KR20110003980A - ＰＣＢｓ 오염유 처리제, 이를 이용한 ＰＣＢｓ 오염유 처리방법 및 오염유 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PCBs 오염유 처리제, 이를 이용한 PCBs 오염유 처리방법 및 오염유 처리장치에 관한 것이다. 이중 PCBs 오염유 처리제는, 활성탄 93 내지 99중량% 및 철(Fe) 1 내지 7중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 PCBs 오염유의 처리방법은, 활성탄 93 내지 99중량% 및 철(Fe) 1 내지 7중량%를 포함하는 PCBs 함유 오염유 처리제를 준비하는 단계; PCBs 오염유를 상기 처리제와 함께 접촉시키는 단계; 및 상기 PCBs 오염유를 상기 처리제와 함께 0.1 내지 10시간 동안 200 내지 700℃의 온도에서 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고 PCBs 오염유 처리장치는, 교반기(115)가 설치되는 것으로서 PCBs 오염유가 수용되는 반응조(110); 상기 반응조(110)로부터 유입되는 PCBs 오염유를 처리하기 위한 PCBs 오염유 처리제가 채워진 여과기(120); 상기 여과기(120)를 경유한 반응혼합물을 상기 반응조(110)로 순환시키는 펌프(130); 상기 반응조(110)에 설치되어 상기 반응혼합물을 가열시키기 위한 반응조가열부(140); 및 상기 반응조(110) 내로 질소를 주입하기 위한 질소주입라인(150);을 구비하며, 상기 PCBs 오염유 처리제는 활성탄 95 내지 98중량% 및 철(Fe) 2 내지 5중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＰＣＢｓ 오염유 처리제, 이를 이용한 ＰＣＢｓ 오염유 처리방법 및 오염유 처리장치{Agent for disposing polychlorinated biphenyls in oil, method and apparatus for disposing PCBs in oil using the same}
본 발명은 PCBs 오염유 처리제, 이를 이용한 PCBs 오염유 처리방법 및 처리장치에 관한 것이다.
PCBs(polychlorinated biphenyls)는 바이페닐에 수소원자가 1개 이상의 염소 (chlorine)로 치환된 물질을 총칭하는 것으로 치환된 염소의 수 (1∼10)와 위치에 따라 209종의 유사체 (congener)로 존재한다.
일반적으로 PCBs 는 산이나 알칼리와 같은 화학 시료에 강하고, 열에 안정하며, 전기절연성이 뛰어난 성질을 지니고 있어 변압기나 축전기와 같은 전기장치의 절연유, 각종 화학공업의 열매체, 윤활유, 가소제 등 상업적 목적을 위해 대량 생산되어 왔다. 그러나 PCBs 는 동물의 독성실험 결과 발암성, 돌연변이, 생식 장애를 일으키는 원인물질로 알려짐으로써 현재 내분비계 장애물질로 분류되어 있다.
PCBs는 잔류성 유기오염(persistent organic pollutant) 물질에 대한 배출의 저감 및 제거를 위한 스톡홀름 협약(2004년 5월 발효)에 의해 규제 및 관리대상 물 질로 선정되었다. 이로 인해, PCBs 함유 제품의 규제, 관리, 처리문제가 협약의 현안으로 부각되었고 협약 국가들은 2025년까지 PCBs 를 사용한 장치들을 확인하여야 하며, 늦어도 2028년까지는 PCBs의 관리체계를 만들어야만 한다. 이러한 목표를 위해 우리나라에서도 PCBs 함유 제품 및 폐기물의 실태조사와 안전관리 방안을 수립 중에 있다.
현재 우리나라의 PCBs 함량 폐기물 발생량에 대해서 정확한 통계는 아직 없으나 한국 전력이나 철도청 혹은 민간 기업에서 발생하는 PCBs 함유 폐 변압기의 양은 연간 60,000대 이상으로 추정하고 있다. 국내 PCBs 폐기물관리법에 의하면 2 ppm 이상의 PCBs를 함유한 폐변압기는 지정폐기물로 관리하여 고온소각(high temperature incineration) 처리하도록 되어 있다.
