KR19990023429A

KR19990023429A - 배기가스처리용의 흡착제 및 그 흡착제를 이용한 다이옥신류의제거방법

Info

Publication number: KR19990023429A
Application number: KR1019980032085A
Authority: KR
Inventors: 가츠히사 혼다; 노리아키 하마다; 마사즈미 야마시타; 히로후미 나카무라
Original assignee: 시라이시 쇼우조우; 미우라고교 가부시키카이샤
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 1999-03-25
Also published as: KR100450731B1

Abstract

저가이면서 흡착성이 뛰어나며 또한 안전하고 관리가 용이하며, 게다가 리사이클도 가능한 배기가스처리용의 흡착제를 제공하고, 이 흡착제를 이용하여 배기가스중의 다이옥신류를 제거하는 방법으로서, 재를 알칼리수용액과 혼합하고, 90℃정도로 가열하여 얻어지는 인공제올라이트에 Ca화합물을 혼합시켜 입상의 흡착제로 성형한다. 또한 배기가스라인에 배기가스온도를 250℃이하로 유지하는 관리구역을 설치하고, 이 관리구역에 인공제올라이트에 의해 성형된 흡착제를 분무하는 공정과 이 분무위치보다도 하류측에서 다이옥신류를 흡착한 상기 흡착제를 포집하는 공정을 구비한다.

Description

배기가스처리용의 흡착제 및 그 흡착제를 이용한 다이옥신류의 제거방법

본 발명은 인공 제올라이트를 이용한 배기가스처리용의 흡착제에 관한 것으로, 특히 배기가스중의 다이옥신류 등을 확실하게 흡착함과 함께 흡착한 다이옥신류를 분해하는 처리에 의해 흡착성능을 회복할 수 있는 배기가스처리용의 흡착제에 관한 것이며, 또한 이 흡착제를 이용하여 배기가스중으로부터 다이옥신류를 용이하게 제거하는 방법에 관한 것이다.

다이옥신이라는 것은 폴리염화디벤조파라디옥신(PCDD_s)의 통칭이며, 염소의 치환수와 치환위치에 따라서 8종류의 동족체와 75종류의 이성체가 존재한다. 이 중 2,3,7,8-4염화디벤조디옥신(2,3,7,8-T₄CDD)는 최강의 독성을 가지고 있다. 또한 같은 구조와 성질을 갖는 화합물에 폴리염화디벤조푸란(PCDF_s)이 있고, 염소의 치환기와 치환위치에 따라서 8종류의 동족체와 135종류의 이성체가 존재한다.

일반적으로는 다이옥신과 푸란을 총칭하여 다이옥신류라고 칭하고 있지만, 다이옥신류는 강한 급성독성을 가지고 있는 것이 널리 알려져 있다. 이 다이옥신류의 독성은 동족체와 이성체사이에서 크게 다르므로, 가장 독성이 강한 2,3,7,8-T₄CDD의 독성으로 환산하여 총량으로서의 독성평가를 행하고 있다. 2,3,7,8-T₄CDD의 독성을 1로 한 상대치가 독성등가환산계수(TEF)이며, 각 이성체의 실측농도에 각각의 TEF를 곱한 수치의 총계를 독성등가농도(TEQ)라고 불러 독성의 지표로 하고 있다.

이와 같은 다이옥신류는 일반폐기물과 산업폐기물의 소각로에서도 발생하는 것이 알려져 있고, 소각로에서 발생하는 다이옥신류를 제거하는 흡착제도 여러 가지 제안되어 있다. 그러나 어느 흡착제도 충분히 염가라고는 하지 않고, 소형의 소각로에 이용하는데 반드시 적합한 것이라고는 하지 않았다. 또한 학교에 설치되는 소각로처럼 배치(batch)적으로 운전되는 소각로는 배출하는 다이옥신류를 5ngTEQ/Nm³이하로 하는 것이 요망되고 있지만(후생성의 가이드라인치), 이 가이드라인치를 만족하는 흡착성을 구비함과 함께 리사이클가능하고 저가인 흡착제를 실현할 수 있으면, 환경오염을 방지하는데 극히 바람직하다.

