KR20060035721A - 유해 물질을 함유한 사용된 공기 정화 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광산화 원리에 따라서 반응 스테이지를 포함하는 유해 물질을 함유하는 사용된 공기를 정화하는 장치에 관한 것이다. 상기 반응 스테이지는 적어도 하나의 공기 도관을 둘러싸는데, 이 도관 내부에는 관형 UV 방출기가 사용된 공기 흐름 방향을 따라서 배치되어 있다. 간단한 방식으로 사용된 공기 도관 내에서 분해 속도를 증가시키기 위하여, 적어도 하나의 공기 도관의 단면은 적어도 5개의 변들을 갖는 정다각형으로서 구현된다.
광산화, 반응 스테이지, UV 방출기, 공기 도관, 에어 덕트
Description
본 발명은 사용된 에어 덕트에서 유해 물질을 함유한 사용된 공기를 정화하기 위한 장치에 관한 것이다.
유해 물질을 함유한 사용된 공기를 정화하기 위한 유형의 장치는 EP 0 778 080 B1에 공지되어 있다.
본 발명은 적어도 하나의 공기 도관을 포함하는 사용된 에어 덕트의 반응 스테이지에 관계하는데, 여기서 관형 UV 방출기는 사용된 공기의 흐름 방향에 대해 종방향으로 배열된다.
이 유형의 사용된 에어 덕트의 반응 스테이지는 JP 07-060058 A로부터 공지되어 있다.
공기 도관에서 고-에너지 UVC 광으로 사용된 공기를 조사함으로써 솔벤트 또는 역한 냄새가 나는 물질과 같은 유해 물질을 반응 스테이지에서 광-산화적으로 반응시키는 것이 EP 0 778 080 B1호에 공지되어 있다. 원리적으로, 다수의 공기 도관들을 평행하게 배치하여 유효성을 증가시키는 또한 공지되어 있다. 유해 물질을 분해하는데 필요로 되는 반응 종들은 UVC 조사 및 사용된 공기로 인해 발생된다. 산화제 오존, 과산화 수소 및 O 와 OH 래디컬이 사용된 공기의 산소 및 물 분자에 의해 UVC 광의 흡착에 따라서 생성된다. 이들 산화제는 고 산화 전위를 가짐으로 유해 물질을 산화시킬 수 있다. 다른 분자들을 공격할 수 있는 새로운 래디컬을 발생시킬 수 있는 연쇄 반응이 개시된다. 게다가, UVC 조사는 유해 물질 분자 및 이의 분해 산출물에 의해 흡착된다. 광 에너지의 흡착에 따라서, 유해 물질은 더 높은 에너지 레벨로 시뮬레이트됨으로 대기중의 산소에 의해 반응종 또는 그 밖의 종들과 반응하도록 활성화된다. 충분한 광 에너지가 공급되면, 분자는 분해된다. 유해 물질의 광분해의 분해 산출물은 또한 OH 래디컬을 형성하거나 래디컬 연쇄 반응을 개시한다. 균질한 기상 반응은 광여기 및 반응성 산소 화합물들의 존재로 인해 시작된다.
이 광-산화 반응과 관련하여, 부가적인 분해 반응을 허용하고 과다 오존을 파괴하여 유해 가스 오존이 환경에 진입하지 못하게 하는 촉매 유닛이 반응 스테이지에 연결된다.
EP 0 778 070 B1로부터 공지된 촉매 유닛은 활성화된 탄소 촉매가 바람직하다. 사용되는 활성화된 탄소는 반응 표면으로서 사용되는 대략 1200m2/g의 내부 표면적을 갖는 매우 높은 다공성 재료이다. 활성화된 탄소의 목적은, 우선, 산화하기 어려운 화합물들을 유지함으로 반응기에서 이 화합물들의 체류 시간을 증가시킨다. 그러므로, 이들 성분들의 농도는 기상과 비교하여 증가되어, 활성화된 탄소 표면 상의 형성된 산소 종들과의 반응 속도를 증가시킨다. 다른 한편으로, 다음 촉매로 서 활성화된 탄소를 사용하면, 활성화된 탄소가 오존 필터로서 작용하기 때문에, 유해 가스 오존이 환경으로 진입하지 못하도록 한다.
