KR102120679B1 - Mediated electrochemical removal method of sulfur hexafluoride, and its system - Google Patents

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무투 라만 고븬단
무투 라만 고?단
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Abstract

The present invention relates to a mediated electrochemical removal method for sulfur hexafluoride (SF_6), to effectively decompose and remove SF_6 without generating a secondary toxic contaminant and a system thereof. According to the present invention, the mediated electrochemical removal method for SF_6 comprises the following steps of: a) inputting a catholyte including a precursor of a first electron mediator in a catholyte storage tank and inputting an anolyte including a precursor of a second electron mediator in an anolyte storage tank; b) injecting the catholyte including the precursor of the first electron mediator into a catholyte chamber, injecting the anolyte including the precursor of the second electron mediator into an anolyte chamber, and applying a current to reduce the precursor of the first electron mediator and, at the same time, oxidize the precursor of the second electron mediator to manufacture the catholyte including the first electron mediator and the anolyte including the second electron mediator; c) dissolving SF_6 in the catholyte including the first electron mediator to make the first electron mediator react with SF_6 to remove the SF_6 through mediated electrochemical reduction (MER) and produce a reaction product; and d) dissolving the generated reaction product in the anolyte including the second electron mediator to react the second electron mediator with the reaction product to remove the reaction product through mediated electrochemical oxidation (MEO).

Description

SF6의 매개 전기화학적 제거 방법, 및 그 시스템{Mediated electrochemical removal method of sulfur hexafluoride, and its system}Mediated electrochemical removal method of sulfur hexafluoride, and its system

본 발명은 SF6의 매개 전기화학적 제거 방법, 및 그 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for mediating electrochemical removal of SF 6 , and a system thereof.

육불화황(SF6, sulfur hexafluoride)은 지구온난화지수가 23,900으로 6대 온실가스 중 가장 큰 물질로 알려져 있다.Sulfur hexafluoride (SF 6 ) has a global warming index of 23,900 and is known to be the largest of the six greenhouse gases.

SF6는 상온뿐 아니라 높은 온도에서도 탁월한 절연성을 가지기 때문에 고전압 전력기기의 절연매체로 주로 사용되며, 반도체제조 공정에서 현상된 회로패턴을 화학적 또는 물리적인 방법으로 제거시키는 식각공정(etching)과 표면의 불순물을 처리하는 세정공정에 사용된다.SF 6 is mainly used as an insulation medium for high-voltage power equipment because it has excellent insulation at room temperature as well as at high temperatures. Etching and surface treatment are used to remove circuit patterns developed in semiconductor manufacturing processes by chemical or physical methods. It is used in the cleaning process to treat impurities.

SF6는 비 독성 및 비 가연성 가스이나, 극도의 불활성으로 대기 중에 오랜 기간 체류하며(atmospheric lifetime: 800~3,200years), 지구 온난화를 유발하는 큰 단점이 있으나, 고압 차단기 및 반도체 업계의 절연매체로 다른 대안이 생길 때까지는 SF6의 사용이 불가피한 실정이다.SF 6 is a non-toxic and non-combustible gas, but it is extremely inert and stays in the atmosphere for a long period of time (atmospheric lifetime: 800 to 3,200 years), but has a major disadvantage of causing global warming. The use of SF 6 is inevitable until other alternatives are available.

이와 같은 SF6에 대한 대안의 부재로 인하여, 산업 자원으로부터의 SF6의 관리 및 제거에 대한 관심이 더욱 증가하고 있는 추세이다.Due to this lack of alternatives to SF 6, such a trend, interest in the administration and removal of SF 6 from the industrial resources, which further increases.

현재 SF6는 열분해, 플라즈마, 촉매, 흡착, 연소, 막분리 등의 방법에 의해 처리되고 있다.SF 6 is currently processed by methods such as pyrolysis, plasma, catalyst, adsorption, combustion, and membrane separation.

열분해 기술은 1200℃ 이상의 온도에서 SF6를 열분해한 후 급랭시켜 제거하는 기술로, 다이옥신과 같은 2차 오염물이 발생하지 않는다는 장점이 있으나, 높은 온도를 유지하기 위한 에너지의 소비가 매우 크다는 단점이 있다.Pyrolysis technology is a technology that thermally decomposes SF 6 at temperatures above 1200℃ and then removes it by quenching, which has the advantage that secondary contaminants such as dioxin are not generated, but has a drawback that energy consumption for maintaining a high temperature is very large. .

열분해 기술의 에너지 소비를 줄이기 위해, 촉매 또는 플라즈마 방식이 사용되었다. 촉매로는 대부분 고체산 촉매가 이용되고 있으며 γ-Al2O3에 Ni, Co, Fe, Zn, Ce 등의 전이금속을 담지한 촉매가 주로 연구 및 이용되고 있다. 또한 γ-Al2O3에 황산, 인산, 붕산 등 무기산을 담지시킨 촉매에 대한 연구도 진행 중이다.To reduce the energy consumption of the pyrolysis technology, a catalyst or plasma method was used. As a catalyst, a solid acid catalyst is mostly used, and a catalyst in which γ-Al 2 O 3 is loaded with a transition metal such as Ni, Co, Fe, Zn, Ce is mainly researched and used. In addition, studies on catalysts carrying inorganic acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, and boric acid on γ-Al 2 O 3 are underway.

그러나 촉매 혹은 플라즈마 방식에 의한 SF6 분해는 S2OF10, CF4, COF2, F2, HF, H2S, SiF4, S2F10, SF4, SO2F2, SOF2, SOF4, S2O3F10 등 같은 다양한 독성 물질을 배출하여 인체에 해를 끼칠 수도 있다.However, the decomposition of SF 6 by catalyst or plasma method is S 2 OF 10 , CF 4 , COF 2 , F 2 , HF, H 2 S, SiF 4 , S 2 F 10 , SF 4 , SO 2 F 2 , SOF 2 , It can also harm the human body by emitting various toxic substances such as SOF 4 and S 2 O 3 F 10 .

이 중 S2F10, F2O, SF4는 미국 산업위생사협회(ACGIH: american conference of governmental industrial hygienists)에서 허용한계를 8시간으로 규제할 만큼 독성이 큰 물질로 알려져 있다. Among them, S 2 F 10 , F 2 O, and SF 4 are known to be highly toxic enough to regulate the limit of 8 hours at the American conference of governmental industrial hygienists (ACGIH).

따라서 단순한 SF6 분해뿐 아니라, 제2의 독성 오염 물질을 배출하지 않으면서도, SF6를 효과적으로 분해 및 제거할 수 있는 방법의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop a method capable of effectively decomposing and removing SF 6 without releasing a second toxic pollutant, as well as simple SF 6 decomposition.

한편, 이에 대한 유사 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0056690호가 제시되어 있다.On the other hand, Korean Patent Publication No. 10-2014-0056690 has been proposed as a similar precedent.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0056690호 (2014.05.12)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0056690 (2014.05.12)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 제2의 독성 오염 물질을 배출하지 않으면서도, SF6를 효과적으로 분해 및 제거할 수 있는 SF6의 매개 전기화학적 제거 방법, 및 그 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an intermediate electrochemical removal method of SF 6 and a system thereof that can effectively decompose and remove SF 6 without discharging a second toxic pollutant. Is done.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 a) 제1전자매개체의 전구체를 포함하는 음극액을 음극액 저장조에 투입하고, 제2전자매개체의 전구체를 포함하는 양극액을 양극액 저장조에 투입하는 단계; b) 상기 제1전자매개체의 전구체를 포함하는 음극액을 음극실에 주입하고, 상기 제2전자매개체의 전구체를 포함하는 양극액을 양극실에 주입한 후, 전류를 인가함으로써 상기 제1전자매개체의 전구체를 환원시켜 제1전자매개체를 포함하는 음극액을 제조함과 동시에 상기 제2전자매개체의 전구체를 산화시켜 제2전자매개체를 포함하는 양극액을 제조하는 단계; c) 상기 제1전자매개체를 포함하는 음극액에 SF6를 용해하여 상기 제1전자매개체와 상기 SF6를 반응시킴으로써, 매개 전기화학적 환원을 통해 상기 SF6를 제거하고, 반응 생성물을 생성하는 단계; d) 상기 제2전자매개체를 포함하는 양극액에 상기 생성된 반응 생성물을 용해하여 상기 제2전자매개체와 상기 반응 생성물을 반응시킴으로써, 매개 전기화학적 산화를 통해 상기 반응 생성물을 제거하는 단계;를 포함하는, SF6의 매개 전기화학적 제거 방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention for achieving the above object is a) the catholyte solution containing the precursor of the first electronic medium is introduced into the catholyte storage tank, and the anolyte solution containing the precursor of the second electronic medium is introduced into the anolyte storage tank To do; b) by injecting a catholyte containing the precursor of the first electron mediator into the cathode chamber, and injecting a cathode liquid containing the precursor of the second electronic mediator into the anode chamber, and then applying a current to apply the current to the first electronic mediator Preparing a catholyte containing a second electron mediator by oxidizing the precursor of the second electron mediator while simultaneously preparing a catholyte containing the first electron mediator by reducing the precursor of the; c) the step of reacting the first electron mediator and the SF 6 by dissolving the SF 6 in the negative electrode mixture containing the first electron mediator through an intermediary electrochemical reduction removal of the SF 6 and produce a reaction product ; d) dissolving the produced reaction product in the anolyte containing the second electron mediator to react the second electron mediator with the reaction product, thereby removing the reaction product through mediated electrochemical oxidation; The method relates to a method for mediating electrochemical removal of SF 6 .

상기 일 양태에 있어, 상기 제1전자매개체의 전구체는 [Ma x+(HA)y]z-이며, 상기 제1전자매개체는 [Ma (x-1)+(HA)y](z+1)-(이때, Ma는 전이금속이며, HA는 할로겐물질 또는 유사 할로겐물질이며, x, y 및 z는 2 내지 10의 자연수로 y-x=z를 만족한다.)일 수 있다. 보다 구체적인 일 예시로, 상기 제1전자매개체의 전구체는 [Ni2+(CN)4]2-이며, 상기 제1전자매개체의 전구체가 환원된 제1전자매개체는 [Ni1+(CN)4]3-일 수 있다.In one embodiment, the precursor of the first electron mediator is [M a x+ (HA) y ] z- , and the first electron mediator is [M a (x-1) + (HA) y ] (z+ 1)- (At this time, M a is a transition metal, HA is a halogen material or a similar halogen material, x, y, and z may satisfy yx=z with a natural number of 2 to 10.) As a more specific example, the precursor of the first electron carrier is [Ni 2+ (CN) 4 ] 2- , and the first electron carrier from which the precursor of the first electron carrier is reduced is [Ni 1+ (CN) 4 ] 3- can be.

상기 일 양태에 있어, 상기 제2전자매개체의 전구체는 Mb n+의 염이며, 상기 제2전자매개체는 Mb (n+1)+의 염(이때, Mb는 전이금속이며, n은 0 내지 5에서 선택되는 자연수이다.)일 수 있다. 보다 구체적인 일 예시로, 상기 제2전자매개체의 전구체는 AgNO3 또는 Ag2(NO3)2이며, 상기 제2전자매개체의 전구체가 산화된 제2전자매개체는 AgSO4 또는 Ag(NO3)2일 수 있다.In one embodiment, the precursor of the second electron mediator is a salt of M b n+ , and the second electron mediator is a salt of M b (n+1)+ (where M b is a transition metal, n is 0) It is a natural number selected from 5). As a more specific example, the precursor of the second electron mediator is AgNO 3 or Ag 2 (NO 3 ) 2 , and the second electron mediator in which the precursor of the second electron mediator is oxidized is AgSO 4 or Ag(NO 3 ) 2 Can be

상기 일 양태에 있어, 상기 양극액은 산성 용액을 포함하며, 상기 음극액인 염기성 용액을 포함하는 것일 수 있으며, 이때 상기 산성 용액의 pH는 1 이하이고, 염기성 용액의 pH는 13 이상일 수 있다.In one embodiment, the anolyte solution may include an acidic solution, and may include a basic solution that is the catholyte solution, wherein the pH of the acidic solution is 1 or less, and the pH of the basic solution may be 13 or more.

상기 일 양태에 있어, 상기 b)단계에서 전류는 1 내지 100 mA/㎠의 전류 밀도로 인가되는 것일 수 있다.In one aspect, the current in step b) may be applied with a current density of 1 to 100 mA/cm 2.

또한, 본 발명의 다른 일 양태는 제1전자매개체를 포함하는 음극액이 수용된 음극액(catholyte) 저장조, 제2전자매개체를 포함하는 양극액이 수용된 양극액(anolyte) 저장조, 격막셀, 및 전원공급부를 포함하는 전해셀; 상기 음극액 저장조의 상부에 구비된 제1습식 스크러버 및 상기 양극액 저장조의 상부에 구비된 제2습식 스크러버; 상기 음극액 저장조의 상단부를 통해 상기 제1습식 스크러버의 하단부로 SF6를 공급하는 SF6 공급기; 및 상기 제1습식 스크러버의 상단부와 상기 양극액 저장조의 상단부 또는 제2습식 스크러버의 하단부를 연결하는 기체이동관;을 포함하는, SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템에 관한 것이다.In addition, another aspect of the present invention is a catholyte (catholyte) reservoir containing the catholyte containing the first electronic medium, an anolyte (anolyte) reservoir containing the anolyte containing the second electronic medium, a diaphragm cell, and a power source An electrolytic cell including a supply part; A first wet scrubber provided above the catholyte reservoir and a second wet scrubber provided above the anolyte reservoir; An SF 6 feeder for supplying SF 6 to the lower end of the first wet scrubber through the upper end of the catholyte reservoir; Relates to the SF 6 mediated electrochemical removal system containing; and Lee Dong - kwan gas connecting the upper end or the lower end portion of the second wet scrubber in the anolyte reservoir and the upper end portion of the first wet scrubber.

상기 다른 일 양태에 있어, 상기 제1전자매개체는 [Ma (x-1)+(HA)y](z+1)-(이때, Ma는 전이금속이며, HA는 할로겐물질 또는 유사 할로겐물질이며, x, y 및 z는 2 내지 10의 자연수로 y-x=z를 만족한다.)일 수 있으며, 구체적인 예시로 상기 제1전자매개체는 [Ni1+(CN)4]3-일 수 있다.In another embodiment, the first electron mediator is [M a (x-1)+ (HA) y ] (z+1)- (where M a is a transition metal, and HA is a halogen material or similar halogen Material, x, y, and z may satisfy yx=z with a natural number of 2 to 10.) As a specific example, the first electron mediator may be [Ni 1+ (CN) 4 ] 3- . .

상기 다른 일 양태에 있어, 상기 제2전자매개체는 Mb (n+1)+의 염(이때, Mb는 전이금속이며, n은 0 내지 5에서 선택되는 자연수이다.)일 수 있으며, 구체적인 예시로 상기 제2전자매개체는 AgSO4 또는 Ag(NO3)2일 수 있다.In another embodiment, the second electron mediator may be a salt of M b (n+1)+ (where M b is a transition metal, and n is a natural number selected from 0 to 5). For example, the second electronic medium may be AgSO 4 or Ag(NO 3 ) 2 .

본 발명에 따른 SF6의 매개 전기화학적 제거 방법은 전기분해를 통해 생성된 제1전자매개체를 이용하여 SF6를 매개 전기화학적 환원을 통해 제거하고, 동시에 SF6의 분해에 의해 생성된 반응 생성물을 제2전자매개체를 이용하여 매개 전기화학적 산화를 통해 제거함으로써, 제2의 독성 오염 물질을 배출하지 않으면서도 SF6를 효과적으로 분해 및 제거할 수 있다는 장점이 있다.The method of mediated electrochemical removal of SF 6 according to the present invention removes SF 6 through mediated electrochemical reduction using a first electron mediator generated through electrolysis, and simultaneously removes the reaction product produced by the decomposition of SF 6 It has the advantage of being able to effectively decompose and remove SF 6 without releasing the second toxic contaminant by removing it through a mediating electrochemical oxidation using a second electronic medium.

또한, 촉매 처리가 필요하지 않아 공정을 단일 공정 시스템으로 단순화할 수 있으며, 촉매 비활성화 또는 파울링 등의 문제를 방지할 수 있어 주기적으로 촉매를 보충할 필요가 없다는 장점이 있다. 또한, 고온의 작동 온도가 필요하지 않아 실온에서 공정을 수행할 수 있다는 장점이 있다.In addition, since there is no need for catalytic treatment, the process can be simplified to a single process system, and problems such as catalyst deactivation or fouling can be prevented, so that there is no need to periodically replenish the catalyst. In addition, there is an advantage that the process can be performed at room temperature because a high temperature operating temperature is not required.

