KR101288890B1 - 이산화탄소 및 유해가스 제거용 로타리형 이온촉매장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이온촉매볼을 수용하여 오염가스를 처리하는 장치를 더욱 개선하여, 산과 염기성 오염물질 모두를 처리할 수 있고, 또한 더욱 완벽하게 오염가스를 처리할 수 있는 이산화 탄소 및 유해가스 제거용 로타리형 이온촉매장치를 개발하였다. 본 발명의 주요 구성은, 한 측부 중앙에 수평으로 오염가스가 유입되는 유입구(5)를 가지며, 그 반대편의 측부에는 오염가스의 오염원이 흡착처리된 가스가 배기되도록 형성한 출구(10)를 가지며, 내부에는 나선형의 격벽(2)이 돌출 형성되고, 이온볼(4)과 재생액(7)이 충진되어 회전하는 드럼(1)과, 상기 드럼(1) 내부에의 이온볼(4)을 상하로 순환시키기 위해 상기 드럼(1)을 회전시키기 위한 모터(14)와, 모터(14)에 연결되어 회전하며 드럼(1)의 외면에 접촉되어 드럼을 회전시키는 롤러(15)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 재생액(7)은 저장용기(41)에 저장된 재생액(7)을 순환펌프(40)에 의하여 공급되며, 공급된 재생액(7)은 인출펌프(43)에 의하여 인출되어 저장용기(41)에 저장되게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 이온볼(4)은 산성가스 또는 염기성 가스 중 어느 하나를 흡착하는 이온교환섬유를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 드럼(1)의 출구(10)에는 다른 드럼(1)이 병렬 연결되는 구조인 것을 특징으로 하며, 상기 드럼(1)에 내장되는 이온볼(4)은 산성가스 또는 염기성 가스 중 어느 하나를 흡착하는 이온교환섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이산화탄소 및 유해가스 제거용 로타리형 이온촉매장치{rotary-type ionic catalyst apparatus for removal of carbon dioxide and pollution gas}

본 발명은 각종 오염가스를 처리하기 위한 오염가스 처리 장치에 관한 것으로 특히, 이산화 탄소 및 유해가스 제거용 로타리형 이온촉매장치에 관한 것이다

[문헌1] 특허출원 2012-0011838 호 (2012. 02. 06)

명칭 " 저농도 황화수소를 포함하는 오염가스의 대량처리장치"

상기 문헌1의 장치는 황화수소를 포함하는 각종 오염가스의 대량처리장치에 관한 것으로, 특히 저농도의 오염가스를 대량 처리하기에 적합한 오염가스 대량처리 장치에 관한 것으로, 그 주요 구성은, 수산화나트륨 용액을 수용하는 본체와, 본체 내에 수용되는 이온촉매볼과, 본체 내부 중심에 설치되고 축과 그 축 주위를 둘러싸는 날개를 갖는 나선체와, 나선체 외주에 설치되는 케이싱과, 나선체의 축과 연결되는 전동축과, 전동축에 연결되어 동력을 전달하는 모터를 포함하는 구성으로 되어 있어 이온촉매볼이 상하로 승강하면서 재생되면서 오염가스를 흡착처리하도록 되어 있다.

상기 장치는 이온촉매볼이 나선체를 따라 상승 후, 아래로 하강하는 것에 의하여 이온촉매볼이 재생되는데 그 이온촉매볼의 재생시간이 시간이 오래 걸리는 단점이 있고 균일한 재생이 어려운 단점이 있다. 왜냐하면 나선체의 1회전에 따라 나선체의 1회전에 해당하는 나사 피치만큼만 상승 이동하기 때문에 이온촉매볼이 하강하여 재생액에 재침지되는 시간이 오래 걸리고 전체적으로 모든 이온촉매볼이 균일하게 침지와 재생이 되지 못하는 단점이 있다

본 발명은 상기 문헌1에 기술된 이온촉매볼을 수용하여 오염가스를 처리하는 장치를 더욱 개선하여, 산과 염기성 오염물질 모두를 처리할 수 있고, 이온(촉매)볼의 재생이 빠르고 균일하며 더욱 완벽하게 오염가스를 처리할 수 있는 장치를 개발하였다