관형 UV 방출기들은 종래 EP 0 778 070 B1호에 따라서 UV 조사를 발생시키도록 사용된다. EP 0 778 070 B1은 UV 방출기들이 광-산화 반응 스테이지에서 어떻게 배열되는지를 규정하지 못하였다. 그럼에도 불구하고, UV 방출기의 바람직한 배열을 제안하는 해당 반응 스테이지는 종래 기술에 공지되어 있다.
JP 07-060058 A는 사용된 에어 덕트에서 유해 물질을 함유한 사용된 공기를 정화하는 장치를 개시하는데, 여기서 UV 방출기는 흐름 방향과 평행하게 공기 도관에서 배열되고, 이의 UV 조사는 185nm 범위 및 254nm 범위의 파장을 갖는다. JP-060058A는 또한 이산화 티타늄으로 공기 도관의 내벽을 코팅하여 동일한 반응 스테이지에서 촉매 효과를 성취하는 것을 제안한다.
DE 197 40 053 A1은 사용된 에어 덕트에서 유해 물질을 포함한 사용된 공기를 정화하기 위한 또 다른 장치를 개시하는데, 여기서 다수의 관형 UV 방출기가 또한 흐름 방향과 평행하게 광-산화 반응 스테이지에 배열된다. DE 197 40 053 A1은 또한 촉매로서 이산화 티타늄의 부가적인 사용을 언급하고, 사용된 공기에 함유된 유해 물질들 및 UV 조사 간의 충분한 상호작용을 위하여 해당 배플 플레이트 및/또는 다공의 플레이트를 사용하는 것을 제안한다.
비용 효율적이며, 콤팩트한 사용된 공기 정화 시스템의 이용이 특히 소형 프로덕션 유닛들에 있어서 점차 중요하다는 것이 밝혀졌다.
JP-060058 A로부터 공지된 장치로부터, 본 발명의 목적은 유해 물질로 오염된 사용된 공기를 정화하여 공기 도관 내의 유해 물질을 없게 하는 분해 속도를 간단한 방식으로 증가시킴으로써,비용 효율적이며 콤팩트한 공기 정화 시스템을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1을 따른 사용된 에어 덕트의 반응 스테이지 및 청구항 14를 다른 유해 물질을 함유한 사용된 공기를 정화하는 장치에 의해 성취된다.
본 발명의 기본적인 연구결과는 UV 조사, 사용된 공기에 함유되는 유해 물질 및 공기 도관의 내벽에 코팅되는 촉매 간의 개선된 상호작용이 JP-060058 A으로부터 공지된 공기 도관의 단면 형상을 적절하게 변경함으로써 성취된다는 것이다. JP07-060058A는 공기 도관의 정사각형 또는 직사각형 단면을 제안한다. 이에 대조적으로, 본 발명은 적어도 하나의 공기 도관의 단면이 적어도 5개의 변들을 갖는 정다각형으로 구성되는 경우 공기 도관 내의 분해 속도의 증가가 가능하다는 것을 보여준다.
바람직한 실시예를 따르면, 다수의 공기 도관들이 벌집 구성으로 서로에 인접하여 배치되는 것을 제안한다. 이는 본 발명을 따른 다수의 공기 도관이 서로 평행하게 배열된 경우 반응 스테이지의 구성을 콤팩트하게 한다.
벌집 구조의 구성을 위하여, 공기 도관의 단면이 각 정 육각형 또는 정 팔각형으로 구성되는 것이 추천된다.
본 발명의 경계선 경우는 정 다각형이 원으로 구성되어 무한 수의 변들로 효율적으로 이루어질 수 있는 단면으로 형성된다. 효율성의 증가 관점으로부터, 원형 단면의 이 경계선은 최적인데, 그럼에도 불구하고, 각종 공기 도관들 간의 간격은 다수의 공기 도관들이 평행하게 배열되는 경우 사용되지 않은 채로 유지된다. 육각형 또는 팔각형 단면을 갖는 벌집 구조는 종래 기술로부터 공지된 직사각형 단면 및 원형 단면 간에서 다수의 복수의 공기 도관들에서 배열을 위하여 유용하게 절충된다는 것이 입증되었다.
