KR20000017686A - 튜브의중앙부에램프가삽입된광화학반응기의제작방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 튜브의 중앙부에 램프가 삽입된 광화학 반응기의 제작 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 광촉매와 광에너지를 활용하여 폐수 및 기상오염물질을 무해한 물질로 분해 처리하는 광화학 반응을 유발시킬 수 있는 반응기를 제작하는 제작 방법에 관한 것이다.
튜브 형태로 광촉매(26)인 티타니아가 내측에 결합되고 상·하 끝단에 나사부(12)가 형성된 반응기(16) 몸체 상하 일측에 유입구(22)와 배출구(24)를 형성하고, 상기 튜브 형태의 반응기(16) 몸체 내측에 램프(20)를 삽입하고 고무 패킹(15)을 램프(20)에 끼우는 것과, 나사부(14)가 일측에 부착되고 중앙에 홀(18)이 형성된 마개(10)를 반응기(16)의 나사부(12)에 마개(10)의 나사부(14)를 결합하여 일체형이 되게 결합하는 것으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 튜브의 중앙부에 램프가 삽입된 광화학 반응기의 제작 방법.
Description
본 발명은 튜브의 중앙부에 램프가 삽입된 광화학 반응기의 제작 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 광촉매와 광에너지를 활용하여 폐수 및 기상오염물질을 무해한 물질로 분해 처리하는 광화학 반응을 유발시킬 수 있는 반응기를 제작하는 제작 방법에 관한 것이다.
과학이 급속도로 발전하면서 모든 산업국가들은 민간시설, 상업시설 및 군사시설 등에서 배출되는 오염물질처리에 고심을 하고 있는 것이 현 실정이다.
이들에는 여러 유독용매들을 비롯하여 유기휘발물질(VOC), 염화유기물, 농약, 페놀종류 등이 있다. 최근에는 유독한 유기물처리에 고급산화법(Advanced Oxidation Processes; AOPs)의 이용이 많은 관심의 대상이 되어 연구되고 있으며, 이는 강력한 산화력을 갖고 있는 하이드록실 라디칼 (hydroxyl radical ; ·OH)을 이용하여 처리대상 물질을 액상이나 기상상태에서 이산화탄소 (CO2), 염화수소(HCl)이나 물(H2O)형태로 무기화(mineralization)시키는 것으로 ·OH를 생성시키는 방법에 따라서 여러 가지로 나누어진다. 이 중에서 광화학 반응이 상업화에 가장 근접한 기술이라 하겠다. 이 방법들은 기존의 화학적, 생물학적, 물리적 흡착, 촉매이용 방법 등이 다량의 산화제에 따른 부담감, 미생물의 적용여부, 흡착에 의한 2차 처리, 그리고 고가의 귀금속촉매 사용에 따른 경제성 등에 문제점이 지적되어 온 이후, 경제적이고 환경친화적인 방법으로 더욱 부각되어 오고 있는 것이 현 실정이다.
이를 극복하기 위하여 다양한 형태의 광화학반응 시스템을 적용해 왔으며, 최근에는 광섬유를 이용한 시스템도 운용을 해보고 있다. AOPs로 간주되는 처리방법들은 실온/실압 조건을 이용하는 운전조건의 용이성, 그리고 2차 처리가 필요 없다는 장점이 크게 작용하고, 또한 반응속도의 차이는 있지만 액상/기상 모두에 적용할 수 있다는 장점이 있어서 근래에는 탈취, VOC처리, SOx/NOx제거, CO2환원 등에 적용되고 있으며, 광섬유를 이용한 지하수처리나 화생방용 방독면 제조 등에도 응용연구가 진행 중에 있다.
그 연구 중에 광촉매를 이용한 연구가 가장 활발히 진행이 되었는데 반응의 효율에 조사된 광에너지의 최소한의 손실과 이 빛을 효율적으로 흡수하는 문제가 가장 큰 걸림돌이었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 광에너지의 손실을 없애고 광촉매가 효율적으로 빛을 받을 수 있는 반응기를 제작하는 방법과 상기 제작된 반응기로 오염물질을 처리하여 오염으로 찌들어가는 지구 환경을 보호하고자 하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기의 목적 달성을 위해 튜브 형태로 광촉매인 티타니아가 내측에 결합되고 상·하 끝단에 나사부가 형성된 반응기 몸체 상하 일측에 유입구와 배출구를 형성하고, 상기 튜브 형태의 반응기 몸체 내측에 램프를 삽입하고 고무 패킹을 램프에 끼우는 것과, 나사부가 일측에 부착되고 중앙에 홀이 형성된 마개를 반응기의 나사부에 마개의 나사부를 체결하여 일체형이 되게 결합하여 유입구와 배출구를 통해 오염 물질을 반응기 내측으로 통과하게 하여 오염물질을 정화할 수 있는 것을 제공함에 있는 것이다.
도 1은 본 발명 튜브의 중앙부에 램프가 삽입된 박막형 광화학 반응기 전체 구성도
도 2 는 본 발명 램프가 삽입된 튜브 박막형 광화학 반응기를 이용한 일산화 질소의 광분해 반응 결과도 (FTIR spectrum)
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(10) : 마개 (12)(14) : 나사부
(15) : 고무 패킹 (16) : 반응기
(18) : 홀 (20) : 램프
(22) : 유입구 (24) : 배출구
(26) : 광촉매 (28) : 간극
첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명 튜브의 중앙부에 램프가 삽입된 박막형 광화학 반응기의 전체 구성도,
도 2 는 본 발명 램프가 삽입된 튜브 박막형 광화학 반응기를 이용한 일산화 질소의 광분해 반응 결과도 (FTIR spectrum)를 나타낸 것이다.
