KR101676626B1 - 물을 정화하는 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 필터, 특히 연료 필터(4) 또는 연료 시스템의 요소로부터 배출 또는 수집되고 유기질에 의해 오염된 물(6, 9)을 정화하는 장치(2)에 관한 것이다. 상기 장치는 분리 수단(8)에 의해 물(6, 9)로부터 히드록실 라디칼들이 형성되고, 상기 히드록실 라디칼들은 가능한 한 많이 불순물, 특히 유기질을 산화시키고 CO2 등의 화합물로 변환시키는 것을 특징으로 한다.

Description

물을 정화하는 장치{DEVICE FOR PURIFYING WATER}
본 발명은 필터, 특히 연료 필터 또는 연료 시스템의 요소로부터 배출 또는 수집되고 유기질로 오염된 물을 정화하는 장치에 관한 것이다.
액체 연료가 공급될 특히 내연 기관 등의 구동 유닛의 작동 신뢰성을 보장하기 위하여, 물 분리용 연료 필터를 연료 공급 시스템에 마련하는 것이 통상적이다. 특히 디젤 연료에 함유되거나 동반된 물의 분리는 민감한 분사 시스템을 손상으로부터 보호하도록 요구된다. 이들 시스템에서 분리된 물에는 다양한 타입의 유기질이, 예컨대 연료 필터를 통해 유동하는 디젤 연료로부터의 오일의 현수 액적(suspended droplets)이 적재되어 있다. 따라서, 환경 보호를 위해, 분리된 물이 추가 처리 없이 연료 필터 시스템으로부터 환경으로 방출되는 것은 필수적이다.
이들 문제와 관련하여, 본 발명의 목적은 연료 공급 시스템으로부터 분리된 물을 정화하는 장치를 이용 가능하게 하는 것으로서, 이 장치는 쉽고 경제적으로 작동될 수 있지만, 정화된 물이 환경으로 매우 안전하게 방출될 수 있도록 유기 적재물의 효과적인 제거가 가능하다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 청구항 1에서 규정된 특징 전체를 갖는 장치에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 중요한 특징은 상기 장치가 분리 수단을 갖고, 이 분리 수단에 의해 히드록실 라디칼(hydroxyl radicals)이 정화될 물로부터 분리될 수 있어, 상기 히드록실 라디칼은 가능한 한 많이 불순물을 CO2 등의 무기 화합물로 산화시키는 것이다. 히드록실 라디칼은 화학적으로 반응성이 높기 때문에, 라디칼은 디젤 연료 필터로부터 분리된 물 내의 예컨대 오일-물 에멀션 또는 현수 디젤 액적 등의 유기 적재물이 거의 완벽하게 CO2로 산화되는 그러한 높은 산화 포텐셜을 형성할 수 있다.
특히 유리한 예시적인 실시예에서, 분리 수단은 전기 분해 장치 및/또는 히드록실 라디칼 형성 매체, 예컨대 이산화티타늄과 같은 촉매를 갖는다.
히드록실 라디칼이 전기 분해에 의해 물을 분리함으로써 생성될 때에, 구성은 전기 분해 장치가 전기 분해 중에 애노드 활성인 적어도 하나의 다이아몬드 전극을 갖도록 특히 유리하게 제조될 수 있다. 특별한 물 분해는 붕소 원소의 도핑으로 인해 전기 도전성을 갖는 다이아몬드 전극에 의해 달성될 수 있다. 물은 통상적으로 전기 분해 중에 수소와 산소로 분리되지만, 다이아몬드 전극은 고도의 반응성 히드록실 라디칼이 산소와 수소 대신에 형성되는 작동 범위를 제공한다.
유리한 예시적인 실시예에서, 전기 분해 장치는 극성 역전에 의해 여기되고 애노드 및 캐소드로서 번갈아 작용하는 2개의 다이아몬드 전극을 갖고, 교류 전류에 의해 장치를 작동시킬 수 있다.
이와 달리 다이아몬드 전극이 전기 분해를 위한 애노드로서 작용하면, 고급강 전극은 캐소드로서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 강 전극은 예컨대 탱크 또는 선박에서 방식(corrosion protection)을 위해 사용되는 바와 같이 전기 화학적 방식법에 따른 전기 분해 중에 음극 방식(cathodic protection)으로 처리된다.