또한 종래 비교적 대형의 소각로에서 발생하는 배기가스중의 다이옥신류의 처리방법으로서, 배기가스라인에 분말상의 활성탄을 분무하고, 이 활성탄에 다이옥신류를 흡착한 후, 백필터(bag filter) 등의 집진기에 의해 상기 활성탄을 포집하는 방법이 있는데, 이 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다. 우선 고온하에서 폭발하는 위험성이 있기 때문에, 배기가스의 온도관리를 엄밀하게 행할 필요가 있다. 또한 활성탄의 입자형상이 모가 나 있기 때문에, 백필터의 재생시(역분무에 의한 제거시)에 흔들어 떨어지기 어렵다. 또한 비용이 높다. 또한 다이옥신류를 포착한 활성탄은 일부를 재생하여 재이용할 수 있지만, 대부분이 최종적으로 소각처분 등이 필요한 폐기물이 되고 만다.

본 발명은 상기와 같은 사회적요청에 기초함과 함께, 상기 문제점을 감안하여 저가이면서 흡착성이 뛰어나며 또한 안전하고 관리가 용이하며, 게다가 리사이클도 가능한 배기가스처리용의 흡착제를 제공하는 것을 목적으로 함과 동시에, 이 흡착제를 이용하여 배기가스중의 다이옥신류를 제거하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 흡착제의 사용예를 도시한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 흡착제를 이용한 흡착제거장치의 일례에 대한 평면도(a)와 우측면도(b)를 도시한 개략도

도 3은 도 2에 나타내는 흡착제거장치에 대한 정면도를 도시한 개략도.

도 4는 인공제올라이트 카트리지의 제조 및 유지관리의 처리사이클을 도시한 개략도

도 5는 본 발명에 따른 제거방법을 구체화하는 제거장치의 제 1실시예를 나타내는 개략도.

도 6은 본 발명에 따른 제거방법을 구체화하는 제거장치의 제 2실시예를 나타내는 개략도.

도 7은 배기가스중의 다이옥신류의 제거율을 나타내는 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 소형소각로 2 흡착제거장치

3 냉각탑 4 흡착탑

5 스프레이노즐 6 송풍기

7 인공제올라이트 카트리지 10 배기가스라인

11 관리구역 12 보일러

13 분무부 14 집진장치

15 염기성흡수제분무부

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 배기가스처리용의 흡착제는, 우선 청구항 1에 기재된 발명은, 재를 알칼리수용액과 혼합하고, 90℃정도로 가열하여 얻어지는 인공제올라이트에 Ca화합물을 혼합시켜 입상의 흡착제로 성형하여 된 것을 특징으로 하고 있다. 또한 청구항 2에 기재된 발명은, 상기 알칼리수용액이 2.5N∼3.5N의 NaOH수용액인 것을 특징으로 하고 있다. 그리고, 청구항 3에 기재된 발명은, 상기 흡착제가 결합제에 의해 2mmΦ∼10mmΦ의 입경으로 성형되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

그리고, 청구항 4에 기재된 발명은, 배기가스중의 다이옥신류의 제거방법으로서, 배기가스라인에 배기가스온도를 250℃이하로 유지하는 관리구역을 설치하고, 이 관리구역에 인공제올라이트에 의해 성형된 흡착제를 분무하는 공정과, 상기 분무위치보다도 하류측에서 다이옥신류를 흡착한 상기 흡착제를 포집하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하고 있다. 또한 청구항 5에 기재된 발명은, 상기 관리구역에 있어서 상기 포집위치보다도 상류측에 염기성흡수제를 분무하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 또한 청구항 6에 기재된 발명은 상기 관리구역에 있어서 배기가스온도를 100℃∼250℃로 유지하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 특징은, 다이옥신류의 흡착제로서 제올라이트를 사용하는 점에 있다. 제올라이트는 X_mY_nO_2n·SH₂O(X=Na, Ca, K 등, Y=Si+Al, S는 일정하지 않음)의 일반식으로 나타내어지는 함수아미노규산염이지만, 본 발명에서는 천연제올라이트와 합성제올라이트가 아니라 인공제올라이트를 이용하는 것이 적합하다.