튜브 형태로 광촉매(26)인 티타니아가 내측에 결합되고 상·하 끝단에 나사부(12)가 형성된 반응기(16) 몸체 상하 일측에 유입구(22)와 배출구(24)를 형성하고, 상기 튜브 형태의 반응기(16) 몸체 내측에 램프(20)를 삽입하고 고무 패킹(15)을 램프(20)에 끼우는 것과, 나사부(14)가 일측에 부착되고 중앙에 홀(18)이 형성된 마개(10)를 반응기(16)의 나사부(12)에 마개(10)의 나사부(14)를 결합하여 일체형이 되게 결합하는 것으로 구성되어진 것이다
본 발명의 작용은 다음과 같다.
본 발명 반응기(16)는 처리대상물질의 이동에 필요한 유입구(inlet)(22)와 배출구(outlet)(24) 통로를 제외하고 튜브형태이며, 위/아래 일부분을 마개(10)를 위해 각각 나사부(12)(14) 형태로 제작되었다.
상기 나사부(12)(14)를 형성한 이유는 램프(20)의 교환이나 기타 마개(10)의 체결과 분리가 용이하도록 하기 위하여 나사부(12)(14)를 형성한 것이다.
상기 반응기(16) 재질은 pyrex이며, 마개(10)는 중심부에 램프(20)를 위하여 램프(20)직경 만큼의 홀(18)이 있는 형태이다.
상기 램프(20)는 반응기(16)에 삽입 후 양끝을 마개(10) 중심부를 통과하게 한 후 막으면, 반응기(16) 중심부에 고정된 상태로 전원 공급 부분만이 도 1과 같이 반응기(16) 외부로 노출이 되게 된다.
전원은 홀(18) 통해 밖으로 돌출된 전극부를 통해 램프(20)는 점등이 될 수 있는 것이다.
상기 마개(10)를 막기 전 고무 패킹(15)을 끼워 오염물질인 유체의 유출을 막았으며 램프(20)와 반응기(16) 내벽 사이를 오염물질인 유체가 이동할 수 있도록 간극(28)을 주었으며 이 간극(28)은 작을수록 좋은 것이다.
상기 반응기(16) 내면 또는 램프(20)의 외면에 광촉매(26) 코팅을 하고, 슬러리 형태로도 사용 가능한 것은 물론 유리구슬이나 세라믹에 광촉매를 담지하여 충전형으로도 사용할 수 있는 것이다.
상기 광촉매(26)의 코팅은 스프레이법을 활용하였으며, 충전물의 구성은 진공건조법을 응용하여 달성하였다.
이러한 반응기(16)를 구성한 예로서 자외선 램프(20)를 끼워 제조된 반응기 3개를 직렬로 사용하여 NO(일산화질소)를 이산화티타니아 광촉매(26)를 내벽에 코팅하여 도 2에 도시한 바와 같이 분해시켰다. 광촉매는 이산화티타니아 이외에도 다양한 광촉매(철산화물(Fe2O3), 아연산화물(ZnO) 등)과 혼합광촉매(니켈-티타니아, 철-티타니아, 몰리브데늄-티타니아, 나니오비움-티타니아, 실리카-티타니아 혼합촉매, 백금담지 티타니아 등) 등을 박막으로 코팅하였다.
상기의 결과는 초기 농도를 780ppm으로 했을 때 반응 때에 반응 시간에 따라 NO가 제거되는 현상을 확인할 수 있는 것이다.
그러므로 본 발명은 유독용매들을 비롯하여 유기휘발물질(VOC), 염화유기물, 농약, 페놀종류 등이 있는 액상 폐수나 기상 오염물질 등의 유독물질을 광화학 반응기를 통해 정제하여 환경을 보호할 수 있는 발명인 것이다.
Claims (4)
- 튜브 형태로 광촉매(26)인 티타니아가 내측에 결합되고 상·하 끝단에 나사부(12)가 형성된 반응기(16) 몸체 상하 일측에 유입구(22)와 배출구(24)를 형성하고, 상기 튜브 형태의 반응기(16) 몸체 내측에 램프(20)를 삽입하고 고무 패킹(15)을 램프(20)에 끼우는 것과, 나사부(14)가 일측에 부착되고 중앙에 홀(18)이 형성된 마개(10)를 반응기(16)의 나사부(12)에 마개(10)의 나사부(14)를 결합하여 일체형이 되게 결합하는 것으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 튜브의 중앙부에 램프가 삽입된 광화학 반응기의 제작 방법.
- 반응기(16) 내면 또는 램프(20)의 외면에 광촉매(26) 코팅을 하고, 슬러리 형태로도 사용 가능한 것은 물론 유리구슬이나 세라믹에 광촉매를 담지하여 충전형으로도 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 튜브의 중앙부에 램프가 삽입된 광화학 반응기의 제작 방법.
- 제 2항에 있어서;상기 광촉매(26)의 코팅은 스프레이법을 활용하는 것과, 충전물의 구성은 진공건조법을 응용하는 것으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 튜브의 중앙부에 램프가 삽입된 광화학 반응기의 제작 방법.
- 제 2 항에 있어서;반응기 내측에 코팅되는 혼합광촉매(26)는 (니켈-티타니아, 철-티타니아, 몰리브데늄-티타니아, 나니오비움-티타니아, 실리카-티타니아 혼합촉매, 백금담지 티타니아 등)를 사용하는 것을 특징으로 하는 튜브의 중앙부에 램프가 삽입된 광화학 반응기의 제작 방법.
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