도 1은 본 발명에 따른 SF6의 제거를 위해 사용된 전기-스크러빙 공정 장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 양극 반쪽셀 및 음극 반쪽셀에서 Ag(Ⅱ)(in 5 M H2SO4 수용액)와 Ni(I)(in 10 M KOH 수용액)이 각각 생성될 때의 분석 자료로, 도 2의 곡선 a(Ag(Ⅱ)) 및 b(Ni(I))는 전기분해 시간에 따른 산화환원전위(ORP, [mV]) 변화 그래프이며, 도 2의 곡선 a’(Ag(Ⅱ)) 및 b’(Ni(I))은 전기분해 시간에 따른 각 전자매개체의 농도(M) 변화 그래프이다. 이때, 전기분해 실험 조건은 전해질 부피 600 ㎖; Pt가 코팅된 Ti 양극(49 ㎠) 및 Cu 음극(49 ㎠); 전류 밀도 25 mA/㎠; 셀에 대한 용액 유량 2 L/분; 습식 스크러버로의 용액 유량 3 L/분; 전자매개체의 전구체 농도 25 mM AgNO3 및 50 mM [Ni(Ⅱ)(CN)4]2-이다.
도 3은 5 ppm의 SF6 기체를 연속적으로 공급 및 흡수시켰을 때 배출되는 SF6 기체의 농도를 분석한 자료로, 도 3의 a는 전기분해 없이 10 M의 KOH 수용액에 SF6 기체를 공급 및 흡수시킨 결과이고, 도 3의 b는 전기분해 없이 5 M의 H2SO4 수용액에 SF6 기체를 공급 및 흡수시킨 결과이며, 도 3의 c는 10 M의 KOH 수용액을 전기분해하여 DER로 SF6 기체 제거를 수행한 결과이고, 도 3의 d는 5 M의 H2SO4 수용액을 전기분해하여 DEO로 SF6 기체 제거를 수행한 결과이며, 도 3의 e는 50 mM의 [Ni(Ⅱ)(CN)4]2-를 함유하는 음극액을 전기분해하여 MER로 SF6 기체 제거를 수행한 결과이다. 이때 언급되지 않은 실험 조건은 도 2의 실험 조건과 동일하다.
도 4는 온라인 FT-IR 분광법에 의해 측정된 매개 전기화학적 환원(파트 Ⅰ) 및 매개 전기화학적 산화(파트 Ⅱ)에 의한 SF6의 제거 시간(초)에 따라 전기-스크러버에서 배출된 여러 가스의 농도(ppm)를 나타낸 그래프로, 곡선 a는 OF2, 곡선 b는 SO2, 곡선 c는 SOF2, 곡선 d는 SO2F2, 곡선 e는 SF6이다. 이때 언급되지 않은 실험 조건은 도 2의 실험 조건과 동일하다.
도 5의 a는 전기분해를 통한 전자매개체 생성 및 SF6 기체 제거 동안의 Ni(I)의 농도 변화를 나타낸 그래프이며, 도 5의 b는 전기분해를 통한 전자매개체 생성 및 SF6 기체 제거 동안의 Ag(Ⅱ)의 농도 변화를 나타낸 그래프이이다. 이때 언급되지 않은 실험 조건은 도 2의 실험 조건과 동일하다.
도 6은 MER에 의한 전기 스크러빙에서 가스 유속 변화에 따른 SF6 기체 제거 동안의 생성물 농도 변화를 나타낸 그래프로, 곡선 a는 SF6, 곡선 b는 SOF2, 곡선 c는 OF2, 곡선 d는 SO2이다. 이때 언급되지 않은 실험 조건은 도 2의 실험 조건과 동일하다.
도 7은 MEO에 의한 전기 스크러빙에서 가스 유속 변화에 따른 SF6 기체 제거 동안의 생성물 농도 변화를 나타낸 그래프로, 곡선 a는 SF6, 곡선 b는 SOF2, 곡선 c는 OF2, 곡선 d는 SO2이다. 이때 언급되지 않은 실험 조건은 도 2의 실험 조건과 동일하다.
도 8은 MER에 의한 전기 스크러빙에서 SF6 공급 농도 변화에 따른 SF6 기체 제거 동안의 생성물 농도 변화를 나타낸 그래프로, 곡선 a는 SF6, 곡선 b는 SOF2, 곡선 c는 OF2, 곡선 d는 SO2이다. 이때 언급되지 않은 실험 조건은 도 2의 실험 조건과 동일하다.
도 9는 MEO에 의한 전기 스크러빙에서 SF6 공급 농도 변화에 따른 SF6 기체 제거 동안의 생성물 농도 변화를 나타낸 그래프로, 곡선 a는 SF6, 곡선 b는 SOF2, 곡선 c는 OF2, 곡선 d는 SO2이다. 이때 언급되지 않은 실험 조건은 도 2의 실험 조건과 동일하다.
도 10은 휴대용 불소 가스 검출기로, a는 테스트 전의 검출기이며, b는 MEO에 의한 전기 스크러빙에서 SF6 기체 제거 동안의 배출 가스로부터 불소 기체를 감지한 후의 검출기 사진이다. 이때, 전기분해 실험 조건은 전해질 부피 600 ㎖; Pt가 코팅된 Ti 양극(49 ㎠) 및 Cu 음극 49 ㎠); 전류 밀도 25 mA/㎠; 셀에 대한 용액 유량 2 L/분; 습식 스크러버로의 용액 유량 3 L/분; 전자매개체의 전구체 농도 25 mM AgNO3 및 50 mM [Ni(Ⅱ)(CN)4]2-; SF6 공급 농도 5 ppm; 가스 유속 0.5 L/분이다.
도 11은 MEO에 의한 전기 스크러빙에서 SF6 기체 제거 동안의 배출 가스 중 H2S 및 HF의 존재 유무를 실험한 FTIR 가스 분석기 분석 결과이다.
1 schematically shows the construction of an electro-scrubbing process apparatus used for the removal of SF 6 according to the present invention.
2 is analytical data when Ag(II) (in 5 MH 2 SO 4 aqueous solution) and Ni(I) (in 10 M KOH aqueous solution) are respectively generated in the positive half cell and the negative half cell, and the curve of FIG. 2 is shown. a(Ag(II)) and b(Ni(I)) are graphs of changes in redox potential (ORP, [mV]) according to the electrolysis time, and curves a'(Ag(II)) and b'in FIG. 2 (Ni(I)) is a graph of change in concentration (M) of each electron mediator according to the electrolysis time. At this time, the conditions of the electrolysis experiment were 600 ml of electrolyte volume; Pt coated Ti anode (49 cm 2) and Cu cathode (49 cm 2 ); Current density 25 mA/cm 2; Solution flow rate to the cell 2 L/min; Solution flow rate to wet scrubber 3 L/min; The precursor concentration of the electron mediator is 25 mM AgNO 3 and 50 mM [Ni(II)(CN) 4 ] 2- .
3 is a data analyzing the concentration of SF 6 gas discharged when 5 ppm of SF 6 gas is continuously supplied and absorbed, and FIG. 3 a provides SF 6 gas to a 10 M KOH aqueous solution without electrolysis and As a result of absorption, b of FIG. 3 is a result of supplying and absorbing SF 6 gas to a 5 M aqueous solution of H 2 SO 4 without electrolysis, and c of FIG. 3 is electrolysis of a 10 M aqueous solution of KOH to DER to SF 6 is the result of performing gas removal, FIG. 3 d is a result of performing SF 6 gas removal with DEO by electrolysis of 5 M H 2 SO 4 aqueous solution, and FIG. 3 e shows 50 mM of [Ni(II )(CN) 4 ] This is the result of SF 6 gas removal by MER by electrolysis of the catholyte containing 2- . The experimental conditions not mentioned at this time are the same as the experimental conditions in FIG. 2.
Figure 4 shows the various gases emitted from the electro-scrubber according to the removal time (in seconds) of SF 6 by mediated electrochemical reduction (Part I) and mediated electrochemical oxidation (Part II) measured by on-line FT-IR spectroscopy. Graph showing concentration (ppm), curve a is OF 2 , curve b is SO 2 , curve c is SOF 2 , curve d is SO 2 F 2 , curve e is SF 6 . The experimental conditions not mentioned at this time are the same as the experimental conditions in FIG. 2.
FIG. 5A is a graph showing the change in the concentration of Ni(I) during the generation of electron mediators through electrolysis and SF 6 gas removal, and FIG. 5B is during the generation of electron mediators through electrolysis and SF 6 gas removal. It is a graph showing the change in the concentration of Ag(II). The experimental conditions not mentioned at this time are the same as the experimental conditions in FIG. 2.
6 is a graph showing the product concentration change during SF 6 gas removal according to the gas flow rate change in electric scrubbing by MER, curve a is SF 6 , curve b is SOF 2 , curve c is OF 2 , curve d is SO It is 2 . The experimental conditions not mentioned at this time are the same as the experimental conditions in FIG. 2.
7 is a graph showing changes in product concentration during SF 6 gas removal according to gas flow rate change in electric scrubbing by MEO, curve a is SF 6 , curve b is SOF 2 , curve c is OF 2 , curve d is SO It is 2 . The experimental conditions not mentioned at this time are the same as the experimental conditions in FIG. 2.
8 is a graph showing the product concentration change during SF 6 gas removal according to the SF 6 supply concentration change in electric scrubbing by MER, curve a is SF 6 , curve b is SOF 2 , curve c is OF 2 , curve d Is SO 2 . The experimental conditions not mentioned at this time are the same as the experimental conditions in FIG. 2.
9 is a graph showing the change in product concentration during SF 6 gas removal according to the change in SF 6 supply concentration in electric scrubbing with MEO, curve a is SF 6 , curve b is SOF 2 , curve c is OF 2 , curve d Is SO 2 . The experimental conditions not mentioned at this time are the same as the experimental conditions in FIG. 2.
10 is a portable fluorine gas detector, a is a detector before the test, and b is a photograph of the detector after detecting fluorine gas from the exhaust gas during SF 6 gas removal in electric scrubbing with MEO. At this time, the conditions of the electrolysis experiment were 600 ml of electrolyte volume; Pt coated Ti anode (49 cm 2) and Cu cathode 49 cm 2 ); Current density 25 mA/cm 2; Solution flow rate to the cell 2 L/min; Solution flow rate to wet scrubber 3 L/min; Precursor concentration of the electron mediator 25 mM AgNO 3 and 50 mM [Ni(II)(CN) 4 ] 2- ; SF 6 feed concentration 5 ppm; The gas flow rate is 0.5 L/min.
11 is a result of FTIR gas analyzer analysis of the presence or absence of H 2 S and HF in the exhaust gas during SF 6 gas removal in electric scrubbing by MEO.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 SF6의 매개 전기화학적 제거 방법, 및 그 시스템에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, a method for mediated electrochemical removal of SF 6 according to the present invention and a system thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Therefore, the present invention is not limited to the drawings presented below, but may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. In addition, the same reference numbers throughout the specification indicate the same components.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.At this time, unless there are other definitions in the technical terms and scientific terms to be used, those skilled in the art to which the present invention pertains have the meanings commonly understood, and the gist of the present invention in the following description and the accompanying drawings Descriptions of well-known functions and configurations that may be obscured are omitted.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.In addition, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term.

또한, 본 발명을 상술함에 있어, 용어 "격막셀"은 양극과 음극 사이에 구비되는 격막 또는 분리막을 가지는 전기화학셀을 의미할 수 있고, 양극과 음극을 포함하는 2전극 시스템을 지칭할 수 있다. In addition, in describing the present invention, the term "diaphragm cell" may mean an electrochemical cell having a diaphragm or separator provided between an anode and a cathode, and may refer to a two-electrode system including an anode and a cathode. .

본 발명을 상술함에 있어, 용어 "양극 반쪽반응"은 양극 주변에서 분자간의 전자 교환을 의미할 수 있다. 구체적인 일 예로, 양극 반쪽반응은 매개 금속 이온이 전자를 잃는 산화반응을 의미할 수 있다.In describing the present invention, the term "positive electrode half reaction" may mean electron exchange between molecules around the positive electrode. As a specific example, the anodic half reaction may mean an oxidation reaction in which the median metal ion loses electrons.

본 발명을 상술함에 있어, 용어 "음극 반쪽반응"은 음극 주변에서 분자간의 전자 교환을 의미할 수 있다. 구체적인 일 예로, 음극 반쪽반응은 매개 금속 이온이 전자를 얻는 환원반응을 의미할 수 있다.In describing the present invention, the term "cathodic half reaction" may mean electron exchange between molecules around the cathode. As a specific example, the cathode half reaction may mean a reduction reaction in which the medial metal ion obtains electrons.

본 발명을 상술함에 있어, 용어 "전자매개체"는 양극 또는 음극 주변에서 직접 전자의 수수를(산화 또는 환원) 받아 전기화학 반응에 관여할 수 있는 물질을 의미할 수 있다. In the detailed description of the present invention, the term "electronic mediator" may refer to a material capable of participating in an electrochemical reaction by receiving (stimulating or reducing) electrons directly around an anode or a cathode.

SF6는 6대 온실가스 중 지구온난화지수가 가장 큰 물질로, 열분해, 플라즈마, 촉매, 흡착, 연소, 막분리 등의 방법에 의해 처리되고 있다.SF 6 is the substance with the largest global warming index among the six greenhouse gases, and is processed by methods such as thermal decomposition, plasma, catalyst, adsorption, combustion, and membrane separation.

열분해 기술은 1200℃ 이상의 온도에서 SF6를 열분해함에 따라 높은 온도를 유지하기 위한 에너지의 소비가 매우 크다는 단점이 있으며, 촉매 혹은 플라즈마 방식에 의한 SF6 분해는 S2OF10, CF4, COF2, F2, HF, H2S, SiF4, S2F10, SF4, SO2F2, SOF2, SOF4, S2O3F10 등 같은 다양한 독성 물질을 배출하는 문제점이 있다.Pyrolysis techniques as pyrolysis the SF 6 at a temperature of at least 1200 ℃ There are a very large disadvantage consumption of energy for maintaining a high temperature, SF 6 decomposition by a catalyst or a plasma method is S 2 OF 10, CF 4, COF 2 , F 2 , HF, H 2 S, SiF 4 , S 2 F 10 , SF 4 , SO 2 F 2 , SOF 2 , SOF 4 , S 2 O 3 F 10, etc., there is a problem of discharging various toxic substances.

이에 본 출원인은 제2의 독성 오염 물질을 배출하지 않으면서도, SF6를 효과적으로 분해 및 제거할 수 있는 방법에 대하여 거듭 연구한 끝에, 매개 전기화학적 환원(MER, Mediated Electrochemical Reduction) 및 매개 전기화학적 산화(MEO, Mediated Electrochemical Oxidation) 방법을 동시에 사용할 경우, SF6를 효과적으로 분해 제거하면서도, 제2의 독성 생성물을 배출하지 않을 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Accordingly, the applicant has repeatedly studied how to effectively decompose and remove SF 6 without releasing the second toxic pollutant, and then mediated electrochemical reduction (MER) and mediated electrochemical oxidation When the (MEO, Mediated Electrochemical Oxidation) method is used at the same time, SF 6 is effectively decomposed and removed, and it has been discovered that the second toxic product may not be discharged, thereby completing the present invention.