그러나 소각처리의 경우 다이옥신류(PCDDs/PCDFs)의 발생과 같은 고독성 유해물질의 생성 가능성으로 인한 민원문제로 인해 소각에 의한 PCBs의 처리는 실질적으로 불가능한 상황이다. 그리하여 한국 전력과 기타 발전사에서는 50 ppm 이상의 고농도 지상변압기를 영국이나 네덜란드로 이전하여 폐기 시켜왔으나 이도 바젤협약의 적용을 받아 경유국의 동의 절차 등 적기처리가 곤란한 실정으로 전량 국내에서 보관하고 있는 중이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, PCBs에 오염된 오염유로부터 PCBs를 효과적으로 분리하여 처리(파괴 및 제거)할 수 있는 PCBs 오염유 처리제, 이를 이용한 PCBs 오염유 처리방법 및 오염유 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, PCBs 의 처리 중 다이옥신이과 같은 독성물질 등이 발생되지 않도록 할 수 있는 PCBs 오염유 처리제, 이를 이용한 PCBs 오염유 처리방법 및 오염유 처리장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 PCBs 오염유 처리제는, 활성탄 93 내지 99중량% 및 철(Fe) 1 내지 7중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 활성탄의 함량이 95 내지 98중량%이고, 상기 철(Fe)의 함량이 2 내지 5중량% 인 것이 바람직하다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 PCBs 오염유의 처리방법은, 활성탄 93 내지 99중량% 및 철(Fe) 1 내지 7중량%를 포함하는 PCBs 함유 오염유 처리제를 준비하는 단계; PCBs 오염유를 상기 처리제와 함께 접촉시키는 단계; 및 상기 PCBs 오염유를 상기 처리제와 함께 0.1 내지 10시간 동안 200 내지 700℃의 온도에서 열처리하는 단계;를 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 PCBs 오염유 처리장치는, 교반기(115)가 설치되는 것으로서 PCBs 오염유가 수용되는 반응조(110); 상기 반응조(110)로부터 유입되는 PCBs 오염유를 처리하기 위한 PCBs 오염유 처리제가 채워진 여과기(120); 상기 여과기(120)를 경유한 반응혼합물을 상기 반응조(110)로 순환시키는 펌프(130); 상기 반응조(110)에 설치되어 상기 반응혼합물을 가열시키 기 위한 반응조가열부(140); 및 상기 반응조(110) 내로 질소를 주입하기 위한 질소주입라인(150);을 구비하며, 상기 PCBs 오염유 처리제는 활성탄 95 내지 98중량% 및 철(Fe) 2 내지 5중량%를 포함하는 특징으로 한다.
본 발명에 있어서. 상기 PCBs 가 흡착된 오염유 처리제가 수용되는 튜브본체(210)와, 상기 튜브본체(210)의 상부에 설치되는 것으로서 산소가 주입되는 산소주입라인(221)이 연결되는 제1연결부(220)와, 상기 튜브본체(210)의 하부에 설치되는 것으로서 배출가스가 배출되는 배출가스라인(231)이 연결되는 제2연결부(230)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 활성탄 93 내지 99중량% 및 철 1 내지 7중량%를 포함하는 오염유 처리제를 이용하여 PCBs에 오염된 오염유로부터 PCBs 를 효과적으로 분리하여 처리할 수 있고, 더 나아가 PCBs 의 처리 중 다이옥신이과 같은 독성물질 등이 발생되지 않아 매우 안전하다라는 작용, 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 PCBs 오염유 처리제, 이를 이용한 PCBs 오염유 처리방법 및 오염유 처리장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 PCBs 오염유 처리제는 활성탄에 철 성분을 함유시켜 흡착과 분해 작용에 의해 PCBs의 처리 효율을 개선하는 것이 가능해진다.
상기 처리제 내에 포함되는 활성탄 및 철 성분의 함량으로서는, 활성탄 93 내지 99중량% 및 철(Fe) 1 내지 7중량%를 포함하며, 바람직하게는 활성탄 95 내지 98중량% 및 철(Fe) 2 내지 5중량%를 포함한다. 상기 활성탄의 함량이 상기 범위를 벗어나면 PCBs의 제거능이 충분하지 못하게 될 우려가 있는데, 상기 철 성분의 함량이 7 중량%를 초과한다 하더라도 PCBs의 처리 효율의 상승이 없으며, 1 중량% 미만이면 PCBs의 제거가 충분하게 이루어지지 않을 우려가 있다.
