KR101312414B1 - 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치 및 이를 이용한 유해가스 정화 방법 - Google Patents

코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치 및 이를 이용한 유해가스 정화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치 및 이를 이용한 유해가스 정화 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세정수에 의해 습식처리된 유해가스를 코로나 방전을 통해 분해시켜 유해가스 내 먼지, 악취 및 휘발성 유기화합물(VOCs) 등의 유해성분을 제거하며, 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매를 통해 유해가스 내의 잔여 유해성분을 제거시킴으로써, 유해가스 내 유해성분 제거율을 최대화시켜 유해가스의 정화 효율을 극대화시킬 수 있는 유해가스 정화 장치 및 이를 이용한 유해가스 정화 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 가스유입구를 통해 유입된 유해가스 농도의 부하를 제어하는 화학세정유닛, 상기 유해가스에 세정수를 분사하는 습식세정유닛, 코로나 방전을 일으켜 상기 유해가스 내 유해성분을 제거하는 코로나분해유닛 및 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매를 통해 상기 유해가스 내 잔여 유해성분을 제거하는 촉매정화유닛을 포함하여 구성되되, 상기 화학세정유닛은, 흡수액을 통해 유해가스 농도의 부하를 제어하며, 상기 흡수액은, 물 또는 계면활성제를 첨가한 벤젠, 톨루엔 또는 크실렌이며, 상기 계면활성제는, 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 양성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치를 제공한다.

Description

코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치 및 이를 이용한 유해가스 정화 방법{A system and the method for cleaning harmful gas using corona discharge and catalyst}
본 발명은 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치 및 이를 이용한 유해가스 정화 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세정수에 의해 습식처리된 유해가스를 코로나 방전을 통해 분해시켜 유해가스 내 먼지, 악취 및 휘발성 유기화합물(VOCs) 등의 유해성분을 제거하며, 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매를 통해 유해가스 내의 잔여 유해성분을 제거시킴으로써, 유해가스 내 유해성분 제거율을 최대화시켜 유해가스의 정화 효율을 극대화시킬 수 있는 유해가스 정화 장치 및 이를 이용한 유해가스 정화 방법에 관한 것이다.
산업이 고도화되고 자동차나 각종 도장물질의 사용증가로 인해 오염원의 구조가 변하고 있으며, 대기오염 물질의 종류도 다양해지고 있다. 특히 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)은 인간의 건강과 환경에 해로운 영향을 끼치며 오랫동안 대기오염원으로 취급되어 왔다.
휘발성 유기화합물(VOCs)은 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상 유기화합물의 총칭으로서, 그 종류가 매우 다양하고 광범위하여 수천 가지의 화학물질을 생성하며, 인화성이 강해 화재 폭발에 의한 안전사고의 원인이 되기도 한다.
휘발성 유기화합물의 주요 물질로는 BTEX(Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene)와 PCE, TCE, CHC, 할로겐족 및 비할로겐족 염소를 포함한 유기화합물이 VOC 화합물질들의 대부분을 차지하고 있으며, 화학반응성이 높고 발암성이 높은 화합물로 규제가 절대적으로 필요하고 경제적인 제어 방법이 시급히 요구되고 있다.
또한, 휘발성 유기화합물은 대기 중에서 이동성이 강하고 악취를 유발할 뿐만 아니라, 마취성이 강한 오염물질로 알려져 있다. 또한, 잠재적인 독성 및 발암성을 가지며, 대기 중에서 산화질소 및 다른 화합물질과 광화학적으로 반응하여 오존 등 광화학 산화성 물질을 생성시켜 광화학 스모그를 형성하기 때문에 이들에 의한 환경오염은 특별히 관심을 집중시키고 있는 현실이다.