상세하게, 본 발명은 a) 제1전자매개체의 전구체를 포함하는 음극액을 음극액 저장조에 투입하고, 제2전자매개체의 전구체를 포함하는 양극액을 양극액 저장조에 투입하는 단계; b) 상기 제1전자매개체의 전구체를 포함하는 음극액을 음극실에 주입하고, 상기 제2전자매개체의 전구체를 포함하는 양극액을 양극실에 주입한 후, 전류를 인가함으로써 상기 제1전자매개체의 전구체를 환원시켜 제1전자매개체를 포함하는 음극액을 제조함과 동시에 상기 제2전자매개체의 전구체를 산화시켜 제2전자매개체를 포함하는 양극액을 제조하는 단계; c) 상기 제1전자매개체를 포함하는 음극액에 SF6를 용해하여 상기 제1전자매개체와 상기 SF6를 반응시킴으로써, 매개 전기화학적 환원을 통해 상기 SF6를 제거하고, 반응 생성물을 생성하는 단계; d) 상기 제2전자매개체를 포함하는 양극액에 상기 생성된 반응 생성물을 용해하여 상기 제2전자매개체와 상기 반응 생성물을 반응시킴으로써, 매개 전기화학적 산화를 통해 상기 반응 생성물을 제거하는 단계;를 포함하는, SF6의 매개 전기화학적 제거 방법에 관한 것이다.Specifically, the present invention comprises the steps of: a) introducing a catholyte solution containing a precursor of a first electron mediator into a catholyte storage tank, and anolyte solution containing a precursor of a second electronic mediator into a cathode liquid storage tank; b) by injecting a catholyte containing the precursor of the first electron mediator into the cathode chamber, and injecting a cathode liquid containing the precursor of the second electronic mediator into the anode chamber, and then applying a current to apply the current to the first electronic mediator Preparing a catholyte containing a second electron mediator by oxidizing the precursor of the second electron mediator while simultaneously preparing a catholyte containing the first electron mediator by reducing the precursor of the; c) the step of reacting the first electron mediator and the SF 6 by dissolving the SF 6 in the negative electrode mixture containing the first electron mediator through an intermediary electrochemical reduction removal of the SF 6 and produce a reaction product ; d) dissolving the produced reaction product in the anolyte containing the second electron mediator to react the second electron mediator with the reaction product, thereby removing the reaction product through mediated electrochemical oxidation; The method relates to a method for mediating electrochemical removal of SF 6 .

즉, 전기분해를 통해 생성된 제1전자매개체를 이용하여 SF6를 매개 전기화학적 환원(MER)을 통해 제거하고, 동시에 SF6의 분해에 의해 생성된 반응 생성물을 제2전자매개체를 이용하여 매개 전기화학적 산화(MEO)를 통해 제거하는 방법에 관한 것이다.In other words, SF 6 is removed through a median electrochemical reduction (MER) using a first electron mediator generated through electrolysis, and at the same time, a reaction product produced by decomposition of SF 6 is mediated using a second electron mediator. It relates to a method of removal through electrochemical oxidation (MEO).

이와 같은 방법은 제2의 독성 오염 물질을 배출하지 않으면서도, SF6를 효과적으로 분해 및 제거할 수 있다는 장점이 있다.This method has the advantage of being able to effectively decompose and remove SF 6 without releasing a second toxic contaminant.

또한, 촉매 처리가 필요하지 않아 공정을 단일 공정 시스템으로 단순화할 수 있으며, 촉매 비활성화 또는 파울링 등의 문제를 방지할 수 있어 주기적으로 촉매를 보충할 필요가 없다는 장점이 있다. 또한, 고온의 작동 온도가 필요하지 않아 실온에서 공정을 수행할 수 있다는 장점이 있다.In addition, since there is no need for catalytic treatment, the process can be simplified to a single process system, and problems such as catalyst deactivation or fouling can be prevented, so that there is no need to periodically replenish the catalyst. In addition, there is an advantage that the process can be performed at room temperature because a high temperature operating temperature is not required.

이하, 본 발명에 따른 SF6의 매개 전기화학적 제거 방법의 각 단계에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each step of the mediated electrochemical removal method of SF 6 according to the present invention will be described in more detail.

먼저, a) 제1전자매개체의 전구체를 포함하는 음극액을 음극액 저장조에 투입하고, 제2전자매개체의 전구체를 포함하는 양극액을 양극액 저장조에 투입하는 단계를 수행할 수 있다.First, a) the catholyte solution containing the precursor of the first electron mediator may be introduced into the catholyte reservoir, and the anolyte solution containing the precursor of the second electron mediator may be introduced into the anolyte reservoir.

이때, 음극액 저장조 및 양극액 저장조는 통상적인 전해셀의 구성을 따르는 것일 수 있으며, 일 예로 상기 전해셀은 양극액 저장조, 음극액 저장조, 격막셀, 및 전원공급부를 포함하는 것일 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 내용은 후술하는 SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템에서 설명하도록 한다.At this time, the catholyte storage tank and the anolyte storage tank may be those that follow the configuration of a conventional electrolytic cell, for example, the electrolytic cell may include an anolyte storage tank, a catholyte storage tank, a diaphragm cell, and a power supply. This will be described in more detail in the intermediate electrochemical removal system of SF 6 described later.

본 발명의 일 예에 따른 제1전자매개체의 전구체를 포함하는 음극액에 있어, 상기 제1전자매개체의 전구체는 전기분해에 의해 환원되어 제1전자매개체가 되는 물질로, 상기 제1전자매개체의 전구체는 [Ma x+(HA)y]z-이며, 상기 제1전자매개체는 [Ma (x-1)+(HA)y](z+1)-(이때, Ma는 전이금속이며, HA는 할로겐물질 또는 유사 할로겐물질이며, x, y 및 z는 2 내지 10의 자연수로 y-x=z를 만족한다.)일 수 있다. 보다 구체적으로, Ma는 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 강염기에 잘 용해되며 상대적으로 더 안정하고 독성이 덜한 니켈, 코발트 또는 철인 것이 바람직하다. HA는 F, Br, Cl 및 CN에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, SF6의 제거 효율을 향상시키는 측면에서 CN인 것이 바람직하다.In the catholyte containing the precursor of the first electron mediator according to an embodiment of the present invention, the precursor of the first electron mediator is a material that is reduced by electrolysis to become the first electron mediator, and the first electron mediator The precursor is [M a x+ (HA) y ] z- , and the first electron mediator is [M a (x-1)+ (HA) y ] (z+1)- (where M a is a transition metal , HA is a halogen material or a similar halogen material, x, y, and z may satisfy yx=z with a natural number of 2 to 10.). More specifically, M a may be any one or two or more selected from nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), copper (Cu), and zinc (Zn), but is well soluble in strong bases and relatively more It is preferably stable, less toxic nickel, cobalt or iron. HA may be any one or two or more selected from F, Br, Cl and CN, but is preferably CN in terms of improving the removal efficiency of SF 6 .

특히 바람직하게, 상기 제1전자매개체의 전구체는 니켈계 전구체로 [Ni2+(CN)4]2-이며, 상기 제1전자매개체의 전구체가 환원된 제1전자매개체는 [Ni1+(CN)4]3-일 수 있다. 상기 [Ni1+(CN)4]3-를 사용하는 것이 인체 및 환경에 덜 해로울 수 있고 강염기에 잘 용해되며 상대적으로 더 안정하여 효과적으로 산화/환원 반응을 유도할 수 있으며, 이를 통해 SF6의 제거 효율을 향상시킬 수 있어 더욱 좋다.Particularly preferably, the precursor of the first electron mediator is a nickel-based precursor [Ni 2+ (CN) 4 ] 2- , and the first electron mediator from which the precursor of the first electron mediator is reduced is [Ni 1+ (CN ) 4 ] 3- The use of [Ni 1+ (CN) 4 ] 3- can be less harmful to the human body and the environment, is well soluble in strong bases and is relatively more stable, effectively inducing oxidation/reduction reactions, through which SF 6 It is better because the removal efficiency can be improved.

본 발명의 일 예에 따른 제1전자매개체의 전구체를 포함하는 음극액에 있어, 상기 음극액은 염기성 용액을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 상기 염기성 용액의 pH는 13 이상인 것일 수 있다. 이와 같은 강염기를 사용하는 것이 제1전자매개체의 생성 효율을 향상시킬 수 있어 좋다. 이때, pH의 상한은 통상적으로 알려진 pH의 최대치일 수 있으며, 구체적으로 pH 14일 수 있다. 보다 구체적이며 비 한정적인 일 예시로, 상기 염기성 용액은 수산화나트륨 수용액, 수산화칼륨 수용액, 수산화망간 수용액 및 알킬아민류(Alkylamines) 수용액 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 바람직하게는 수산화칼륨 수용액일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1 내지 50 mol/L의 농도를 가지는 수산화칼륨 수용액, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 mol/L의 농도를 가지는 수산화칼륨 수용액을 사용하는 것이 좋다.In the catholyte containing the precursor of the first electron mediator according to an example of the present invention, the catholyte may include a basic solution, and specifically, the pH of the basic solution may be 13 or more. The use of such a strong base can improve the production efficiency of the first electron mediator. In this case, the upper limit of the pH may be a maximum value of a commonly known pH, and specifically, may be pH 14. As a more specific and non-limiting example, the basic solution may be any one or two or more selected from sodium hydroxide aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution, manganese hydroxide aqueous solution and alkylamines aqueous solution, and preferably potassium hydroxide aqueous solution. It may be, more preferably, an aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of 1 to 50 mol/L, and more preferably an aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of 5 to 20 mol/L.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 제2전자매개체의 전구체를 포함하는 양극액에 있어, 상기 제2전자매개체의 전구체는 전기분해에 의해 산화되어 제2전자매개체가 되는 물질로, 제2전자매개체의 전구체는 Mb n+의 염일 수 있으며, 상기 제2전자매개체의 전구체가 산화된 제2전자매개체는 Mb (n+1)+의 염(이때, Mb는 전이금속이며, n은 0 내지 5에서 선택되는 자연수이다.)일 수 있다. 보다 구체적으로, Mb는 은(Ag), 코발트(Co) 및 세륨(Ce) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 은(Ag)일 수 있다. 특히 바람직하게, 상기 제2전자매개체의 전구체는 AgNO3 또는 Ag(NO3)2일 수 있으며, 상기 제2전자매개체의 전구체가 산화된 제2전자매개체는 AgSO4, Ag(NO3)2, Ag2SO4 또는 Ag2(NO3)2일 수 있다. 상기 AgSO4 또는 Ag(NO3)2를 사용하는 것이 SF6의 제거에 의해 생성된 반응 생성물을 효과적으로 제거할 수 있어 좋다.In addition, in the anolyte containing the precursor of the second electron mediator according to an embodiment of the present invention, the precursor of the second electron mediator is a material that is oxidized by electrolysis to become the second electron mediator, the second electron mediator The precursor of may be a salt of M b n+ , and the second electron carrier in which the precursor of the second electron carrier is oxidized is a salt of M b (n+1)+ (where M b is a transition metal, and n is 0 to 0). It is a natural number selected from 5.). More specifically, M b may be any one or two or more selected from silver (Ag), cobalt (Co) and cerium (Ce), and more preferably silver (Ag). Particularly preferably, the precursor of the second electron carrier may be AgNO 3 or Ag(NO 3 ) 2 , and the second electron carrier in which the precursor of the second electron carrier is oxidized is AgSO 4 , Ag(NO 3 ) 2 , Ag 2 SO 4 or Ag 2 (NO 3 ) 2 . The use of AgSO 4 or Ag(NO 3 ) 2 can effectively remove the reaction product produced by the removal of SF 6 .

본 발명의 일 예에 따른 제2전자매개체의 전구체를 포함하는 양극액에 있어, 상기 양극액은 산성 용액을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 상기 산성 용액의 pH는 1 이하인 것일 수 있다. 이와 같은 강산을 사용하는 것이 제2전자매개체의 생성 효율을 향상시킬 수 있어 좋다. 이때, pH의 하한은 통상적으로 알려진 pH의 최소치일 수 있으며, 구체적으로 pH 1일 수 있다. 보다 구체적이며 비 한정적인 일 예시로, 상기 양극액은 질산 수용액, 황산 수용액 및 메탄술폰산 수용액 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 바람직하게는 황산 수용액일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1 내지 50 mol/L의 농도를 가지는 황산 수용액, 더욱 바람직하게는 3 내지 10 mol/L의 농도를 가지는 황산 수용액을 사용하는 것이 좋다.In the anolyte containing the precursor of the second electron mediator according to an example of the present invention, the anolyte may include an acidic solution, and specifically, the pH of the acidic solution may be 1 or less. The use of such a strong acid can improve the production efficiency of the second electronic medium. In this case, the lower limit of the pH may be a minimum value of a commonly known pH, and specifically, may be pH 1. As a more specific and non-limiting example, the anolyte may be any one or two or more selected from an aqueous nitric acid solution, an aqueous sulfuric acid solution and an aqueous methanesulfonic acid solution, preferably an aqueous sulfuric acid solution, and more preferably 1 to 50 It is preferable to use an aqueous sulfuric acid solution having a concentration of mol/L, more preferably an aqueous sulfuric acid solution having a concentration of 3 to 10 mol/L.

다음으로, b) 상기 제1전자매개체의 전구체를 포함하는 음극액을 음극실에 주입하고, 상기 제2전자매개체의 전구체를 포함하는 양극액을 양극실에 주입한 후, 전류를 인가함으로써 상기 제1전자매개체의 전구체를 환원시켜 제1전자매개체를 포함하는 음극액을 제조함과 동시에 상기 제2전자매개체의 전구체를 산화시켜 제2전자매개체를 포함하는 양극액을 제조하는 단계를 수행할 수 있다.Next, b) by injecting a catholyte containing the precursor of the first electron mediator into the cathode chamber, and injecting a cathode liquid containing the precursor of the second electron mediator into the anode chamber, and then applying a current to the agent Reducing the precursor of the 1 electron mediator to prepare a catholyte containing the first electronic mediator and simultaneously oxidizing the precursor of the second electronic mediator to prepare an anolyte containing the second electronic mediator. .

이때, 음극실 및 양극실은 상기 격막셀에 포함되는 것으로, 상기 격막셀은 양극부, 음극부 및 분리막을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 양극부는 양극, 양극실 및 양극탭을 구비하며, 상기 음극부는 음극, 음극실, 및 음극탭을 구비할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 이에 대한 보다 자세한 내용은 후술하는 SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템에서 설명하도록 한다.At this time, the cathode chamber and the anode chamber are included in the diaphragm cell, and the diaphragm cell may include an anode portion, a cathode portion, and a separator, and the anode portion includes an anode, an anode chamber, and an anode tab, and the cathode portion A cathode, a cathode chamber, and a cathode tab may be provided, but are not limited thereto. This will be described in more detail in the intermediate electrochemical removal system of SF 6 described later.

본 발명의 일 예에 따른 제1전자매개체를 포함하는 음극액에 있어, 상기 제1전자매개체는 a)단계의 제1전자매개체의 전구체를 전기분해를 통해 환원시킨 물질로, 제1전자매개체의 전구체는 전기분해에 의해 환원되어 제1전자매개체가 되는 물질로, 상기 제1전자매개체의 전구체는 [Ma x+(HA)y]z-이며, 상기 제1전자매개체는 [Ma (x-1)+(HA)y](z+1)-(이때, Ma는 전이금속이며, HA는 할로겐물질 또는 유사 할로겐물질이며, x, y 및 z는 2 내지 10의 자연수로 y-x=z를 만족한다.)일 수 있다. 보다 구체적으로, Ma는 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 강염기에 잘 용해되며 상대적으로 더 안정하고 독성이 덜한 니켈, 코발트 또는 철인 것이 바람직하다. HA는 F, Br, Cl 및 CN에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, SF6의 제거 효율을 향상시키는 측면에서 CN인 것이 바람직하다.In the catholyte containing the first electron mediator according to an example of the present invention, the first electron mediator is a material obtained by reducing the precursor of the first electron mediator of step a) through electrolysis, The precursor is a material that is reduced by electrolysis to become the first electron mediator, and the precursor of the first electron mediator is [M a x+ (HA) y ] z- , and the first electron mediator is [M a (x- 1)+ (HA) y ] (z+1)- (In this case, M a is a transition metal, HA is a halogen material or a similar halogen material, and x, y, and z are natural numbers of 2 to 10, and yx=z. I am satisfied.) More specifically, M a may be any one or two or more selected from nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), copper (Cu), and zinc (Zn), but is well soluble in strong bases and relatively more It is preferably stable, less toxic nickel, cobalt or iron. HA may be any one or two or more selected from F, Br, Cl and CN, but is preferably CN in terms of improving the removal efficiency of SF 6 .