상술한 바와 가은 PCBs를 함유하는 오염유를 처리하는 처리제는 활성탄에 철 성분을 함유시켜 얻어질 수 있으며, 예를 들어 젖산철(ferrous lactate)과 같은 철 이온 함유 용액에 활성탄을 침지하고 교반한 후, 이를 건조 및 열처리하여 얻어질 수 있다.
이와 같이 얻어진 PCBs 오염유 처리제를 사용하여 PCBs 오염유를 처리하기 위해서는, 상기 처리제를 우선 반응기 내에 가한 후, 여기에 PCBs 오염유를 접촉시키고, 상기 반응기를 0.1 내지 10시간 동안 200 내지 700℃의 온도에서 열처리하여 수행할 수 있다.
상기 열처리 과정에서 오염유 내의 PCBs는 오염유로부터 휘발된 후, 상기 PCBs 오염유 처리제에 흡착이 되어 오염유로부터 PCBs를 제거하게 된다. 이때 상기 처리제 내의 철 성분의 함량도 상기 PCBs의 제거에 영향을 미치나, 열처리 온도 및 열처리 시간도 주요한 요소로서 작용하게 된다.
이와 같은 열처리 온도 및 열처리 시간은 상호 관련될 수 있으며, 예를 들어 열처리 온도가 보다 높은 경우에는, 보다 적은 열처리 시간이 요구될 수 있으며, 열처리 온도가 보다 낮은 경우에는, 보다 많은 열처리 시간이 요구될 수 있다. 이와 같은 열처리는 오염유 성분의 산화를 방지하기 위하여 불활성분위기, 예를 들어 질소 대기하에 행해지는 것이 바람직하다.
상기 처리 과정에서 열처리 시간으로서는 0.1 내지 10시간을 예로 들 수 있으며, 1 내지 3시간의 열처리 시간이 바람직하다. 상기 열처리 시간 범위를 벗어나는 경우에는 PCBs 화합물의 충분한 분해 효율을 얻을 수 없다는 문제가 있다. 상기 처리 과정에서 열처리 온도로서는 200 내지 700℃의 범위를 예로 들 수 있으며, 300 내지 600℃의 범위가 바람직하다. 상기 열처리 온도를 벗어난 경우에는 PCBs 화합물의 충분한 분해 효율을 얻을 수 없다는 문제가 있다.
이하에서는 상기 PCBs를 함유하는 오염유를 처리하기 위한 처리제 및 처리방법을 적용하기 위한 처리 장치를 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 PCBs 오염유 처리장치에 있어서, 반응조유니트의 개략적 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 PCBs 오염유 처리장치에 있어서, 연소기유니트의 개략적 구성도이다.
본 발명에 따른 PCBs 오염유 처리장치는, 반응조유니트(100)와, 연소기유니트(200)를 포함한다.
반응조유니트(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 교반기(115)가 설치되는 것으로서 반응혼합물이 수용되는 반응조(110)와; 반응조(110)로부터 연장되는 제1라인(111)에 설치되어 유입되는 반응혼합물을 여과하기 위한 여과제가 채워진 여과기(120)와; 여과기(120)와 반응조(110) 사이의 제2라인(112)에 설치되어 여과기(120)를 경유한 반응혼합물을 반응조(110)로 순환시키는 펌프(130)와; 반응조(110)에 설치되어 반응혼합물을 가열시키기 위한 반응조가열부(140)와; 반응 조(110) 내로 질소를 주입하기 위한 질소주입라인(150);을 포함한다.
반응조(110)의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 파이렉스(pyrex)와 같은 유리, 스테인레스 스틸 등이 바람직하다.
교반기(115)는 반응조(110)내의 수용되는 반응혼합물을 균일하게 혼합하는 역할을 한다. 여기서, 교반기(115)는 마그네틱 교반기나 모터(M)에 구동되는 교반기 등 다양하게 구현될 수 있다.
여과기(120)는, 통형상의 용기에 상술한 바와 같은 PCBs 오염유 처리제를 충진하게 되며, 상기 처리제는 활성탄 93 내지 99중량% 및 철(Fe) 1 내지 7중량%를 포함하며, 상기 처리제를 채워넣거나 꺼낼 수 있도록 뚜껑을 가진다. 이러한 여과기(120)에 채워진 처리제는, 오염유를 포함하는 반응혼합물부터 PCBs를 흡착한다.
