KR101955889B1 - 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치 및 이를 이용한 이산화탄소 제거방법 - Google Patents

담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치 및 이를 이용한 이산화탄소 제거방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치 및 이를 이용한 제거방법에 관한 것이다. 상기 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치는 해수로부터 칼슘이온을 함유하는 농축수와 담수를 분리하는 담수설비; 상기 담수설비로부터 분리된 담수와 해수가 공급되어 전기분해에 의해 가성소다와 염산을 생산하는 전해조; 상기 전해조로부터 공급된 가성소다와 이산화탄소를 반응시켜 탄산나트륨을 생성하는 이산화탄소 흡수 반응조; 및 상기 이산화탄소 흡수 반응조로부터 생성된 탄산나트륨과 상기 담수설비로부터 분리된 칼슘이온을 함유하는 농축수가 투입되어 탄산칼슘을 생성하는 결정화조;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치 및 이를 이용한 이산화탄소 제거방법 {THE REMOVAL APPARATUS OF CARBON DIOXIDE USING CONCENTRATED EFFLUENT OF DESALINATION PLANT AND REMOVING METHOD THEREOF}
본 발명은 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치 및 이를 이용한 이산화탄소 제거방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 담수설비, 전해조, 이산화탄소 흡수 반응조, 결정화조를 포함하며, 이산화탄소를 최종적으로 탄산칼슘으로 침전하여 제거할 수 있는 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치 및 이를 이용한 이산화탄소 제거방법에 관한 것이다.
지구 온실가스 원인인 발전소 배가스중 이산화탄소를 제거하기 위한 공정은 대표적으로 습식 공정과 건식 공정이 있다. 습식 공정은 에탄올아민 등 알카리 수용액에 이산화탄소를 흡수시켜 제거하는 방법이다. 이 공정은 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 위한 흡수탑과 흡수액 재사용을 위한 가열 재생설비로 구성된다. 흡수액의 대기 누출로 인한 손실과 환경오염 방지대책이 필요하고 재생설비 운영시 높은 에너지 비용이 소요된다는 문제점이 있다.
한편, 건식 공정에서는 탄산칼륨, 탄산나트륨 등 입자들을 유동층 반응기에 보내어 발전소 배가스와 접촉시켜 중탄산칼륨, 중탄산나트륨 형태로 제거된다. 사용한 흡착제는 열을 가해 재생시켜 재사용한다. 상기 건식 공정은 습식 공정에 비하여 흡착제의 재생과 이송이 상대적으로 복잡하다는 문제점이 있다. 상기 흡식공정 및 건식공정에서는 공통적으로 재생시 회수된 이산화탄소가 재방출된다. 따라서 분리 회수한 이산화탄소의 처분을 위하여 별도의 최종 처분공정이 필요하다.
또한, 전술한 대표적 이산화탄소 처리 기술은 이산화탄소 처리 비용이 너무 고가이고, 별도의 이산화탄소 최종 처분공정이 필요하고, 흡착제의 재생을 위한 재생공정과 열에너지 공급이 필요하며 상기 흡수제의 외부 누출에 대비한 환경오염 대비책이 필요하여 산업체 적용에 문제점이 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 이산화탄소를 경제적으로 제거할 수 있는 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 별도의 재생공정 및 최종 처분공정 없이 단일 공정으로 이산화탄소를 제거할 수 있는 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치를 이용한 이산화탄소 제거방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치에 관한 것이다. 상기 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치는 해수로부터 칼슘이온을 함유하는 농축수와 담수로 분리하는 담수설비; 상기 담수설비로부터 분리된 담수와 해수가 공급되어 전기분해에 의해 가성소다와 염산을 생산하는 전해조; 상기 전해조로부터 공급된 가성소다와 이산화탄소를 반응시켜 탄산나트륨을 생성하는 이산화탄소 흡수 반응조; 및 상기 이산화탄소 흡수 반응조로부터 생성된 탄산나트륨과 상기 담수설비로부터 분리된 칼슘이온을 함유하는 농축수가 투입되어 탄산칼슘을 생성하는 결정화조;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 담수설비로부터 분리된 담수가 순수로 제조된 후 전해조에 유입되도록 순수생산설비를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 전해조는 양극이 구비되며, 담수가 유입되는 양극부; 음극이 구비되며, 해수공급부와 연결되어 해수가 유입되는 음극부; 상기 양극부 및 음극부에서 생성되는 가성소다와 염산을 각각 분리시키는 음이온 교환막; 및 상기 전해조에 직류전원을 인가하는 직류전원 공급장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 양극 또는 음극은 백금, 이리듐, 오스뮴, 팔라듐, 로듐 및 루테늄 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속으로 코팅된 것을 특징으로 한다.