인공제올라이트라는 것은 석탄재 등을 원료로서 합성되는 제올라이트를 말하며, 어느 정도 순수한 원료(규산과 수산화알루미늄 등)를 필요로 하는 합성제올라이트와는 구별되는 것이다. 이 인공제올라이트에는 제올라이트로 완전히 되지 않은 중간생성물과 활성탄같은 유기물이 함유되어 있으며, 제올라이트순품의 함유율과 순정도는 합성제올라이트와 천연제올라이트의 중간에 위치하고 있다. 그러나 인공제올라이트는 합성제올라이트보다 염가이다(천연제올라이트와 동등 또는 그 이하)라고 하는 이점 뿐만 아니라 함유하는 불순물(중간생성물과 미연소탄소분)에 기인하여 흡착성능과 표면산성 등의 유용한 특성을 가지고 있다. 또한 양이온교환용량은 천연제올라이트와 동등하거나 3배정도이다.

인공제올라이트는 시판의 것을 이용하여도 좋지만 재로 제조한 것을 이용하는 것이 비용적으로 유리하다. 재로서 석탄과 펄프 등의 소각재는 잡다한 것을 포함하지 않는 점에서 좋지만, 그 외에 일반폐기물과 산업폐기물의 소각재 등을 이용할 수도 있다.

인공제올라이트를 제조하는 경우에는 우선 입경이 작은 것을 선택한 재와 수산화나트륨NaOH수용액(규정도 2.5N∼3.5N)을 90℃정도에서 12시간∼28시간 반응시킨다. 그 후, 염화칼슘CaCl₂를 2시간정도 반응시켜 Na을 Ca과 치환한다. 그리고 물로 세척한 후에 분말을 건조시키면 Ca형인공제올라이트가 생성된다. 여기에서 이 처리에 의해 생긴 생성물은 바르게는 제올라이트를 포함한 석탄재의 알칼리처리산물이라고 해야 할 것이다.

배기가스중의 염화수소가스(HCl가스)를 흡착시키기 위해 상기 Ca형인공제올라이트에 Ca화합물을 첨가하는 것이 좋고, 양자를 혼합시킨 후 유기물 혹은 무기질로 된 결합제에 의해 입상 혹은 원주상으로 성형하면 된다. Ca화합물은 예를들어 수산화칼슘Ca(OH)₂과 산화칼슘CaO이며, 그 첨가량은 배기가스중의 HCl가스의 양에 따라서 5중량%∼20중량%정도의 범위에서 적절히 설정된다. 일례를 들면 HCl가스가 적은 경우에는 Ca화합물의 함유량이 5중량%정도이며, 또한 HCl가스가 많은 경우에는 그 함유량이 15중량%정도이다.

흡착제의 입경은 특별히 한정되지 않지만 통상은 2mmΦ∼5mmΦ정도이다. 여기에서 배기가스량이 적고 압력손실이 문제가 되는 경우에는 5mmΦ∼10mmΦ로 설정하면 된다.

그런데 흡착제의 동작온도로서 Ca형 인공제올라이트의 흡착성능 외에 다이옥신류의 재합성과 장치의 부식온도를 고려하여 100℃∼250℃로 설정하고, 바람직하게는 120℃∼200℃이며, 보다 바람직하게는 150℃∼180℃정도로 설정하면 된다. 이 경우, 소각로로부터의 배기가스의 온도는 통상 800℃∼1000℃이므로 수냉방식 혹은 공냉방식 등에 의해 미리 250℃정도까지 예비냉각해 둘 필요가 있다.

또한, 본 발명의 흡착제에 따르면 다이옥신류와 HCl가스뿐만이 아니라 알데히드류, SO_x, 황화수소, 메르캡탄 등도 제거할 수 있다.

사용에 따라서 흡착제의 흡착성능이 떨어지면 흡착제를 바꿀 필요가 있지만, 소형소각로는 배치처리적으로 쓰레기를 소각하고 있으므로 비운전시에 흡착제를 바꾼다. 이 경우, 작업의 점을 고려하면 흡착제를 적절한 카트리지에 수납해 두는 것이 좋다.

그리고, 회수한 흡착제에는 다이옥신류 등이 흡착되어 있고, 이것을 그대로 폐기할 경우 다시 환경오염의 문제가 생긴다. 그래서 회수한 흡착제를 90℃로 가열한 수산화나트륨NaOH 또는 수산화칼륨KOH의 수용액(2.5N∼3.5N)에 10중량%∼20중량%의 알콜을 첨가하고, 8시간정도 반응시켜 다이옥신류를 분해시키지만, 본 발명에 있어서의 흡착제는 이 처리에 의해 인공제올라이트가 재합성된다고 하는 이점이 있다.