바람직하게는, 장치가 정화될 물을 위한 관련 연료 필터의 하류측에서 처리 챔버를 갖고, 이 챔버는 처리 챔버의 물과 형성된 히드록실 라디칼을 접촉시키기 위하여 정화된 물을 위한 제어 가능한 출구 또는 컨베이어 장치 또는 오버플로와, 분리 수단을 갖도록 구조가 이루어진다.
전기 분해 전극의 배치 대신에, 분리 수단은 처리 챔버 내에 배치되고 이산화티타늄을 포함하거나 이산화티타늄으로 코팅되고 물과 접촉하는 히드록실 라디칼을 형성하는 몸체를 가질 수 있다.
특히 유리한 예시적인 실시예에서, 더욱이, 상기 분리 수단은 바람직하게는 히드록실 라디칼을 생성하고 처리 챔버 내에 배치되는 수단의 부분 외에, 관련 연료 필터에서 히드록실 라디칼의 형성을 위한 이산화티타늄이 마련된 필터 매체를 갖는 것이 제공된다.
이산화티타늄에 의한 히드록실 라디칼의 형성을 촉진하기 위하여, 상기 분리 수단은 복사 에너지를 공급하기 위한 수단을 갖는다. 이를 위해, 바람직하게는 180 내지 300 nm의 파장을 갖는 인공 또는 천연 광원이 존재할 수 있다.
이산화티타늄에 의한 히드록실 라디칼의 형성이 발생하는지에 따라, 이 타입의 복사원은 처리 챔버 및/또는 연료 필터의 내부를 조사(irradiation)하기 위해 제공될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시예를 이용하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 한가지 예시적인 실시예의 기능 다이어그램을 도시하고,
도 2는 도 1에 대응하는 장치의 제2 예시적인 실시예의 도면을 도시한다.
본 발명은 물 분리 연료 필터(4)로부터 제거된 물(6)이 장치(2)의 탱크(8) 내로 직접 배출되도록 정화 장치(2)가 연료 공급 시스템에 통합되고, 탱크가 처리 챔버를 형성하는 예를 이용하여 아래에서 설명된다. 말할 필요도 없이, 정화 장치(2)도 역시 연료 공급 시스템으로부터 분리되고 포획된 물이 정화되는 유닛을 형성할 수 있다.
여기에 설명된 예에서, 연료 필터(4)는 연료 라인(10)의 경로에 배치되고, 연료, 예컨대 디젤 연료는 공급될 시스템(도시 생략), 예컨대 디젤 엔진의 분사 펌프에 전달되기 전에 그 경로를 통해 유동한다. 필터(4)에서 분리된 물(6)은 장치(2)의 탱크(8) 내로 직접 배출된다. 탱크(8)는 제어 가능한 드레인(12)과 제어 가능한 출구(14)를 갖는 배출되는 물(9)을 위한 처리 챔버를 형성하고, 이들에 의해 특정한 처리 간격 동안에 정화될 물(9)의 공급량은 당업계에 통상적이고 완전한 정화 후에 방출되는 레벨 센서 수단을 이용하여 수집 상태로 유지된다.
도 1 및 도 2의 2개의 예시적인 실시예에서, 연료 여과로부터 생긴 물(6, 9)은 유기 적재물의 산화에 의해 정화되어, 이들 적재물이 처리 챔버로서 사용되는 탱크(8) 내의 고반응성 히드록실 라디칼과 접촉하게 된다. 2개의 예시적인 실시예에서, 히드록실 라디칼은 분리 수단을 이용하여 탱크(8) 내의 물 분자로부터 분리된다. 도 1의 예시적인 실시예에서, 이를 위해, 물 분해는 2개의 다이아몬드 전극(16, 18)에 의해 수행되는 전기 분해에 의해 발생한다. 물은 통상적으로 전기 분해 중에 수소와 산소로 분리되고, 다이아몬드 전극(16, 18)은 매우 활동적인 히드록실 라디칼이 산소 대신에 형성되는 작동 범위를 허용한다.