상기 이산화탄소 흡수 반응조는 복수의 스크류가 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 결정화조는 교반기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 농축수 공급부, 탄산나트륨 공급부 및 결정화조 중 하나 이상에 가열장치가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 전해조의 양극부로부터 배출된 염산을 저장하는 염산저장조를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 관점은 상기 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치를 이용한 이산화탄소 제거방법에 관한 것이다. 상기 이산화탄소 제거방법은 해수를 담수설비에 공급하여 칼슘이온을 함유하는 농축수와 담수를 분리하는 단계; 상기 담수설비로부터 분리된 담수와 해수를 전기분해에 의해 가성소다를 생성하는 단계; 상기 생성된 가성소다와 이산화탄소를 반응시켜 탄산나트륨을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 탄산나트륨과 상기 담수설비로부터 분리된 칼슘이온을 함유하는 농축수를 반응시켜 탄산칼슘을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거방법은 해수공급부로부터 해수가 공급되어 담수설비에서 칼슘이온을 함유하는 농축수와 담수로 분리하는 단계; 상기 해수공급부에서 공급된 해수 및 상기 분리된 담수를 전해조에 투입하고 직류전원 인가장치에서 0.5 V ~ 3.0 V 의 직류전원을 인가하여 상기 전해조의 음극부에서 가성소다를 제조하는 단계; 상기 가성소다 및 이산화탄소를 포함하는 기체를 이산화탄소 흡수 반응조에서 혼합하여 탄산나트륨을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 탄산나트륨 및 상기 담수설비에서 배출된 칼슘이온을 함유하는 농축수를 결정화조에서 혼합하여 탄산칼슘 및 최종처리수를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 담수설비에서 분리된 담수가 순수생산설비에서 순수로 제조된 후 전해조에 유입되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전해조의 양극부에서는 염산이 생산되어 염산저장조로 공급되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치를 사용하면, 종래 기술과는 달리 필요한 고가의 흡착제나 흡수제 대신 담수설비 부산물을 사용하여 별도의 재생공정이나 최종 처분공정이 불필요하고 단일 공정에서 이산화탄소의 포집, 제거, 처분이 가능하여 경제적인 이산화탄소 제거공정으로 이용할 수 있으며 설비 구성이 간단하고 운전과 유지 보수가 매우 용이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 처리장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 처리장치를 나타낸 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 처리장치에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 처리장치(100)를 나타낸 것이다.
상기 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 처리장치(100)는 해수로부터 칼슘이온을 함유하는 농축수와 담수로 분리하는 담수설비(20); 상기 담수설비(20)로부터 분리된 담수와 해수가 공급되어 전기분해에 의해 가성소다와 염산을 생산하는 전해조(30); 상기 전해조(30)로부터 공급된 가성소다와 이산화탄소를 반응시켜 탄산나트륨을 생성하는 이산화탄소 흡수 반응조(40); 및 상기 이산화탄소 흡수 반응조(40)로부터 생성된 탄산나트륨과 상기 담수설비로부터 분리된 칼슘이온을 함유하는 농축수가 투입되어 탄산칼슘을 생성하는 결정화조(50);를 포함할 수 있다.
상기 담수설비(20)는 해수공급부(12)를 통하여 공급된 해수를 칼슘이온을 함유하는 농축수와 담수(淡水)로 분리할 수 있다. 이때 상기 해수는 해수공급용 펌프(10)를 사용하여 담수설비(20)로 공급할 수 있다. 상기 담수설비(20)는 역삼투막여과를 이용하여 상기 해수를 칼슘이온을 함유하는 농축수 및 담수로 분리하는 것일 수 있다. 상기 역삼투막 담수설비(20)를 사용하여 상기 칼슘이온을 함유하는 농축수 및 담수를 분리하면 열원을 사용하는 담수설비보다 분리비용을 절감할 수 있다.