다이옥신류의 분해와 인공제올라이트의 재합성을 실현하는데에는 흡착제 1중량부에 대하여 8중량부∼15중량부이상의 알칼리알콜을 사용하면 된다. 알콜에는 메탄올 혹은 에탄올을 이용하는 것이 적합하다. 여기에서는 NaOH의 사용에 대하여 설명하였지만 KOH, 암모니아수NH₄OH 등 혹은 NaOH와 NH₄OH 또는 KOH와 NH₄OH의 혼합액을 이용하여도 좋다. 혹은 인공제올라이트를 무산소 또는 빈산소(貧酸素)하에서 450℃이상에서 가열함으로써 다이옥신류의 탈염소화를 일으켜 다이옥신류를 제거할 수 있다. 그리고 이렇게 하여 재합성된 인공제올라이트는 흡착제의 재료로서 재이용할 수 있다. 또한 재합성된 인공제올라이트는 토양개량제로서도 재이용할 수 있다.

그리고 본 발명은 소형소각로 등에서 배출되는 배기가스중의 다이옥신류의 제거에 적합하게 실시할 수 있다. 본 발명에 있어서는 소형소각로 등으로부터의 배기가스라인에 소정온도이하로 유지하는 관리구역을 설치하고, 이 관리구역에 인공제올라이트에 의해 성형된 흡착제를 분무하는 공정을 마련한다. 여기서 상기 관리구역에서 배기가스의 소정온도를 250℃이하로 조절함으로써 상기 인공제올라이트의 다이옥신류에 대한 흡착성능을 높게 유지할 수 있다. 이 온도관리구역의 온도조절방법에는 상기 배기가스라인에 보일러를 설치하고, 이 보일러를 사용하여 배기가스와 보일러급수를 열교환하는 방법 혹은 배기가스라인중에 공기 또는 물을 불어 넣는 방법 등이 있다.

다음으로 상기 분무위치보다도 하류측에 집진장치, 예를들어 백필터, 전기집진기 등을 설치하고, 다이옥신류를 흡착한 인공제올라이트를 포집하는 공정을 설치한다. 여기서 백필터로 포집한 경우, 다이옥신류를 흡착한 인공제올라이트는 상기 백필터내에 수용되어 있는 여과포에 포착되며, 정기적으로 공기를 사용하여 역세척을 행하여 여과포상의 인공제올라이트를 떨어 뜨린다. 그 후 떨어진 인공제올라이트는 상기와 같은 방법에 의해 재이용된다. 이상 설명한 공정에 있어서 상기 인공제올라이트는 연소 혹은 폭발하지 않으며, 따라서 안전하게 다이옥신류의 제거를 행할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서는, 상기 관리구역에 있어서 상기 포집위치보다도 상류측에 염기성흡수제를 분무하는 공정을 마련한다. 이에 따라서 배기가스중의 산성성분, 예를들어 염화수소 등이 제거된다.

또한 상기 관리구역의 배기가스온도를 100℃∼250℃로 유지함으로써 장치의 부식을 방지하고, 인공제올라이트의 흡착능력을 충분히 발휘시켜 배기가스중의 다이옥신류를 확실하게 제거할 수 있다.

[실시예]

이하 본 발명의 구체적 실시예를 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 1은 소형소각로(1)에서 발생하는 배기가스를 본 발명에 따른 흡착제를 내장하는 흡착제거장치(2)에 공급하여 배기가스중의 다이옥신류와 HCl가스 등을 흡착하여 제거하는 구성을 도시한 것이다. 이 흡착제거장치(2)는 소각능력이 1일당 5t미만의 소형소각로(1)로부터의 배기가스를 처리하는 것이며, 소형소각로(1)에서 배출되는 다이옥신류 등은 내장하는 인공제올라이트 카트리지에 흡착되도록 되어 있다.

도 2 및 도 3은 상기 흡착제거장치(2)의 개략구성을 나타낸 것이며, 각각 평면도(도 2a), 우측면도(도 2b) 및 정면도(도 3)를 나타내고 있다.

