KR200225374Y1 - 오염된 공기중의 악취 및 휘발성 유기물질 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기물질을 처리하는 장치에 관한 것이다.

이 오염공기 처리장치는 오염공기의 유입구와; 내부에 필터를 구비하여 먼지입자를 걸러주기 위한 전처리 챔버와; 오존발생 UV램프와 TiO₂계 광촉매를 구비하여 휘발성 유기물질(VOC)을 광반응처리하기 위한 광반응 챔버와; MnO₂를 함유한 오존반응촉매가 충진된 트레이를 구비하여 잔류 오존을 제거하기 위한 후처리 챔버 및 배기구를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 오염공기 처리장치에 의하여 산업시설이나 상업시설에서 발생되는 유해물질을 함유한 오염공기를 효과적이고, 경제적으로 처리할 수 있다.

Description

오염된 공기중의 악취 및 휘발성 유기물질 처리 장치{Apparutus for removing bad smell and volatile oganic compounds}

본 고안은 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기물질을 처리하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 TiO₂계 광촉매를 사용한 광산화 (photo-oxidation) 반응에 의하여 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기물질(VOC)을 제거하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 다양한 산업시설 또는 음식점등과 같은 상업용 시설에서 배기되는 공기는 악취가 심하고 인체 및 자연환경에 유해한 휘발성 유기물질(VOC)을 포함하고 있다. 따라서, 이러한 오염된 공기는 악취 및 휘발성 유기물질을 처리장치에 의하여 유해물질을 무해하게 처리한 후 대기중으로 배기하여야 한다.

종래의 오염공기 처리장치는 활성탄에 의한 흡착방법이나 산화흡착방법을 사용하였으나 이러한 방법을 사용하는 경우에 장치의 규모가 대형화되고, 많은 비용을 발생시켰으나, 이에 비하여 그 처리의 효과는 만족스럽지가 못했다.

이에, 독일의 '바이오클라이메틱(Bio Climatic)'사에서는 UV 광산화반응을 이용한 오염된 공기중의 악취 및 휘발성 유기물질의 처리장치를 개발하였는데, 도 1에는 상기 독일사의 오염공기 처리장치가 도시되어 있다. 도시된 장치의 구성을 살펴보면 오염공기의 유입구(1)와, 필터(3)를 구비하여 먼지입자를 걸러주기 위한 전처리 챔버(5)와; 오존발생 UV램프(7)가 공기 흐름방향을 가로질러 설치되어 상기 전처리 챔버(5)를 통과한 오염공기에서 휘발성 유기물질(VOC)을 광산화반응처리하기 위한 광산화반응 챔버(9)와; 탄소가 충진된 흡착수단(11)을 구비하여 상기 광산화반응 챔버(9)를 통과한 공기중에 포함된 미처리된 물질들을 흡착처리하기 위한 흡착 챔버(13) 및 배기구(15)를 포함하고 있다.

따라서, 상기 오염공기 처리장치에 유입된 공기는 전치리 챔버(5)를 거치면서 먼지입자가 걸러지고, 광산화반응 챔버(9)를 거치면서 유기화합물이 분해 및 산화되며, 흡착 챔버(13)를 거치면서 미제거물질이 흡착 처리된 후 배기된다.

그러나, 이러한 구조의 오염공기 처리장치는 광반응 챔버(9)에 오존발생 UV 램프(7)만 구비되고, 또한 상기 오존발생 UV 램프(7)는 공기가 흐르는 방향을 가로질러 설치되어 있으나, 악취나 휘발성 유기 물질의 처리 효율은 약 8 내지 9%에 불과하였다. 따라서, 이러한 처리되지 아니한 대부분의 미처리물질을 제거하기 위해서는 흡착 챔버(13)에서 탄소흡착처리하게 되는데, 이러한 탄소흡착수단(11)은 2 내지 3개월 단위로 교체하여야 하며, 그 유지 보수에 비용이 많이든다는 문제점이 있는 것이다.

이에 본 고안은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 광산화반응 챔버의 구조를 개선하고 TiO₂계 광촉매를 사용함으로써 광산화반응 단계의 효율을 극대화하여 탄소흡착처리가 필요하지 않는 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기 물질의 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기물질 처리장치의 단면도,

도 2는 본 고안에 따른 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기물질 처리장치의 일 실시예를 도시한 단면도,

도 3은 도 2의 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기물질 처리장치의 광촉매반응 챔버의 부분 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

