KR20070019096A - 산화마그네슘-산화철 촉매를 이용한 탈취방법 및 탈취장치 - Google Patents

산화마그네슘-산화철 촉매를 이용한 탈취방법 및 탈취장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산화마그네슘-산화철(MgO-FeOx) 촉매를 이용하여 효율적으로 악취를 제거할 수 있는 방법과 장치에 관한 것이다.
방법의 요지를 살펴보면, 산화마그네슘-산화철(MgO-FeOx) 촉매를 분말화 하되, 입자의 크기는 150메시 내지 300메시 정도로 분말화 하고, 이러한 촉매분말을 2,000ppm 내지 4,000ppm 정도를 유지되도록 물과 혼합하여 사용토록 하며, 스크러버에는 하부에 수조를 마련하여 혼합수가 채워짐과 동시에 흘러내리는 혼합수가 수집되도록 하고, 산화마그네슘-산화철 촉매가 물에 침전되지 않고 물에 골고루 혼합시키기 위하여 하단 수조의 저면에는 압축공기를 공급하여 공기방울을 일으켜 주며, 스크러버에 촉매분말의 투입과 혼합을 용이하게 하고 촉매분말의 순환이 원활하게 이루어지도록 하기 위하여 스크러버의 하단부에는 기본적인 수조 외에 촉매분말을 투입하고 물에 혼합하기 위한 혼합조와 촉매분말이 침전될 수 있는 침전조를 마련하고, 이러한 혼합조와 침전조의 혼합수를 펌프를 이용하여 스크러버의 상부에 분사하여 줌으로서 공기 중의 악취를 제거하게 됨을 특징으로 한다.
산화마그네슘, 산화철, 촉매, 공기정화, 악취제거, 탈취장치

Description

산화마그네슘-산화철 촉매를 이용한 탈취방법 및 탈취장치{Deodorization method and deodorization device that use magnesium oxide-iron oxide catalyst}
도 1은 본 발명에 의한 탈취장치의 전체 구성도
도 2는 본 발명에 의한 탈취장치의 정면 예시도
도 3은 본 발명에 의한 탈취장치의 평면 예시도
**도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명***
1: 탈취장치 2: 통체
3: 유입관 4: 배출구
5: 펌프 6: 공급파이프
7: 분사관
10: 수조 11, 11': 기포발생관
12: 보조수조부 12': 혼합조
12": 침전조 13: 차단판
14: 드레인관 14': 공급관
20: 고형촉매 22: 배출관
본 발명은 산화마그네슘-산화철(MgO-FeOx) 촉매를 이용하여 효율적으로 악취를 제거할 수 있는 방법과 장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이 악취의 발생을 억제하는 것과 발생된 악취의 제거에 관한 문제는 환경과 관련하여 산업사회에서 반드시 해결하여야 할 대단히 중요한 문제라 할 것이다.
특히 악취가 매우 심각하고 큰 문제로 대두되는 분야는 반도체 공장, 식품, 화학공장, 쓰레기 매립지의 침출수, 소각로 및 음식물 발효공정, 하수, 오수 및 분뇨처리장, 공단 및 축산단지의 폐수종말처리장 등이다.
종래 일반적인 악취제거 방법에는 악취제거 대상인 공기를 바이오 필터를 통과하도록 하여 악취를 걸러내는 방법과, 물을 분사하여 악취발생 성분을 제거하는 방법 및 악취제거 대상인 공기를 연소시키는 방법 등이 있다.
그러나 상기 여과방법 및 물을 이용한 방법들은 악취 제거 효율이 낮은 문제가 있고 연소하는 방법의 경우는 효율을 비교적 높지만 연료의 소모와 2차적인 환경오염의 우려가 있는 등 각각 나름대로의 장단점을 갖고는 있으나 대체적으로 명확하게 유용하다 할 만한 탈취방법은 부족한 것이다.
그런데 특허 제347845호에 의하면 수중접촉 산화에 의한 악취제거 방법이 제안되어 있고, 이러한 방법에 의해 수중접촉 방식 악취제거용으로 개발된 여러가지 촉매 중에서 대표적인 촉매가 MgO-FeOx이다.