현재 휘발성 유기화합물은 공기 탈기공정, 유해폐기물 소각시설, 화학제품 제조업, 섬유제품 제조업, 비료제조시설, 생물학적 폐수처리시설, 탄소재생시설, 도시토양 매립부지, 드라이클리닝 시설, 탈그리스 시설, 프레온 사용시설, 식품산업 등 다양한 산업 분야에서 발생되고 있다. 사업장 등에서 배출되는 톨루엔, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK) 등과 같은 휘발성 유기화합물들은 저농도에서도 주변 주민의 불쾌감과 저항을 유발하여 분쟁을 일으키며, 고농도에서 장기간 노출되는 경우에는 호흡기관의 장애, 발암 등의 원인이 된다. 주택지역의 확대로 사업장과의 간격이 줄어들면서 악취유발물질의 관리는 필수적이며 조업단계에서 필연적으로 배출되는 휘발성 유기화합물의 효율적이 제거는 환경비 부담을 줄인다는 측면에서 생산자에게는 매우 중요하다.
휘발성 유기화합물의 제거를 위해 사용되는 방법으로는 흡착법, 연소법, 공기 희석법, 바이오 필터법 등이 있다. 흡착법은 경제적으로 저렴하고 설비가 간단하여 많이 사용하고 있으나 단기간 내에 흡착제의 효율능력이 떨어짐으로써 장기간 사용이 어렵고 정기적으로 흡착제를 교환하거나 탈착고정을 거치는 등 관리비용이 상승한다는 단점이 있다. 연소법은 제거공정이 간단하고 관리가 용이하다는 장점은 있으나 동력비의 상승과 연소에 따른 유해한 2차 부산물이 발생할 가능성이 있다. 공기 희석법은 사용이 용이하나 장기적으로 적용할 겨우 심각한 주변 환경문제를 유발시킬 가능성이 있으며 환경규제가 강화되면서 사용에 따른 장점이 점차사라지고 있다. 바이오 필터법은 대상 물질이 한정적이고 고농도, 고속으로 처리하기 어렵다는 단점이 있었다.
이에 따라, 상기 사항들의 제반 문제점들을 감안할 수 있음과 동시에 유해가스의 유해성분 제거효율을 높일 수 있는 방안이 시급한 실정이다.
1. 한국등록특허공보 제793,376호(2008.1.3) 2. 한국등록특허공보 제913,608호(2009.8.17)
본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 세정수에 의해 습식처리된 유해가스를 코로나 방전을 통해 분해시켜 유해가스 내 먼지, 악취 및 유기화합물(VOCs) 등의 유해성분을 제거하며, 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매를 통해 유해가스 내의 잔여 유해성분을 제거시킴으로써, 유해가스 내 유해성분 제거율을 최대화시켜 유해가스의 정화효율을 극대화시킬 수 있는 유해가스 정화 장치 및 이를 이용한 유해가스 정화 방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명은, 가스유입구를 통해 유입된 유해가스 농도의 부하를 제어하는 화학세정유닛, 상기 유해가스에 세정수를 분사하는 습식세정유닛, 코로나 방전을 일으켜 상기 유해가스 내 유해성분을 제거하는 코로나분해유닛 및 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매를 통해 상기 유해가스 내 잔여 유해성분을 제거하는 촉매정화유닛을 포함하여 구성되되, 상기 화학세정유닛은, 흡수액을 통해 유해가스 농도의 부하를 제어하며, 상기 흡수액은, 물 또는 계면활성제를 첨가한 벤젠, 톨루엔 또는 크실렌이며, 상기 계면활성제는, 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 양성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 흡수액을 이용하여 가스유입구를 통해 유입된 유해가스 농도의 부하를 제어하는 단계, 상기 유해가스에 세척수를 분사하는 단계, 코로나 방전을 통해 상기 유해가스 내의 유해성분을 이온화시켜 집진부에 전기집진시키는 제 1차 정화 단계 및 상기 전기집진 단계를 수행한 유해가스를 악취 및 휘발성 유기화합물 제거 촉매를 통해 정화시키는 제 2차 정화 단계를 포함하여 구성되는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 유해가스 정화 장치 및 이를 이용한 유해가스 정화 방법은, 세정수에 의한 습식처리 및 코로나 방전을 통한 정화로 유해가스내 먼지, 악취 및 유기화합물(VOCs) 등의 유해성분을 제거하며, 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매를 통한 정화를 추가로 수행함으로써 유해가스 내 잔여 