KR20110109575A

KR20110109575A - 매개 금속이온 및 환원제를 사용한 대기오염물질 처리 시스템 및 그 처리 방법

Info

Publication number: KR20110109575A
Application number: KR1020100029363A
Authority: KR
Inventors: 문일식; 정상준
Original assignee: 순천대학교 산학협력단
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-06
Also published as: KR101300482B1

Abstract

본 발명은 연소공정의 배기가스에 포함되어 있는 대표적인 대기오염물질인 질소산화물(NOx)과 이산화황(SO₂) 및 휘발성유기화합물(VOCs)의 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전해셀을 이용하여 Ce(III) 또는 Ag(I)과 같은 매개 금속이온을 산화시켜 강력한 산화제를 생산하고, 생산된 산화제와 대기오염물질을 반응시켜 대기오염물질을 산화시킨 다음, 산화된 대기오염물질을 환원제 용액에 통과시켜 제거하도록 한 대기오염물질 처리 방법과 이 방법에 사용되는 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전해셀은 전극과 격막 사이에 스패이서(spacer)를 설치하여 전극과 격막의 접촉으로 인한 저항이나 전해질의 막힘없이 운전이 가능하여 매개 금속이온의 산화효율 및 전류효율을 높이고, 또한 전해셀에서 산화된 매개 금속이온을 기-액접촉매개산화반응기에 분사함으로써 대기오염물질을 산화시켜 환원제에 의한 대기오염물질의 흡수를 도와 전체적인 제거효율이 높고 매개 금속이온 및 전해질의 추가적인 공급없이 대기오염물질 처리가 지속가능한 새로운 형태의 전기화학적 매개산화 장치를 제공한다.

Description

매개 금속이온 및 환원제를 사용한 대기오염물질 처리 시스템 및 그 처리 방법{Air Pollutants Removal Apparatus using Mediated Ions and Reductants, And Operation Method Thereof}

본 발명은 전기화학적 매개 산화(MEO; Mediated Electrochemical Oxidation)와 환원제만을 이용하여 NOx, SOx, 악취 및 VOCs와 같은 대기오염물질을 고효율로 제거할 수 있는 대기오염물질 처리 방법과 그 장치를 제공하는 것이다.

전기화학적 매개산화 기술은 연소공정의 배기가스에 포함되어 있는 NOx, SOx와 같은 유해가스와 축사 및 생활폐기물과 화학공정에서 발생되는 악취 혹은 VOCs의 처리 등 광범위한 범위의 유해가스 처리 분야에 응용될 수 있는 기술이다.

본 발명자는 상기의 기술과 관련하여 특허출원 2007-0564055호로 "전기화학적 매개 산화 및 오존 산화에 의한 유기폐액의 복합 매개산화 처리장치", 특허출원 2006-0564062호로 "유기폐액의 복합매개산화 처리장치", 특허출원 2008-0827929호로 "전해셀" 및 특허출원 2010-0941992호로 "NOx, SOx, 및 다이옥신류 처리를 위한 전기화학적 매개 산화공정의 성능 향상을 위한 장치"를 출원한 바 있었다.

그러나 종래 전기화학적 매개 산화 공정에서 전해셀은 최외측에 위치한 애노드 전해액 투입구와 캐소드 전해액 투입구가 구비된 고정판과, 전극판 및 격막 등이 적층된 구조로 전해셀 내 전극판의 면적이 커질 경우 격막의 고정이 어려워 격막과 전극판이 접촉됨으로써 저항 증가로 인한 전류효율 저하를 유발하고 이로 인한 공정 전반적인 효율 저하를 야기할 수 있다.

일반적인 전기화학적 매개 산화 공정을 이용하여 NOx, SOx 및 산성가스, 악취가스 및 VOCs 등 대기오염물질 처리 시 매개 금속이온과 산성 전해질이 포함된 양극액과 유해가스와의 기-액 접촉으로 유해가스가 제거되는 기-액접촉매개산화스크러버에는 기 액 접촉 면적을 넓히기 위한 방안으로 고체 충진물을 주로 이용하고 있다. 이 때 고체 충진물은 고루게 분포되지 않아 스크러버 상부에서 분사되는 양극액과 유해가스의 기-액 접촉효율은 저하되어 유해가스 처리효율이 저하되는 문제점을 안고 있다.