상기 흡착제거장치(2)는 도입되는 배기가스에 대하여 안개상의 물을 분무하는 냉각탑(3)과 배기가스로부터 다이옥신류를 제거하는 흡착탑(4)가 연통되어 구성되어 있다. 그리고 송풍기(유인형 드래프트팬/IDF)(6)과 예비송풍기(8)에 의해 배기가스를 유통시키고 있다. 따라서 상기 소형냉각로(1)로부터의 배기가스는 상기 냉각탑(3)의 도입구(3a)로부터 도입되어 수직하방으로 이동하지만, 이 때 스프레이노즐(5)로부터 분사되는 냉각수에 의해 냉각된다. 냉각된 배기가스는 상기 송풍기(6)에 의해 상기 흡착탑(4)를 향해 압출되며, 상기 흡착탑(4)에 도입된 배기가스는 인공제올라이트 카트리지(7)를 통과하여 상기 흡착탑(4)의 도출구(4a)로부터 배출된다.

그런데 배기가스중의 다이옥신류(PCDD_s와 PCDF_s)는 상기 인공제올라이트 카트리지(7)를 통과하는 과정에서 인공제올라이트층에 흡착되지만, 이 제올라이트층의 중앙에는 온도센서(도시생략)가 배치되며, 통과하는 배기가스의 온도가 소정온도가 유지되도록 제어된다. 구체적으로는 온도센서의 출력치에 따라서 상기 스프레이노즐(5)로부터의 분무량이 제어되도록 되어 있다.

다음으로 상기 흡착제거장치(2)를 이용한 실시데이타에 대하여 설명한다.

소형소각로(1)에 있어서, 골판지(중량90%)에 염화비닐수지PVC(중량10%)를 가하여 연소시키고, 발생하는 배기가스농도에 대하여 수회 실시한 바, 질소 78%∼82%, 산소 10%∼21% 및 이산화탄소 1%∼8%였다. 또한 HCl가스농도는 250ppm∼1300ppm이고, SO_x농도는 10ppm∼100ppm였다.

이 배기가스에 대하여, 상기 소형소각로(1)로부터의 직접배출부(A), 상기 냉각탑(3)의 도입구(3a)(B), 상기 송풍기(6)의 출구(C) 및 상기 흡착탑(4)의 도출구(4a)(D)의 4개소의 배기가스에 대하여 다이옥신류의 농도를 측정하였다. 이 때 배기가스의 유량과 상기 흡착탑(4)의 내부온도를 변화시켜 각각 3회씩 계측하였다.

여기서 사용한 흡착제는 인공제올라이트 85%에 산화칼슘CaO 15%를 혼합하여 결합제로 뭉쳐 2mmΦ∼5mmΦ의 입상으로 한 것이다. 이 경우의 인공제올라이트로서는 전술한 방법에 의해 석탄재로 제조한 Ca형인공제올라이트를 사용하였다.

Test-1 SV=1000/h
다이옥신온도	제1회ngTEQ/m³N	제2회ngTEQ/m³N	제3회ngTEQ/m³N	제거율%(D/B)
150℃∼180℃	ABCD	5350250.48	3028150.32	5129200.22	1회째 0.9962회째 1.1433회째 0.759제거율 99.03%
250℃∼300℃	ABCD	6870225.51	5456204.23	3235286.68	1회째 7.872회째 7.553회째 19.1제거율 88.5%

표 1은 SV=1000/h의 상태, 즉 SV(space velocity)는 1시간당 1000이며, 상기 인공제올라이트 카트리지(7) 용적의 100배의 배기가스를 유통시킨 상태에 있어서, 상기 흡착탑(4)의 내부온도를 150℃∼180℃로 관리한 경우와, 250℃∼300℃로 관리한 경우에 대하여 각 3회의 계측결과를 나타내고 있다. 상기 흡착탑(4)의 온도를 150℃∼180℃로 관리한 경우 다이옥신류의 제거율은 평균 99.03%이지만, 250℃∼300℃로 관리한 경우에는 평균 88.5%로 저하하는 것이 명백해졌다.