유해성분을 제거시킴에 따라 생활 현장에 존재하는 다양한 종류의 유해가스를 신속하게 분해/처리할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 습식세정유닛, 코로나분해유닛, 촉매정화유닛의 각각 독립된 운전을 통해 배출가스의 특성별로 선택하여 운전이 가능한 장점이 있으며, 화학세정방식을 통해 유입되는 유해가스의 농도의 부하를 제어할 수 있어 순간적인 고농도의 악취유입을 방지하여 유해가스 정화 장치의 보호 및 유지가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유해가스 정화 장치의 개략적인 내부 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 집진부의 상단 일부를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유해가스 정화 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 악취제거 성능을 비교한 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유해가스 정화 장치의 개략적인 내부 구성도이며, 도 2는 도 1에 도시된 집진부의 상단 일부를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유해가스 정화 장치는 가스유입구(100), 상기 가스유입구를 통해 유입된 유해가스에 세정수를 분사하는 습식세정유닛(200), 코로나 방전을 일으켜 유해가스 내 먼지, 악취 및 휘발성 유기화합물(VOCs) 등의 유해성분을 제거하는 코로나분해유닛(300), 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매로 유해가스 내 잔여 유해성분을 제거하는 촉매정화유닛(400) 및 정화된 청정가스를 외부로 배기시키는 가스배기구(500)를 포함하여 구성된다.
먼저, 가스유입구(100)를 통해 습식세정유닛(200)으로 유입된 유해가스는, 비교적 무거운 먼지는 중력에 의해 낙하되고, 수용성 가스는 세정수에 의해 용해되어 습식처리를 거친 유해가스만이 코로나분해유닛(300)으로 유입되며, 코로나분해유닛(300)으로 유입된 유해가스는 코로나 방전에 의해 유해가스 내 유해성분들이 이온화되어 전기적 인력에 의해 집진부에 포집된다.
이에 따라, 코로나 방전에 의해 유해성분들이 제거된 가스만이 촉매정화유닛(400)으로 유입되며, 유입된 가스는 촉매정화유닛(400)에 구비된 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매를 통해 가스 내 잔여 유해성분이 제거되어, 가스배기구(500)를 통해 외부로 배기된다.
또한, 본 발명의 유해가스 정화 장치는 가스유입구(100)를 통해 유입된 유해가스가 고농도인 악취일 경우, 유해가스 농도의 부하를 제어하는 화학세정유닛을 추가로 구비할 수도 있다. 화학세정유닛은 유해가스를 흡수액 속에 저장하고 있다가 오염원이 저농도로 유입될 때 천천히 탈기시켜 유해가스 농도의 부하를 일정하게 유지시키는 구성요소로써, 흡수액은 물을 이용할 수도 있으며, BTX(벤젠, 톨루엔, 크실렌)와 같은 물질을 흡수액으로 사용할 경우, 계면활성제를 첨가하여 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 계면활성제는 일반적으로 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 양성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제를 포함하며, 본 발명에서는 이중 어느 하나를 사용한다. 본 발명의 실시예에서는 습식세정유닛(200)의 하부에 위치한 수조(220)를 화학세정유닛으로 이용하고, 수조의 물을 흡수액으로 이용하여 본 장치 전체에 순간적인 고농도의 악취유입을 방지한다.
습식세정유닛(200)은 가스유입구(100)를 통해 유입되는 유해가스를 세정수로 세정할 수 있는 내부 공간이 마련되며, 상부에는 세정수를 습식세정유닛(200) 내부로 유입시키는 파이프형태의 유입관(210)과, 유입관을 통해 유입된 세정수를 하부로 분사하는 다수개의 분사노즐(212)이 구비된다. 또한, 습식세정유닛(200) 하부에는 수조(220)가 구비되어, 유해가스의 비교적 무거운 먼지가 중력에 의해 수조(220) 내부로 떨어지며, 수조(220)로 떨어진 먼지는 수조(220)에 담긴 물에 침전된다.