MgO-FeOx 촉매는 전자전이에 의하여 촉매표면에서 흡착된 산소가 활성산소(O2­)로 되어 발생하며, 이 활성산소에 의해 촉매 표면에서 악취물질과 산화작용이 일어난다.
MgO-FeOx 촉매의 반응으로 인하여 H2S(황화수소)를 제거하게 되는 작용을 살펴보면,
H2S + O2 / MgO-FeOx → H2O + S↓
와 같이 작용하고,
또한 MgO-FeOx 촉매의 작용으로 NH3(암모니아)를 제거하게 되는 작용을 살펴보면,
NH3 + O2 / MgO-FeOx →H2O + NO2
와 같다.
이와 같이 황화수소와 암모니아를 제거하는데 매우 효과적인 산화마그네슘-산화철 촉매를 사용하여 실질적으로 악취의 정화를 이룩하기 위해서는 그에 적합한 장치가 요구된다 할 것이다.
그러나 종래에 사용되던 일반적인 스크러버 장치로는 산화마그네슘-산화철 촉매의 효과를 적절하고 효율적으로 활용할 수가 없다.
즉 종래의 일반적인 스크러버는 정화대상 공기를 원통형 정화통체의 하부에서 상부로 통과시키고 상부에서는 물을 분사하여 물이 공기와의 접촉이 이루어지도록 된 것으로서, 물과의 접촉에만 의지하여 악취발생 성분을 제거하도록 된 것일 뿐 아니라, 종래의 구성 그대로는 산화마그네슘-산화철 촉매를 적절하게 악취대상 공기에 적용시킬 수 없었던 것이다.
본 발명은 상기한 문제점과 필요성에 의해 안출한 것으로서, 물을 이용하는 스크러버에 산화마그네슘-산화철 촉매를 효율적으로 적용시킬 수 있도록 그 방법과 장치를 제공함으로써 매우 효율적인 악취의 제거가 이루어지도록 함을 목적으로 하는 것이다.
이하 본 발명에 대하여 상세하게 살펴본다.
우선 산화마그네슘-산화철 촉매를 분말화 하는데, 입자의 크기는 150메시 내지 300메시 정도가 유용하다.
실험결과 그 이상 더 작은 크기는 제조에 상당한 어려움이 따르므로 제조원가가 급격히 상승하게 되며, 더 큰 크기 일 때는 공기와의 접촉률이 낮아 정화효과가 크게 둔화되는 결과를 얻었다.
이와 같이 분말화한 산화마그네슘-산화철 촉매(이하 '촉매분말'이라 함)를 물과 혼합하는데, 혼합하는 정도는 2,000ppm 내지 4,000ppm 정도를 유지한다.
이와 같이 준비된 촉매 혼합수의 기능과 정화대상 공기에 물을 상부에서 분사하는 스크러버의 기능을 동시에 이용하여 악취를 제거토록 하는데, 스크러버에는 하부에 수조를 마련하여 혼합수가 채워짐과 동시에 흘러내리는 혼합수가 수집되도록 한다.
또 산화마그네슘-산화철 촉매가 물에 침전되지 않고 물에 골고루 혼합된 상 태를 유지하기 위하여 하단 탱크의 저면에는 압축공기를 공급하여 공기방울을 일으켜 준다. 따라서 혼합수 중의 촉매분말이 물속의 악취성분과도 접촉이 많아지게 된다.
스크러버에 혼합수를 공급하여 정화작용을 실시함에 있어서는 스크러버에 촉매분말의 투입과 혼합을 용이하게 하고 촉매분말의 순환이 원활하게 이루어지도록 하기 위하여 스크러버의 하단부에는 기본적인 수조 외에 촉매분말을 투입하고 물에 혼합하기 위한 혼합조와 촉매분말이 침전될 수 있는 침전조를 마련함을 특징으로 하는 것이다.
이러한 혼합조와 침전조의 혼합수를 펌프를 이용하여 스크러버의 상부에 분사하여 줌으로서 공기 중의 악취를 제거하게 된다.