바람직한 실시예를 따르면, 각 UV 방출기는 측면에 부착된 접촉 레일들에 의해 적어도 한 공기 도관에서 유지되도록 제공된다. 접촉 레이들은 관형 UV 방출기가 손쉽게 유지되고 교환될 수 있도록 하는 방식으로 바람직하게 구성된다.
부가적인 바람직한 실시예를 따르면, UV 방출기에 의해 방출되는 조사는 사용된 공기 내의 오존 및/또는 산소-함유 래디컬과 같은 반응성 반응제들을 형성시키도록 제공된다. 이와 같은 영향은 특히 각 UV 방출기에 의해 방출되는 조사 파장이 185 nm에 있는 경우 성취될 수 있다는 것이 공지되어 있다.
부가적인 바람직한 실시예를 따르면, UV 방출기에 의해 방출되는 조사는 사용된 공기에 함유된 탄화수소를 더 높은 레벨로 자극한다. 특히, 각 UV 방출기에 의해 방출되는 조사의 파장이 254nm 내에 있는 경우 이와 같은 효과가 성취될 수 있다는 것이 공지되어 있다.
그러므로, 방출된 파장이 사용된 공기 내에 함유되는 가스 분자들의 흡착 스펙트럼의 범위에 있는 UV 방출기를 사용하는 것이 특히 유용한데, 이 경우에 185nm 및 254nm의 파장 범위의 사용이 권장되는데, 그 이유는 이 파장 범위들이 종래 수은 증기 램프에 이용될 수 있기 때문이다. 이와 동시에 반응 스테이지의 전체 크기를 더욱 감소시키기 위하여, 각 사용된 UV 방출기의 전력 증가가 또한 제공될 수 있다. 더욱 강력한 UV 방출기의 광 강도는 파장 함수에 따라서 결정되어, 유해 물질 분자의 흡착 스펙트럼과 광원의 방출 스펙트럼을 충분히 중첩시킨다.
본 발명의 부가적인 연구결과는 또한, 사용된 공기에 함유되는 기체 분자의 흡착 스펙트럼에 대해 UV 방출기에 의해 방출된 파장을 최적화하는 것이 아니라 오히려 공기 도관의 내벽을 코팅하기 위하여 사용되는 촉매 재료에 대한 파장을 최적화 한 다는 것이다. JP 07-060058A로부터, 본 발명의 이 연구결과는 하나 이상의 공기 도관을 포함하는 사용된 에어 덕트의 반응 스테이지에 관계하는데, 여기서 UV 방출기는 사용된 공기의 흐름 방향에 대해 종방향으로 배열되고 이의 내벽은 촉매 물질로서 광대역 반도체 재료로 코팅된다. JP 07-060058A에서, 이산화 티타늄(TiO2)은 촉매 재료로서 사용된다.
JP 07-060058A로부터, 유해 물질로 오염된 사용된 공기를 정화하여 공기 도관 내에서 유해 물질을 제거하는 분해 속도를 간단한 방식으로 증가시키는 본 발명의 목적은 반도체 재료로 공기 도관의 내벽을 코팅하는 것을 토대로 성취되는데, 그 이유는 각 UV 방출에 의해 방출되는 조사가 254nm 보다 큰 파장을 갖고 이의 방출된 조사 에너지가 실질적으로 반도체 재료의 원자가 및 전도 대역간의 에너지 차보다 크거나 같기 때문이다.
원리적으로, 반도체의 원자가 및 전도 대역간의 에너자 차보다 크거나 같은 에너지의 광자로 광반도체를 조사하면, 전자-정공 쌍을 발생시킨다. UV 방출기에 의해 방출되는 파장이 광촉매 반응을 구현하기 위하여 특히 반도체의 흡착 에지에 근접하여 특히 효율적이 되어 광촉매 반응한다는 것은 본 발명의 중요한 발견이다. 그러므로, 이는 종래 수은 증기 램프의 185nm 및 254nm의 파장 범위가 아니라 오히려 대안적으로 또는 부가적으로 방출되는 조사 에너지가 대응하여 낮게 되는 더 높은 파장을 갖는 파장 범위가 되지만, 중요한 사항인 반도체 재료의 원자가 및 전도 대역 간의 에너지 차를 충분히 극복한다.