특히 바람직하게, 상기 제1전자매개체의 전구체는 니켈계 전구체로 [Ni2+(CN)4]2-이며, 상기 제1전자매개체의 전구체가 환원된 제1전자매개체는 [Ni1+(CN)4]3-일 수 있다. 상기 [Ni1+(CN)4]3-를 사용하는 것이 인체 및 환경에 덜 해로울 수 있고 강염기에 잘 용해되며 상대적으로 더 안정하여 효과적으로 산화/환원 반응을 유도할 수 있으며, 이를 통해 SF6의 제거 효율을 향상시킬 수 있어 더욱 좋다.Particularly preferably, the precursor of the first electron mediator is a nickel-based precursor [Ni 2+ (CN) 4 ] 2- , and the first electron mediator from which the precursor of the first electron mediator is reduced is [Ni 1+ (CN ) 4 ] 3- The use of [Ni 1+ (CN) 4 ] 3- can be less harmful to the human body and the environment, is well soluble in strong bases and is relatively more stable, effectively inducing oxidation/reduction reactions, through which SF 6 It is better because the removal efficiency can be improved.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 제2전자매개체를 포함하는 양극액에 있어, 상기 제2전자매개체는 a)단계의 제2전자매개체의 전구체를 전기분해를 통해 산화시킨 물질로, 제2전자매개체의 전구체는 Mb n+의 염일 수 있으며, 상기 제2전자매개체의 전구체가 산화된 제2전자매개체는 Mb (n+1)+의 염(이때, Mb는 전이금속이며, n은 0 내지 5에서 선택되는 자연수이다.)일 수 있다. 보다 구체적으로, Mb는 은(Ag), 코발트(Co) 및 세륨(Ce) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 은(Ag)일 수 있다. 특히 바람직하게, 상기 제2전자매개체의 전구체는 AgNO3일 수 있으며, 상기 제2전자매개체의 전구체가 산화된 제2전자매개체는 AgSO4, Ag(NO3)2, Ag2SO4 또는 Ag2(NO3)2일 수 있다. 상기 AgSO4 또는 Ag(NO3)2를 사용하는 것이 SF6의 제거에 의해 생성된 반응 생성물을 효과적으로 제거할 수 있어 좋다.In addition, in the anolyte containing the second electron mediator according to an embodiment of the present invention, the second electron mediator is a material obtained by oxidizing the precursor of the second electron mediator of step a) through electrolysis, the second electron The precursor of the mediator may be a salt of M b n+ , and the second electron mediator in which the precursor of the second electron mediator is oxidized is a salt of M b (n+1)+ (where M b is a transition metal, and n is 0 It is a natural number selected from 5). More specifically, M b may be any one or two or more selected from silver (Ag), cobalt (Co) and cerium (Ce), and more preferably silver (Ag). Particularly preferably, the precursor of the second electron carrier may be AgNO 3 , and the second electron carrier of which the precursor of the second electron carrier is oxidized is AgSO 4 , Ag(NO 3 ) 2 , Ag 2 SO 4 or Ag 2 (NO 3 ) May be 2 . The use of AgSO 4 or Ag(NO 3 ) 2 can effectively remove the reaction product produced by the removal of SF 6 .

본 발명의 일 예에 있어, 상기 전류는 전원공급부에 의해 인가되는 것일 수 있으며, 구체적으로 상기 b)단계에서 전류는 1 내지 100 mA/㎠의 전류 밀도로 인가되는 것일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 90 mA/㎠, 더 바람직하게는 15 내지 50 mA/㎠의 전류 밀도로 인가되는 것일 수 있다. 상기 범위에서 안정적인 전기분해 반응을 유도할 수 있다.In an example of the present invention, the current may be applied by a power supply, specifically, in step b), the current may be applied at a current density of 1 to 100 mA/cm 2, preferably 10 It may be applied to a current density of 90 mA/cm 2, more preferably 15 to 50 mA/cm 2. It is possible to induce a stable electrolysis reaction in the above range.

다음으로, c) 상기 제1전자매개체를 포함하는 음극액에 SF6를 용해하여 상기 제1전자매개체와 상기 SF6를 반응시킴으로써, 매개 전기화학적 환원을 통해 상기 SF6를 제거하고, 반응 생성물을 생성하는 단계를 수행할 수 있다.Next, c) the first by dissolving the SF 6 in the negative electrode mixture containing an electron mediator response to the first electronic media and the SF 6, mediated electrochemical through the reduction of the SF 6, and the reaction product The step of generating can be performed.

이때 후술하는 시스템에서 설명하는 바와 같이, 상기 SF6는 SF6 공급기에 의해 제1습식 스크러버의 하단부로 공급되며, 음극액은 음극액 저장조에 연결된 주입관을 통해 제1습식 스크러버의 상단부로 공급되어 SF6가 음극액에 용해될 수 있다. 이때, 상기 제1습식 스크로버의 하단부로 공급되는 SF6 가스는 제1습식 스크러버의 하단부로 바로 공급되거나 또는 음극액 저장조의 상단부로 선 공급된 후 제1습식 스크러버의 하단부를 통과하여 상단부로 빠져나가는 방식일 수 있다.At this time, as described in the system to be described later, the SF 6 is supplied to the lower end of the first wet scrubber by the SF 6 feeder, and the catholyte is supplied to the upper end of the first wet scrubber through an injection pipe connected to the catholyte reservoir. SF 6 can be dissolved in the catholyte. At this time, SF 6 gas supplied to the lower end of the first wet scrubber is supplied directly to the lower end of the first wet scrubber or is pre-supplied to the upper end of the catholyte storage tank and then passes through the lower end of the first wet scrubber and exits to the upper end. It could be the way out.

또한, 본 발명의 일 예에 있어, 상기 c)단계에서 용해를 위해 공급된 SF6는 캐리어 가스에 의해 운반되는 것일 수 있다. 상기 캐리어 가스는 비활성기체라면 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면 질소(N2), 아르곤(Ar) 등일 수 있다. In addition, in an example of the present invention, SF 6 supplied for dissolution in step c) may be carried by a carrier gas. The carrier gas is not particularly limited as long as it is an inert gas, and may be, for example, nitrogen (N 2 ), argon (Ar), or the like.

이때, 상기 캐리어 가스 공급기는 가스를 공급하기 위한 일반적인 탱크 형태일 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 캐리어 가스를 SF6와 혼합하여 제1습식 스크러버의 하단부로 공급하기 위해 SF6 공급기에 연결된 상기 SF6 공급관에 캐리어 가스 공급관이 서로 연결될 수 있으며, 이에 의해 하나로 혼합된 SF6 및 캐리어 가스가 제1습식 스크러버로 공급될 수 있다. 또한, 상기 캐리어 가스 공급관 역시 질량 유량 컨트롤러(MFC; mass flow controller)가 부착되어 캐리어 가스의 농도 및 유량을 제어할 수 있다. 이때, 상기 제1습식 스크로버의 하단부로 공급되는 SF6 및 캐리어 가스는 제1습식 스크러버의 하단부로 바로 공급되거나 또는 음극액 저장조의 상단부로 선 공급된 후 제1습식 스크러버를 통과하여 상부로 빠져나가는 방식일 수 있다.At this time, the carrier gas supply may be in the form of a general tank for supplying gas, and as shown in FIG. 1, the carrier gas is mixed with SF 6 and connected to the SF 6 supply to supply to the lower end of the first wet scrubber. Carrier gas supply pipes may be connected to the SF 6 supply pipes, whereby SF 6 and carrier gas mixed as one may be supplied to the first wet scrubber. In addition, the carrier gas supply pipe is also equipped with a mass flow controller (MFC) to control the concentration and flow rate of the carrier gas. At this time, SF 6 and the carrier gas supplied to the lower end of the first wet scrubber are supplied directly to the lower end of the first wet scrubber or pre-supplied to the upper end of the catholyte storage tank and then passed through the first wet scrubber and drained to the top. It could be the way out.

상기 SF6의 공급 농도 및 유량의 구체적인 일 예시로, 상기 SF6의 공급 농도는 1 내지 100 ppm일 수 있으며, 보다 좋게는 2 내지 20 ppm, 더욱 좋게는 3 내지 10 ppm, 가장 좋게는 4 내지 6 ppm일 수 있다. 이와 같은 범위에서 SF6가 거의 분해되어 제거될 수 있다. 이때, 유량은 특별히 한정하지 않으며, 일 구체예로, 0.1 내지 10.0 L/분, 보다 좋게는 0.2 내지 5.0 L/분, 더욱 좋게는 0.3 내지 3.0 L/분일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.A specific example of a feed concentration and flow rate of the SF 6, feed concentration of the SF 6 may be a 1 to 100 ppm, more preferably from 2 to 20 ppm, more preferably from 3 to 10 ppm, most preferably from 4 to 6 ppm. In this range, SF6 can be almost decomposed and removed. At this time, the flow rate is not particularly limited, and in one embodiment, 0.1 to 10.0 L/min, more preferably 0.2 to 5.0 L/min, and more preferably 0.3 to 3.0 L/min, but is not limited thereto.

한편, 본 발명의 일 예에 있어, 상기 제1전자매개체를 포함하는 음극액은 음극액 저장조의 상부에 구비된 제1습식 스크러버로 공급될 수 있으며, 이때 음극액의 유량은 특별히 제한하지 않으나, 0.1 내지 50 L/분일 수 있으며, 좋게는 0.5 내지 20 L/분, 더욱 좋게는 1 내지 10 L/분일 수 있다. 상기 범위에서 제1전자매개체 및 SF6의 산화/환원 반응이 효과적으로 유도되어 SF6 제거 및 반응 생성물 생성 효율이 향상될 수 있다.On the other hand, in one example of the present invention, the catholyte containing the first electronic medium may be supplied to the first wet scrubber provided on the top of the catholyte reservoir, wherein the flow rate of the catholyte is not particularly limited, It may be 0.1 to 50 L/min, preferably 0.5 to 20 L/min, and more preferably 1 to 10 L/min. In the above range, the oxidation/reduction reaction of the first electron mediator and SF 6 is effectively induced, so that the efficiency of SF 6 removal and reaction product generation can be improved.

다음으로, d) 상기 제2전자매개체를 포함하는 양극액에 상기 생성된 반응 생성물을 용해하여 상기 제2전자매개체와 상기 반응 생성물을 반응시킴으로써, 매개 전기화학적 산화를 통해 상기 반응 생성물을 제거하는 단계를 수행할 수 있다.Next, d) dissolving the produced reaction product in the anolyte containing the second electron mediator to react the second electron mediator and the reaction product, thereby removing the reaction product through mediated electrochemical oxidation. You can do

이때 후술하는 시스템에서 설명하는 바와 같이, 상기 반응 생성물은 상기 제1습식 스크러버에서 생성되어 상기 제1습식 스크러버의 상단부와 상기 양극액 저장조의 상단부 또는 제2습식 스크러버의 하단부를 연결하는 기체이동관을 통해 제2습식 스크러버의 하단부로 공급되며, 양극액은 양극액 저장조에 연결된 주입관을 통해 제2습식 스크러버의 상단부로 공급되어 반응 생성물이 양극액에 용해될 수 있다. 이때, 상기 제2습식 스크로버의 하단부로 공급되는 반응 생성물은 기체이동관을 통해 제2습식 스크러버의 하단부로 바로 공급되거나 또는 양극액 저장조의 상단부로 선 공급된 후 제2습식 스크러버의 하단부를 통과하여 상단부로 빠져나가는 방식일 수 있다.At this time, as described in the system to be described later, the reaction product is generated in the first wet scrubber through a gas transfer pipe connecting the upper end of the first wet scrubber and the upper end of the anolyte reservoir or the lower end of the second wet scrubber. It is supplied to the lower end of the second wet scrubber, and the anolyte solution is supplied to the upper end of the second wet scrubber through an injection tube connected to the anolyte reservoir, so that the reaction product can be dissolved in the anolyte. At this time, the reaction product supplied to the lower end of the second wet scrubber is directly supplied to the lower end of the second wet scrubber through the gas transfer pipe or pre-supplied to the upper end of the anolyte storage tank and then passed through the lower end of the second wet scrubber. It may be a way to escape to the top.

본 발명의 일 예에 있어, 상기 제2전자매개체를 포함하는 양극액은 양극액 저장조의 상부에 구비된 제2습식 스크러버로 공급될 수 있으며, 이때 양극액의 유량은 특별히 제한하지 않으나, 0.1 내지 50 L/분일 수 있으며, 좋게는 0.5 내지 20 L/분, 더욱 좋게는 1 내지 10 L/분일 수 있다. 상기 범위에서 제2전자매개체 및 반응 생성물의 산화/환원 반응이 효과적으로 유도되어 반응 생성물 제거 효율이 향상될 수 있다.In one example of the present invention, the anolyte containing the second electronic medium may be supplied to a second wet scrubber provided on the top of the anolyte reservoir, wherein the flow rate of the anolyte is not particularly limited, but is 0.1 to It may be 50 L / min, preferably 0.5 to 20 L / min, more preferably 1 to 10 L / min. In the above range, the oxidation/reduction reaction of the second electron mediator and the reaction product is effectively induced, so that the efficiency of removing the reaction product can be improved.

또한, 본 발명의 다른 일 양태는 제1전자매개체를 포함하는 음극액이 수용된 음극액(catholyte) 저장조, 제2전자매개체를 포함하는 양극액이 수용된 양극액(anolyte) 저장조, 격막셀, 및 전원공급부를 포함하는 전해셀; 상기 음극액 저장조의 상부에 구비된 제1습식 스크러버 및 상기 양극액 저장조의 상부에 구비된 제2습식 스크러버; 상기 음극액 저장조의 상단부를 통해 상기 제1습식 스크러버의 하단부로 SF6를 공급하는 SF6 공급기; 및 상기 제1습식 스크러버의 상단부와 상기 양극액 저장조의 상단부 또는 제2습식 스크러버의 하단부를 연결하는 기체이동관;을 포함하는, SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템에 관한 것이다.In addition, another aspect of the present invention is a catholyte (catholyte) reservoir containing the catholyte containing the first electronic medium, an anolyte (anolyte) reservoir containing the anolyte containing the second electronic medium, a diaphragm cell, and a power source An electrolytic cell including a supply part; A first wet scrubber provided above the catholyte reservoir and a second wet scrubber provided above the anolyte reservoir; An SF 6 feeder for supplying SF 6 to the lower end of the first wet scrubber through the upper end of the catholyte reservoir; Relates to the SF 6 mediated electrochemical removal system containing; and Lee Dong - kwan gas connecting the upper end or the lower end portion of the second wet scrubber in the anolyte reservoir and the upper end portion of the first wet scrubber.

본 발명의 일 예에 따른 SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템에 있어, 상기 전해셀은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것과 동일하거나 일부 변형된 형태인 것일 수 있으며, 구체적으로 본 발명에 따른 전해셀은 제1전자매개체를 포함하는 음극액이 수용된 음극액(catholyte) 저장조, 제2전자매개체를 포함하는 양극액이 수용된 양극액(anolyte) 저장조, 격막셀, 및 전원공급부를 포함하는 것일 수 있다.In the mediated electrochemical removal system of SF 6 according to an example of the present invention, the electrolytic cell may be the same or partially modified form that is conventionally used in the art, specifically, the electrolytic cell according to the present invention It may include a catholyte storage tank containing a catholyte containing the first electronic medium, an anolyte storage tank containing anolyte containing the second electronic medium, a diaphragm cell, and a power supply.

본 발명의 일 예에 따른 제1전자매개체의 전구체를 포함하는 음극액에 있어, 상기 제1전자매개체의 전구체는 전기분해에 의해 환원되어 제1전자매개체가 되는 물질로, 제1전자매개체의 전구체는 전기분해에 의해 환원되어 제1전자매개체가 되는 물질로, 상기 제1전자매개체의 전구체는 [Ma x+(HA)y]z-이며, 상기 제1전자매개체는 [Ma (x-1)+(HA)y](z+1)-(이때, Ma는 전이금속이며, HA는 할로겐물질 또는 유사 할로겐물질이며, x, y 및 z는 2 내지 10의 자연수로 y-x=z를 만족한다.)일 수 있다. 보다 구체적으로, Ma는 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 강염기에 잘 용해되며 상대적으로 더 안정하고 독성이 덜한 니켈, 코발트 또는 철인 것이 바람직하다. HA는 F, Br, Cl 및 CN에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, SF6의 제거 효율을 향상시키는 측면에서 CN인 것이 바람직하다.In the catholyte containing the precursor of the first electron mediator according to an example of the present invention, the precursor of the first electron mediator is a material that is reduced by electrolysis to become the first electron mediator, the precursor of the first electron mediator Is a material that is reduced by electrolysis to become the first electron mediator, the precursor of the first electron mediator is [M a x+ (HA) y ] z- , and the first electron mediator is [M a (x-1 )+ (HA) y ] (z+1)- (In this case, M a is a transition metal, HA is a halogen material or a similar halogen material, and x, y and z satisfy yx=z with a natural number of 2 to 10 It may be). More specifically, M a may be any one or two or more selected from nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), copper (Cu), and zinc (Zn), but is well soluble in strong bases and relatively more It is preferably stable, less toxic nickel, cobalt or iron. HA may be any one or two or more selected from F, Br, Cl and CN, but is preferably CN in terms of improving the removal efficiency of SF 6 .