이하 본 발명의 방법을 구현하기 위한 구체적인 구성을 첨부된 도면에 의거 살펴본다.
도 1은 본 발명에 의한 탈취장치의 전체 구성도, 도 2는 본 발명에 의한 탈취장치의 정면 예시도, 도 3은 본 발명에 의한 탈취장치의 평면 예시도이다.
본 발명의 탈취장치(1)는 기본적으로 일반적으로 악취 제거대상 공기가 물과 접촉토록 하는 스크러버(SCRUBBER)의 구성을 갖는다.
즉, 악취 제거대상 공기가 통과하는 통체(2)가 구성되고, 통체(2)의 측면에 제거대상 공기가 유입되는 유입관(3)이 구성되고 상부에는 악취가 제거된 공기가 배출되는 배출구(4)가 형성되며, 물을 통체(2)의 상부로 압송하는 펌프(5)와 펌프(5)에 연결된 공급파이프(6) 및 물을 분사하는 분사관(7)으로 구성된다.
그러나 특히 본 발명에 의하면 산화마그네슘-산화철 촉매를 적용하므로 그에 따르는 적절한 구성이 추가된다.
본 발명의 탈취장치(1)는 통체(2) 하단의 수조(10)를 구성시 수조(10)의 바닥에 기포발생관(11)을 구성하고 압축공기를 공급하여 기포를 발생토록 하였다. 이는 수조(10) 내에 촉매 혼합수에 포함된 산화마그네슘-산화철 촉매가 침전되는 것을 방지하기 위하여 공기 방울을 만들어 줌으로써 촉매분말이 물에 골고루 혼합되도록 하면서 물속의 악취발생 성분이 촉매분말과 잘 접촉되도록 하는 것이다.
그리고 본 발명의 탈취장치(1)는 하단의 수조(10) 일측 방향으로 돌출되는 보조수조부(12)를 구성하는데, 상기 보조수조부(12)는 서로간에 차단판(13)에 의해 구분되면서 각각 수조(10)와는 연통되는 혼합조(12')와 침전조(12") 분할된다.
즉, 일측 혼합조(12')는 촉매를 투입하여 물과 혼합되게 하면서 펌프(5)로 연결하여 혼합수를 공급하도록 하며, 상부에는 투입구(10")를 형성하여 촉매분말을 투입하기 용이하도록 하였고, 바닥에는 수조(10)에서와 같이 기포발생관(11')을 형성하였다.
다른 일측의 침전조(12')는 촉매분말을 침전시켜 펌프(5)로 재공급하거나 제거하기 위한 것인데, 상부에는 배출관(22)을 구성하여 침전으로 인하여 농도가 낮아진 혼합수를 일정량씩 배출토록 하고, 하부에는 드레인관(14)을 구성하여 장시간 사용으로 기능이 저하된 촉매분말을 제거할 수 있도록 하였으며, 하부에는 또 다른 공급관(14')을 펌프(5)와 연결함으로써 침전된 촉매분말을 공급토록 한다.
그리고 본 발명에 의하면 수조(10)의 바닥면(10')을 경사지게 구성하는데, 보조수조부(12)로부터 거리가 먼 수조(10)의 내부측이 높고, 보조수조부(12)에 근접하는 쪽을 낮게 구성한 것이다.
한편, 산화마그네슘-산화철 촉매를 표면적이 많고 공기의 흐름을 지연시키는 형태로 고형화한 고형촉매(20)를 구성한 후 이러한 고형촉매(20)를 스크러버의 중간에 적층시켜 줌으로써 정화대상인 공기가 고형촉매(20)를 통과하면서 접촉하여 악취제거를 할 수도 있는데, 정화대상인 공기 중 악취성분의 농도가 매우 높을 때는 혼합수의 공급과 동시에 이러한 고형촉매(20)를 사용하여 정화성능을 강화하고, 악취농도가 낮을 때는 혼합수를 순환시키지 않고 고형촉매(20)의 작용만으로 악취를 제거토록 할 수 있는 것이다.