51: 유입구 53a,53b: 필터

55: 전처리 챔버 57: 오존발생 UV 램프

58: 셀 59: 광촉매반응 챔버

61: 오존제거트레이 63: 후처리챔버

65: 공기 배출구

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 오염공기 처리장치는 오염공기가 유입되는 유입구와; 상기 유입구의 일단에 연결되고 내부에 필터를 구비하여 상기 유입구를 통하여 유입된 오염공기에서 먼지 및 미세 먼지입자를 걸러주기 위한 전처리 챔버와; 상기 전처리 챔버의 출구단부에 연결되고, 내부에는 오존발생 UV램프가 구비되고 TiO₂계 광촉매가 도포되어 상기 전처리 챔버를 통과한 오염공기에서 휘발성 유기물질(VOC)을 광산화반응 처리하기 위한 광산화반응 챔버와; 상기 광산화반응 챔버의 출구 단부에 연결되고 MnO₂를 함유한 촉매가 함유된 오존제거수단을 구비하여 상기 광반응 챔버를 통과한 공기에 함유된 잔류 오존을 제거하기 위한 후처리 챔버와; 상기 후처리 챔버의 출구 단부에 연결되는 공기 배출구를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 전처리 챔버의 내부에 구비되는 상기 필터는 오염된 공기중의 먼지입자를 걸러주기 위한 제 1 필터와 미세 먼지 입자를 걸러주기 위한 제 2 필터로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 광산화반응 챔버 내부에는 복수개의 오존발생 UV램프가 공기의 흐름방향을 따라 설치될 수 있는데, 특히 상기 광반응 챔버의 내부에 오염공기가 흐르는 방향으로 복수의 셀을 형성하고, 상기 각각의 셀의 내부에는 상기 오존발생 UV램프가 길이방향으로 설치되며, 각각의 셀 내면에 상기 TiO₂계 광촉매가 코팅되도록 구성될 수 있다.

이하, 본 고안을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2에는 본 고안의 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기 물질의 처리장치의 일 실시예가 개략적 단면도로 나타나 있다. 도시된 장치의 구성을 살펴보면 오염공기가 유입되는 유입구(51)의 일단에 전처리 챔버(55)가 연결되고, 상기 전처리 챔버(55)의 내부에는 공기의 흐름방향을 가로질러 필터(53a,53b)가 구비되어 있어, 유입구(51)를 통하여 유입된 오염공기가 이 필터(53a,53b)를 거치면서 먼지입자가 걸러지게 된다. 이때 상기 필터는 통상 크기의 먼지를 걸러주기 위한 통상의 필터 입자를 갖는 제 1 필터(53a)와, 미세한 먼지를 걸러주기 위하여 미세한 필터입자를 갖는 제 2 필터(53b)의 이중 구조를 가질 수 있는데 이러한 구조에 의하여 화학처리 이전에 물리적인 정화효율을 향상시킬 수 있다.

상기 전처리 챔버(55)의 출구 단부에는 광산화반응 챔버(59)가 연결되고, 그 광산화반응 챔버(59) 내부에는 오존발생 UV램프(57)가 구비되고 TiO₂계 광촉매(도시되지 않음)가 도포되어, 상기 전처리 챔버(55)를 통과한 오염공기 중 휘발성 유기물질(VOC)을 광산화반응처리하게 된다.

즉, 이러한 광산화반응에 의하여 휘발성 유기물질(VOC)과 악취물질등은 산화 분해되어 다른 유기물질이 아닌 무해한 산소, 이산화탄소 및 물로 변환되게 된다. 예컨대, 휘발성 유기물질(VOC) 중 톨루엔의 경우 이산화탄소로 산화 분해 되고, 디메틸벤젠의 경우 이산화탄소와 물로 산화분해된다.

이때, 상기 오존발생 UV램프(57)는 공기의 흐름방향을 따라 설치될 수 있는데, 이러한 구조는 공기의 흐름중 자외선등의 램프에서 발생되는 반응 성분과의 접촉을 더 지속시켜 반응 효율을 향상시키고, 상대적으로 더 짧은 시간에 더 많은 양의 오염공기를 정화처리할 수 있다. 특히, 이러한 반응 효율을 향상시키기 위하여 도 3의 광산화반응 챔버 사시도에 도시된 바와 같이 광산화반응 챔버(59)의 내부에 오염공기가 흐르는 방향으로 복수의 셀(58)을 형성하고, 상기 각각의 셀(58)의 내부에는 상기 오존발생 UV램프(57)가 길이방향으로 설치하며, 각각의 셀(58) 내면에 상기 TiO₂계 광촉매가 코팅되도록 구성할 수 있다. 이러한 구성은 장치의 규모를 줄이면서도 처리 효율을 향상시킬 수 있어 산업용의 대용량 오염공기 처리과정에서부터 음식점등의 소용량 오염공기 처리과정에까지 다양하게 적용할 수 있는 잇점이 있다.

또한, 상기 광산화반응 챔버(59)에서 TiO₂계 광촉매가 코팅되는 면은 접촉면적을 넓게 할 수 있도록 엠보싱처리하거나 다양한 형상의 돌기를 형성할 수 있다.

상기 광산화반응 챔버(59)의 출구 단부에는 후처리 챔버(63,도 2 참조)가 연결되고, 이 후처리 챔버(63)의 내부에는 MnO₂및 TiO₂, CuO₂, 탄소가 함유된 오존반응촉매가 충진된 오존제거 트레이(61)가 구비된다. 즉, 상기 광산화반응 챔버(59)를 통과한 공기에는 반응하지 않은 오존 성분이 남아있게 되는데, 이러한 잔류 오존은 다음 화학식과 같이 상기 이산화 망간(MnO₂)과 같은 오존반응 촉매와 반응하여 산소로 변환된다.