본 발명에 따른 분사노즐(212, 322)은 노즐(미도시)과 캡(미도시)을 포함한다. 노즐은 세정수 유입관에 삽입되며, 캡은 노즐을 내장하여 장착부에 결합되어 노즐을 통과한 세정수를 넓은 면적으로 분사시키는 분사 패턴을 형성한다.
이어서, 습식세정유닛(200)을 통해 습식처리된 유해가스는 코로나분해유닛(300)을 통해 정화된다. 이러한, 코로나분해유닛(300)의 내부에는 집진부(310)인 원형 실린더가 다수개 설치되어 있으며, 각각의 원형 실린더의 내부 중앙에는 고전압발생장치(미도시)를 통해 고전압을 발생시키는 전극봉(320)이 위치한다. 이에 따라, 각각의 원형 실린더는 원형 실린더 내부인 전극봉(320)과 집진부(310) 사이에서 코로나 방전을 일으켜 유해가스 내의 유해성분을 원형의 집진부(310)에 전기집진시킨다.
즉, 집진부(310)와 전극봉(320)은 코로나 방전으로 음(-)전하 또는 양(+)전하를 발생시키고, 음(-)전하(또는 양(+)전하)는 원형 실린더의 내부, 즉 집진부(310)와 전극봉(320) 사이를 경유하는 유해가스 내의 유해성분이 전기적으로 음(-)(또는 양(+))의 성질을 가지게 한다. 음(-)(또는 양(+))의 성질을 가진 유해성분은 전기적으로 양(+)(또는 음(-))의 성질을 가진 집진부(310)에 부착되어 집진된다. 이에 따라, 집진부(310)와 전극봉(320)은 코로나 방전으로 유해가스 내 유해성분을 집진부(310)에 전기집진시킬 수 있게 된다.
이러한 원형 실린더의 상단에는 도 2에 도시된 바와 같이, 다수개의 홀(312)이 형성되어 있으며, 원형 실린더는 수막공급용 유입관(340)을 통해 유입되는 세정수에 담겨져있는 상태로 구성되어, 다수개의 홀(312) 위로 항상 물이 차 있게 된다. 이에 따라, 상기 다수개의 홀(312) 안으로 물이 상시 유입되어 원형 실린더인 집진부(310) 내부에 수막이 형성되며, 이러한 수막을 통해 원형 실린더인 집진부(310) 내부의 스케일 및 이물질 형성을 방지할 수 있게 된다. 원형 실린더 내부로 유입되어 흘러내린 물은 코로나분해유닛(300)의 하부에 위치한 별도의 저장탱크에 모여진 후 펌프 등을 통해 다시 수막공급용 유입관(340)으로 유입되는 재순환 형식으로 구성될 수도 있다.
이와 같은 코로나분해유닛(300)을 통한 전기집진을 통해, 유해가스 내의 유해성분들은 전기적 인력에 의해 원형 실린더 내부인 집진부(310)에 포집되며, 원형 실린더 상단에 구비된 다수개의 분사노즐(322) 안으로 유입된 세정수에 의해 원형 실린더 내부에는 수막이 형성되어 포집된 유해가스의 유해성분을 지속적으로 제거하는 공정을 수행하게 된다. 즉, 전기집진 공정으로 집진된 유해가스의 유해성분을 수막을 통해 지속적으로 제거함으로써, 최종적으로 유해성분이 걸러진 유해가스만이 촉매정화유닛(400)으로 유입된다.
또한, 코로나분해유닛(300)의 상부에는 원형 실린더 내부 및 전극봉(320)의 스케일 및 이물질 생성 방지를 위하여 세정수를 코로나분해유닛(300) 내부로 유입시키는 파이프형태의 유입관(330)과, 유입관(330)을 통해 유입된 세정수를 코로나분해유닛(300)을 향하여 분사하는 다수개의 분사노즐(322)이 설치되며, 다수개의 분사노즐(322)은 상부에서 세정수를 스프레이 분사하여 전극봉(320)과 원형 실린더인 집진부(310)를 동시에 세정한다.