특히 바람직하게, 상기 제1전자매개체의 전구체는 니켈계 전구체로 [Ni2+(CN)4]2-이며, 상기 제1전자매개체의 전구체가 환원된 제1전자매개체는 [Ni1+(CN)4]3-일 수 있다. 상기 [Ni1+(CN)4]3-를 사용하는 것이 인체 및 환경에 덜 해로울 수 있고 강염기에 잘 용해되며 상대적으로 더 안정하여 효과적으로 산화/환원 반응을 유도할 수 있으며, 이를 통해 SF6의 제거 효율을 향상시킬 수 있어 더욱 좋다.Particularly preferably, the precursor of the first electron mediator is a nickel-based precursor [Ni 2+ (CN) 4 ] 2- , and the first electron mediator from which the precursor of the first electron mediator is reduced is [Ni 1+ (CN ) 4 ] 3- The use of [Ni 1+ (CN) 4 ] 3- can be less harmful to the human body and the environment, is well soluble in strong bases and is relatively more stable, effectively inducing oxidation/reduction reactions, through which SF 6 It is better because the removal efficiency can be improved.

본 발명의 일 예에 따른 제1전자매개체의 전구체를 포함하는 음극액에 있어, 상기 음극액은 염기성 용액을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 상기 염기성 용액의 pH는 13 이상인 것일 수 있다. 이와 같은 강염기를 사용하는 것이 제1전자매개체의 생성 효율을 향상시킬 수 있어 좋다. 이때, pH의 상한은 통상적으로 알려진 pH의 최대치일 수 있으며, 구체적으로 pH 14일 수 있다. 보다 구체적이며 비 한정적인 일 예시로, 상기 염기성 용액은 수산화나트륨 수용액, 수산화칼륨 수용액, 수산화망간 수용액 및 알킬아민류(Alkylamines) 수용액 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 바람직하게는 수산화칼륨 수용액일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1 내지 50 mol/L의 농도를 가지는 수산화칼륨 수용액, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 mol/L의 농도를 가지는 수산화칼륨 수용액을 사용하는 것이 좋다.In the catholyte containing the precursor of the first electron mediator according to an example of the present invention, the catholyte may include a basic solution, and specifically, the pH of the basic solution may be 13 or more. The use of such a strong base can improve the production efficiency of the first electron mediator. In this case, the upper limit of the pH may be a maximum value of a commonly known pH, and specifically, may be pH 14. As a more specific and non-limiting example, the basic solution may be any one or two or more selected from sodium hydroxide aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution, manganese hydroxide aqueous solution and alkylamines aqueous solution, and preferably potassium hydroxide aqueous solution. It may be, more preferably, an aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of 1 to 50 mol/L, and more preferably an aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of 5 to 20 mol/L.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 제2전자매개체의 전구체를 포함하는 양극액에 있어, 상기 제2전자매개체의 전구체는 전기분해에 의해 산화되어 제2전자매개체가 되는 물질로, 제2전자매개체의 전구체는 Mb n+의 염일 수 있으며, 상기 제2전자매개체의 전구체가 산화된 제2전자매개체는 Mb (n+1)+의 염(이때, Mb는 전이금속이며, n은 0 내지 5에서 선택되는 자연수이다.)일 수 있다. 보다 구체적으로, Mb는 은(Ag), 코발트(Co) 및 세륨(Ce) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 은(Ag)일 수 있다. 특히 바람직하게, 상기 제2전자매개체의 전구체는 AgNO3일 수 있으며, 상기 제2전자매개체의 전구체가 산화된 제2전자매개체는 AgSO4, Ag(NO3)2, Ag2SO4 또는 Ag2(NO3)2일 수 있다. 상기 AgSO4 또는 Ag(NO3)2를 사용하는 것이 SF6의 제거에 의해 생성된 반응 생성물을 효과적으로 제거할 수 있어 좋다.In addition, in the anolyte containing the precursor of the second electron mediator according to an embodiment of the present invention, the precursor of the second electron mediator is a material that is oxidized by electrolysis to become the second electron mediator, the second electron mediator The precursor of may be a salt of M b n+ , and the second electron carrier in which the precursor of the second electron carrier is oxidized is a salt of M b (n+1)+ (where M b is a transition metal, and n is 0 to 0). It is a natural number selected from 5.). More specifically, M b may be any one or two or more selected from silver (Ag), cobalt (Co) and cerium (Ce), and more preferably silver (Ag). Particularly preferably, the precursor of the second electron carrier may be AgNO 3 , and the second electron carrier of which the precursor of the second electron carrier is oxidized is AgSO 4 , Ag(NO 3 ) 2 , Ag 2 SO 4 or Ag 2 (NO 3 ) May be 2 . The use of AgSO 4 or Ag(NO 3 ) 2 can effectively remove the reaction product produced by the removal of SF 6 .

본 발명의 일 예에 따른 제2전자매개체의 전구체를 포함하는 양극액에 있어, 상기 양극액은 산성 용액을 포함하는 것일 수 있으며, 구체적으로 상기 산성 용액의 pH는 1 이하인 것일 수 있다. 이와 같은 강산을 사용하는 것이 제2전자매개체의 생성 효율을 향상시킬 수 있어 좋다. 이때, pH의 하한은 통상적으로 알려진 pH의 최소치일 수 있으며, 구체적으로 pH 1일 수 있다. 보다 구체적이며 비 한정적인 일 예시로, 상기 양극액은 질산 수용액, 황산 수용액 및 메탄술폰산 수용액 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 바람직하게는 황산 수용액일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1 내지 50 mol/L의 농도를 가지는 황산 수용액, 더욱 바람직하게는 3 내지 10 mol/L의 농도를 가지는 황산 수용액을 사용하는 것이 좋다.In the anolyte containing the precursor of the second electron mediator according to an example of the present invention, the anolyte may include an acidic solution, and specifically, the pH of the acidic solution may be 1 or less. The use of such a strong acid can improve the production efficiency of the second electronic medium. In this case, the lower limit of the pH may be a minimum value of a commonly known pH, and specifically, may be pH 1. As a more specific and non-limiting example, the anolyte may be any one or two or more selected from an aqueous nitric acid solution, an aqueous sulfuric acid solution and an aqueous methanesulfonic acid solution, preferably an aqueous sulfuric acid solution, and more preferably 1 to 50 It is preferable to use an aqueous sulfuric acid solution having a concentration of mol/L, more preferably an aqueous sulfuric acid solution having a concentration of 3 to 10 mol/L.

본 발명의 일 예에 있어, 상기 양극액 저장조 또는 음극액 저장조는 일측 또는 타측에 주입관 및 배출관을 포함할 수 있고, 상기 주입관 및 배출관은 상호 독립적으로 양극실, 음극실 또는 각 저장조의 상부에 구비된 습식 스크러버와 연통될 수 있다. 이에 본 발명의 양극액 및 음극액은 각각 상기 주입관 및 배출관을 통하여 양극부, 음극부 또는 습식 스크러버로 연속적으로 공급되고 순환될 수 있으며, 상기 주입관에 펌프가 부착되어 양극액 및 음극액의 유량을 제어할 수 있다. 이는 도 1에 보다 자세히 도시되어 있다.In one example of the present invention, the anolyte storage tank or the catholyte storage tank may include an inlet pipe and an outlet pipe on one side or the other, and the inlet pipe and the outlet pipe independently of each other may be an anode chamber, a cathode chamber, or an upper portion of each reservoir. It may be in communication with the wet scrubber provided in. Accordingly, the anolyte and catholyte solutions of the present invention can be continuously supplied and circulated to the anodic part, the cathodic part, or a wet scrubber through the injection tube and the discharge tube, respectively, and a pump is attached to the injector tube to provide The flow rate can be controlled. This is illustrated in more detail in FIG. 1.

본 발명의 일 예에 있어, 상기 격막셀은 양극부, 음극부 및 분리막을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 양극부는 양극, 양극실 및 양극탭을 구비하며, 상기 음극부는 음극, 음극실, 및 음극탭을 구비할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 아울러, 상기 분리막은 전면과 그 반대편의 후면을 포함하는 판틀형으로 이루어지고, 상기 분리막의 전면은 양극과 대향하는 것일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다. 상기 분리막의 종류는 본 발명의 목적 달성에 크게 제한하지는 않으나 수소이온을 전달할 수 있는 물질이면 충분하며, 강산 및 강염기 용액에서 안정한 물질이면 더욱 좋다. 구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 분리막은 설포네이트, 카르복실레이트 및 포스페이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 이온성 관능기를 포함하는 나피온 고분자 분리막일 수 있다. 또한, 상기 양극은 백금(Pt), 은(Ag), 티타늄(Ti) 및 구리(Cu) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 또는 합금으로 이루어진 것일 수 있으며, 상기 음극은 은(Ag) 및 구리(Cu) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 또는 합금으로 이루어진 것일 수 있다. 바람직하게, 양극은 백금(Pt) 또는 백금(Pt)으로 코팅된 금속일 수 있으며, 음극은 구리(Cu)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.In one example of the present invention, the diaphragm cell may include an anode portion, a cathode portion, and a separator, and the anode portion includes an anode, an anode chamber, and an anode tab, and the cathode portion includes a cathode, a cathode chamber, and a cathode. A tab may be provided, but is not limited thereto. In addition, the separator may be formed in a plate-like shape including a front side and a rear side of the opposite side, and the front side of the separator may be opposite to the anode, but is not limited thereto. The type of the separation membrane is not greatly limited in achieving the object of the present invention, but a material capable of delivering hydrogen ions is sufficient, and a material stable in a strong acid and a strong base solution is more preferable. As a specific and non-limiting example, the separator may be a Nafion polymer separator comprising one or more ionic functional groups selected from the group consisting of sulfonate, carboxylate, and phosphate. In addition, the positive electrode may be made of one or more metals or alloys selected from the group consisting of platinum (Pt), silver (Ag), titanium (Ti) and copper (Cu), and the negative electrode may include silver (Ag) and It may be made of one or more metals or alloys selected from the group consisting of copper (Cu) or the like. Preferably, the positive electrode may be a metal coated with platinum (Pt) or platinum (Pt), and the negative electrode may be copper (Cu), but is not limited thereto.

본 발명의 일 예에 있어, 상기 전원공급부는 양극으로부터 연장되고 상기 양극의 일측에 위치하는 양극탭, 및 음극으로부터 연장되고 상기 음극의 일측에 위치하는 음극탭과 전기적으로 연결될 수 있다. 이는 본 발명의 SF6 제거 및 그 반응 생성물 제거의 주요 인자인 전류 밀도 등의 전기적 신호를 제어하기 위한 장치로서, 전기적 신호를 인가하면 제1전자매개체의 전구체가 상기 음극부의 음극실에서 음극 반쪽반응에 의해 환원되며, 환원된 제1전자매개체의 전구체, 즉 제1전자매개체가 SF6와 반응하여 제1전자매개체는 다시 산화되고, SF6는 환원되어 반응 생성물을 생성할 수 있다. 동시에 전기적 신호 인가에 의해 제2전자매개체의 전구체가 상기 양극부의 양극실에서 양극 반쪽반응에 의해 산화되며, 산화된 제2전자매개체의 전구체, 즉 제2전자매개체가 상기 반응 생성물과 반응하여 제2전자매개체는 다시 환원되고, 반응 생성물은 산화되어 제거될 수 있다.In one example of the present invention, the power supply may be electrically connected to a positive electrode tab extending from the positive electrode and located on one side of the positive electrode, and a negative electrode tab extending from the negative electrode and located on one side of the negative electrode. This is a device for controlling electrical signals, such as current density, which is a major factor in the removal of SF 6 of the present invention and its reaction products, and when an electrical signal is applied, the precursor of the first electron mediator reacts half of the cathode in the cathode chamber of the cathode part. It is reduced by, the precursor of the reduced first electron mediator, that is, the first electron mediator reacts with SF 6 to oxidize the first electron mediator again, and SF 6 is reduced to produce a reaction product. At the same time, the precursor of the second electron mediator is oxidized by an anodic half reaction in the anode chamber of the anode unit by the application of an electrical signal, and the precursor of the oxidized second electron mediator, that is, the second electron mediator reacts with the reaction product, thereby The electron mediator is reduced again, and the reaction product can be oxidized and removed.

이때, 전원공급부에 의한 전류 인가에 있어, 상기 전류는 1 내지 100 mA/㎠의 전류 밀도로 인가되는 것일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 90 mA/㎠, 더 바람직하게는 15 내지 50 mA/㎠의 전류 밀도로 인가되는 것일 수 있다. 상기 범위에서 안정적인 전기분해 반응을 유도할 수 있다.At this time, in the application of the current by the power supply, the current may be applied with a current density of 1 to 100 mA/cm 2, preferably 10 to 90 mA/cm 2, more preferably 15 to 50 mA/cm 2 It may be applied to the current density of. It is possible to induce a stable electrolysis reaction in the above range.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템에 있어, 상기 제1습식 스크러버 및 제2습식 스크러버는 SF6 제거 공정에서 통상적으로 사용되는 스크러버라면 특별히 제한하지 않고 사용 가능하다. 이때, 제1습식 스크러버는 음극액 저장조의 상단부에 구비되며, 음극액 저장조의 상단부에는 상호 독립적으로 배출구가 구비되어, 상기 제1습식 스크러버와 상기 배출구가 연통되는 구조일 수 있다. 아울러, 제2습식 스크러버는 양극액 저장조의 상단부에 구비되며, 양극액 저장조의 상단부에는 상호 독립적으로 배출구가 구비되어, 상기 제2습식 스크러버와 상기 배출구가 연통되는 구조일 수 있다. In addition, in the mediated electrochemical removal system of SF 6 according to an example of the present invention, the first wet scrubber and the second wet scrubber may be used without particular limitation as long as they are commonly used in the SF 6 removal process. At this time, the first wet scrubber is provided at the upper end of the catholyte storage tank, and the upper end of the catholyte storage tank is provided with an outlet independently of each other, so that the first wet scrubber and the outlet may be in communication structure. In addition, the second wet scrubber is provided at the upper end of the anolyte reservoir, and the upper end of the anolyte reservoir is provided with an outlet independently of each other, so that the second wet scrubber and the outlet may be in communication.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템에 있어, 상기 SF6 공급기는 가스를 공급하기 위한 일반적인 탱크 형태일 수 있으며, SF6를 상기 음극액 저장조의 상단부를 통해 상기 제1습식 스크러버의 하단부로 공급하기 위해 SF6 공급기와 음극액 저장조의 상단부는 SF6 공급관으로 연결될 수 있다. 이때 상기 SF6 공급관에 질량 유량 컨트롤러(MFC; mass flow controller)가 부착되어 SF6의 농도 및 유량을 제어할 수 있다.Further, in SF 6 medium electrochemical removal system according to one embodiment of the present invention, the SF 6 feeder may be a common tank type for supplying a gas, wherein the SF 6 through the upper end of the catholyte reservoir 1 To supply to the lower end of the wet scrubber, the SF 6 feeder and the upper end of the catholyte reservoir may be connected to the SF 6 supply pipe. At this time, a mass flow controller (MFC) is attached to the SF 6 supply pipe to control the concentration and flow rate of SF 6 .

아울러, 본 발명의 일 예에 따른 SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템에 있어, 상기 시스템은 SF6를 운반하는 캐리어 가스를 공급하는 캐리어 가스 공급기를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 캐리어 가스는 비활성기체라면 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면 질소(N2), 아르곤(Ar) 등일 수 있다. In addition, in the mediated electrochemical removal system of SF 6 according to an example of the present invention, the system may further include a carrier gas supplier for supplying carrier gas carrying SF 6 . The carrier gas is not particularly limited as long as it is an inert gas, and may be, for example, nitrogen (N 2 ), argon (Ar), or the like.