도면 중 미설명된 부호 21은 비산방지 필터이다.
이러한 구성으로 된 본 발명의 작용을 살펴본다.
본 발명의 탈취장치(1)는 사용시 우선 150메시 내지 300메시 정도로 분말화 된 촉매분말을 물과 혼합하여 2,000ppm 내지 4,000ppm 정도가 되도록 한 후, 혼합조(12')의 투입구(10")를 통하여 공급함으로써 이를 수조(10)와 보조수조부(12)에 공급되게 채워준다.
이러한 상태에서 펌프(5)를 가동하여 혼합조(12') 내의 혼합수를 공급파이프(6)와 분사관(7)을 통하여 공급하면 분사되는 혼합수가 낙하하여 다시 아래의 수조(10)에 수집되는 순환을 반복하게 된다.
이러한 과정에서 유입관(3)을 통하여 악취를 제거할 대상인 공기가 유입되어 상부의 배출구(4)를 통하여 배출되는데, 통체(2)의 내부에서 분사되는 혼합수와 접 촉하여 공기 속의 악취성분이 탈취되는 것이다.
산화마그네슘-산화철 촉매의 악취제거 작용은 상기에서 설명한 바와 같다.
특히 본 발명에 의하면 미세한 촉매분말이 물속에 혼입되어 있으므로 물이 분사되는 과정에서 산화마그네슘-산화철 촉매가 정화대상 공기와 접촉하는 비율이 매우 높은 것이다.
또한, 침전조(12")에서는 공기방울을 공급하지 않으므로 촉매분말이 바닥에 침전되게 되는데, 이러한 침전된 촉매분말을 공급관(14')을 통해 펌프(5)로 공급하게 되므로 촉매분말의 농도가 높은 혼합수를 분사할 수 있어서 악취제거 효율을 크게 상승시킬 수 있게 되는 것이다.
그리고 본 발명에 의하면 장시간 공기 정화 작용으로 산화마그네슘-산화철 촉매의 성능이 저하되었을 시에는 물과 산화마그네슘-산화철 촉매를 교체하여 주어야 원활한 정화성능을 유지할 수가 있는데, 이때는 침전조(12")에 침전된 촉매분말을 배출관(14)을 통하여 배출하면 된다.
또 침전조(12")의 상부 배출관(22)으로는 촉매분말이 침전에 의해 농도가 200ppm정도로 낮아진 혼합수가 배출되며, 이러한 배출되는 양만큼 새로운 물과 촉매분말을 공급하여 주어야 한다.
본 발명의 다른 실시 예의 고형촉매를 적층시킨 경우에는 정화대상인 공기가 물에 혼합된 산화마그네슘-산화철 촉매뿐 아니라 산화마그네슘-산화철 고형촉매에 접촉되어 정화대상 공기가 산화마그네슘-산화철 촉매에 접촉되는 비율을 향상되므로 악취농도가 높은 공기를 효율적으로 할 수 있고, 또한 악취 농도가 낮은 경우에 는 혼합수를 사용하지 않고 고형촉매만을 사용하여 편리하게 공기를 정화할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면 기본적으로 악취제거에 기능이 탁월한 산화마그네슘-산화철 촉매를 사용하여 악취를 제거하되, 이러한 산화마그네슘-산화철 촉매를 스크러버에 적용하여 더욱 효율적이고 편리하게 악취제거를 이룩할 수 있게 하는 것으로서, 적절한 방법으로 산화마그네슘-산화철 촉매를 물과 함께 분사하여 정화대상 공기와 접촉토록 하면서 수조에서는 기포를 발생하여 물과 골고루 혼합되게 하여 공기와 산화마그네슘-산화철 촉매가 접촉되는 비율을 크게 향상시키는 것이다.