예를 들어, 이산화 티타늄(TiO2), 산화 아연(ZnO), 황산 카드뮴(CdS), 이산화지르코늄(ZrO2), 삼산화 텅스텐(WO3), 이산화 세륨(CeO2), 삼산화 스트론튬 티타늄(SrTiO3) 또는 산화 지르코늄 티타늄(ZrTiO4)과 같은 대략 2eV 및 4eV와 간의 대역 갭을 갖는 모든 반도체들이 원리적으로 이 광촉매에 적합하다. 산화 티타늄(TiO2) 또는 그 밖의 도핑된 이산화 티타늄은 반응성, 환경 수용성, 장기간 안정성 및 또한 비용 효율성의 결합시키는데 특히 적합하다는 것이 판명되었다. 모든 광반도체들은 340nm 및 500nm 간의 파장들의 에너지-등가 광에 의해 활성화될 수 있다.
일반적으로, 촉매 재료로서 공기 도관의 내벽이 광대역 반도체 재료로 코팅되는 경우 본 발명을 따른 반응 스테이지의 범위에서 소망의 촉매 효과가 성취될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 각 UV 방출기에 대해서, UV 방출기에 의해 방출되는 조사 파장은 방출된 조사 에너지가 반도체 재료의 원자가 및 전도 대역들 사이의 에너지 차보다 적어도 크거나 같게 되도록 선택되도록 하여야 한다.
바람직한 실시예를 따르면, 반도체 재료는 공지된 바와 같이 이산화 티타늄으로 구성된다. 그러나, 반도체 재료는 또한 도핑된 이산화 티타늄을 포함할 수 있다. 반도체 원자가 및 전도 대역 간의 에너지 차보다 크거나 같은 에너지의 UV 조사에 의한 이산화 티타늄 또는 도핑된 이산화 티타늄의 조사에 따라서, 전자-정공 쌍들은 우선 반도체 재료로 생성된다. 그 후, 유해 물질의 산화 공정을 효율적으로 지원하는 산소-함유 래디컬들이 형성된다. UV 조사 및 촉매 재료 간의 최적의 상호작용을 성취하기 위하여, UV 방출기 및 공기 도관의 내벽 간의 거리가 고려되어야 한다는 것이 밝혀졌다. 본 발명을 따른 공기 도관의 최적화를 위하여, 소정의 촉매 재료 및 소정의 UV 방출기에 대해서, 각 유해 물질의 최적의 분해 속도가 성취될 수 있도록 하는 방식으로 이 거리는 항상 선택될 것이다. 이산화 티타늄으로 촉매 효과를 성취하기 위하여, 각 UV 방출기에 의해 방출되는 조사 파장은 350nm 및 420nm 간의 범위에서 바람직하게 된다는 것이 테스트는 드러내고 있다.
그러므로, 본 발명을 따른 반응 스테이지는 사용된 에어 덕트에서 유해 물질을 함유하는 사용된 공기의 정화를 위하여 EP 0 778 070 B1으로부터 공지된 장치의 분해 속도 및 치수를 개선시키는데 사용될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 부가적인 해법은 사용된 에어 덕트에서 유해한 물질을 함유하는 사용된 공기를 정화하기 위한 장치에서 이루어지는데, 이는 본 발명을 따른 상술된 반응 스테이지 및 이 반응 스테이지에 이어지는 촉매 유닛을 포함한다.
이 장치는 예를 들어 소형 에나멜링 작업장(enamelling works) 또는 레스토랑과 같은 소형 제조 유닛들 및 특히 저 부피 흐름 속도에 적합한 비용-효율적인 콤팩트 시스템을 제공한다.