다이아몬드 전극(16, 18)은 수소 가스 및 탄화수소 예컨대 메탄으로부터 단지 수 미크론 두께의 결정질 다이아몬드층이 2000℃ 내지 3000℃의 매우 높은 온도에서 도전성 기판에 인가되어, 붕소 원소의 도핑에 의해 다이아몬드층이 전기 도전성을 갖도록 형성될 수 있다.
도 1의 예시적인 실시예에서처럼, 2개의 전극(16, 18)이 다이아몬드 전극이면, 전기 분해는 역전 극성에 대응하여 AC 전압을 인가함으로써 발생할 수 있고, 한번에 하나의 전극(16 또는 18)이 애노드로서 작용하고 다른 전극(16 또는 18)이 캐소드로서 작용한다. 이와 달리, 전극들 중 단하나[도 1에 도시된 예에서, 전극(16)]가 다이아몬드 전극이고 DC 전압 소스의 양단자(20)에 접속되도록 장치가 제조될 수 있다. 이 경우에, 음단자(22)에 접속되고 캐소드로서 작용하는 전극(18)은 고등급 강 전극이다. 따라서, 작동시에, 음극 방식이 탱크 또는 선박의 방식을 위한 종래의 전기 화학적 방식법에 대응하여 캐소드로서 작용하는 전극(18)에 대해 발생한다.
어떠한 경우에도, 형성된 히드록실 라디칼의 높은 산화 포텐셜은 적재물로서 물에서 발견되는 유기질이 탱크(8)에서 탈출하는 무해한 무기 화합물, 특히 CO2로 산화되는 것을 보장한다. 이후에, 정화된 물은 안전하게 환경으로 방출될 수 있다.
도 2는 전기 분해 장치로서 제조된 분리 수단 대신에, 구체적으로 탱크(8)에 배치된 이산화티타늄 함유 몸체(30)가 정화될 물(9)과 접촉하도록 화학적 분리 수단이 사용되는 일례를 도시하고 있다. 이산화티타늄과 접촉하면, 적절한 물(9)로부터 히드록실 라디컬이 분할된다. 알 수 있는 바와 같이, 이 화학적 메카니즘은 복사 에너지의 공급에 의해 향상될 수 있다. 복사 에너지의 공급은 탱크(8) 내에서 탱크의 함량을 조사하는 인공 또는 천연 광원(24)에 의해 발생할 수 있다. 180 내지 300 nm의 파장 범위가 특히 효과적인 것으로 판명되었다. 광원(24)은 태양광, LED 등의 광이 될 수 있다.
도 1 및 도 2의 2개의 예시적인 실시예에서, 연료 필터(4)에 물(6)로부터 히드록실 라디칼을 분리하는 분리 수단이 이미 연료 필터(4)에 형성되어 있도록 이산화티타늄 코팅을 갖는 필터 매체(26)를 구비하는 것이 제공될 수 있다. 결과적인 정화는 탱크(8)에서 물 정화를 대체할 수 있거나, 추가하여 예비 정화로서 제공될 수 있다. 탱크(8) 내에 분리 수단에서처럼, 또한 연료 필터(4)에 형성된 분리 수단을 위한 반응 향상 수단으로서 복사 에너지를 공급하기 위한 장치, 이 예에서는 다른 광원(28)이 존재할 수 있다.
본 발명은 작동이 간단하고 어떠한 소모적인 재료를 필요로 하지 않고 전기 분해를 위한 전기 에너지의 공급 또는 선택적으로 광원(24, 28) 형태의 복사원을 간단하게 필요로 하는 장치에 의해 효과적인 정화를 가능하게 한다.