또한, 경사지게 구성한 바닥면과 침전조의 구성으로 인하여 고농도의 혼합수를 공급할 수 있는 등 매우 뛰어난 악취제거 효과를 얻을 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (6)

  1. 산화마그네슘-산화철(MgO-FeOx) 촉매를 분말화 하되, 입자의 크기는 150메시 내지 300메시 정도로 분말화 하고,
    이러한 촉매분말을 2,000ppm 내지 4,000ppm 정도를 유지되도록 물과 혼합하여 사용토록 하며,
    스크러버에는 하부에 수조를 마련하여 혼합수가 채워짐과 동시에 흘러내리는 혼합수가 수집되도록 하고,
    산화마그네슘-산화철 촉매가 물에 침전되지 않고 물에 골고루 혼합시키기 위하여 하단 수조의 저면에는 압축공기를 공급하여 공기방울을 일으켜 주며,
    스크러버에 촉매분말의 투입과 혼합을 용이하게 하고 촉매분말의 순환이 원활하게 이루어지도록 하기 위하여 스크러버의 하단부에는 기본적인 수조 외에 촉매분말을 투입하고 물에 혼합하기 위한 혼합조와 촉매분말이 침전될 수 있는 침전조를 마련하고,
    이러한 혼합조와 침전조의 혼합수를 펌프를 이용하여 스크러버의 상부에 분사하여 줌으로서 공기 중의 악취를 제거하게 됨을 특징으로 하는 산화마그네슘-산화철 촉매를 이용한 탈취방법.
  2. 악취 제거대상 공기가 통과하는 통체(2)와, 통체(2)의 측면에 제거대상 공기가 유입되는 유입관(3)과 상부에는 악취가 제거된 공기가 배출되는 배출구(4)와, 물을 통체(2)의 상부로 압송하는 펌프(5)와, 펌프(5)에 연결된 공급파이프(6) 및 물을 분사하는 분사관(7)으로 구성되는 탈취장치에 있어서,
    하단의 수조(10) 일측 방향으로 돌출되는 보조수조부(12)를 구성하고, 상기 보조수조부(12)는 서로간에 차단판(13)에 의해 구분되면서 각각 수조(10)와는 연통되는 2개의 구획으로 분할하여 일측은 혼합수의 순환을 위한 혼합조(12')로, 다른 일측은 촉매분말을 펌프(5)로 재공급하거나 촉매 및 물의 교체를 위한 침전조(12")로 활용되게 하며,
    일측 혼합조(12')의 상부에는 투입구(10")를 형성하여 촉매분말을 투입하기 용이하도록 하는 것을 특징으로 하는 산화마그네슘-산화철 촉매를 이용한 탈취장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    통체(2) 하단의 수조(10)를 구성시 수조(10)의 바닥에 기포발생관(11)을 구성하고 압축공기를 공급하여 기포를 발생토록 하며, 혼합조의 바닥에도 수조(10)에서와 같이 기포발생관(11')을 형성하는 것을 특징으로 하는 산화마그네슘-산화철 촉매를 이용한 탈취장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    수조(10)의 바닥면(10')을 경사지게 구성하되, 보조수조부(12)로부터 거리가 먼 수조(10)의 내부측이 높고, 보조수조부(12)에 근접하는 쪽이 낮게 구성하는 것 을 특징으로 하는 산화마그네슘-산화철 촉매를 이용한 탈취장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    침전조(12')의 상부에는 배출관(22)을 구성하여 침전으로 인하여 농도가 낮아진 혼합수를 일정량씩 배출토록 하고, 하부에는 드레인관(14)을 구성하여 장시간 사용으로 기능이 저하된 촉매분말을 제거할 수 있도록 하였으며, 하부에는 또 다른 공급관(14')을 펌프(5)와 연결함으로써 침전된 촉매분말을 공급토록 하는 것을 특징으로 하는 산화마그네슘-산화철 촉매를 이용한 탈취장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    산화마그네슘-산화철 촉매를 표면적이 많고 공기의 흐름을 지연시키는 형태로 고형화한 고형촉매(20)를 구성한 후 이러한 고형촉매(20)를 스크러버의 중간에 적층시켜 악취농도가 낮을 때는 혼합수를 순환시키지 않고 고형촉매의 작용만으로 정화하는 것을 특징으로 하는 산화마그네슘-산화철 촉매를 이용한 탈취방법.
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