바람직한 실시예를 따르면, 촉매 유닛은 활성 탄소 촉매를 포함한다. 상술된 바와 같이, 다음에 촉매 유닛은 반응 스테이지로부터 공급되는 공기의 반응 속도의 증가 및 도달하는 공기 스트림에 여전히 함유되는 오존 분해를 증가시키지만, 환경으로 방출되지 않도록 한다. 그러므로, 과다 오존이 활성 탄소 표면에 도달하면, 이는 유해 물질과 반응하여 표면에서 흡착되거나 활성 탄소의 탄소를 산화시킨다. 후자의 경우는 적은 에너지로 인해 발생되는 오존이 사용되지 않은 채, 즉 유해 물질의 산화를 실행함이 없이 손실되기 때문에, 에너지 손실을 수반한다.
바람직한 실시예를 따르면, 오존이 환경으로 방출되는 것을 신뢰할 수 있게 방지하지만 오존의 산화력을 저장하는 레독스 시스템(redox system)을 제공하는 것이다. 과망간 칼륨/이산화 망간은 예를 들어 레독스 쌍으로서 권장된다. 과망간 칼륨에 의한 유기 유해 물질의 산화에 따라서, 과망간 칼륨을 형성하기 위하여 오존과의 반응에 따라서 재생되는 이산화 망간이 형성된다.
실제로 파괴되어야 하는 유해 물질의 혼합물이 일반적으로 많은 수의 상이한 물질을 포함한다는 것을 촉매 유닛의 설비시에 염두에 두어야 하는데, 그 이유는
한가지 주 성분 및 다수의 2차 성분을 포함하는 유해 물질 혼합물이 종종 처분되어야 하기 때문이다. 게다가, 다음의 촉매 유닛에서 또한 파괴되어야 하는 부가적인 유해 물질은 반응 스테이지에서 광-산화에 따라서 꾸준히 발생된다. 유기 화합물의 산화 반응은 복합 반응 메커니즘에 의해 관리되기 때문에, CO2를 형성하기 위한 유해 물질의 산화는 종종, 일련의 여러 산화 단계에 의해서만 성취될 수 있다. 유기 화합물의 극성은 최종 산출물(CO2)을 형성하기 위하여 전체 반응 과정에 걸쳐서 증가한다. 유해 물질의 혼합물의 복잡성이 성분들이 촉매 유닛의 흡착 사이트들에서 경쟁하도록 한다. 그러나, 이는 단일 흡착기 재료로는 유해 물질의 복합 혼합물의 화합물 모두를 흡착하는데 더 이상 충분하지 않다는 것을 의미한다. 활성 탄소, 예를 들어, 비극성 흡착기는 또한 비극성 유해 물질을 흡착하는데 바람직하다.
부가적인 바람직한 실시예를 따르면, 상이한 극성의 촉매를 포함하는 촉매 유닛을 제공하는 것이다. 따라서, 분해 속도의 부가적인 증가는 반응 스테이지로부터 공급되는 사용된 공기에서 유해 물질이 상이한 극성을 갖는 경우 성취될 수 있다.
부가적인 바람직한 실시예를 따르면, 반응 스테이지로 이루어진 다수의 유닛 및 다음의 촉매 유닛이 일렬로 배열되도록 제공된다. 다음에 반응 스테이지를 각각 갖는 다수의 촉매 유닛의 설비에 따라서, 사용된 공기 정화 시스템의 구성은 불균일한 방식으로 유해 물질로 오염되는 천연 가스의 경우에 유해 물질의 평균 농도에 대해서 최적화될 수 있다. 단지 하나의 촉매 유닛이 존재하면, 이 시스템은 유해 물질의 최대 농도를 발생시키는 것과 관련하여 구성됨으로, 시스템의 크기 및 비용을 증가시킨다. 그러나, 에나멜링 공정의 경우에, 사용된 가스는 예를 들어 제조 공정에 따라서 불균일한 방식으로 유해 물질로 오염된다. 다음의 반응 스테이지를 포함하는 인터포즈된 촉매 유닛의 사용에 따라서, 유해 물질 피크는 레벨 저하되어 "브레이트 쓰루(break through)"될 수 없다. 유해 물질 농도 피크가 촉매 유닛에 영향을 미치면, 유해 물질은 촉매 표면상에서 흡착되어 반응되거나 기상으로 천천히 다시 방출됨으로써, 이들은 부가적인 다음 반응 스테이지에 의해 파괴된다. 따라서, 전체 시스템의 분해 속도는 더욱 증가되고 시스템은 농도의 마킹된 변화들의 경우에 조차도 신뢰할 수 있게 구성될 수 있다. 일렬로 된 다수의 반응 스테이지들 및 촉매 유닛들의 배열은 결국 더욱 시스템을 콤팩트하게 하여 비용을 감소시킨다.