반응조가열부(140)는 반응조(110) 내의 반응혼합물을 가열하기 위한 것이다. 이러한 반응조가열부(140)는 다양하게 구현할 수 있으며, 예를 들면 반응조(110)의 주위를 열수가 흐르는 구조로 할 수도 있고, 반응조(110) 외부에 열선을 감아서 구현할 수 있다. 이러한 반응조가열부(140)는 온도조절기에 의하여 제어됨으로써 반응조(110) 내부의 온도를 조절할 수 있도록 된다.
질소주입라인(150)은, 반응혼합물, 엄밀하게는 오염유의 산화분해를 방지하기 위하여 반응조(110) 내로 질소를 주입한다. 반응조(110)로 주입되는 질소는, 반응이 진행되는 동안에 반응조(110)를 질소분위기로 유지함으로써 반응혼합물이 공기중의 산소와 접촉하여 산화되는 것을 방지한다.
연소기유니트(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 반응조유니트(100)의 여과 기(120)에서 꺼내어진 여과제로부터, 그 여과제에 흡착된 PCBs를 연소하여 처리(파괴 및 제거)하기 위한 것이다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, 연소기유니트(200)는, PCBs가 흡착된 여과제가 수용되는 튜브본체(210)와, 튜브본체(210)의 상부에 설치되는 것으로서 산소가 주입되는 산소주입라인(221)이 연결되는 제1연결부(220)와, 튜브본체(210)의 하부에 설치되는 것으로서 배출가스가 배출되는 배출가스라인(231)이 연결되는 제2연결부(230)와, 튜브본체(210) 내부에서 하부측에 설치되는 것으로서 활성탄을 지지하기 위한 탄소섬유(240)를 포함한다.
여기서, 튜브본체(210)는 석영으로 된 기다란 튜브형태를 가지며, 튜브본체(210)의 상,하부에 연결되는 제1,2연결부(220)(230)는 스테인레스 스틸로 이루어진다.
산소주입라인(221)에는 튜브본체(210)로 주입되는 산소량을 제어할 수 있도록 니들밸브를 가지는 압력조절기(221a)가 설치되고, 산소가 일정하게 주입될 수 있도록 회전유량계(미도시)가 설치되어 있다. 이때 주입되는 산소의 유량은 60~600mL/분 범위 정도가 바람직하다. 이러한 구조에 의하여 산소주입라인(221)으로 주입되는 산소는 튜브본체(210)의 상부로부터 하부측으로 흐르게 된다.
다음, 상술한 바와 같은 PCBs 오염유 처리제를 사용하는 처리장치를 사용하여 PCBs를 함유하는 오염유를 처리하는 방법을 설명한다.
본 발명에 따른 PCBs 오염유 처리방법은, 오염유에서 PCBs를 화학적으로 분리하는 화학적 PCBs 분리단계(S10)와, 화학적으로 분리된 PCBs를 제거 및 분해하기 위한 역류산화단계(S20)(COP - Counterflow Oxidation Process)를 포함할 수 있다.
화학적 PCBs 분리단계(S10)는, PCBs로 오염된 오염유에 알칼리성 시약, 알칼리 물질 및 알루미늄을 첨가하여 반응혼합물을 마련하는 단계(S11)와; 반응혼합물을 소정의 온도로 가열한 상태에서 교반하는 단계(S12)와; 교반이 진행되는 반응혼합물을 오염유 처리제를 통과시켜 PCBs를 오염유 처리제에 흡착시키는 단계(S13);를 포함한다. 이러한 화학적 PCBs 분리단계(S10)는, 반응혼합물, 예를 들어 오염유가 공기중의 산소에 의하여 산화분해되는 것을 방지하기 위하여 질소분위기에서 진행된다.
반응혼합물을 마련하는 단계(S12)는, PCBs 오염유에 알칼리성 시약, 알칼리 물질 및 알루미늄을 혼합시키는 단계이다.
이때 알칼리성 시약은, 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 폴리에틸렌 글리콜의 저급 알킬에테르, 트리메틸렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 부틸렌 글리콜의 저급 알킬 에테르, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어진다.
알칼리 물질은, 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨과, 나트륨 알코올레이트, 칼륨 알코올레이트, 및 수산화칼슘으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어진다.