상기 칼슘이온을 함유하는 농축수는 농축수 공급부(22)를 통해 결정화조(50)에 유입될 수 있다. 상기 칼슘이온을 함유하는 농축수를 본 발명의 이산화탄소 제거에 사용하면 상기 결정화조(50)에서 탄산칼슘을 제조하여 제거대상인 이산화탄소를 용이하게 제거할 수 있어 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
또한, 상기 담수설비(20)로부터 분리된 담수는 담수공급부(24)를 통하여 전해조(30)에 유입될 수 있다.
상기 전해조(30)에서는 상기 해수공급부(12) 및 담수공급부(24)에서 공급된 해수 및 담수를 공급하고 직류전원을 인가하여 전기분해에 의해 가성소다(caustic soda)와 염산을 생산할 수 있다.
상기 전해조(30)는 양극이 구비되며, 상기 담수공급부(24)와 연결되어 담수가 유입되는 양극부(32); 음극이 구비되며, 상기 해수공급부(12)와 연결되어 해수가 유입되는 음극부; 상기 양극부(32) 및 음극부(34)에서 생성되는 가성소다와 염산을 각각 분리시키는 음이온 교환막; 및 상기 전해조(30)에 직류전원을 인가하는 직류전원 공급장치(38);를 포함할 수 있다.
상기 양극은 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 판상형의 티타늄 재질을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 양극에는 백금, 이리듐, 오스뮴, 팔라듐, 로듐 및 루테늄 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속으로 코팅할 수 있다. 상기와 같이 코팅시 상기 양극에서 발생하는 산소 과전압(oxygen overvoltage)을 저하시킬 수 있어 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
상기 음극은 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 판상형의 티타늄, 니켈합금강, 스테인레스강 등의 재질을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 음극에는 백금, 이리듐, 오스뮴, 팔라듐, 로듐 및 루테늄 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속으로 코팅할 수 있다. 상기와 같이 코팅시 상기 음극에서 발생하는 수소 과전압(hydrogen overvoltage)을 저하시킬 수 있어 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
상기 음이온 교환막(36)은 통상적인 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 폴리비닐알콜 수용액 상에서 비닐벤질트리메틸암모늄 클로라이드와 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트를 중합한 후 글루타르산과의 에스테르화 반응, 그리고 글루타르알데히드와 가교반응을 통해서 상기 음이온교환막(36)을 제조할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 음이온교환막(36)은 상기 양극부(32) 및 음극부(34)에서 발생하는 가성소다및 염산을 분리시켜 상기 가성소다 및 염산이 서로 반응하는 것을 방지할 수 있어 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
상기 음극부(34)에서는 가성소다가 배출되며, 상기 양극부(32)에서는 염산이 배출될 수 있다. 상기 전해조(30)의 음극부(34)에서 배출된 가성소다는 이산화탄소 흡수 반응조(40)로 운반될 수 있으며, 상기 전해조(30)의 양극부(32)에서 배출된 염산은 염산저장조(80)로 운반될 수 있다.
이때 상기 전해조(30)는 양극부(32) 및 음극부(34)에서 추가적으로 발생하는 수소기체 및 산소기체를 각각 외부로 배출하는 배출구(32a, 32b)를 더 구비할 수 있다.
상기 직류전원 공급장치(38)는 상기 전해조(30)에 0.5 V 내지 3.0 V 의 직류전원을 인가할 수 있다. 상기 범위에서 상기 양극 및 음극의 열화를 방지하면서 가성소다 및 염산을 제조할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치(100)를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 다른 실시예에서 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치(100)는 담수공급부(24)를 통하여 상기 담수설비(20)로 부터 분리된 담수가 순수로 제조된 후 전해조(30)에 유입되도록 순수생산설비(70)를 더 구비할 수 있다. 상기 순수생산설비(70)는 통상적으로 사용되는 것일 수 있다. 예를 들면, 양이온교환수지와 음이온교환수지를 사용하거나 전기화학 반응에 의한 연속탈이온시스템을 갖는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 순수생산설비(70)는 순수공급부(72)를 통하여 전해조(30)에 순수를 공급하고 순수공급부(72)를 통해 외부로 상기 순수를 공급할 수 있다.