2MnO₂+5O₃→Mn₂O₇+ 6O₂

상기 후처리 챔버(63)의 출구 단부에는 공기 배출구(65)가 연결되어 정화처리된 공기가 대기중을 배출된다.

이와 같이 본 고안에 따른 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기 물질의 처리장치에서는, 유입구(51)를 통하여 유입된 공기가 전처리 챔버(55)에서 필터(53a,53b)를 거치면서 먼지입자 및 미세 먼지입자가 물리적으로 걸러진 후, 광산화반응 챔버(59)를 거치면서 휘발성 유기물질(VOC)이 자외선과 산소계활성종 및 산소계이온과 광산화반응하여 분해되는데, 이때 내부에 코팅된 TiO₂계 광촉매에 의하여 광산화반응의 효율이 향상되어 유기물질은 거의 무해한 이산화탄소나 산소, 또는 물로 변환된다.

이러한 광산화반응 챔버(59)에서 유기물질의 무기물질로의 분해효율은 종래의 종래 기술에 의한 광산화반응 챔버(59)에서보다 상당히 향상된 것을 확인할 수 있는데, 성능 시험 결과(자동차 분체 도장 및 건조, 코팅 광택 처리에서 발생되는 배출 기류의 경우)에 의하면 종래의 장치에서는 유입된 전체 휘발성 유기물질의 7~8% 정도만 처리되었으나, 본 고안에 따른 장치에서는 80% 이상이 처리되었고, 악취의 정도도 90%이상 제거된 것을 확인할 수 있었다.

이와 같이 본 고안의 장치에서는 광산화반응 챔버(59)에서 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기 물질이 거의 무기물질로 분해하기 때문에 종래기술에 의한 장치에서 요구되었던 흡착챔버가 필요하지 않고, 따라서 유지 보수가 편리하고 비용도 감소한다.

즉, 본 고안에서는 광산화반응 챔버(59)에 후처리 챔버가 연결되어 있어 광산화반응 챔버(59)를 거친 공기는 상기 후처리 챔버(63)에서 잔류 오존과 오존반응촉매를 반응시켜 오존만을 제거한 후 배기하여도 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 오염공기 처리장치는 오존발생 UV램프에 의한 광산화반응 과정에서 TiO₂계 광촉매를 사용하여 유기물질의 무기물질로의 변환 효율을 향상시킴에 의해 탄소흡착과정 없이 오염공기에서 휘발성 유기물질(VOC) 및 악취를 제거할 수 있는데, 이러한 구성은 장치의 오염공기 처리 효율을 향상시킴은 물론 유지보수를 용이하게 하고 비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 광산화반응 챔버에서 내부에 공기 흐름방향의 셀을 형성하고 그 내부에 오존발생 UV램프를 배열하여 장치의 규모를 줄이면서도 처리 효율을 향상시킬 수 있어 산업용의 대용량 오염공기 처리과정에서부터 음식점등의 소용량 오염공기 처리과정에까지 다양하게 적용할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안의 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능함은 물론이며, 그와 같은 변형은 청구범위의 기재 범위 내에 있게 된다.

Claims (5)

1. 오염공기 유입구와;

   상기 유입구의 일단에 연결되고 내부에 필터를 구비하여 상기 유입구를 통하여 유입된 오염공기에서 먼지입자를 걸러주기 위한 전처리 챔버와;

   상기 전처리 챔버의 출구 단부에 연결되고 내부에 오존발생 UV램프와 TiO₂계 광촉매를 구비하여 상기 전처리 챔버를 통과한 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기물질(VOC)을 광산화반응 처리하기 위한 광산화반응 챔버와;

   상기 광산화반응 챔버의 출구 단부에 연결되고 오존반응촉매가 충진된 트레이를 구비하여 상기 광산화반응 챔버를 통과한 공기에 함유된 잔류 오존을 제거하기 위한 후처리 챔버와;

   상기 후처리 챔버의 출구 단부에 연결되는 공기 배출구를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기물질(VOC)의 처리장치.
2. 제 2 항에 있어서, 상기 전처리 챔버의 내부에 구비되는 상기 필터는 오염공기중 먼지를 걸러주기 위한 제 1 필터와 미세 먼지를 걸러주기 위하여 미세입자를 가지는 제 2 필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기물질(VOC)의 처리장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 광산화반응 챔버 내부의 복수의 오존발생 UV램프는 공기의 흐름방향을 따라 길이로 설치되는 것을 특징으로 하는 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기물질(VOC)의 처리장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 광산화반응 챔버는 그 내부에 오염공기가 흐르는 방향으로 복수의 셀이 형성되고, 상기 각각의 셀의 내부에는 상기 오존발생 UV램프가 길이방향으로 설치되며, 각각의 셀 내면에 상기 TiO₂계 광촉매가 도포되는 것을 특징으로 하는 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기물질(VOC)의 처리장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 오존반응촉매는 MnO₂인 것을 특징으로 하는 오염된 공기 중의 악취 및 휘발성 유기물질(VOC)의 처리장치.