능한 한 저감할 할 수 있다.

예를 들면, 공기중의 바이러스나 박테리아 등의 균류를 제균 내지 살균하는 경우, 전해수의 저류조내의 잔류염소농도는 5ppm이하에서도 충분한 살균효과를 얻을 수 있었다. 이에 대하여 병원등과 같은 오염이 심한 곳의 공기를 처리하는 경우에는 10~20ppm정도의 보다 높은 잔류염소농도로 설정할 수 있으며, 처리대상에 따라서는 잔류염소농도를 더욱더 높게 설정(예를 들면 12만ppm)할 수도 있다. 즉, 저류조의 전해수의 잔류염소농도는 경제적으로 적합한 원하는 농도로 설정하는 것이 가능하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 구성으로 이루어지며 다음과 같은 효과를 갖는다.

수온의 상승을 억제하여서 염소가스가 휘발되기 어려운 상태가 되기 때문에 염소가스를 가능한 한 기상중으로 내보내지 않도록 할 수 있는 기체의 정화기구를 제공할 수 있다.

도1은 본 발명의 기체의 정화기구의 실시형태를 설명하는 시스템?흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다.

(1) 도1에서와 같이 이 실시형태의 기체의 정화기구(탈취,탈색,살균 등)는 전해수(1)의 저류조(2)와 그 상방의 스크러버부(3)을 갖으며 상기 전해수(1)를 스크러버부(3)에서 분무하면서 상기 저류조(2)의 전해수(1)에 기체를 폭기하도록 한다. 또한, 저류조(2)에서 펌프P로 인출하여 외부의 전해기구(E)에서 전해수룰 생성시키고, 이것을 스크러버부(3)에서 분무하도록 함으로써 전해수(1)를 순환시키도록 한다.

상기 전해수는 식염수, 차아염소산, 차아브롬산, 과산화수소수 등을 전기분해함으로써 얻을 수 있다. 이들을 전기분해함에 따라 ?OH라디칼 등의 활성종이 생성된다. 또한 염화물의 공존하에서 전기분해하면 차아염소산 등의 유효염소가 생성된다.

상기 저류조(2)의 전해수(1)에는 처리해야 할 기체(4)의 일부를 폭기하도록 한다. 상기 폭기는 저류조(2)의 전해수(1)중에 미세기포(5)로서 압입하도록 한다. 기체를 저류조(2)에 압입하기 위한 승압수단으로서 다이아프럼 펌프(DP)를 사용하였는데, 컴프레서 등을 사용할 수도 있다. 기체를 미세기포(5)로 만들기 위해서 산기관(6)을 사용하였다. 미세기포(5)의 사이즈는 전해수(1)와의 접촉면적 확대의 관점에서 예를 들면 1㎛이하의 나노 버블과 같이 미세한 것이 바람직하다.

그리고, 좀 더 확실히 하기 위해 출구에 활성탄 흡착층(7)을 설치하고, 염소가스의 외부로의 누설을 방지하면서 정화된 청정기체(8)를 배출하도록 한다.

이어서 이 실시형태의 기체의 정화기구의 사용상태를 설명한다.

이 기체의 정화기구에 따르면, 전해수(1)의 저류조(2)와 그 상방의 스크러버부(3)를 갖으며, 상기 전해수(1)를 스크러버부(3)에서 분무하도록 하였기 때문에 처리해야 할 기체(4)를 팬(F)로 공급하고 전해수(1)의 미스트로 두들겨서 오염성분을 하방의 전해수(1)의 저류조(2)로 이행시켜 정화된 청정기체의 상태로 배출할 수 있으면서 상기 저류조(2)로 이행시켜진 오염성분은 전해수(1)에 의한 산화작용에 의해 분해되게 된다.

그리고 저류조(2)의 전해수(1)에 기체를 폭기하도록 하여 전해수(1)의 온도가 상승하여 가더라도 폭기된 기체가 그 열을 빼앗아서 수면에서 방출되기 때문에 수온의 상승을 억제하여서 염소가스가 휘발되기 어려운 상태가 되고, 염소가스를 가능한 한 기상중으로 내보내도록 할 수 있는 이점이 있다.

또한 폭기함으로써 전해수(1)가 교반작용를 받게 되어 저류조(2) 안을 균일한 상태로 만들 수 있다.

(2)상기 저류조(2)의 전해수(1)에는 처리해야 할 기체(4)의 일부를 폭기하도록 하였으며, 처리해야 할 기체(4)의 일부를 분기하여서 저류조(2)에 폭기함으로써 다른 기체의 도입이 불필요해지면서 폭기된 처리해야 할 기체(4)는 우선 저류조(2)내의 전해수(1)(차아염소산 등을 함유한다)에 의한 정화작용을 받고, 이어서 기상으로 이행하여서 스크러버부(3)의 전해수(1)의 미스트로 두들김으로써 오염성분을 미스트로 이행시켜서(기체로부터 오염성분이 제거된다) 정화할 수 있다.