이때, 상기 캐리어 가스 공급기는 가스를 공급하기 위한 일반적인 탱크 형태일 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 캐리어 가스를 SF6와 혼합하여 제1습식 스크러버의 하단부로 공급하기 위해 SF6 공급기에 연결된 상기 SF6 공급관에 캐리어 가스 공급관이 서로 연결될 수 있으며, 이에 의해 하나로 혼합된 SF6 및 캐리어 가스가 제1습식 스크러버로 공급될 수 있다. 또한, 상기 캐리어 가스 공급관 역시 질량 유량 컨트롤러(MFC; mass flow controller)가 부착되어 캐리어 가스의 농도 및 유량을 제어할 수 있다. 이때, 상기 제1습식 스크로버의 하단부로 공급되는 SF6 및 캐리어 가스는 제1습식 스크러버의 하단부로 바로 공급되거나 또는 음극액 저장조의 상단부로 선 공급된 후 제1습식 스크러버를 통과하여 상부로 빠져나가는 방식일 수 있다.At this time, the carrier gas supply may be in the form of a general tank for supplying gas, and as shown in FIG. 1, the carrier gas is mixed with SF 6 and connected to the SF 6 supply to supply to the lower end of the first wet scrubber. Carrier gas supply pipes may be connected to the SF 6 supply pipes, whereby SF 6 and carrier gas mixed as one may be supplied to the first wet scrubber. In addition, the carrier gas supply pipe is also equipped with a mass flow controller (MFC) to control the concentration and flow rate of the carrier gas. At this time, SF 6 and the carrier gas supplied to the lower end of the first wet scrubber are supplied directly to the lower end of the first wet scrubber or pre-supplied to the upper end of the catholyte storage tank and then passed through the first wet scrubber and drained to the top. It could be the way out.

상기 SF6의 공급 농도 및 유량의 구체적인 일 예시로, 상기 SF6의 공급 농도는 1 내지 100 ppm일 수 있으며, 보다 좋게는 2 내지 20 ppm, 더욱 좋게는 3 내지 10 ppm, 가장 좋게는 4 내지 6 ppm일 수 있다. 이와 같은 범위에서 SF6가 거의 분해되어 제거될 수 있다. 이때, 유량은 특별히 한정하지 않으며, 일 구체예로, 0.1 내지 10.0 L/분, 보다 좋게는 0.2 내지 5.0 L/분, 더욱 좋게는 0.3 내지 3.0 L/분일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.A specific example of a feed concentration and flow rate of the SF 6, feed concentration of the SF 6 may be a 1 to 100 ppm, more preferably from 2 to 20 ppm, more preferably from 3 to 10 ppm, most preferably from 4 to 6 ppm. In this range, SF6 can be almost decomposed and removed. At this time, the flow rate is not particularly limited, and in one embodiment, 0.1 to 10.0 L/min, more preferably 0.2 to 5.0 L/min, and more preferably 0.3 to 3.0 L/min, but is not limited thereto.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템에 있어, 상기 기체이동관은 제1습식 스크러버에서 SF6의 분해에 의해 생성되는 반응 생성물을 제2습식 스크러버로 이동시켜 제거하기 위한 것으로, 상기 제1습식 스크러버의 상단부와 상기 양극액 저장조의 상단부 또는 제2습식 스크러버의 하단부를 연결하는 것일 수 있다. 이때, 구체적인 기체이동관의 위치는 특정되지 않을 수 있으며, 제1습식 스크러버의 상단부의 일측 또는 일단과 양극액 저장조 상단부의 일측을 연결하거나, 또는 제1습식 스크러버의 상단부의 일측 또는 일단과 제2습식 스크러버의 하단부의 일측을 연결하도록 구비될 수 있다.In addition, in the mediated electrochemical removal system of SF 6 according to an embodiment of the present invention, the gas transfer pipe is for removing the reaction product generated by the decomposition of SF 6 in the first wet scrubber to the second wet scrubber As an example, the upper end of the first wet scrubber may be connected to the upper end of the anolyte storage tank or the lower end of the second wet scrubber. At this time, the location of the specific gas transfer pipe may not be specified, and one side or one end of the upper end of the first wet scrubber and one side of the upper end of the anolyte storage tank are connected, or one side or one end of the first wet scrubber and the second wet type It may be provided to connect one side of the lower end of the scrubber.

이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 SF6의 매개 전기화학적 제거 방법, 및 그 시스템에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.Hereinafter, the method for mediating electrochemical removal of SF 6 according to the present invention and the system will be described in more detail through examples. However, the following examples are only one reference for explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.Also, unless defined otherwise, all technical and scientific terms have the same meanings as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used in the description herein is for the purpose of effectively describing specific embodiments and is not intended to limit the present invention. In addition, the unit of the additive not specifically described in the specification may be weight%.

[실시예 1] [Example 1]

1.1 전자매개체의 생성1.1 Creation of electronic media

도 1에 도시된 것과 같이, 2개의 전자매개체인 Ag(Ⅱ)(AgSO4)와 Ni(I)([N1+(CN)4]3-)은 플레이트 앤드 프레임 타입의 좁은 갭, 분할 구성의 전해질 셀(electrolytic cell)을 사용하여 동시에 생성되었다.As shown in FIG. 1, two electronic media, Ag(II)(AgSO 4 ) and Ni(I)([N 1+ (CN) 4 ] 3- ), are narrow gap and split configurations of plate and frame type. It was simultaneously generated using an electrolytic cell.

상세하게, 양극액으로 10 mM의 Ag(I)(AgNO3) 수용액 0.6 L(in 5 M H2SO4 수용액)가 수용된 양극액 저장조와 음극액으로 10 mM의 Ni(Ⅱ)([Ni2+(CN)4]2-) 수용액 0.6 L(in 10 M KOH 수용액)가 수용된 음극액 저장조를 준비하였다.In detail, 10 mM Ag(I) (AgNO 3 ) as the anolyte Aqueous solution storage tank containing 0.6 L of aqueous solution (in 5 MH 2 SO 4 aqueous solution) and 10 mM Ni(II) ([Ni 2+ (CN) 4 ] 2- ) aqueous solution as an anode solution 0.6 L (in 10 M KOH aqueous solution) ) Was prepared to accommodate the catholyte storage tank.

상기 양극액 및 음극액은 분할된 셀의 좁은 갭을 통해 자기 펌프(Pan World Co., Ltd, Taiwan)를 사용하여 2 L/분의 일정한 유량으로 격막셀의 양극실 및 음극실을 통해 연속적으로 순환되었다(Nafion@324 membrane으로 나눔). 활성 전자매개체 Ni(I)과 Ag(Ⅱ)는 직류 전력 공급기(Korea Switching Instruments)를 사용하여 25 mA/㎠의 정전류 밀도를 인가하여 정전류로 생성되었으며, 용액에 노출된 각 전극의 유효 표면적은 49 ㎠였다. 양극으로는 메쉬형 Pt가 코팅된 Ti를, 음극으로는 메쉬형 Cu를 사용하였다. 모든 측정은 20℃에서 3번 반복하였다.The anolyte and catholyte are continuously flowed through the anode chamber and cathode chamber of the diaphragm cell at a constant flow rate of 2 L/min using a magnetic pump (Pan World Co., Ltd, Taiwan) through the narrow gap of the divided cell. Circulated (divided by Nafion@324 membrane). The active electron mediators Ni(I) and Ag(II) were generated with a constant current by applying a constant current density of 25 mA/cm2 using a DC power supply (Korea Switching Instruments), and the effective surface area of each electrode exposed to the solution was 49. It was cm2. Ti coated with a mesh-type Pt was used as the anode, and mesh-shaped Cu was used as the cathode. All measurements were repeated 3 times at 20°C.

1.2 전자매개체의 정량화1.2 Quantification of electronic media

Ni(I)을 함유하는 음극액의 5 ㎖를 전기분해 중에 주기적으로 채취하였고 생성된 Ni(I) 농도는 산화 환원 전위(ORP) 전극(모델 번호 EMC133 (6 mm Pt with Ag/AgCl 기준 전극을 사용 및 겔 전해질, 독일)) 및 pH/ISE 미터(iSTEK, pH-240L, USA)를 사용하여 [Fe(Ⅲ)(CN)6]3-(1 mM)에 대해 전위차 법으로 적정하여 적정 중 종점을 확인하였다. 각 적정 동안, Ni(I) 농도가 증가함에 따라 음의 값으로 시프트된 측정된 ORP가 전기분해 전의 초기값 -150 mV으로 되돌아가면 [Fe(Ⅲ)(CN)6]3-의 첨가가 중단되었다. Ni(I) 농도는 소비된 [Fe(Ⅲ)(CN)6]3- 적정액의 농도로부터 계산되었다. 이러한 방식으로 측정된 Ni(I) 농도는 ±0.02 mM 내에서 재현 가능했다.5 ml of the catholyte containing Ni(I) was periodically collected during electrolysis, and the resulting Ni(I) concentration was the redox potential (ORP) electrode (model number EMC133 (6 mm Pt with Ag/AgCl reference electrode). Use and gel electrolyte, Germany)) and pH/ISE meter (iSTEK, pH-240L, USA) using the potentiometric method for [Fe(III)(CN) 6 ] 3- (1 mM) to titrate The end point was confirmed. During each titration, the addition of [Fe(III)(CN) 6 ] 3- is stopped when the measured ORP shifted to a negative value returns to -150 mV before electrolysis as the Ni(I) concentration increases. Became. The Ni(I) concentration was calculated from the concentration of [Fe(III)(CN) 6 ] 3- titrant consumed. The Ni(I) concentration measured in this way was reproducible within ±0.02 mM.

유사한 방식으로, Fe(Ⅱ)SO4 (1 mM)로 적정하여 양극액 중 생성된 Ag(Ⅱ) 농도를 구하였다. Ag(Ⅱ) 함유 용액의 초기 ORP 값은 약 600 mV였으며, Ag(Ⅱ) 농도가 증가함에 따라 점차적으로 양의 값을 보였다. Ag(Ⅱ)의 농도는 Fe(Ⅱ)SO4 적정액의 농도로부터 계산되었다. 이러한 방식으로 측정된 Ag(Ⅱ) 농도는 ±0.02 mM 내에서 재현 가능했다.In a similar manner, the concentration of Ag(II) generated in the anolyte was determined by titration with Fe(II)SO 4 (1 mM). The initial ORP value of the Ag(II)-containing solution was about 600 mV, and gradually increased as the Ag(II) concentration increased. The concentration of Ag(II) was calculated from the concentration of Fe(II)SO 4 titrant. The Ag(II) concentration measured in this way was reproducible within ±0.02 mM.

1.3 전기-스크러버 설치(Electro-scrubber setup)1.3 Electro-scrubber setup

0.95 L의 빈 베드(empty bed) 부피를 가지는 내경 5.5 cm, 높이 40 cm의 컬럼에, 충진 물질(packing material)로서 테프론 튜브(1 ㎠)를 30㎝ 높이까지 충진하여 437 ㎡/㎥의 비 표면적을 가지는 스크러버 컬럼을 준비하였다.A column with a diameter of 5.5 cm and a height of 40 cm, having an empty bed volume of 0.95 L, was filled with a Teflon tube (1 cm 2) as a packing material to a height of 30 cm to a specific surface area of 437 m 2 /m 3 A scrubber column having a was prepared.

도 1에 도시된 것과 같이, 상기 스크러버 컬럼을 SF6 가스 분해 실험을 위해 양극액 저장조 및 음극액 저장조의 상부에 각각 부착시켰다. 배출 가스(exit gas)는 생성물의 확인을 위해 온라인 FT-IR (미국 MIDAC Corporation, 미국)과 BDI-TCD (SHIMADZU, 2010 plus model form SHIMADZU Corporation)의 온라인 가스 크로마토그래피(GC) 분석기를 사용하여 실시간으로 직접 측정되었다.As shown in Figure 1, the scrubber column was attached to the top of the anolyte reservoir and the anolyte reservoir for SF 6 gas decomposition experiment, respectively. The exhaust gas is real-time using an online gas chromatography (GC) analyzer from FT-IR (USA MIDAC Corporation, USA) and BDI-TCD (SHIMADZU, 2010 plus model form SHIMADZU Corporation) for identification of products. Was measured directly.

Ni(I) 함유 음극액 및 Ag(Ⅱ) 함유 양극액은 3 L/분의 유량으로 각 저장조 상부에 구비된 스크러버 컬럼 내로 별도로 펌핑되었다. SF6 가스는 아르곤(Ar) 캐리어 가스와 혼합되어 질량 유량 컨트롤러(MFCs; Line Tech., 모델 M3030V R, Korea)에 의해 제어되었고, 설정된 가스 유속으로 음극액 저장조 상부에 구비된 스크러버 컬럼의 하단부로 도입되었다.The Ni(I)-containing catholyte and Ag(II)-containing catholyte were separately pumped into a scrubber column provided at the top of each reservoir at a flow rate of 3 L/min. SF 6 gas is mixed with argon (Ar) carrier gas and is controlled by mass flow controllers (MFCs; Line Tech., model M3030V R, Korea), to the lower end of the scrubber column provided at the top of the catholyte reservoir with the set gas flow rate. Was introduced.

이때, 질량 유량 컨트롤러를 사용하여 얻은 SF6 대 Ar 비율은 실험 수행 전에 확인하였으며, 스크러빙 용액을 전기화학전지(electrochemical cell)를 통해 재순환시켜 Ni(I) 또는 Ag(Ⅱ)를 재생시켰다. SF6 제거 실험을 시작하기 전에 Ni(I) 또는 Ag(Ⅱ) 전환이 정상 상태에 도달할 때까지 전기화학전지를 작동시킨 다음 스크러빙 용액을 스크러버 컬럼으로 펌핑하였다.At this time, the SF 6 to Ar ratio obtained using the mass flow controller was confirmed before performing the experiment, and the scrubbing solution was recycled through an electrochemical cell to regenerate Ni(I) or Ag(II). Before starting the SF 6 removal experiment, the electrochemical cell was operated until Ni(I) or Ag(II) conversion reached a steady state, and then the scrubbing solution was pumped into the scrubber column.

[결과 분석][Result Analysis]

1.1 전자매개체의 생성 확인1.1 Confirmation of creation of electronic media

25 ㎃/㎠의 전류 밀도에서 균질한 촉매(homogeneous catalyst)인 Ni(I) 및 Ag(Ⅱ)가 전기화학적으로 생성되었다.Ni(I) and Ag(II), homogeneous catalysts, were electrochemically produced at a current density of 25 kV/cm 2.

도 2는 Ag(I)(AgNO3)(in 5 M H2SO4 수용액)과 Ni(Ⅱ)([Ni2+(CN)4]2-)(in 10 M KOH 수용액)가 양극 반쪽셀 및 음극 반쪽셀에 각각 존재할 때의 전기분해 결과로, 각 반쪽셀에서 Ag(Ⅱ) 및 Ni(I) 전자매개체는 전해 용액의 산화환원전위(ORP)가 30분에 각각 1.5 V(도 2의 곡선 a) 및 -0.7 V(도 2의 곡선 b)로 초기 시프트 됨으로써 형성된 것을 확인할 수 있었다. ORP의 변화에 따른 전위차 적정을 통해 도 2의 곡선 a’ 및 b’에 도시된 바와 같이 Ag(Ⅱ)와 Ni(I)의 농도를 확인하였다. 주어진 조건 하에서 3 시간 전기분해 후에 Ni(I)은 약 5 mM의 농도에, Ag(Ⅱ)는 약 6.5 mM의 농도에 도달하였다. Figure 2 Ag (I) (AgNO 3 ) (in 5 MH 2 SO 4 aqueous solution) and Ni (II) ([Ni 2+ (CN) 4 ] 2- ) (in 10 M KOH aqueous solution) is a positive half cell and As a result of electrolysis when each is present in the negative half cell, the Ag(II) and Ni(I) electron mediators in each half cell have an oxidation-reduction potential (ORP) of the electrolytic solution at 1.5 V for 30 minutes (curve in FIG. 2). It was confirmed that it was formed by initial shifting to a) and -0.7 V (curve b in FIG. 2). The concentrations of Ag(II) and Ni(I) were confirmed as shown in curves a'and b'of FIG. 2 through potentiometric titration according to the change of ORP. After 3 hours of electrolysis under the given conditions, Ni(I) reached a concentration of about 5 mM and Ag(II) reached a concentration of about 6.5 mM.

또한, 초기 Ni(Ⅱ) 용액은 연한 황색이 진한 적색으로 변하였고, 무색의 Ag(I) 용액은 진한 녹색으로 변하여, 전기분해를 통해 각 전자매개체가 잘 형성됨을 확인할 수 있었다. 이때, 전기분해 실험 조건은 전해질 부피 600 ㎖; Pt가 코팅된 Ti 양극(49 ㎠) 및 Cu 음극(49 ㎠); 전류 밀도 25 mA/㎠; 셀에 대한 용액 유량 2 L/분; 습식 스크러버로의 용액 유량 3 L/분; 전자매개체의 전구체 농도 25 mM Ag(I) 및 50 mM Ni(Ⅱ)이었다.In addition, the initial Ni(II) solution was changed from light yellow to dark red, and the colorless Ag(I) solution was changed to dark green, and it was confirmed that each electron mediator was well formed through electrolysis. At this time, the conditions of the electrolysis experiment were 600 ml of electrolyte volume; Pt coated Ti anode (49 cm 2) and Cu cathode (49 cm 2 ); Current density 25 mA/cm 2; Solution flow rate to the cell 2 L/min; Solution flow rate to wet scrubber 3 L/min; The precursor concentrations of the electron mediator were 25 mM Ag(I) and 50 mM Ni(II).