본 발명의 주요 구성은, 한 측부 중앙에 수평으로 오염가스가 유입되는 유입구(5)를 가지며, 그 반대편의 측부에는 오염가스의 오염원이 흡착처리된 가스가 배기되도록 형성한 출구(10)를 가지며, 내부에는 나선형의 격벽(2)이 돌출 형성되고, 이온볼(4)과 재생액(7)이 충진되어 회전하는 드럼(1)과, 상기 드럼(1) 내부에의 이온볼(4)을 상하로 순환시키기 위해 상기 드럼(1)을 회전시키기 위한 모터(14)와, 모터(14)에 연결되어 회전하며 드럼(1)의 외면에 접촉되어 드럼을 회전시키는 롤러(15)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 재생액(7)은 저장용기(41)에 저장된 재생액(7)을 순환펌프(40)에 의하여 공급되며, 공급된 재생액(7)은 인출펌프(43)에 의하여 인출되어 저장용기(41)에 저장되게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 이온볼(4)은 산성가스 또는 염기성 가스 중 어느 하나를 흡착하는 이온교환섬유를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 드럼(1)의 출구(10)에는 다른 드럼(1)이 병렬 연결되는 구조인 것을 특징으로 하며, 상기 드럼(1)에 내장되는 이온볼(4)은 산성가스 또는 염기성 가스 중 어느 하나를 흡착하는 이온교환섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다

이후, 본 발명의 다른 특징 및 구성에 대하여 첨부 도면과 함께 추가로 설명한다

본 발명에 의하면, 산과 염기성 오염물질 모두를 처리할 수 있고, 또한 더욱 완벽하게 오염가스를 처리할 수 있다.

또한 모터(14)의 회전 조절로 드럼(1)의 회전을 조절하여 이온볼(4)의 재생액 접촉 시간을 조절하고 그에 따라 오염가스의 처리 속도와 재생액의 소모를 효율적으로 조절 가능한 장점이 있다.

또한 드럼의 1 회전만으로도 모든 이온볼(4)이 재생액에 침지되어 신속하게 재생 가능하므로, 이온볼(4)의 재생 속도가 빠르고 균일하다

또한 본 발명에 따른 드럼(1)은 가로로 눕혀져서 수평으로 설치되고 오염가스의 진입 및 유출이 수평으로 이루어져, 드럼(1) 여러 개를 연결 설치할 수 있어 각각의 드럼(1) 하나로 여러 응용의 형태로 시설을 할 수 있는 장점이 있다

또는 필요에 따라 여러 개 설치된 드럼(1)을 분리하여 다르게 시설할 수도 있는 시설상 변형 가능한 편리한 점이 있다

또한 이러한 구조에 의하면 대용량의 가스 처리가 가능하다

또한 처리하고자 하는 가스의 유해 농도에 따라 드럼의 길이를 길게 하여 고효율적인 처리도 가능하다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 일반 악취, 산성, 알카리성 가스와 더불어 이산화탄소의 제거가 가능하다

본 발명은 특히 한가지 예를 들면, 대용량 소각 및 건조 시설의 이산화 탄소 제거 시설로 활용 가능하다.

도 1 은 본 발명에 따른 장치를 설명하기 위한 개요도
도 2 는 도 1 에 도시한 드럼(1)의 작동을 설명하기 위한 도면
도 3 은 이온볼(4)을 예시하는 도면
도 4 는 본 발명에 따른 다른 실시 예로 드럼(1)을 연결 설치한 예시도

이하 본 발명을 첨부 도면에 의거 추가로 상술한다

도 1 은 본 발명을 설명하기 위한 개략도이다

도시한 바와 같이, 본 발명은 드럼(1) 내부에 나선형의 격벽(2)이 형성된다

드럼(1)의 중심 가로 축선 아래로는 재생액(7)이 충진되어 있다. 그리고 드럼(1) 내부에는 이온볼(4)이 충진되어 있다. 이온볼(4)은 악취나 유해한 오염가스를 제거 가능한 이온섬유가 내장된 구조이며, 이온섬유의 기능을 지속적으로 수행하기 위하여는 재생액과 균일한 접촉이 이루어져야 한다. 이를 위해 드럼(1) 내부에 이온섬유를 재생할 수 있는 재생액(7)이 드럼의 약 절반 미만으로 채워진 형태로 이루어지고 드럼(1)은 회전 가능하도록 구성된다

이온볼(4)에 대한 구성은, 예를들어, 특허출원 제 2012-0011838 호에 기재된 것을 사용한다.