이러한 세정은 고전압발생장치의 운전이 중단되어 원형 실린더 내부의 전극봉(320)에서 고전압이 발생되지 않은 상황에서 수행되며, 이를 위해 본 발명에 따른 코로나분해유닛(300)은 별도로 구비된 제어장치에 의해 유해가스 조성 및 운전환경에 따라 방전시간을 설정하여 코로나를 발생시킨다. 즉, 기 설정된 방전시간 및 인가전압에 따라 코로나를 발생시킨 뒤, 기 설정된 시간이 되면 코로나 발생을 정지한 후, 상부에 위치한 분사노즐(322)을 통해 스프레이 분사되는 세척수에 의해 원형 실린더와 전극봉을 동시에 세척하고, 다시 설정된 시간동안의 세척이 완료되면 다시 코로나분해유닛(300)이 자동운전을 시작함으로써, 현장의 운전조건에 맞게 코로나 방전시간 및 세정을 위한 노즐 분사 시간을 기 설정하여 운전함에 따라 운전비 절감이 가능해진다.
코로나분해유닛(300)을 통해 유해성분이 걸러진 유해가스는 촉매정화유닛(400)으로 유입되어 유해가스 내 잔여 유해성분이 제거된 뒤, 가스배기부(500)를 통해 외부로 배기된다. 이러한 촉매정화유닛(400)은 코로나분해유닛(300)으로부터 유입된 가스를 촉매와 반응시키기 위한 내부공간이 마련되며, 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매가 유입되어 분산되는 촉매유입구(미도시)가 구비된다.
본 발명에서 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매는 광촉매, 광분해 활성을 갖는 촉매, 아산화질소 분해제용 촉매 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다. 광촉매를 사용할 경우, 광촉매 필터는 내부에 바인더로서 실란화합물과 광촉매로서의 이산화티탄(TiO2)을 중량대비 1:1 내지 1:2 비율로 포함하고, 내측표면에 전이금속 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 보헤마이트에 함침시킨 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.
광분해 활성을 갖는 촉매를 사용할 경우, 이산화티탄(TiO2)을 지지체로 하는 광분해 활성을 갖는 분자체에 금속 전구체를 결합시키고 안정화시킨 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.
아산화질소 분해제용 촉매를 사용할 경우, 촉매 필터는 섬유소(Cellulose)를 바인더로 하고, 보헤마이트를 지지체로 하는 아산화질소 분해 제용 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유해가스 정화 방법을 나타낸 순서도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 악취제거 성능을 비교한 그래프이다.
먼저, 유해가스는 가스유입구를 통해 습식세정유닛으로 유입된다(S210). 이때, 가스유입구를 통해 유입된 유해가스가 고농도인 악취일 경우, 별도로 구비된 화학세정유닛을 통해 유해가스 농도의 부하를 제어한다(S220). 화학세정유닛은 유해가스를 흡수액 속에 저장하고 있다가 오염원이 저농도로 유입될 때 천천히 탈기시켜 부하를 일정하게 유지시키는 구성요소로써, 본 발명의 실시예에서는 습식세정유닛의 하부에 위치한 수조의 물을 흡수액으로 이용하여 본 장치 전체에 순간적인 고농도의 악취유입을 방지한다.
이어서, 습식세정유닛으로 유입된 유해가스는, 유해가스 중에 비교적 무거운 먼지는 중력에 의해 낙하되어 수조에 저장된 물에 포집되고, 수용성 가스는 세척물에 의해 용해됨으로써(S230), 습식처리를 거친 유해가스만이 코로나분해유닛으로 유입하게 된다.