Test-2 SV=5000/h
다이옥신온도	제1회ngTEQ/m³N	제2회ngTEQ/m³N	제3회ngTEQ/m³N	제거율%(D/B)
150℃∼180℃	ABCD	4850220.44	4240180.48	5148170.31	1회째 0.882회째 1.23회째 0.65제거율 99.1%
250℃∼300℃	ABCD	5551266.15	7175215.85	3530153.51	1회째 12.12회째 7.83회째 11.7제거율 89.5%

표 2는 SV=5000/h의 상태에서 마찬가지의 실험을 한 경우의 각 3회의 계측결과를 나타내고 있다. 상기 흡착탑(4)의 내부온도를 150℃∼180℃로 관리한 경우 다이옥신류의 제거율은 평균 99.1%이지만, 250℃∼300℃로 관리한 경우에는 평균 89.5%로 저하하는 것이 명백해졌다.

또한 표 1 및 표 2의 실험에서는 배기가스중의 산소농도가 12%였다.

이상의 결과로부터, 배기가스의 유량은 1000/h∼5000/h정도에서 문제가 없고, 2000/h∼5000/h정도가 바람직하다 라고 생각된다. 또한 인공제올라이트층의 온도로서는 100℃∼250℃에서 문제가 없고, 바람직하게는 120℃∼200℃이며, 보다 바람직하게는 150℃∼180℃정도라고 생각된다. 그리고 250℃이상에서는 물리흡착성의 저하에 따른 흡착량의 감소가 생기는 것으로 예상된다.

	HCl	SO_X	O₂	CO₂	HC하이드로카본	NO_X
원배기가스	250∼1300ppm	10∼100ppm	10∼21%	1∼8%	10∼20ng/m³N	100∼150ppm
제올라이트처리후	35∼50ppm	∼1ppm	10∼20%	1∼10%	-	-
제거율	80∼90%	90%∼

표 3은 HCl가스와 SO_x의 제거율을 측정한 결과이며, 원배기가스중에 포함되어 있던 HCl가스는 산화칼슘CaO에 흡착되어 80%∼90%정도 제거된 것이 확인되었다. 또한 SO_x성분은 물세척과 제올라이트흡착에 의해 90%이상 제거되는 것이 확인되었다.

여기서 다이옥신류에 대한 흡착성능보다도 HCl가스와 SO_x에 대한 흡착성능의 쪽이 빨리 열화하므로, 상기 인공제올라이트 카트리지(7)의 교환시기는 SO_x의 배출량 등에 근거하여 결정할 수 있다.

반응시간	TEQ제거율(%)90℃ 2.5N NaOH	TEQ제거율(%)90℃ 3.5N NaOH
반응시간	1회째	2회째	3회째	1회째	2회째	3회째
1h2h3h	547695	508593	498798	488396	559098	588895

표 4는 사용후의 인공제올라이트에 대하여 본 발명에서의 수법에 의해 다이옥신류를 분해할 수 있는 것을 확인한 계측데이타를 나타내고 있다. 이 계측데이타는 NaOH수용액에 알콜을 첨가한 것에 사용후의 인공제올라이트를 투입하고, 90℃로 가열한 상태에서 교반하면서 수시간 반응시킨 결과를 나타내고 있다. 반응시간이 1시간, 2시간 및 3시간으로 변화시킬 때마다 TEQ제거율을 산출함과 함께 노르말농도가 2.5N과 3.5N의 경우에 대하여 TEQ제거율을 산출하고 있다. 이 결과에 따르면 노르말농도가 2.5N∼3.5N의 NaOH수용액에 알콜을 첨가한 것을 3시간정도 반응시키면 인공제올라이트를 재합성할 수 있는 것이 확인되었다. 또한 표면이 부서진 제올라이트에 대해서도 재결정하는 것이 인정되었다.

도 4는 본 발명에서의 흡착제의 제조 및 유자관리의 처리사이클을 나타낸 것이다. 우선 소형소각로(1)로부터 비산하는 재를 회수하여 상기 수법에 의해 인공제올라이트로 생성한다. 구체적으로는 재를 NaOH수용액(2.5N∼3.5N)에 혼합하고, 90℃로 가열해 12시간∼28시간 반응시킨 후, 2시간 CaCl₂로 반응시키고 그 후 물로 세척하여 건조시킨다. 그리고 적정량의 Ca(OH)₂를 첨가하고 결합제로 뭉치면 본 발명에 따른 흡착제(상기 실시예에서의 제올라이트 카트리지(7))가 생성된다.