1.2 SF1.2 SF 66 의 제거 및 생성물 분석Removal and product analysis

전기생성된 전자매개체를 사용하여 MER로 SF6를 제거하기 전에, SF6는 단일 통과법(single pass method)에 의한 역류 스크러빙 공정에서 고 알칼리(10 M KOH) 및 산(5 M H2SO4) 용액으로 흡수되었다.Before removing SF 6 with MER using an electrogenerated electron mediator, SF 6 is highly alkaline (10 M KOH) and acid (5 MH 2 SO 4 ) in a countercurrent scrubbing process by a single pass method. Absorbed into solution.

도 3은 5 ppm의 SF6 기체를 연속적으로 공급 및 흡수시켰을 때 배출되는 SF6 기체의 농도 결과를 도시한 것으로, 도 3의 a는 전기분해 없이 10 M의 KOH 수용액에 SF6 기체를 공급 및 흡수시킨 결과이고, 도 3의 b는 전기분해 없이 5 M의 H2SO4 수용액에 SF6 기체를 공급 및 흡수시킨 결과이며, 도 3의 c는 10 M의 KOH 수용액을 전기분해하여 직접 전기화학적 환원(DER)로 SF6 기체 제거를 수행한 결과이고, 도 3의 d는 5 M의 H2SO4 수용액을 전기분해하여 직접 전기화학적 산화(DEO)로 SF6 기체 제거를 수행한 결과이며, 도 3의 e는 50 mM의 Ni(Ⅱ)를 함유하는 음극액을 전기분해하여 MER로 SF6 기체 제거를 수행한 결과이다.FIG. 3 shows the result of the concentration of SF 6 gas discharged when 5 ppm of SF 6 gas is continuously supplied and absorbed, and FIG. 3 a provides SF 6 gas to a 10 M KOH aqueous solution without electrolysis and As a result of absorption, b in FIG. 3 is a result of supplying and absorbing SF 6 gas in a 5 M aqueous solution of H 2 SO 4 without electrolysis, and c in FIG. 3 is directly electrochemically electrolyzing a 10 M KOH aqueous solution. the result of performing the SF 6 gas to remove the reducing (DER) results, and the electrochemical oxidation (DEO) directly by electrolysis of H 2 SO 4 aqueous solution of 5 M diagram of a 3 d is performed to remove SF 6 gas, the 3e is a result of performing SF 6 gas removal with MER by electrolyzing a catholyte containing 50 mM Ni(II).

이때, 전기분해 실험 조건은 전해질 부피 600 ㎖; Pt가 코팅된 Ti 양극(49 ㎠) 및 Cu 음극(49 ㎠); 전류 밀도 25 mA/㎠; 셀에 대한 용액 유량 2 L/분; 습식 스크러버로의 용액 유량 3 L/분; 전자매개체의 전구체 농도 50 mM Ni(Ⅱ); SF6 공급 농도 5 ppm; 가스 유속 0.5 L/분이었다.At this time, the conditions of the electrolysis experiment were 600 ml of electrolyte volume; Pt coated Ti anode (49 cm 2) and Cu cathode (49 cm 2 ); Current density 25 mA/cm 2; Solution flow rate to the cell 2 L/min; Solution flow rate to wet scrubber 3 L/min; Precursor concentration of the electron mediator 50 mM Ni(II); SF 6 feed concentration 5 ppm; The gas flow rate was 0.5 L/min.

도 3의 a를 보면, 초기 5분은 SF6가 약 12% 흡수되었고, 이는 30분에 0% 흡수까지 급격히 감소한 후 실험이 끝날 때까지 유지되었다. 다시 말해서, 30분 후에 배출되는 SF6의 농도가 공급 농도에 도달했는데, 이는 더 이상의 흡수 없이 SF6가 완전히 배출됨을 의미하며, SF6가 매우 소수성임에도 불구하고 10 M KOH 수용액에 매우 낮은 농도로 흡수됨을 보여주는 것이다.Referring to a of FIG. 3, in the initial 5 minutes, SF 6 was absorbed by about 12%, which rapidly decreased to 0% absorption in 30 minutes, and was maintained until the end of the experiment. In other words, the concentration of SF 6 released after 30 minutes has reached the supply concentration, which means that SF 6 is completely discharged without further absorption, and although SF 6 is very hydrophobic, it has a very low concentration in 10 M KOH aqueous solution. It shows that it is absorbed.

SF6는 불활성 기체이지만, 반응 중간 생성물인 SF2는 대기 중 분자 O2와 쉽게 반응하여, 하기 식 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 독성을 가진 SOF2 및 SO2F2 화합물을 형성한다. 동시에, 하기 식 3 및 4에 나타낸 바와 같이, SF2가 원자 산소(O(3P))와 반응하면 SO2가 생성된다.SF 6 is an SF 2, but an inert gas, reacting the intermediate product forms an SOF 2 and SO 2 F 2 compound, with toxicity as shown in the following, to readily react with molecular O 2 in the atmosphere formula 1 and 2. At the same time, as shown in equations 3 and 4 below, when SF 2 reacts with atomic oxygen (O( 3 P)), SO 2 is produced.

(식 1) SF2 + O → SOF2 (Equation 1) SF 2 + O → SOF 2

(식 2) SF2 + O2 → SO2F2 (Equation 2) SF 2 + O 2 → SO 2 F 2

(식 3) SF2 + O(3P) → SOF + F(Equation 3) SF 2 + O( 3 P) → SOF + F

(식 4) SOF + O(3P) → SO2 + F(Equation 4) SOF + O( 3 P) → SO 2 + F

또한, 도 3의 b를 보면, 5 M H2SO4에서는 흡수를 통한 SF6의 제거가 거의 일어나지 않았으며, 약 0.2 ppm의 SF6만이 흡수되고 유지되었다.In addition, when looking at b of FIG. 3, the removal of SF 6 through absorption in 5 MH 2 SO 4 hardly occurred, and only about 0.2 ppm of SF 6 was absorbed and maintained.

도 3의 c는 10 M KOH의 전기분해 동안 SF6의 흡수 및 배출 결과로, SF6의 흡수가 4분 내에 21%로 갑자기 증가하다가, 그 후 35분 동안 0%로 급격히 감소하는 것이 관찰되었는데, 이는 KOH 수용액에서 직접 전기화학적 환원(DER, direct electrochemical reduction)에 의한 SF6 제거가 없음을 나타낸다.3c is observed as a result of absorption and discharge of SF 6 during electrolysis of 10 M KOH, the absorption of SF 6 suddenly increases to 21% in 4 minutes, and then rapidly decreases to 0% in 35 minutes. , This indicates that there is no removal of SF 6 by direct electrochemical reduction (DER) in KOH aqueous solution.

도 3의 d는 5 M H2SO4의 전기분해 동안 SF6의 흡수 및 배출 결과로, SF6의 흡수는 관찰되지 않았다.3d shows the absorption and discharge of SF 6 during the electrolysis of 5 MH 2 SO 4 , the absorption of SF 6 was not observed.

한편, 도 3의 e는 Ni(Ⅱ)를 함유하는 음극액의 전기분해 동안 SF6의 흡수 및 배출 결과로, 실험 시간의 끝에 단지 0.2 ppm만 남기고, 5분 내에 95%의 SF6가 제거되었으며, 이는 SF6 제거가 균일한 저전압 전자매개체에 의해 일어났음을 확인시켜 준다.On the other hand, e of FIG. 3 is a result of absorption and discharge of SF 6 during electrolysis of a catholyte containing Ni(II), leaving only 0.2 ppm at the end of the experiment time, and 95% of SF 6 removed within 5 minutes. , This confirms that the removal of SF 6 was caused by a uniform low voltage electron mediator.

또한, 도 4의 파트 1에 도시된 바와 같이, Ni(I) 환원 공정에서 5 ppm으로 공급된 SF6는 95%나 제거되었으나, 그 생성물은 SOF2 3 ppm, SO2F2 4 ppm, OF2 7 ppm 및 SO2 3 ppm인 것으로 밝혀졌다. 이들은 모두 독성을 가진 유독 가스로, 플라즈마 기술에 의해 생성된 생성물과 유사하다.In addition, as shown in Part 1 of FIG. 4, in the Ni(I) reduction process, SF 6 supplied at 5 ppm was removed by 95%, but the product was SOF 2 3 ppm, SO 2 F 2 4 ppm, OF It was found to be 2 7 ppm and SO 2 3 ppm. These are all poisonous toxic gases, similar to products produced by plasma technology.

독성이 없는 강력한 온실 가스로부터 유독 가스를 생산하는 것은 또 다른 환경적 위험임에 따라, 양극 반쪽셀에서 생성된 전자매개체 Ag(Ⅱ)에 의한 매개 전기화학 산화(MEO)라는 추가적인 제거 과정을 결합하였다.Producing toxic gases from strong non-toxic greenhouse gases combined with an additional removal process called mediated electrochemical oxidation (MEO) by the electron mediator Ag(II) produced in the anode half-cell, as it is another environmental risk. .

Ni(I) 생성과 동시에 생성된 Ag(Ⅱ)는 Ni(I)에 의한 MER에 의해 환원된 가스와 양극 스크러빙 컬럼에서 접촉하였으며, 그 결과 도 4의 파트 2에 도시된 바와 같이, MER 공정에 존재하는 소량의 SF6을 포함하여 SOF2, SO2F2, OF2 및 SO2 가스가 존재하지 않거나 거의 0%로 배출되어, MER 공정 중에 형성된 독성 가스 생성물이 거의 완전히 제거된 것을 확인할 수 있었다.Ag(II) produced at the same time as Ni(I) production was brought into contact with the gas reduced by MER by Ni(I) in the anode scrubbing column, and as a result, as shown in Part 2 of FIG. 4, the MER process SOF 2 , SO 2 F 2 , OF 2 and SO 2 gases, including a small amount of SF 6 present, were not present or discharged at almost 0%, confirming that the toxic gas products formed during the MER process were almost completely removed. .

그 외 최종 산물로 배출 가능한 가스 중 H2S 및 HF와 같은 생성물은 FTIR 가스 분석기를 통해 확인하였으며, 도 11에 도시된 바와 같이, 배출 가스에서는 H2S 및 HF 중 어떠한 것도 발견되지 않았다.Other products such as H 2 S and HF among the gases that can be discharged as a final product were confirmed through an FTIR gas analyzer, and as shown in FIG. 11, none of H 2 S and HF was found in the exhaust gas.

그 외 최종 산물로 배출 가능한 불소 가스(F2)는, 대칭성 요인으로 인해 FTIR로 분석 할 수 없음에 따라, 도 10에 도시한 것과 같이, 휴대용 불소 가스 검출기를 사용하여 출구 가스에서 불소 가스 감지 테스트를 하였으며, 휴대용 불소 가스 검출기가 담황색(a)에서 갈색(b)으로 변색되지 않음에 따라 불소 가스 역시 배출되지 않았음을 확인할 수 있었다. 이때, 휴대용 불소 가스 검출기는 일본 GASTEC 사의 휴대용 가스 불소 가스 검출기 17 번과 가스 샘플링 펌프 GV-1105 시스템을 사용하여 배출 가스를 테스트하였다.Fluorine gas (F 2 ), which can be discharged as a final product, cannot be analyzed by FTIR due to symmetry factors, and thus, a fluorine gas detection test is performed at the exit gas using a portable fluorine gas detector, as shown in FIG. 10. It was confirmed that the fluorine gas was not discharged as the portable fluorine gas detector was not discolored from pale yellow (a) to brown (b). At this time, the portable fluorine gas detector was tested for exhaust gas using a portable gas fluorine gas detector No. 17 from Japan GASTEC and the gas sampling pump GV-1105 system.

또한, 불소는 용액 형태로 존재할 수 있음에 따라, 불소 센서 이온 선택성 전극을 사용하여 분석하였다. pH 5 이하에서 불소 가스는 수소와 HF2 - 이온을 형성하며, 이는 생성된 불소 가스가 그 용액에서 빠져 나가지 않았음을 설명할 수 있다. SF6 제거 시간이 증가함에 따라 용액 중의 플루오르화물 이온의 농도가 11.8 ppm에서 120 ppm으로 증가하는 것을 불소 센서 이온 선택성 전극을 통해 확인하였으며, 이는 최종 불소 생성물이 플루오르화물의 형태임을 나타낸다. 이때, 불소 또는 불소 이온 선택 전극은 전극 모델 F001502003B(iSTEK, USA)를 사용하여 조업체의 지침에 따라 사용하였다.In addition, as fluorine may exist in solution form, it was analyzed using a fluorine sensor ion selective electrode. Under pH 5, fluorine gas forms HF 2 - ions with hydrogen, which may explain that the resulting fluorine gas did not escape from the solution. As the SF 6 removal time increased, the concentration of the fluoride ion in the solution increased from 11.8 ppm to 120 ppm through a fluorine sensor ion selective electrode, indicating that the final fluorine product was in the form of fluoride. At this time, the fluorine or fluorine ion selection electrode was used according to the manufacturer's instructions using the electrode model F001502003B (iSTEK, USA).

아울러, H2S 및 SO2, SOF2 및 SO2F2와 같은 황 함유 기체 생성물이 발견되지 않았기 때문에, 나머지 가능 최종 산물은 SO4 2-일 수 있다.In addition, since no sulfur-containing gaseous products such as H 2 S and SO 2 , SOF 2 and SO 2 F 2 have been found, the remaining possible final product may be SO 4 2- .

이상에 대하여, SF6로부터의 최종 산물 형성 반응 경로를 하기 식 5 내지 8에 나타내었다.Regarding the above, the reaction pathways for final product formation from SF 6 are shown in the following equations 5 to 8.

MER:MER:

(식 5) Ni(Ⅱ) + e- → Ni(Ⅰ)(Equation 5) Ni(Ⅱ) + e- → Ni(Ⅰ)

(식 6) 24Ni(Ⅰ) + 3SF6 + 12H2O → 24Ni(Ⅱ) + 7OF2 + SOF2 + SO2F2 + SO2 + 24H+ (Equation 6) 24Ni(Ⅰ) + 3SF 6 + 12H 2 O → 24Ni(Ⅱ) + 7OF 2 + SOF 2 + SO 2 F 2 + SO 2 + 24H +

MEO:MEO:

(식 7) Ag(Ⅰ) → Ag(Ⅱ) + e-(Equation 7) Ag(Ⅰ) → Ag(Ⅱ) + e-

(식 8) 9Ag(Ⅱ) + 7OF2 + SOF2 + SO2F2 + SO2 + 9H+ → 9Ag(Ⅰ) + 9HF2 - + 3SO4 2- (Equation 8) 9Ag (Ⅱ) + 7OF 2 + SOF 2 + SO 2 F 2 + SO 2 + 9H + → 9Ag (Ⅰ) + 9HF 2 - + 3SO 4 2-

도 5는 전기분해를 통한 전자매개체 생성 및 SF6 기체 제거 동안의 Ni(I) 및 Ag(Ⅱ)의 농도 변화를 나타낸 그래프로, SF6 제거 동안 전기생성된 Ni(I)의 농도는 6 mM에서 4 mM으로 변했으며, Ag(Ⅱ) 농도는 3 mM에서 2 mM로 변했다. 이로부터 SF6 제거가 MER 및 MEO 과정을 따른다는 것을 다시 한 번 확인하였다.FIG. 5 is a graph showing the concentration change of Ni(I) and Ag(II) during electron mediator generation and SF 6 gas removal through electrolysis. The concentration of Ni(I) generated during SF 6 removal is 6 mM. At 4 mM, and the Ag(II) concentration was changed from 3 mM to 2 mM. From this it was confirmed once again that SF 6 removal follows the MER and MEO procedures.