구체예에서는 전해조(30)는 상기 해수공급부(12) 및 순수공급부(72)에서 공급된 해수 및 순수를 공급하고 직류전원을 인가하여 가성소다(caustic soda)와 염산을 생산할 수 있다.
상기 이산화탄소 흡수 반응조(40)는 처리대상인 이산화탄소를 포함하는 기체를 공급하는 이산화탄소 공급부(42)와, 탄산나트륨을 결정화조(50)에 공급하는 탄산나트륨 공급부(44)가 구비될 수 있다. 상기 이산화탄소 흡수 반응조(40)에서는, 상기 전해조(30)로부터 배출된 가성소다와 상기 이산화탄소 공급부(42)에서 공급된 이산화탄소를 반응시켜 탄산나트륨을 생성할 수 있다.
상기 이산화탄소 흡수 반응조(40)는 통상적으로 사용되는 것일 수 있다. 예를 들면, 배관형의 이산화탄소 흡수 반응조(40)를 사용할 수 있다. 상기 배관형 이산화탄소 흡수 반응조(40)를 사용시 본 발명의 이산화탄소 제거장치(100)의 설치에 소요되는 공간을 최소화 할 수 있다.
또한 상기 이산화탄소 흡수 반응조(40)는 다수의 스크류(미도시)가 서로 교차하여 포함될 수 있다. 예를 들면, 2 개의 스크류가 서로 교차하여 상기 이산화탄소 흡수 반응조(40) 내부에 장치될 수 있다. 상기와 같이 다수의 스크류(미도시)를 포함하면 상기 가성소다 및 이산화탄소를 포함하는 기체를 용이하게 혼합하여 탄산나트륨을 생성할 수 있어 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
상기 결정화조(50)는 생성된 최종처리수를 외부로 배출하는 최종처리수 배출부(54)와 침전된 탄산칼슘을 배출하는 탄산칼슘 배출부(56)가 구비될 수 있다. 상기 결정화조(50)에서는 탄산나트륨 공급부(44)에서 배출된 탄산나트륨 및 상기 농축수 공급부(22)에서 유입된 칼슘이온 포함 농축수를 혼합하여 최종처리수 및 탄산칼슘을 생성할 수 있다.
상기 결정화조(50)는 내부에 교반기(52)를 포함할 수 있다. 상기 교반기(52)는 통상적으로 사용하는 것일 수 있으며, 예를 들면 원판형태의 교반기(52)가 장착될 수 있다. 상기 교반기(52)가 포함되면 상기 탄산나트륨 및 칼슘이온 함유 농축수의 혼합시 접촉면적을 증가시켜 상기 칼슘이온과 탄산나트륨이 용이하게 반응하여 탄산칼슘이 생성되어 이산화탄소가 제거된 최종처리수가 용이하게 생성될 수 있다. 상기 혼합이 진행됨에 따라 생성된 탄산칼슘 결정크기가 증가하여 중력에 의해 상기 결정화조(50)의 바닥으로 침전될 수 있다. 상기 침전된 탄산칼슘은 탄산칼슘 배출부(56)에 의해 외부로 배출될 수 있으며, 상기 최종처리수는 최종처리수 배출부(54)에 의해 외부로 배출될 수 있다.