처리해야 할 기체(4) 중 폭기할 양의 비율은 수온 상승 억제와의 관계로부터 설정할 수 있으며, 예를 들면 저류조(2)의 수온이 상승 기미인 경우는 폭기할 비율을 늘리고, 저류조(2)의 수온이 하강 기미인 경우는 폭기할 비율을 줄일 수 있다. 이 실시형태에서는 처리해야 할 기체(4)의 약 10%를 전해수(1)에 대해서 폭기하도록 하였다.

미세기포(5)는 전해수(1)의 저류조(2)의 깊숙한 위치에 공급하면, 수면으로 부상할 때까지의 시간이 많이 걸리기 때문에 전해수(1)와의 상호작용을 하는 시간을 길게 할 수 있게 된다. 전해수(1)의 저류조(2)내에 디미스터(방해판, 접촉판)를설치하면(미도시), 미세기포(5)가 상승하는 도중에 상기 디미스터에 접촉함으로써 소요 부상 시간을 연장하여서 미세기포(5)와 액체 상호간의 접촉시간을 연장할 수 있으면서 기포를 부셔 보다 미세하게 분산시킬 수 있다. 상기 디미스터는 회전 또는 회동하여도 좋다.

(3)상기 폭기는 저류조(2)의 전해수(1)중에 미세기포(5)로서 압입하도록 하며, 전해수(1)중에 압입된 미세기포(5)는 액압에 저항하여서 압축된 상태에서(압축 정도에 따라 정도의 차이는 있지만 기본적으로는) 팽창하려고 움직인다. 그리고, 액압에 저항하여 압축된 상태로부터 팽창하려고 거동하는 미세기포(5)는 전해수(1)중에서(정도의 차이는 있음) 표면적이 확대되며, 이에 의해 미세기포(5)와 전해수(1) 상호간의 접촉양태를 표면적이 액중에서 증대하는 동적인 것으로 할 수 있으며, 전해수(1)중의 차아염소산 등과 오염성분의 상호작용을 활성화시킬 수 있다.

(4)도장공장, 액정제조공장, 화학공장 등의 VOC가스를 탈취할 때, 종래의 스크러버 방식(기체로의 액적 분무방식)보다도 고도로 무취화할 수 있다. 이 VOC가스의 정화에 관하여 테스트를 시행하였더니, 다음과 같은 결과가 되었다.

즉, 악취가스의 공급원으로서 황화수소와 메틸메르캅톤의 표준가스를 준비하고 전해기구에서 0.5중량%의 식염수를 전기분해하여서 전류조(2)와의 사이에서 순환함으로써 전해수(1)의 잔류염소농도가 80ppm이 되도록 조정하였다. 그리고, 이 기체의 정화기구의 입구에서 측정(기타가와식 검지관을 사용)하면, 황화수소가 4.2ppm이었던 것이 출구에서는 0.1ppm으로 저감되고, 메틸메르캅톤이 2.3ppm이었던 것이 출구에서는 검출한계 이하로 저감되며, 기체의 정화는 거의 완전하게 이루어졌다.

그런데, 물에 대하여 난용해성의 유기화합물(예를 들면, 벤젠이나 톨루엔 등)이 함유되는 VOC가스를 처리하는 경우, VOC가스와 전해수(1)의 상용성을 향상시키기 위해 양친매성 용매인 DMSO, DMAc, 에탄올 등을 전해수(1)에 용해시켜 두면, 상기 VOC가스의 전해수(1)로의 친화성?용해성이 향상하여서 넣어지게 되어 기체의 정화효율이 상승하게 된다.

(5) 담배 연기의 정화에 관해서 테스트를 해보았더니 다음과 같은 결과를 얻었다.

즉, 전해기구에서 0.5중량%의 식염수를 전기분해하여서 저류조(2)와의 사이에서 순환함으로써 저류조(2)의 전해수(1)의 잔류염소농도가 80ppm이 되도록 조정하고, 챔버내에서 담배 5개피(상표:마일드세븐《등록상표》)를 연속적으로 연소시켜 기체의 정화기구에 공급하였다. 그리고, 이 기체의 정화기구의 입구에서 측정하였더니(기타가와식 채취기를 사용), 아세트알데히드가 2.1ppm이었던 것이 출구에서는 0.3ppm으로 저감하고, 암모니아가 4.7ppm이었던 것이 출구에서는 0.2ppm이 되며, 일산화탄소가 65ppm이었던 것이 출구에서는 15ppm으로 저감하였고, 초산이 0.9ppm이었던 것이 출구에서는 0.1ppm이 되고, NOx가 1.3ppm이었던 것이 출구에서는 0.3ppm이 되었다. 이에 따라 기체의 정화가 충분하게 이루어졌음을 확인할 수 있엇다.