코로나분해유닛의 내부로 유입된 유해가스는 원형 실린더형의 집진부와 집진부 내부 중앙에 위치하는 전극봉에 의한 코로나 방전에 의해 이온화되어 (+) 또는 (-)로 대전되어 상승하게 된다. 이때, (+)로 대전된 유해가스 내 유해성분은 (-)로 대전된 집진부에, 또는 (-)로 대전된 유해성분은 (+)로 대전된 집진부에 의해 전기적 인력에 의해 포집됨으로써(S240), 최종적으로 유해성분이 걸러진 유해가스만이 촉매정화유닛으로 유입하게 된다.
이때, 집진부에 포집된 유해성분은 원형 실린더의 상단에 형성된 다수개의 홀을 통해 유입되는 세정수에 의해 형성되는 수막에 의해 제거된다. 즉, 원형 실린더인 집진부 상단에는 다수개의 홀이 형성되어 있으며, 원형 실린더는 수막공급용 유입관을 통해 유입되는 세정수에 담겨져있는 상태로 구성되어, 다수개의 홀 위로 항상 물이 차 있게 된다. 이에 따라, 상기 다수개의 홀 안으로 물이 상시 유입되어 원형 실린더인 집진부 내부에는 수막이 형성되며, 이러한 수막을 통해 원형 실린더인 집진부 내부에 포집되는 유해성분의 제거 및 집진부 내부의 스케일 및 이물질 형성을 방지할 수 있게 된다.
이어서 촉매정화유닛으로 유입되는 유해가스는 촉매정화유닛 내부에 구비되어 있는 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매와 반응하여, 유해가스 내 잔여 유해성분을 제거한 뒤(S250) 가스배기부를 통해 외부로 배기된다(S260).
본 발명에서 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매는 광촉매, 광분해 활성을 갖는 촉매, 아산화질소 분해제용 촉매 또는 이들을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유해가스 정화 장치 및 유해가스 정화 방법은 세정수를 통해 습식처리된 유해가스를 코로나 방전을 통해 전기집진시켜 유해가스 내에 유해성분을 제거하며, 이를 다시 촉매를 통해 정화시킴으로써 유해가스 내 먼지, 악취 및 유기화합물(VOCs) 등의 유해성분 제거효율을 극대화 시킬 수 있게 된다.
특히, 본 발명은 코로나 방전을 통해 유해가스 내에 유해성분을 제거한 가스를 다시 촉매를 통해 추가 정화시킴으로써, 코로나 방전만을 이용한 유해가스 정화 방법보다 유해가스 내 유해성분 제거효율을 더욱 극대화 시킬 수 있음을 하기의 [화학식 1]과 [표 1] 및 도 4에 도시된 그래프를 통해 확인할 수 있다.
Figure 112012084669280-pat00001
조건
가스
Voltage(kV) 제거능(mmol/kV·min)
코로나 코로나+촉매
암모니아(NH3) 7.5 0.5×10-3 0.9×10-3
톨루엔(C6H5CH3) 18 4.0×10-3 6.2×10-3
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.