본 발명에 따른 이산화탄소 제거장치(100) 에는 상기 농축수 공급부(22), 탄산나트륨 공급부(44) 및 결정화조(50) 중 하나 이상에 가열장치(60)가 더 포함될 수 있다. 상기 가열장치(60)의 포함시 상기 결정화조(50) 내에서 상기 탄산나트륨 및 칼슘이온을 함유하는 농축수를 혼합하여 탄산칼슘을 생성하는 반응의 속도를 높일 수 있어 본 발명의 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
또한 본 발명의 이산화탄소 제거장치(100)는 전해조(30)의 양극부(32)로부터 배출된 염산을 저장하는 염산저장조(80)를 더 포함할 수 있다. 상기 염산저장조(80)에서는 상기 염산을 저장할 수 있으며, 염산공급부(82)를 통해 상기 염산을 외부로 배출할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 담수설비 농축수를 이용한 상기 이산화탄소 제거장치(100)를 이용한 이산화탄소 제거방법에 관한 것이다. 상기 제거방법은 해수를 담수설비(20)에 공급하여 칼슘이온을 함유하는 농축수와 담수를 분리하는 단계; 상기 담수설비(20)로부터 분리된 담수와 해수를 전기분해에 의해 가성소다를 생성하는 단계; 상기 생성된 가성소다와 이산화탄소를 반응시켜 탄산나트륨을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 탄산나트륨과 상기 담수설비로부터 분리된 칼슘이온을 함유하는 농축수를 반응시켜 탄산칼슘을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
더욱 상세하게는, 해수공급부(12)로부터 해수가 공급되어 담수설비(20)에서 칼슘이온을 함유하는 농축수와 담수로 분리하는 단계; 상기 해수공급부(12)에서 공급된 해수 및 상기 분리된 담수를 전해조(30)에 투입하고 직류전원 인가장치(38)에서 0.5 V ~ 3.0 V 의 직류전원을 인가하여 상기 전해조(30)의 음극부(34)에서 가성소다를 제조하는 단계; 상기 가성소다 및 이산화탄소를 포함하는 기체를 이산화탄소 흡수 반응조(40)에서 혼합하여 탄산나트륨을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 탄산나트륨 및 상기 담수설비(20)에서 배출된 칼슘이온을 함유하는 농축수를 결정화조(50)에서 혼합하여 탄산칼슘 및 최종처리수를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서, 상기 담수설비(20)에서 분리된 담수가 순수생산설비(70)에서 순수로 제조된 후 전해조(30)에 유입되는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 상기 전해조(30)의 양극부(32)에서는 염산이 생산되어 염산저장조(80)로 공급되는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
도 2와 같은 본 발명의 이산화탄소 제거장치(100)를 사용하였다.
담수설비(20)는 역삼투막 담수설비(20)를 사용하였으며, 전해조(30)의 양극부(32)의 양극은 판상형 티타늄 재질에 백금을 코팅하여 제조하였으며, 음극부(34)의 음극은 판상형 스테인레스강을 사용하였다.
상기 전해조(30)의 양극부(32)에서 생산되는 염산을 저장하는 염산저장조(80)를 설치하였으며, 이산화탄소 흡수 반응조(40) 내부에 2개의 스크류(미도시)를 서로 교차되도록 설치하였다.
상기 결정화조(50) 내부에는 원판형 교반기(52)를 설치하였으며, 농축수 공급부(22), 탄산나트륨 공급부(44) 및 결정화조(50)에는 가열장치(60)를 장치하였다.
실험예: 이산화탄소 제거효율 측정
상기 실시예와 동일한 이산화탄소 제거장치(100)를 사용하여 이산화탄소 제거효율을 측정하였다.
해수공급용 펌프(10)를 사용하여 공급된 해수를 상기 담수설비(20)에서 담수 및 칼슘이온을 함유하는 농축수로 분리하였다. 상기 담수는 순수생산설비(70)에 보내어 순수로 제조하였다. 해수공급부(12)에서 유입된 해수 및 상기 제조된 순수를 전해조(30)에 투입하고 직류전원 공급장치(38)에서 0.5~ 3.0 V 의 직류전원을 인가하여 상기 전해조(30)의 음극부(32)에서 가성소다를 제조하였다.
상기 이산화탄소 공급부(42)에서는 이산화탄소 농도가 0.5 Vol%인 질소 혼합 기체를 공급하였다. 이산화탄소 흡수 반응조(40)에서 혼합하여 탄산나트륨을 생성한 다음, 상기 생성된 탄산나트륨 및 상기 담수설비(20)에서 제조된 칼슘이온 함유 농축수를 상기 농축수 공급부(22)를 통해 이송하여 결정화조(50)에서 혼합하고 탄산칼슘 및 최종처리수를 생성하였다.