이온볼(4)은 도 3 에서 보듯이, 구 형상으로 이루어지고 내부에는 이온(교환)섬유가 내장되며 케이스는 외부에 대수의 동그란 통공(26)이 형성되어 있다. 그 외 개략 구형상으로 이루어지는 다른 형상의 것을 사용할 수 있음은 물론이다

"이온섬유" 또는 "이온교환섬유"로, 부직포에 방사선 조사하여 라디컬(radical)을 형성시켜 양이온 또는 음이온을 교환하도록 제조되어 재생이 가능한 섬유상의 흡착제이다. 이온섬유는 양이온(교환)섬유와 음이온(교환)섬유로 구분되어 제조된다.

이하의 화학식은 산성오염가스와 염기성 오염 가스를 처리하는 음이온 교환섬유와 양이온교환섬유의 흡착 및 탈착 반응을 설명하기 위한 예이다

[복합악취반응식]

상기 실시 예에서 보듯이, 예를들어 이온섬유는 "OH"기가 포함되어 있어 이 수산기와 반응하는 모든 오염가스를 잡아내며 활성탄보다 흡착 효율이 높고 악취제거 효율을 높인 섬유로, 사용처는 반도체 제조공정에서 유독가스 제거를 위해 사용되기도 하고, 옷을 포함한 각종 섬유에도 사용되는 바, 이러한 이온섬유는 별도로 시중에 시판되는 것이 다수 있다. 다른 예를 들어, 방독면 내에 오염가스 필터링을 위해 사용되는 재질에도 이 이온섬유가 사용되는데, 예를들어 사용되는 이온섬유는 슬폰산 처리되어 이온흡착제가 포함된 화학섬유이다

그 외 필요에 따라 다른 유해 성분을 흡착할 수 있는 능력을 갖는 이온섬유를 사용할 수도 있음은 물론이다

상기와 같은 이온(교한)섬유를 포함하는 이온볼(4)을 도 3 에서 보듯이, 공 형상으로 형성시키고 동그란 통공(26)을 갖춘 형상으로 형성시키는 이유는, 이온볼(4)이 상하로 순환시 격벽(2)에 걸리지 않토록 하기 위한 것이다. 즉, 외체 형상이 돌출된 형상이 없어야 하고, 통공(26) 형상도 원형이어야 다른 구조물에 걸리지 않는다. 통공(26)은 내부에 수용된 섬유체와 예를들어 수산화나트륨과의 소통이 용이하게 한다. 그리고 전체적인 구 형상은 외부 충격에 대하여 일부분이 찌그러지지 않고 자유자재로 위치 이동하는 유동 특성으로 인해 외부 충격에 매우 강한 특성을 나타낸다

도 1 에서 보듯이, 악취, 유해 오염 가스가 유입구(5)로 유입되면 이온볼(4)을 통과하면서 유해가스를 이온볼(4)이 흡착하여 제거한다

이온볼(4)은 재생액(7)에 반복적으로 침지되었다가 상승하도록 드럼(1)을 지속적으로 회전시킨다. 드럼(1) 내부에는 나선형상의 격벽(2)이 형성되어 있어 이온볼(4)이 격벽(2)을 따라 드럼(1) 내부에서 상하로 유동 가능하다

도면에서는 격벽(2)이 드럼(1) 내경에 일부분적으로 형성된 것으로 도시하였으나, 다른 실시 예로, 암나사와 같이 나선형으로 빙글빙글 돌아가면서 내경에서 돌출된 구조로 형성될 수도 있다