알루미늄은 분말 형태로 사용되며, 그 형태는 구형 또는 판형 등이 가능하다. 구형의 알루미늄 분말의 평균 입자크기는 수 마이크론~수백 마이크론 사이이고, 판형 알루미늄 분말의 크기는 평균 길이, 폭, 및 두께가 각각 수 마이크론~수백 마이크론 사이이다. 이러한 알루미늄은 수분, 알코올과 같은 활성수소를 함유하 고 있는 물질에 대하여 화학적으로 안정하므로 취급이 용이하고, 폐변압기 오일과 같이 PCBs를 포함하는 오염유의 화학적 처리시 운전비용을 낮출 수 있다.
여기서, 알칼리성 시약의 함량은 PCBs 오염유의 오염정도에 따라서 달라지는데 PCBs가 1000 PPM 미만일 경우에 5~25 w/w % 이다. 또한 알칼리 물질의 함량은 오염유에 대하여 2~5 w/w% 이고, 알루미늄의 함량은 오염유에 대하여 0.1~0.3 w/w % 이다.
상기한 알칼리성 시약은, PCBs 오염유에 있어서 벤젠의 부분적 양전하를 띈 탄소를 공격하여 염소를 분리하는 친핵기(親核基)의 역할을 한다. 알칼리 물질은 화학반응 조건을 염기성으로 만들기 위하여 사용된다. 알루미늄(Al)은 PCBs 오염유의 반응속도를 증가시키기 위한 탈염소 반응 촉진제(dechlorination accelerator)로 사용되며 분말 형태인 것이 바람직하다. 알루미늄은 수분, 알코올과 같은 활성수소를 함유하고 있는 물질에 대하여 화학적으로 안정하므로 취급이 용이하고, 이에 따라 폐변압기 오일과 같이 PCBs를 포함하는 오염유의 화학적 처리시 운전비용을 낮출 수 있다.
상기한 화학적 PCBs 분리단계(S10)에 있어 교반은 반응혼합물이 50℃ ~ 150℃ 의 범위내에서 가열된 상태에서 진행된다. 이때 반응혼합물의 가열온도가 50℃ 미만이면 탈염소 반응이 거의 일어나지 않아서 바람직하지 않고, 150℃를 초과하면 오염유 자체가 가열 변성되어서 바람직하지 않다. 구체적으로, 상기 가열온도는 80 내지 150℃ 사이인 것이 가장 바람직하다.
역류산화단계(S20)는, PCBs가 흡착된 오염유 처리제로부터 산소를 이용하여 PCBs를 분해 및 제거하는 단계로서, 산소를 상부측으로부터 하부측으로 여과제를 경유하여 흐르게 하고, 이 상태에서 오염유 처리제의 하부측을 점화하는 단계이다. 이 경우, 산소의 흐름과 반대되는 방향으로 불꽃이 자가 진행되고, 이 과정을 통하여 여과제에 흡착된 PCBs가 분해 및 제거된다.
PCBs는 열에 대해 안정적이기 때문에 제거를 위하여 높은 온도를 필요로 한다. 몇몇 학자들의 연구에 의하면 PCBs는 실험적으로나 이론적으로 800℃ 이상에서 열역학적으로 불안정해진다고 한다. 따라서 PCBs를 분해하려면 적어도 800℃ 이상의 온도를 유지하여야 하는데, 역류산화단계(S20)에 의하여 800℃ 이상의 높은 온도의 구현이 가능하며, 이에 따라 PCBs의 완전한 제거가 가능해질 수 있다.
한편, 오염물질이 흡착된 탄소를 재생하는 대표적인 방법으로 습기산화(WAO: wet air oxidation) 방법이 있다. 습기산화 방법은 주로 150℃ 이하에서 증발하는 오염물질이 탄소에 섞여 있을 때 이용되고 있다. 그러나 이러한 습기산화방법은, 탄소에 흡착력이 매우 강하거나 독성이 강한 오염물질이 흡착되었을 경우 많은 에너지가 소모되고 실용적이지 못한 방법이다.
이와 같이 열에 대해 매우 안정적이고 독성이 강한 PCBs를 제거하는데 있어 습기산화방법은 적합하지 않다. 이에 출원인은 PCBs를 효과적으로 제거하기 위한 역류산화단계(20)(COP)를 발명하게 된 것이다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 예로 들어 설명하며, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되지 않음은 물론이다.