또한 상기 소형소각로(1)에서는 소석회를 사용하고 있기 때문에 재중에 소석회를 많이(예를들어 20%이상) 포함하고 있는 경우에는 상기 소형소각로(1)로부터 회수한 재를 우선 HCl과 반응시켜 Ca성분을 제거한다. 물로 세척해 CaCl₂를 제거한 후, 재를 NaOH수용액(2.5N∼3.5N)에 혼합하고, 90℃로 가열해 12시간∼28시간 반응시켜 인공제올라이트를 제조할 수도 있다. 그리고 이렇게 하여 제조된 인공제올라이트는 흡착제(상기 인공제올라이트 카트리지(7))로서 뿐만 아니라 다른 용도, 예를들어 건축자재로서도 활용할 수 있다.

다음으로 본 발명에 따른 흡착제를 이용한 다이옥신류의 제거방법에 대하여 도 5 내지 도 7에 의거하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 제거방법을 구체화하는 장치의 제 1실시예를 나타내는 개략설명도이다.

도 5에서, 소형소각로(1)에는 배기가스라인(10)이 접속되어 있고, 이 배기가스라인(10)에 배기가스온도를 250℃이하로 유지하기 위한 관리구역(11)이 설치되어 있다. 이 관리구역(11)에는 보일러(12)와, 인공제올라이트에 의해 성형된 흡착제를 분무하는 분무부(13)와, 다이옥신류를 흡착한 흡착제를 포집하는 집진장치(백필터)(14)가 상류측으로부터 순차 설치되어 있다. 상기 분무부(13)는 구체적으로는 반응탑으로서 구성된다.

상기와 같이, 상기 보일러(12)에서 배기가스와 보일러급수의 열교환이 행해짐에 의해 배기가스온도가 250℃이하로 내려가며, 상기 보일러(12)의 하류측에서의 배기가스온도의 관리가 확실하게 행해진다. 또한 이 배기가스온도에 있어서는 인공제올라이트의 다이옥신류에 대한 흡착능력을 높게 유지할 수 있다.

상기 분무부(13)에 있어서, 분무되는 흡착제는 인공제올라이트가 이용된다. 이 인공제올라이트의 입경은 특별히 제한은 없지만 다이옥신류에 대한 흡착능력을 높게 한다. 즉 다이옥신류의 제거율을 높게 하기 위해서는 보다 작은 쪽이 바람직하다. 단, 입경이 너무 작으면 포집한 인공제올라이트에 의한 상기 집진장치(14)의 여과포의 눈막힘이 일어나고, 후술하는 바와 같은 역세척시에 다이옥신류를 흡착한 인공제올라이트의 떨어뜨림이 곤란하게 되므로, 입경은 예를들어 0.1㎛이상이 바람직하다. 또한 이 인공제올라이트는 배기가스 1Nm³당 10mg∼1000mg분무된다.

그런데 상기 집진장치(14)에서는 정기적으로 공기를 사용하여 역세척을 행하여 상기 집진장치(14)내에 수용된 여과포(도시생략)상에 포착되어 있는 다이옥신류를 흡착한 인공제올라이트를 떨어낸다. 여기서 상기 인공제올라이트는 구형을 하고 있으므로 상기와 같은 역세척시의 떨어 뜨림을 용이하게 행할 수 있다. 따라서 상기 인공제올라이트의 분무량을 늘리는 것과 또한 상기와 같은 역세척을 행하는 주기를 연장할 수 있으며, 결과적으로 여과포의 교환빈도를 적게 할 수 있다.

본 제 1실시예에 따르면, 소형소각로(1)에서 발생한 배기가스는 보일러(12)의 작용에 의해 그 온도가 250℃이하로 내려간다. 이 온도가 내려간 배기가스에 대하여 분무부에서 흡착제로서 인공제올라이트가 분무된다. 이에 따라서 배기가스중의 다이옥신류가 분무된 인공제올라이트에 흡착된다. 그 후 다이옥신류를 흡착한 인공제올라이트는 집진장치(14)에서 포집되며 배기가스중의 다이옥신류가 제거된다.