본 발명이 첨부 도면을 참조하여 각종 실시예를 토대로 상세히 설명될 것이다.
도1은 본 발명을 따른 공기 도관의 단면도 및 사시도.
도2는 다수의 평행 공기 도관을 포함하는 본 발명을 따른 반응 스테이지의 사시도.
도3은 본 발명을 따른 반응 스테이지를 포함하는 사용된 공기 정화 시스템의 사시도.
도1은 본 발명을 따른 공기 도관의 단면도 및 사시도를 도시한 것이다. 평면 A-B의 단면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 공기 도관(101)은 정육각형의 단면을 갖는다. 관형 UV 방출기(102)는 공기 도관(101)의 중앙에 배열된다. 유해 물질로 오염되는 사용된 공기는 입구(103)로 들어가서 출구(104)로 다시 방출된다. 공기 도관(101) 내에서 촉매 영향을 성취하기 위하여, 내벽(105)은 광대역 반도체 재료, 예를 들어 이산화 티타늄 또는 도핑된 이산화 티탄늄으로 코팅된다.
도2는 다수의 평행 공기 도관을 포함하는 본 발명을 따른 반응 스테이지의 사시도이다. 개별적인 공기 도관(101)은 도1에 도시된 공기 도관에 대응하고 벌집 구성으로 평행하게 배열된다. 각 관형 UV 방출기는 대응하는 방식으로 각 공기 도관(101)에 배열된다. 이에 따라서 상호연결되는 공기 도관(101)은 금속성 하우징에 의해 둘러싸여져 반응 스테이지(201)를 형성한다. 한편으로 UV 방출기에 급전하고 다른 한편으로 공기 도관(101)에 UV 방출기를 기계적으로 유지시키는 케이블 덕트로서 작용하는 각 접촉 레일(202)은 공기 입국(203) 및 공기 출구(204)상에 제공된다. 측방향으로 대응하는 직렬 접속 유닛(205)은 UV 방출기의 전기 작용을 위하여 제공된다. 슬라이드 레일(206 및 207)은 반응 스테이지(201)의 하부 측 상에 제공되어, 전체 시스템 내의 반응 스테이지(201)가 유지보수용 해당 롤러 상에 도입되거나 제거될 수 있다.
공기 덕트의 내벽이 촉매 재료로 코팅되는 경우 분해 속도는 더욱 개선될 수있다. 다수의 공기 덕트를 포함하는 반응 스테이지의 벌집 구성에 따라서, 큰 촉매 표면이 압력의 거의 손실 없이 UV 조사 바로 근처에 제공될 수 있다. 촉매 표면의 직접 조사는 광촉매에 대해서 광대역 반도체 재료가 효율적으로 사용되도록 한다. 이산화 티타늄은 특히 촉매 재료로서 적절한 것으로 입증된다. 반도체 재료의 원자가 및 전도 대역간의 에너지 차보다 크거나 같은 에너지의 UV 광에 의한 이산화 티타늄의 조사에 따라서, 전자-정공 쌍은 우선 반도체 재료에서 발생된다.유해 물질의 산호 공정을 효율적으로 지원하는 O2 -종이 형성된다. 340nm 및 420nm 사이의 범 위의 파장을 갖는 UV 방출기는 이 공정을 개시하는데 사용된다.
그 후, 가스 분자는 광 조사에 의해 형성되는 전자-정공 쌍의 발생된 전하에 의해 흡착된다. 그 후, 공통흡착된 분자는 활성화되어 전이 상태를 형성하는데, 이 상태로부터 이들은 최종 산출물을 형성하기 위하여 반응하면서, 동시에 중간 부산물을 형성한다. 무해 반응 산출물은 탈착(desorb)하고 환경으로 방출될 수 있다.