Claims (12)

  1. 탄화수소 연료로부터 분리된 오염수를 처리하기 위한 정화 장치로서, 상기 장치는,
    상기 연료로부터 오염수를 제거하고 분리하기 위해 연료 입구, 연료 출구, 필터 매체 및 출구를 가지는 탄화수소 연료 필터;
    상기 연료 필터와 연결되고 상기 탄화수소 연료로부터 분리된 오염수를 수용하는 처리 챔버; 및
    상기 처리 챔버에서 상기 오염수와 접촉하는 두 개의 다이아몬드 전극들을 구비하고, 상기 전극들은 AC 전원에 연결되어 상기 다이아몬드 전극들 각각을 애노드(anode) 및 캐소드(cathode)로서 교호하게 활성화시켜서, 상기 오염수 내에 상기 다이아몬드 전극들 각각에서 히드록실 라디칼을 발생시켜서 상기 오염수 내의 오염물질을 이산화탄소로 산화시키는, 정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 챔버는 상기 연료 필터의 하류에 있고, 상기 처리 챔버는 상기 처리 챔버로부터 정화된 물을 제거하기 위한 제어 장치 및 히드록실 라디칼을 발생시키기 위해 상기 오염수 및 상기 다이아몬드 전극들 사이의 접촉을 유지하기 위한 물 레벨 센서와 함께 출구를 더 포함하는, 정화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 본체는 히드록실 라디칼을 발생시키는 이산화티타늄을 함유하거나 이산화티타늄으로 코팅되고, 상기 오염수와 접촉하는, 정화 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 연료 필터는 상기 연료 필터 내의 오염수로부터 히드록실 라디칼을 형성하기 위한 이산화티타늄을 구비하는 필터 매체를 가지는, 정화 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 복사 에너지원은 상기 연료 필터 내에 있는, 정화 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 복사 에너지원은 상기 처리 챔버 내에 있는, 정화 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 오염수는 탄화수소 연료로 오염된, 정화 장치.
  8. 정화 장치로서,
    탄화수소 연료로부터 물을 분리하기 위한 연료 필터로서, 연료 입구, 상기 연료 필터에서 상기 탄화수소 연료로부터 분리된 물로부터 히드록실 라디칼을 생성하기 위해 이산화 티타늄을 함유하거나 이산화 티타늄으로 코팅된 필터 매체, 연료 출구, 및 상기 탄화수소 연료로부터 분리된 오염수를 제거하기 위한 물 출구를 가지는, 상기 연료 필터;
    상기 연료 필터의 상기 물 출구와 연결되고 상기 연료 필터로부터 직접 상기 오염수를 수용하고, 상기 오염수와 접촉하는 두 개의 다이아몬드 전극들을 가지는 처리 챔버; 및
    상기 다이아몬드 전극들에 교류 전류를 공급하기 위해서 상기 다이아몬드 전극들 각각에 연결되어, 상기 전극들 각각을 애노드 및 캐소드로서 교호적으로 작동시켜서 상기 처리 챔버 내에 히드록실 라디칼을 상기 탄화수소 연료로부터 분리된 오염수로부터 상기 오염수 내의 오염물질을 이산화탄소로 산화시키는 양으로 발생시키는 AC 전원;을 구비하는, 정화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 이산화티타늄 코팅 필터 매체에 의한 히드록실 라디칼의 형성을 촉진하기 위해 상기 연료 필터 내의 복사 에너지원을 더 구비하는, 정화 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 오염수를 처리하기 위해 미리 결정된 시간 동안 상기 처리 챔버 내에 오염수를 보유하기 위한 상기 처리 챔버 내의 레벨 센서를 더 구비하는, 정화 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 오염수는 상기 탄화수소 연료로 오염되는 정화 장치.
  12. 오염수의 처리 방법으로서,
    연료 입구, 이산화티타늄을 함유하거나 이산화티타늄으로 코팅된 필터 매체, 및 연료 출구를 가지는 연료 필터에 탄화수소 연료를 공급하고 상기 탄화수소 연료로부터 탄화수소 연료 오염물질을 함유하는 오염수를 분리하는 단계;
    상기 탄화수소 연료로부터 분리된 상기 오염수로부터 상기 연료 필터 내에 히드록실 라디칼을 생성하는 단계;
    상기 오염수를 상기 연료 필터로부터 상기 오염수와 접촉하는 2개의 다이아몬드 전극들을 가지는 처리 챔버로 보내어 탄화수소 오염물질을 함유하는 상기 오염수를 처리하는 단계; 및
    상기 다이아몬드 전극들 각각을 애노드 및 캐소드로서 작동시키기 위해 교류 전류를 상기 다이아몬드 전극들 각각에 공급하여 상기 처리 챔버 내에 상기 오염수로부터 히드록실 라디칼을 발생시키고 상기 오염수 내의 탄화수소 오염물질을 이산화탄소로 산화시키는 단계;를 구비하는, 오염수의 처리 방법.
KR1020117028794A 2009-05-02 2010-04-23 물을 정화하는 장치 KR101676626B1 (ko)

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