다음으로 본 발명의 제거방법을 구체화하는 장치의 제 2실시예를 도 6에 의거하여 설명한다. 본 제 2실시예는 상기 제 1실시예의 구성에 염기성흡수제분무부(15)를 가한 것이다. 이 염기성흡수제분무부(15)는 배기가스중의 염화수소 등의 성분을 제거하기 위한 것이며, 인공제올라이트의 분무부(13)와 집진장치(14) 사이에 설치되어 있다. 그리고 상기 염기성흡수제분무부(15)는 구체적으로는 반응탑으로서 구성된다. 상기 염기성흡수제분무부(7)를 제외한 구성은 상기 제 1실시예와 같으며, 따라서 그 상세한 설명은 생략한다.

그런데, 도 6에서 상기 염기성흡수제분무부(15)를 상기 분무부(13)의 하류측에 설치하고 있지만 이들의 순서가 역으로 되어 있어도 좋다. 또한 인공제올라이트와 염기성흡수제를 혼합하고 이 혼합물을 분무할 수도 있으며, 따라서 상기 염기성흡수제분무부(15)를 상기 분무부(13)와 겸용하여도 좋다.

또한 염기성흡수제로서는 예를들어 소석회(수산화칼슘)가 이용된다.

또한 본 발명의 제거방법에 의한 제거효과를 도 7에 의거하여 설명한다. 도 7은 소형소각로(1)에서 발생한 배기가스중의 다이옥신류의 제거율을 나타내는 그래프이며, 횡축은 배기가스온도를 나타내고, 종축은 다이옥신류의 제거율을 나타내고 있다. 도 7에 따르면, 배기가스온도가 300℃에서는 다이옥신류의 제거율이 0%가 되며, 인공제올라이트의 흡착능력이 없어진 것을 알 수 있다. 그리고 250℃이하에서는 인공제올라이트에 의한 다이옥신류의 제거가 충분히 행해지고 있는 것을 알 수있다. 이상 설명한 바와 같이, 250℃이하로 배기가스온도를 제어하면 다이옥신류의 제거효과가 충분히 발휘된다. 그러나 배기가스온도가 저온이 되면 장치를 관리하는 점에서 바람직하지 않다. 즉 100℃이하에서는 배기가스중의 산성성분의 결로에 의해 장치의 부식이 발생하기 쉽게 된다. 따라서 이 제거방법에서는 배기가스온도를 100℃∼250℃로 관리한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 흡착제는 제조비용이 저렴함에도 불구하고 다이옥신류를 제거하는데 충분한 흡착성을 가지고 있다. 게다가 사용 후에 흡착제를 회수하여 다이옥신류를 분해시키면, 이 처리에 의해 인공제올라이트를 재합성할 수도 있다는 이점이 있다. 또한 본 발명의 제거방법에 따르면, 안전하고 관리가 용이하며, 또한 저비용으로 리사이클이 가능한 방법을 제공할 수 있다.

Claims

재를 알칼리수용액과 혼합하고, 90℃정도로 가열하여 얻어지는 인공제올라이트에 Ca화합물을 혼합시켜 입상의 흡착제로 성형하여 된 것을 특징으로 하는 배기가스처리용의 흡착제.
제 1항에 있어서, 상기 알칼리수용액은 2.5N∼3.5N의 NaOH수용액인 것을 특징으로 하는 배기가스처리용의 흡착제.
제 2항에 있어서, 상기 흡착제는 결합제에 의해 2mmΦ∼10mmΦ의 입경으로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 배기가스처리용의 흡착제.
배기가스중의 다이옥신류의 제거방법으로서, 배기가스라인에 배기가스온도를 250℃이하로 유지하는 관리구역을 설치하고, 이 관리구역에 인공제올라이트에 의해 성형된 흡착제를 분무하는 공정과, 상기 분무위치보다도 하류측에서 다이옥신류를 흡착한 상기 흡착제를 포집하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 배기가스중의 다이옥신류의 제거방법.
제 4항에 있어서, 상기 관리구역에 있어서 상기 포집위치보다도 상류측에 염기성흡수제를 분무하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 배기가스중의 다이옥신류의 제거방법.
제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 관리구역의 배기가스온도를 100℃∼250℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 배기가스중의 다이옥신류의 제거방법.