이에 따라서, 광촉매 반응은 4 단계로 나뉘어진다.
1. 전하 쌍의 발생
2. 발생된 전하로 가스의 흡착
3. 인접 흡착된 반응 분자 간의 반응
4. 부산물의 탈착
이종의 광촉매에 의해, 광촉매에 의해 산화되기 어려운 예를 들어, 암모니아, 포름알데히드 또는 낮은 알콜과 같은 화합물을 대기중의 산소로, 주위 온도에서 매우 높은 효율로 연소하여 질소 또는 CO2 및 물을 형성할 수 있다. 이미 일반적인 의미로 설명된 반응 과정은 이 경우에 다음과 같다:
사용된 공기는 반은 덕트로 향하는데, 이 덕트에서 UV 광에 의해 활성화되는 이산화 티타늄이 위치된다. 광반도체의 조사는 전자/정공 쌍을 발생시킨다. 그 후, 가스 분자는 발생된 전하로 흡착되는데, 여기서 흡착 공정 동안 에너지 이득은 어느 분자가 바람직하게 전자와 상호작용하고 정공과 상호작용하는지를 결정한다. 반응 파트너, 즉 암모니아 및 산소의 경우에, 각 분자 특성으로 인해 암모니아는 정 공과 반응하고 산소는 전자와 반응한다. 그 후, 공통흡착되는 분자는 활성화되어 전이 상태를 형성하는데, 이 전이 상태로부터 이들은 최종 산출물을 형성하도록 반응하면서 동시에 중간 산출물을 형성한다. 무해 반응 산출물, 즉 질소 및 물은 탈착되어 환경으로 방출될 수 있다.
도3은 본 발명을 다른 반응 스테이지(306 및 307)를 포함하는 사용된 공기 정호 시스템(301)의 사시도이다. 반응 스테이지(306 및 307)는 각 경우에 도2에 도시된 반응 스테이지(201)에 대응한다. 유해 물질을 포함하는 사용된 공기는 공기 파이프(302)를 통해서 사용된 공기 정화 시스템(301)에 공급된다. 구성면에서 동일하고 도3에 따라서 도시된 바와 같이 중첩 배열된 2개의 시스템(303 및 304)은 선택적으로 정화될 공기 량을 증가시키기 위하여 제공될 수 있다. 간결성을 위하여, 단지 시스템(304)만이 후술되는데, 이 시스템의 각 구성요소들이 절단도로 더욱 상세하게 도시된다.
도달하는 공기를 균일하게 분배시키고 상대적으로 큰 유해 물질 입자를 필터링 제거하는 분배기 스테이지(305)는 우선적으로 공급 파이프(302)에 연결된다. 분배기 스테이지(305)로부터 전달되는 공기는 본 발명에 따라서 반응 스테이지(306 및 307)로 진입한다. 구성면에서 동일한 2개의 반응 스테이지(306 및 307)는 일렬로 배열되어 분해 속도를 증가시킨다. 그러나, 사용된 공기 정화 시스템(301)은 물론 단지 하나의 반응 스테이지(306)만으로 구성될 수 있다. 상술된 조사 방식으로 반응 표면으로서 사용될 수 있는 대략 1200m2/g의 내부 표면적을 갖는 매우 높은 다 공성의 활성화된 탄소 재료를 포함할 수 있는 예를 들어 촉매 유닛(308)은 2개의 반응 스테이지(306 및 307)에 연결된다.
촉매 유닛(308)으로부터 방출된 공기는 또한 팬 유닛(309)으로 진입하는데, 이 팬 유닛은 압력의 적절한 차이가 공기 파이프(302) 및 방출 파이프(310) 사이에서 유지되도록 한다.