100 : 가스유입구 200 : 습식세정유닛
210, 330 : 유입관 212, 322 : 분사노즐
220 : 수조 310 : 집진부
312 : 홀 320 : 전극봉
340 : 수막공급용 유입관 400 : 촉매정화유닛
500 : 가스배기구

Claims (19)

  1. 가스유입구를 통해 유입된 유해가스 농도의 부하를 제어하는 화학세정유닛;
    상기 유해가스에 세정수를 분사하는 습식세정유닛;
    코로나 방전을 일으켜 상기 유해가스 내 유해성분을 제거하는 코로나분해유닛; 및
    악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매를 통해 상기 유해가스 내 잔여 유해성분을 제거하는 촉매정화유닛;
    을 포함하여 구성되되,
    상기 화학세정유닛은,
    흡수액을 통해 유해가스 농도의 부하를 제어하며,
    상기 흡수액은,
    물 또는 계면활성제를 첨가한 벤젠, 톨루엔 또는 크실렌이며,
    상기 계면활성제는,
    음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 양성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 습식세정유닛은,
    상부에 설치되어 세정수를 유입시키는 유입관;
    상기 유입관에 설치되어 상기 세정수를 하부로 분사시키는 분사노즐; 및
    하부에 위치하는 수조;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 코로나분해유닛은,
    원형 실린더형으로 구성되는 다수개의 집진부; 및
    상기 집진부 내부 중앙에 각각 위치하여 코로나 방전을 일으켜 상기 유해가스내 유해성분을 이온화시키는 전극봉;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 집진부는,
    상단에 다수개의 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 코로나분해유닛은,
    수막공급용 유입관이 구비되어 세정수가 유입되며,
    상기 집진부는,
    상기 수막공급용 유입관을 통해 유입된 세정수에 담겨져 있는 상태로 구성되어, 상기 다수개의 홀 위로 항상 물이 차 있어 상기 홀을 통해 유입되는 세정수에 의해 집진부 내부에 수막이 형성되는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 코로나분해유닛은,
    상부에 설치되어 세정수를 유입시키는 유입관이 구비되며,
    상기 유입관에 설치되어, 상기 세정수를 상기 집진부 및 상기 전극봉에 분사하는 분사노즐이 적어도 한개 이상 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 코로나분해유닛은,
    상기 코로나분해유닛의 운전시간 및 세정을 위한 상기 분사노즐 운전 시간이 기 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매는,
    내부에 바인더로서 실란화합물과 광촉매로서의 이산화티탄(TiO2)을 중량대비 1:1 또는 1:2 비율로 포함하고, 내측표면에 전이금속 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 보헤마이트에 함침시킨 촉매를 사용하는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매는,
    이산화티탄(TiO2)을 지지체로 하는 광분해 활성을 갖는 분자체에 금속 전구체를 결합시키고 안정화시킨 촉매를 사용하는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 악취 및 휘발성 유기화합물 제거용 촉매는,
    섬유소(Cellulose)를 바인더로 하고, 보헤마이트를 지지체로 하는 아산화질소 분해제용 촉매를 사용하는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 장치.
  14. 유해가스 정화 장치를 이용한 유해가스 정화 방법에 있어서,
    흡수액을 이용하여 가스유입구를 통해 유입된 유해가스 농도의 부하를 제어하는 단계;
    상기 유해가스에 세척수를 분사하는 단계;
    코로나 방전을 통해 상기 유해가스 내의 유해성분을 이온화시켜 집진부에 전기집진시키는 제 1차 정화 단계; 및
    상기 전기집진 단계를 수행한 유해가스를 악취 및 휘발성 유기화합물 제거 촉매를 통해 정화시키는 제 2차 정화 단계;
    를 포함하여 구성되는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 흡수액을 이용하여 가스유입구를 통해 유입된 유해가스 농도의 부하를 제어하는 단계에서는,
    물 또는 계면활성제를 첨가한 벤젠, 톨루엔 또는 크실렌 중 하나를 흡수액으로 사용하며,
    상기 계면활성제는 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 양성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1차 정화 단계에서는,
    상기 집진부 상부에 형성된 다수개의 홀을 통해 유입되는 세정수에 의해 상기 집진부 내부에 형성되는 수막으로 상기 집진부에 전기집진되는 유해성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 제 2차 정화 단계에서는,
    내부에 바인더로서 실란화합물과 광촉매로서의 이산화티탄(TiO2)을 중량대비 1:1 또는 1:2 비율로 포함하고, 내측표면에 전이금속 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 보헤마이트에 함침시킨 촉매를 사용하는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 제 2차 정화 단계에서는,
    이산화티탄(TiO2)을 지지체로 하는 광분해 활성을 갖는 분자체에 금속 전구체를 결합시키고 안정화시킨 촉매를 사용하는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 방법.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 제 2차 정화 단계에서는,
    섬유소(Cellulose)를 바인더로 하고, 보헤마이트를 지지체로 하는 아산화질소 분해제용 촉매를 사용하는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 및 저온복합산화촉매를 이용한 유해가스 정화 방법.
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