[실시예 1]
(주)학산금속으로부터 변압기 오일을 구하여 시료로 이용하였다. PCBs의 정성 및 정량은 국립 환경연구원에서 제시하고 있는 변압기 오일 내 PCBs 분석지침에 따른 실험절차에 따라 시행하였다. 변압기 오일에 함유되어 있는 PCBs를 처리하기 위하여 활성탄 50g (20-40 mesh, American Norit Co., Inc.)을 1x10-2 농도의 젖산철(Ferrous lactate) 용액에 첨가하여 실온에서 격렬하게 교반하였다. 그런 후 철이 들어 있는 활성탄을 하루 동안 105oC에서 건조하였고 이어서 1시간 동안 800oC 의 전기로에서 가열하여 오염유 처리제를 제조하였다.
이때 활성탄에 들어 있는 철의 농도는 digestion 장치를 이용하여 분해한 후 유도결합 플라즈마 원자 분광법으로 측정한 결과 각각 1.1 중량%이었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 젖산철의 농도를 5x10-2 M로 변경하여 활성탄에 들어 있는 철의 농도가 2.4 중량%인 오염유 처리제를 제조하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서 젖산철의 농도를 10x10-2 M로 변경하여 활성탄에 들어 있는 철의 농도가 4.6중량%인 오염유 처리제를 제조하였다.
[실험예 : PCBs 분석]
변압기 오일 내 PCBs의 분해를 위해 길이가 50 cm이며, 내경이 2 cm인 석영을 제작하였다. 석영에 철이 들어 있는 활성탄을 넣고 PCBs가 들어 있는 변압기 오 일 1mL를 주입하였다. 이후 양쪽 입구를 석영 울(quartz wool)로 막은 후 석영을 전기로에 넣었다. 전기로의 출구 연결선은 열선(heating tape)을 감아서 배출가스가 응축되는 것을 방지하였다. 가스 상으로부터 분해 생성물을 확인하기 위해 배출가스를 이소옥탄이 들어 있는 impinger trap에 통과시켰다. PCBs의 분해는 질소 대기하에서 시행하였다.
철 함유 활성탄에 들어 있는 PCBs는 속슬렛 장치를 이용해서 추출하였다. 추출된 PCBs와 이소옥탄 용매에 녹아 있는 PCBs는 가스크로마토그래프/전자 포획검출기 (GC/ECD, Trace 2000, Italy)를 이용하여 분석하였다. 각 PCB 유사체의 분리는 30 m length x 0.25 mm I. D. 용융 실리카 컬럼 (DB 5, Sulelco Inc., USA))을 사용하였다.
GC는 2단계 온도상승을 통해서 온도 프로그램화 (temperature program) 하였다. 첫 번째 온도 상승 단계는 10oC/min로 80oC로부터 180oC로, 두 번째 단계는 3oC/min의 상승 속도로 260oC 까지 온도를 증가하였다. 운반가스로는 아르곤 (Ar)에 10 % 메탄 (CH4)이 섞여 있는 혼합물을 사용하였다. PCB 유사체의 크로마토그램 피크들은 내부표준물질 (internal standard)인 오염화 벤젠(PCBz; pentachlorobenzene)의 상대적인 머무름 시간 (retention time)에 의해서 확인하였다. 분리된 각각의 유사체의 정량은 검정곡선 (calibrated curve)과 상대적인 피크 면적 (peak area)을 비교해서 결정하였다.
상기 실시예 1 내지 3에서 얻어진 오염유 처리제(철 함유 활성탄)를 이용한 변압기 오일 내 PCBs 분해효율은 다음과 같은 식을 이용하여 계산하였다.
PCBs의 분해효율 (%) = (1-Co/C) x 100 %
여기서, C는 오염유 처리제에 첨가한 PCBs의 농도이며, Co는 오염유 처리제에 흡착되거나 분해 후 이소옥탄 용매에 용해된 PCBs의 총 농도를 나타낸다.
활성탄에 침착되어 있는 철의 양(1.1중량%, 2.4중량% 그리고 4.6중량%)에 따른 PCBs의 분해 효율을 도 3에 나타내었다. 도 3에 도시한 바와 같이 활성탄에 침착되어 있는 철의 양에 따라서 변압기 오일 내 PCBs의 분해는 증가되었다. 철의 양이 1.1중량%인 실시예 1에서는 분해효율이 37%, 2.4중량%인 실시예 2의 경우는 51%, 그리고 4.6%중량인 실시예 3의 경우에는 63%까지 증가하였다.