사용된 공기 정화 시스템(301)은 원리면에서 EP 0 778 070 B1에 따른 이 방법을 사용하여 동작되지만, 본 발명을 따르면 도2에 도시된 바와 같이 하나 이상의 반응 스테이지(306, 307)에 의해 구별된다. 유해 물질로 오염되는 사용된 공기는 공기 파이프(302)로부터 분배기 스테이지(304)를 통해서 반응 스테이지(306, 307)로 통과되는데, 이 스테이지에서 단파 UVC 광은 화학 반응을 개시한다. 냄새나는 물질 및 유해 물질 분자는 파괴된다. 동시에, 유해 물질 래디컬 및 오존이 산화제로서 생성된다. 유해 물질의 산화는 환경적으로 수용가능한 산출물 CO2 및 H20를 생성시킨다. 산화되기 어려운 화합물 및 과다 오존은 다음의 촉매 유닛(308)에서 파괴된다. 정화되고 냄새나지 않은 공기는 팬 유닛(309) 및 방출 파이프(310)를 통해서 환경으로 방출된다.
불균일한 유해 물질 오염물의 효율적인 처리를 위하여, 부가적인 촉매 유닛이 상술된 방식으로 위치(311)에 개입될 수 있다. 부가적인 개입된 촉매 유닛은 순간적으로 매우 높은 농도로 발생되는 유해 물질조차도 파괴시킨다.
Claims (19)
- 관형 UV 방출기가 사용된 공기의 흐름 방향에 대해 종방향으로 배열되는 적어도 하나의 공기 도관을 포함하는 사용된 에어 덕트의 반응 스테이지에 있어서,적어도 하나의 공기 도관의 단면은 적어도 5개의 변들을 갖는 정 다각형으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 1 항에 있어서,다수의 공기 도관들은 벌집 구성에서 서로에 이웃하여 배열되는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 2 항에 있어서,상기 공기 도관의 단면은 각각 정육각형으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 2 항에 있어서,상기 공기 도관의 단면은 각각 원형으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 각 UV 방출기는 측면에 부착된 접촉 레일에 의해 상기 적어도 하나의 공기 도관에 유지되는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,UV 방출기에 의해 방출되는 방사는 흐르는 사용된 공기에서 오존 및/또는 산소-함유 래디컬과 같은 반응성 반응제를 형성하는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 6 항에 있어서,상기 각 UV 방출기에 의해 방출되는 조사 파장은 185nm 범위에 있는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 UV 방출기에 의해 방출되는 조사는 더 높은 에너지 레벨로 사용된 공기에 함유된 탄화수소의 자극하는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 8 항에 있어서,상기 각 UV 방출기에 의해 방출되는 조사 파장은 254nm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 관형 UV 방출기가 사용된 공기의 흐름 방향에 대해 종방향으로 배열되고 이 내벽이 촉매 재료로서 광대역 반도체 재료로 코팅되는 적어도 하나의 공기 도관을 포함하는 사용된 에어 덕트의 반응 스테이지에 있어서,상기 각 UV 방출기에 의해 방출되는 조사는 254nm 보다 큰 파장을 갖고 이의 방출된 조사 에너지는 실질적으로 반도체 재료의 원자가 및 전도 대역 간의 에너지 차보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 10 항에 있어서,상기 각 UV 방출기에 의해 방출되는 조사는 상기 반도체 재료의 흡착 에지 범위내에 위치되는 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,상기 각 UV 방출기에 의해 방출되는 조사는 340nm 및 500nm 사이의 범위, 바람직하게는 350nm 및 420nm 사이의 범위에 위치되는 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 재료는 이산화 티타늄(TiO2) 또는 도핑된 이산화 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 반도체 재료는 산화 아연(ZnO), 황산 카드뮴(CdS), 이산화 지르코늄(ZrO2), 삼산화 텅스텐(WO3), 이산화 세륨(CeO2), 삼산화 스트론튬 티타늄(SrTiO3) 또는 산화 지르코늄 티타늄(ZrTiO4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항을 따른 반응 스테이지를 포함하고 반응 스테이지 다음의 촉매 유닛을 포함하는 사용된 공기 덕트에서 유해 물질을 함유하는 사용된 공기를 정화하는 장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 촉매 유닛은 활성화된 탄소 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 15 항에 있어서,상기 촉매 유닛은 레독스 시스템을 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 17 항에 있어서,상기 레독스 시스템은 과망간 칼륨/이산화 망간으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
- 제 15 항에 있어서,상기 촉매 유닛은 상이한 극성들의 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 스테이지.
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