이러한 격벽(2)에 의하면, 이온볼(4)과 유해 가스간의 접촉을 좋게 하며 가스의 체류 시간을 최대로 확보할 수 있다. 이렇게 이온볼(4)을 경유하여 나오는 오염가스는 유해 가스가 흡착된 상태로 출구(10)를 통하여 나온다

재생액(7)의 순환은 저장용기(41)에 수용된 재생액(7)을 순환펌프(40)에 의하여 드럼(1)에 투입되게 하고 그리고 투입된 재생액은 인출펌프(43)에 의하여 다시 저장용기(41)로 순환되게 할 수 있다. 저장용기(41)는 재생액(7)을 보충 및 재생액의 농도를 조절하기 위한 것이다

도 2 는 모터(14)에 의한 회전 전동력을 받아 롤러(15)가 회전하면 그 회전력이 드럼(1)에 전달되어 드럼(1)이 서서히 회전됨을 보여주기 위한 도면이다

도 4 는 드럼(1)을 여러 개 연결한 본 발명의 다른 실시 예이다

이렇게 여러 개의 드럼(1)을 연결하면 출구(10)에서 나온 처리 가스를 재차 흡착 처리를 할 수 있어 더욱 완벽한 오염가스 흡착이 이루어질 수 있다

또한 연결되는 드럼(1) 내부에 충진하는 이온볼(4)을 하나의 드럼(1)에는 산성 오염가스를 처리할 수 있는 이온섬유가 포함된 이온볼(4)을 내장하고, 연결된 다른 드럼(1)에는 염기성 오염가스를 처리할 수 있는 이온섬유를 포함하는 이온볼(4)을 내장하여, 산성 및 염기성 오염가스를 전부 처리 가능한 장점도 있다.

또한 이러한 구조에 의하면 대용량의 가스 처리가 가능하다

또한 처리하고자 하는 가스의 유해 농도에 따라 드럼의 길이를 길게 하여 고효율적인 처리도 가능하다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 일반 악취, 산성, 알카리성 가스와 더불어 이산화탄소의 제거가 가능하다

본 발명은 특히 한가지 예를 들면, 대용량 소각 및 건조 시설의 이산화 탄소 제거 시설로 활용 가능하다.

1 드럼 2 격벽
4 이온볼 5 유입구
7 재생액 10 출구
14 모터 15 롤러
40 순환펌프 41 저장용기
43 인출펌프

Claims (5)

1. 한 측부 중앙에 수평으로 오염가스가 유입되는 유입구(5)를 가지며, 그 반대편의 측부에는 오염가스의 오염원이 흡착처리된 가스가 배기되도록 형성한 출구(10)를 가지며, 내부에는 나선형의 격벽(2)이 돌출 형성되고, 이온볼(4)과 재생액(7)이 충진되어 회전하는 드럼(1)과,
   상기 드럼(1) 내부에의 이온볼(4)을 상하로 순환시키기 위해 상기 드럼(1)을 회전시키기 위한 모터(14)와,
   모터(14)에 연결되어 회전하며 드럼(1)의 외면에 접촉되어 드럼을 회전시키는 롤러(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화 탄소 및 유해가스 제거용 로타리형 이온촉매장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 재생액(7)은 저장용기(41)에 저장된 재생액(7)을 순환펌프(40)에 의하여 공급되며, 공급된 재생액(7)은 인출펌프(43)에 의하여 인출되어 저장용기(41)에 저장되게 구성한 것을 특징으로 하는 이산화 탄소 및 유해가스 제거용 로타리형 이온촉매장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 이온볼(4)은 산성가스 또는 염기성 가스 중 어느 하나를 이온교환하여 흡착하는 음이온 또는 양이온 교환섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화 탄소 및 유해가스 제거용 로타리형 이온촉매장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 드럼(1)의 출구(10)에는 다른 드럼(1)이 병렬 연결되는 구조인 것을 특징으로 하는 이산화 탄소 및 유해가스 제거용 로타리형 이온촉매장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 드럼(1)에 내장되는 이온볼(4)은 산성가스 또는 염기성 가스 중 어느 하나를 흡착하는 이온교환섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화 탄소 및 유해가스 제거용 로타리형 이온촉매장치.

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