도 4는 위에서 언급한 각각의 철의 농도(1.1중량%, 2.4중량%, 및 4.6중량%)와 2시간의 반응시간에서 200oC, 300oC, 400oC 및 500oC의 반응온도 변화에 따른 변압기 오일 중의 PCBs의 분해 효율을 나타낸 그림이다. 활성탄에 1.1중량%의 철이 침착되어 있는 실시예 1의 처리제에서 반응의 온도를 200oC에서 500oC 까지 증가시켰을 때, PCBs의 분해효율이 87%까지 이르렀다. 활성탄에 침착되어 있는 철의 농도가 2.4중량%인 실시예 2의 경우에는 반응온도를 500oC까지 증가시켰을 때 분해 효율이 거의 95%까지 증가하였고, 철의 농도가 거의 2배인 4.6중량%일 때에는 500oC에서 분해효율이 100%가 되어 변압기 오일 중의 PCBs는 거의 완전히 분해 되었다.
상술한 바와 같이 변압기 오일 중의 PCBs 혼합물의 처리시 상술한 바와 같이 활성탄 및 철을 함유한 실시예 1 내지 3의 처리제를 사용하는 처리방법에서 PCBs의 분해효율이 매우 우수함을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 PCBs 오염유 처리장치에 있어서, 반응조유니트의 개략적 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 PCBs 오염유 처리장치에 있어서, 연소기유니트의 개략적 구성도.
도 3은 실시예 1 내지 3에서 얻어진 오염유 처리제의 철 농도에 따른 PCBs의 분해효율을 나타낸 그래프.
도 4는 실시예 1 내지 3에서 얻어진 오염유 처리제의 반응온도에 따른 PCBs의 분해효율을 나타낸 그래프.
<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 ... 반응조유니트 110 ... 반응조
111 ... 제1라인 112 ... 제2라인
115 ... 교반기 120 ... 여과기
130 ... 펌프 140 ... 반응조가열부
150 ... 질소주입라인 200 ... 연소기유니트
210 ... 튜브본체 220 ... 제1연결부
221 ... 산소주입라인 230 ... 제2연결부
231 ... 배출가스라인 240 ... 탄소섬유

Claims (5)

  1. 활성탄 93 내지 99중량% 및 철(Fe) 1 내지 7중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCBs 오염유 처리제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄의 함량이 95 내지 98중량%이고, 상기 철(Fe)의 함량이 2 내지 5중량%인 것을 특징으로 하는 PCBs 오염유 처리제.
  3. 활성탄 93 내지 99중량% 및 철(Fe) 1 내지 7중량%를 포함하는 PCBs 함유 오염유 처리제를 준비하는 단계;
    PCBs 오염유를 상기 처리제와 함께 접촉시키는 단계; 및
    상기 PCBs 오염유를 상기 처리제와 함께 0.1 내지 10시간 동안 200 내지 700℃의 온도에서 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCBs 오염유의 처리방법.
  4. 교반기(115)가 설치되는 것으로서 PCBs 오염유가 수용되는 반응조(110); 상기 반응조(110)로부터 유입되는 PCBs 오염유를 처리하기 위한 PCBs 오염유 처리제가 채워진 여과기(120); 상기 여과기(120)를 경유한 반응혼합물을 상기 반응조(110)로 순환시키는 펌프(130); 상기 반응조(110)에 설치되어 상기 반응혼합물을 가열시키기 위한 반응조가열부(140); 및 상기 반응조(110) 내로 질소를 주입하기 위한 질소주입라인(150);을 구비하며,
    상기 PCBs 오염유 처리제는 활성탄 95 내지 98중량% 및 철(Fe) 2 내지 5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCBs 오염유 처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 PCBs가 흡착된 오염유 처리제가 수용되는 튜브본체(210)와, 상기 튜브본체(210)의 상부에 설치되는 것으로서 산소가 주입되는 산소주입라인(221)이 연결되는 제1연결부(220)와, 상기 튜브본체(210)의 하부에 설치되는 것으로서 배출가스가 배출되는 배출가스라인(231)이 연결되는 제2연결부(230)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 PCBs 오염유 처리장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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