[실시예 2][Example 2]

실시예 1과 동일하게 실험을 진행하되, 가스의 유속을 달리하였다. 상세하게, 전기분해 실험 조건은 전해질 부피 600 ㎖; Pt가 코팅된 Ti 양극(49 ㎠) 및 Cu 음극(49 ㎠); 전류 밀도 25 mA/㎠; 셀에 대한 용액 유량 2 L/분; 습식 스크러버로의 용액 유량 3 L/분; 전자매개체의 전구체 농도 25 mM Ag(Ⅰ) 및 50 mM Ni(Ⅱ)이었으며, SF6 공급 농도는 5 ppm, 가스 유속은 0.2, 0.5, 1.0, 1.5 및 2.0 L/분으로 각각 실험을 진행하였다.The experiment was conducted in the same manner as in Example 1, but the gas flow rate was changed. Specifically, the conditions for the electrolysis experiment were: electrolyte volume of 600 ml; Pt coated Ti anode (49 cm 2) and Cu cathode (49 cm 2 ); Current density 25 mA/cm 2; Solution flow rate to the cell 2 L/min; Solution flow rate to wet scrubber 3 L/min; The precursor concentrations of the electron mediator were 25 mM Ag(I) and 50 mM Ni(II), the SF 6 supply concentration was 5 ppm, and the gas flow rates were 0.2, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 L/min, respectively.

그 결과를 도 6(MER) 및 도 7(MEO)에 도시하였다.The results are shown in Figure 6 (MER) and Figure 7 (MEO).

도 6에 도시된 바와 같이, MER에 의한 SF6 제거 효율 및 반응 생성물 형성의 변화 분석 결과, 곡선 a를 통해 알 수 있는 바와 같이 배출된 SF6 농도는 가스 유속 0.5 L/분 이상에서 약 3.8 ppm으로 거의 일정했다. 반면, 곡선 b, c 및 d를 통해 알 수 있는 바와 같이 2.6 ppm의 SOF2, 6.8 ppm의 OF2, 및 3.7 ppm의 SO2의 농도는 SO2 0.5 ppm, SOF2 및 OF2 0 ppm으로 감소하는 결과가 나타났다.As shown in FIG. 6, as a result of analyzing the change in the formation efficiency and reaction product of SF 6 by MER, the released SF 6 concentration is about 3.8 ppm at a gas flow rate of 0.5 L/min or more. As was almost constant. On the other hand, as can be seen from the curves b, c and d, the concentrations of SOF 2 of 2.6 ppm, OF 2 of 6.8 ppm, and SO 2 of 3.7 ppm decrease to 0.5 ppm of SO 2 , SOF 2 and OF 2 0 ppm. The result was.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, MEO에 의한 SF6 제거 효율 및 반응 생성물 형성의 변화 분석 결과, 곡선 a를 통해 알 수 있는 바와 같이 배출된 SF6 농도는 가스 유속 0.5 L/분 이상에서 약 4.2 ppm으로 거의 일정했다. 반면, 곡선 b, c 및 d를 통해 알 수 있는 바와 같이 독성 반응 생성물인 SOF2와 OF2는 모든 가스 유속에서 완전히 제거되었고, SO2는 잔류 가스 유속에서 0.5 ppm으로 약간 증가하였다.In addition, as illustrated in FIG. 7, as a result of analyzing the change in the efficiency of removal of SF 6 by MEO and the formation of reaction products, the concentration of SF 6 discharged as seen through curve a is about 0.5 L/min or more at a gas flow rate of about It was almost constant at 4.2 ppm. On the other hand, as can be seen from the curves b, c and d, the toxic reaction products SOF 2 and OF 2 were completely removed at all gas flow rates, and SO 2 slightly increased to 0.5 ppm at the residual gas flow rates.

MEO 동안의 SF6 농도의 증가는 SO2, SOF2 및 OF2 농도로 설명할 수 있는데, 이는 SOF2 및 OF2로부터의 F2가 높은 가스 유속에서 MER로부터의 제거되지 않은 SF6와 반응 할 수 있음을 의미한다. 또한, 생성된 S2F10, SO2F2 또는 SOF2 생성물은 다시 SF5 또는 SF4와 반응하여 다시 SF6를 생성하였다.The increase in the concentration of SF 6 during MEO can be explained by the concentrations of SO 2 , SOF 2 and OF 2 , where F 2 from SOF 2 and OF 2 will react with unremoved SF 6 from MER at high gas flow rates. It means you can. In addition, the resulting S 2 F 10 , SO 2 F 2 or SOF 2 product reacted with SF 5 or SF 4 again to generate SF 6 again.

[실시예 3][Example 3]

실시예 1과 동일하게 실험을 진행하되, SF6 공급 농도를 달리하였다. 상세하게, 전기분해 실험 조건은 전해질 부피 600 ㎖; Pt가 코팅된 Ti 양극(49 ㎠) 및 Cu 음극(49 ㎠); 전류 밀도 25 mA/㎠; 셀에 대한 용액 유량 2 L/분; 습식 스크러버로의 용액 유량 3 L/분; 전자매개체의 전구체 농도 25 mM Ag(Ⅰ) 및 50 mM Ni(Ⅱ)이었으며, 가스 유속은 0.5 L/분, SF6 공급 농도는 5, 10, 15, 20, 25 및 30 ppm으로 각각 실험을 진행하였다.The experiment was conducted in the same manner as in Example 1, but the SF 6 feed concentration was changed. Specifically, the conditions for the electrolysis experiment were: electrolyte volume of 600 ml; Pt coated Ti anode (49 cm 2) and Cu cathode (49 cm 2 ); Current density 25 mA/cm 2; Solution flow rate to the cell 2 L/min; Solution flow rate to wet scrubber 3 L/min; The precursor concentration of the electron mediator was 25 mM Ag(I) and 50 mM Ni(II), the gas flow rate was 0.5 L/min, and the SF 6 supply concentration was 5, 10, 15, 20, 25 and 30 ppm, respectively. Did.

그 결과를 도 8(MER) 및 도 9(MEO)에 도시하였다.The results are shown in Figure 8 (MER) and Figure 9 (MEO).

도 8에 도시된 바와 같이, MER에 의한 SF6 제거 효율 및 반응 생성물 형성의 변화 분석 결과, 곡선 a를 통해 알 수 있는 바와 같이 배출된 SF6 농도는 SF6 공급 농도가 증가함에 따라 일정하게 증가하였다. 반면, 곡선 b, c 및 d를 통해 알 수 있는 바와 같이, OF2, SOF2 및 SO2 농도는 SF6 공급 농도 15 ppm까지 증가한 다음 감소하였다.As shown in FIG. 8, as a result of analyzing the change in the efficiency of removal of SF 6 and the formation of reaction products by MER, the discharged SF 6 concentration increases as the SF 6 supply concentration increases, as can be seen through the curve a. Did. On the other hand, as can be seen from the curves b, c and d, the OF 2, SOF 2 and SO 2 concentrations increased to 15 ppm SF 6 and then decreased.

동시에, 도 9에 도시된 바와 같이, MEO에 의한 SF6 제거 효율 및 반응 생성물 형성의 변화 분석 결과, MER 공정에 의한 반응 생성물은 MEO 공정 동안 모든 공급 농도에서 완전히 제거되었으며, MER 공정보다 1 또는 2 ppm 더 높은 SF6 농도가 각 공급 농도에서 발견되었다.At the same time, as shown in FIG. 9, as a result of analyzing the change in the efficiency of SF 6 removal by MEO and reaction product formation, the reaction product by the MER process was completely removed at all feed concentrations during the MEO process, and 1 or 2 than the MER process. A higher SF 6 concentration in ppm was found at each feed concentration.

이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. Although the present invention has been described through specific matters and limited embodiments as described above, it is provided only to help a more comprehensive understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention pertains Those skilled in the art can make various modifications and variations from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and should not be determined, and all claims that are equivalent or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the spirit of the invention. .

Claims (13)

a) 제1전자매개체의 전구체를 포함하는 음극액을 음극액 저장조에 투입하고, 제2전자매개체의 전구체를 포함하는 양극액을 양극액 저장조에 투입하는 단계;
b) 상기 제1전자매개체의 전구체를 포함하는 음극액을 음극실에 주입하고, 상기 제2전자매개체의 전구체를 포함하는 양극액을 양극실에 주입한 후, 전류를 인가함으로써 상기 제1전자매개체의 전구체를 환원시켜 제1전자매개체를 포함하는 음극액을 제조함과 동시에 상기 제2전자매개체의 전구체를 산화시켜 제2전자매개체를 포함하는 양극액을 제조하는 단계;
c) 상기 제1전자매개체를 포함하는 음극액에 SF6를 용해하여 상기 제1전자매개체와 상기 SF6를 반응시켜 매개 전기화학적 환원을 통해 SF6를 제거하면서 SF6로부터 반응 생성물을 생성하는 단계; 및
d) 상기 제2전자매개체를 포함하는 양극액에 상기 반응 생성물을 용해하여 상기 제2전자매개체와 상기 반응 생성물을 반응시킴으로써, 매개 전기화학적 산화를 통해 상기 반응 생성물을 제거하는 단계;를 포함하는, SF6의 매개 전기화학적 제거 방법.
a) introducing a catholyte solution containing a precursor of the first electronic medium into the catholyte storage tank and anolyte solution containing a precursor of the second electronic medium into the anolyte storage tank;
b) by injecting a catholyte containing the precursor of the first electron mediator into the cathode chamber, and injecting a cathode liquid containing the precursor of the second electronic mediator into the anode chamber, and then applying a current to apply the current to the first electronic mediator Preparing a catholyte containing a second electron mediator by oxidizing the precursor of the second electron mediator while simultaneously preparing a catholyte containing the first electron mediator by reducing the precursor of the;
c) generating a reaction product from SF 6, while removing the second SF to dissolve the SF 6 in the catholyte to one containing an electron mediator by the reaction of the first electron mediator and the SF 6 through the medium electrochemical reduction 6 ; And
d) dissolving the reaction product in the anolyte containing the second electron mediator to react the second electron mediator with the reaction product, thereby removing the reaction product through mediated electrochemical oxidation; Method of mediating electrochemical removal of SF 6 .
제 1항에 있어서,
상기 제1전자매개체의 전구체는 [Ma x+(HA)y]z-이며, 상기 제1전자매개체는 [Ma (x-1)+(HA)y](z+1)-(이때, Ma는 전이금속이며, HA는 할로겐물질 또는 유사 할로겐물질이며, x, y 및 z는 2 내지 10의 자연수로 y-x=z를 만족한다.)인, SF6의 매개 전기화학적 제거 방법.
According to claim 1,
The precursor of the first electron mediator is [M a x+ (HA) y ] z- , and the first electron mediator is [M a (x-1) + (HA) y ] (z+1)- (where M a is a transition metal, HA is a halogen material or a similar halogen material, x, y and z are natural numbers of 2 to 10 to satisfy yx=z.), a method of mediating electrochemical removal of SF 6 .
제 2항에 있어서,
상기 제1전자매개체의 전구체는 [Ni2+(CN)4]2-이며, 상기 제1전자매개체의 전구체가 환원된 제1전자매개체는 [Ni1+(CN)4]3-인, SF6의 매개 전기화학적 제거 방법.
According to claim 2,
The precursor of the first electron mediator is [Ni 2+ (CN) 4 ] 2- , and the first electron mediator from which the precursor of the first electron mediator is reduced is [Ni 1+ (CN) 4 ] 3- phosphorous, SF 6 , mediated electrochemical removal method.
제 1항에 있어서,
상기 제2전자매개체의 전구체는 Mb n+의 염이며, 상기 제2전자매개체는 Mb (n+1)+의 염(이때, Mb는 전이금속이며, n은 0 내지 5에서 선택되는 자연수이다.)인, SF6의 매개 전기화학적 제거 방법.
According to claim 1,
The precursor of the second electron mediator is a salt of M b n+ , and the second electron mediator is a salt of M b (n+1)+ (where M b is a transition metal, and n is a natural number selected from 0 to 5). Phosphorus, a method for the removal of mediated SF 6 by electrochemical.
제 4항에 있어서,
상기 제2전자매개체의 전구체는 AgNO3 또는 Ag2(NO3)2이며, 상기 제2전자매개체의 전구체가 산화된 제2전자매개체는 AgSO4 또는 Ag(NO3)2인, SF6의 매개 전기화학적 제거 방법.
The method of claim 4,
The precursor of the second electron mediator is AgNO 3 or Ag 2 (NO 3 ) 2 , and the second electron mediator in which the precursor of the second electron mediator is oxidized is AgSO 4 or Ag(NO 3 ) 2 , the mediator of SF 6 Electrochemical removal method.
제 1항에 있어서,
상기 양극액은 산성 용액을 포함하며, 상기 음극액은 염기성 용액을 포함하는 것인, SF6의 매개 전기화학적 제거 방법.
According to claim 1,
The anolyte solution includes an acidic solution, and the catholyte solution comprises a basic solution, the method of mediating electrochemical removal of SF 6 .
제 6항에 있어서,
상기 산성 용액의 pH는 1 이하이고, 염기성 용액의 pH는 13 이상인, SF6의 매개 전기화학적 제거 방법.
The method of claim 6,
The pH of the acidic solution is 1 or less, the pH of the basic solution is 13 or more, SF 6 mediated electrochemical removal method.
제 1항에 있어서,
상기 b)단계에서 전류는 1 내지 100 mA/㎠의 전류 밀도로 인가되는 것인, SF6의 매개 전기화학적 제거 방법.
According to claim 1,
In step b), the current is applied at a current density of 1 to 100 mA/cm 2, the method of mediating electrochemical removal of SF 6 .
제1전자매개체를 포함하는 음극액이 수용된 음극액(catholyte) 저장조, 제2전자매개체를 포함하는 양극액이 수용된 양극액(anolyte) 저장조, 격막셀, 및 전원공급부를 포함하는 전해셀;
상기 음극액 저장조의 상부에 구비된 제1습식 스크러버 및 상기 양극액 저장조의 상부에 구비된 제2습식 스크러버;
상기 음극액 저장조의 상단부를 통해 상기 제1습식 스크러버의 하단부로 SF6를 공급하는 SF6 공급기; 및
상기 제1습식 스크러버의 상단부와 상기 양극액 저장조의 상단부 또는 제2습식 스크러버의 하단부를 연결하는 기체이동관을 포함하며,
상기 기체이동관은 상기 제1습식 스크러버에서 SF6의 분해에 의해 생성되는 반응 생성물을 상기 제2습식 스크러버로 이동시켜 제거되도록 하는, SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템.
An electrolytic cell including a catholyte storage tank containing a catholyte containing a first electronic medium, an anolyte storage tank containing anolyte containing a second electronic medium, a diaphragm cell, and a power supply;
A first wet scrubber provided above the catholyte reservoir and a second wet scrubber provided above the anolyte reservoir;
An SF 6 feeder for supplying SF 6 to the lower end of the first wet scrubber through the upper end of the catholyte reservoir; And
It includes a gas transfer pipe connecting the upper end of the first wet scrubber and the upper end of the anolyte storage tank or the lower end of the second wet scrubber,
The gas transfer tube is to transfer the reaction product generated by the decomposition of SF 6 in the first wet scrubber to the second wet scrubber to be removed, mediated electrochemical removal system of SF 6 .
제 9항에 있어서,
제1전자매개체는 [Ma (x-1)+(HA)y](z+1)-(이때, Ma는 전이금속이며, HA는 할로겐물질 또는 유사 할로겐물질이며, x, y 및 z는 2 내지 10의 자연수로 y-x=z를 만족한다.)인, SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템.
The method of claim 9,
The first electron mediator is [M a (x-1)+ (HA) y ] (z+1)- (where M a is a transition metal, HA is a halogen or similar halogen, x, y and z Is a natural number from 2 to 10, which satisfies yx=z.), the intermediate electrochemical removal system of SF 6 .
제 10항에 있어서,
상기 제1전자매개체는 [Ni1+(CN)4]3-인, SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템.
The method of claim 10,
The first electronic medium is [Ni 1+ (CN) 4 ] 3- phosphorus, SF 6 mediated electrochemical removal system.
제 9항에 있어서,
상기 제2전자매개체는 Mb (n+1)+의 염(이때, Mb는 전이금속이며, n은 0 내지 5에서 선택되는 자연수이다.)인, SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템.
The method of claim 9,
The second electron mediator is a salt of M b (n+1)+ (where M b is a transition metal, and n is a natural number selected from 0 to 5), mediated electrochemical removal system of SF 6 .
제 12항에 있어서,
상기 제2전자매개체는 AgSO4 또는 Ag(NO3)2인, SF6의 매개 전기화학적 제거 시스템.
The method of claim 12,
The second electronic medium is AgSO 4 or Ag(NO 3 ) 2 , SF 6 mediated electrochemical removal system.
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