따라서, 이 기체의 정화기구는 각종 공공기관의 시설이나 개인 주택의 실내공간의 담배 연기의 정화에 유용하다.

(6) 각종 건축물의 실내의 공기중 바이러스나 박테리아 등의 부유 세균을 제균 내지 살균 및 부유 미립자의 제거를 수행할 때, 바이러스나 박테리아에 대한 살균정화작용은 스크러버부(3)와 전해수(1)의 저류조(2)내에서 이루어져 전해수(1)의 미스트나 염소가스는 외부로는 유출되지 않기 때문에 사람이 그것을 빨아들여 나쁜 영향을 받게 될 염려가 없는 이점을 갖는다.

소각로나 보일러의 배기에 포함되는 유기물의 탄화물(냄새를 발생한다)이나 유해물질(다이옥신 등)이 포함되는 기체를 탈취?무해화하여서 무취화할 수 있었다.

이 기체의 정화 대상물로서 공기 감염성 바이러스(예를 들면, 인플루엔자 바이러스)?박테리아 등의 부유 세균 등의 생물적 성분, VOC가스?담배 연기 등의 화학적 성분, 먼지나 소각 뒤에 생기는 탄화물 그 밖의 부유 미립자 등의 물리적 성분을 예시할 수 있다.

그리고 저류조의 전해수 중의 ?OH라디칼 등의 작용에 의해 상기 생물적 성분은 멸균 내지 살균되어서 위생적이 되고, 화학적 성분은 산화분해되어서 탈취되며, 또한 물리적 성분은 전해수중으로 집어넣어져 제거되게 되며, 처리전의 오염된 기체는 정화되어 청정한 것이 되고 리후레쉬된 상태로 실내로 되돌려지거나 대기중에 배출되거나 한다.

이에 따라 본 기체의 정화기구는 병원?학교?유치원?노인보건시설?각종 공공기관?백화점이나 쇼핑센터의 흡연실?게임장(일반적으로 담배연기로 상당히 부옇게 된 경우가 많다)?개인 주거의 거주공간 등의 공기청정, 또한 도장공장?액정제조공장?화학공장 등의 VOC가스의 공기청정, 그리고 또한 소각로?보일러 배기의 무해화?무취화 그 밖의 여러 가지 용도로 적용할 수 있다.

또한 여객기?비행기?항공기 내부는 폐쇄된 좁은 공간이어서 아무리 단시간이라 하더라도 질병의 감염이 매우 우려가 되는데, 이 기체의 정화기구를 장비하여 두면 해외에서 국내로 질병(예를 들면 신종 인플루엔자)의 침입이 이루어지기 직전에 방지할 수 있게 된다.

그리고 이 기체의 정화기구를 탑재할 수 있는 크기의 자동차에 장비하여 두면, 정체시에 다른 차량의 배기가스가 차내로 침입해 들어와도 이를 기체의 정화기구에서 정화하여 신선하고 깨끗한 공기로서 차 안으로 불어넣도록 할 수 있어서 쾌적한 운전을 수행할 수 있다.

그 밖에 전철?버스?선박 그 밖의 여러 가지의 탈 것?교통기관 등에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 만원 전철에 장비하여 두면, 승객 모두가 내쉬는 숨에 의해 탁해진 불쾌한 공기를 신선하게 하여서 차 안으로 되돌릴 수 있어 승객의 피로감?허탈감?짜증스러움을 크게 완화할 수 있으면서 전술된 바와 같이 질병의 감염 방지도 담보할 수 있게 된다.

이 기체의 정화기구는 부유 미립자 등의 물리적 성분의 제거도 할 수 있어서 클린룸에 적용할 수도 있다. 즉, 클린룸 내의 미립자나 또 그 실내에서 발생한 휘발성 화학성분의 제거를 할 수 있다. 또한 화학 실험실의 드래프트에서 빨아들인 유해한 화학성분을 정화하여 청정한 것으로 만들어 대기중에 배출할 수 있다.

1; 전해수
2; 저류조
3; 스크러버부
4; 처리해야 할 기체
5; 미세기포

Claims (3)

1. 전해수(1)의 저류조(2)와 그 상방의 스크러버부(3)을 갖으며, 상기 전해수(1)를 스크러버부(3)에서 분무하면서 상기 저류조(2)의 전해수(1)에 기체를 폭기하도록 하고,
   상기 저류조(2)의 전해수(1)에는 처리해야 할 기체(4)의 일부를 폭기하도록하는 것을 특징으로 하는 기체의 정화기구.
   
2. 싱기 제1항에 있어서, 상기 폭기는 저류조(2)의 전해수(1)중에 미세기포(5)로서 압입하도록 하는 것을 특징으로 하는 기체의 정화기구.
   
3. 상기 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전해수(1)의 저류조(2) 내에 디미스터를 설치한 것을 특징으로 하는 기체의 정화기구.
   

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