상기 실시예의 이산화탄소 제거장치(100)를 24시간 동안 가동한 다음, 최종처리수의 이산화탄소 농도(vol%)을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
평가항목 초기 이산화탄소 농도(vol%) 최종처리수의 이산화탄소 농도(vol%) 이산화탄소 제거효율(%)
실시예 0.5 0.02 96
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이산화탄소 제거장치(100)를 사용시 질소 혼합기체에 포함되어 있는 이산화탄소를 우수하게 제거되었으며, 고가의 흡착제나 흡수제 대신 담수설비 농축수를 사용하여 단일 공정에서 효율적으로 이산화탄소를 제거하였음을 알 수 있었다.
10: 해수공급용 펌프 12: 해수공급부
20: 담수설비 22: 농축수 공급부
24: 담수공급부 30: 전해조
32: 양극부 32a: 배출구
34: 음극부 34a: 배출구
36: 음이온 교환막 38: 직류전원 공급장치
40: 이산화탄소 흡수 반응조 42: 이산화탄소 공급부
44: 탄산나트륨 공급부 50: 결정화조
52: 교반기 54: 최종처리수 배출부
56: 탄산칼슘 배출부 60: 가열장치
70: 순수생산설비 72: 순수공급부
80: 염산저장조 82: 염산공급부
100: 이산화탄소 제거장치

Claims (12)

  1. 해수로부터 칼슘이온을 함유하는 농축수와 담수로 분리하는 담수설비;
    상기 담수설비로부터 분리된 담수와 해수가 공급되어 전기분해에 의해 가성소다와 염산을 생산하는 전해조;
    상기 전해조로부터 공급된 가성소다와 이산화탄소를 반응시켜 탄산나트륨을 생성하는 이산화탄소 흡수 반응조; 및
    상기 이산화탄소 흡수 반응조로부터 생성된 탄산나트륨과 상기 담수설비로부터 분리된 칼슘이온을 함유하는 농축수가 투입되어 탄산칼슘을 생성하는 결정화조;를 포함하며,
    상기 전해조는 양극이 구비되며, 담수가 유입되는 양극부; 음극이 구비되며, 해수공급부와 연결되어 해수가 유입되는 음극부; 상기 양극부 및 음극부에서 생성되는 가성소다와 염산을 각각 분리시키는 음이온 교환막; 및 상기 전해조에 직류전원을 인가하는 직류전원 공급장치;를 포함하고,
    상기 이산화탄소 흡수 반응조는 복수의 스크류가 포함되며,
    상기 결정화조는 교반기를 포함하는 것을 특징으로 하는 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 담수설비로부터 분리된 담수가 순수로 제조된 후 전해조에 유입되도록 순수생산설비를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 양극 또는 음극은 백금, 이리듐, 오스뮴, 팔라듐, 로듐 및 루테늄 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속으로 코팅된 것을 특징으로 하는 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 농축수 공급부, 탄산나트륨 공급부 및 결정화조 중 하나 이상에 가열장치가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전해조의 양극부로부터 배출된 염산을 저장하는 염산저장조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거장치.
  9. 제1항의 이산화탄소 제거장치를 이용한 이산화탄소 제거방법에 있어서,
    해수공급부로부터 해수가 공급되어 담수설비에서 칼슘이온을 함유하는 농축수와 담수로 분리하는 단계;
    상기 해수공급부에서 공급된 해수 및 상기 분리된 담수를 전해조에 투입하고 직류전원 인가장치에서 0.5 V ~ 3.0 V 의 직류전원을 인가하여 전기분해하여 상기 전해조의 음극부에서 가성소다를 생성하는 단계;
    상기 가성소다 및 이산화탄소를 포함하는 기체를 이산화탄소 흡수 반응조에서 혼합하여 탄산나트륨을 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 탄산나트륨 및 상기 담수설비에서 배출된 칼슘이온을 함유하는 농축수를 결정화조에서 혼합하여 탄산칼슘 및 최종처리수를 생성하는 단계;를 포함하며,
    상기 이산화탄소 흡수 반응조는 복수의 스크류가 포함되며,
    상기 결정화조는 교반기를 포함하는 것을 특징으로 하는 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 담수설비에서 분리된 담수가 순수생산설비에서 순수로 제조된 후 전해조에 유입되는 것을 특징으로 하는 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 전해조의 양극부에서는 염산이 생산되어 염산저장조로 공급되는 것을 특징으로 하는 담수설비 농축수를 이용한 이산화탄소 제거방법.
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