전기화학적 매개산화 공정에서 NOx, SOx, 악취가스 및 VOCs와 같은 유해가스는 Ag(II), Ce(IV), Co(III) 등 전해셀에서 산화된 매개 금속이온에 의해 N₂, NO₃ ^-, SO₄ ^2-, CO₂와 H₂O로 완전 산화됨과 동시에 산성 전해질 용액에 흡수되어 처리된다. 이때 유해가스 처리반응에 사용되고 환원된 Ag(I), Ce(III), Co(II)등과 같은 매개 금속이온은 전해셀에서 산화되어 연속적으로 재생되어 사용된다. 따라서 추가적인 매개 금속이온 및 전해질의 공급 없이 전력공급에 의해서만 지속적으로 산화와 환원을 반복해가면서 유해가스를 청정처리 할 수 있는 지속가능한 차세대 청정처리 기술이다.

그러나, 난분해성 유해가스의 처리가 지속가능한 전기화학적 매개 산화 공정의 운전조건을 장시간 일정하게 유지하기 위해서는 전해셀에서 저항 증가로 전류효율 저하를 최소화하여 높은 운전효율을 유지해야 하며, 또한 기-액 접촉효율을 일정하게 유지하여 상대적으로 높은 처리효율을 유지할 수 있는 능력을 가지는 것이 매우 중요하므로 높은 전류효율 및 처리효율을 달성하기 위한 전기화학적 매개 산화 처리 장치와 운전 방법의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, NOx, SOx, 악취 및 VOCs와 같은 대기오염물질을 처리하는 전기화학적 매개산화 장치에 있어서, 전해셀 내 격막과 전극판과의 접촉으로 인해 전해셀의 전류효율 저차를 유발하고, 기-액접촉매개산화스크러버 내 고체 충진물의 분포가 고루지 않아 기-액 접촉효율 저하되는 문제를 해결할 수 있는 전기화학적 매개산화 처리장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 전기화학적 매개 산화 공정에서 이용되는 전해셀의 전극판과 격막 사이에 스패이서를 설치하여 양극액 및 음극액의 흐름을 균일하게 하고 전극판과 격막의 접촉을 최소화함으로써, 매개 금속이온의 산화 시 증가되는 저항 문제를 해결할 수 있으며, 기-액접촉매개산화스크러버 내부에 유해가스가 지그재그 형태로 균일하게 통과할 수 있도록 유리 섬유 펠트가 부착된 카트리지를 설치함으로써 분사되는 양극액과 유해가스가 균일하게 접촉하여 유해가스의 산화효율을 증가시켜 효율적으로 처리할 수 있으며 운전비용을 절감할 수 있는 방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 NOx, SOx, 악취 및 VOCs와 같은 대기오염물질을 처리하기 위한 기존의 전기화학적 매개산화 공정에 적용 및 연구되고 있는 전해셀의 전극판과 격막 사이에 양극액의 흐름을 균일하게 유지시킬 수 있는 노즐부가 형성된 스패이서를 설치하여 전극판과 격막의 접촉을 최소화함으로써, 매개 금속이온의 산화 시 저항 증가로 인한 전류효율 저하 문제를 해결하고, 기-액접촉매개산화스크러버 내부에 유해가스가 지그재그 형태로 균일하게 통과할 수 있도록 유리 섬유 펠트가 부착된 카트리지를 설치함으로써 분사되는 양극액과 유해가스가 균일하게 접촉하여 높은 산화효율로 유해가스를 처리하도록 한 다음, 이와 같이 산화된 유해가스를 환원제 용액에 통과시켜 처리하는 방법과 그 장치를 제공한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 전기화학적 매개산화방식을 통하여 매개산화공정 중 환원된 매개이온을 산화시키는 반응을 수행하는 동시에 산화된 매개이온을 이용하여 NOx, SOx, 악취 및 VOCs와 같은 대기오염물질을 처리하는 장치에 있어서, 전해셀의 전극판과 격막 사이에 양극액의 흐름을 균일하게 유지시킬 수 있는 노즐부가 형성된 스패이서를 설치하여 전극판과 격막의 접촉을 최소화함으로써, 매개 금속이온의 산화 시 저항 증가로 인한 전류효율 저하 문제를 해결하고, 기-액접촉매개산화스크러버 내부에 대기오염물질이 지그재그 형태로 균일하게 통과할 수 있도록 유리 섬유 펠트가 부착된 카트리지를 설치함으로써 분사되는 양극액과 대기오염물질이 균일하게 접촉하여 높은 산화효율로 대기오염물질를 처리하도록 한 다음, 이와 같이 산화된 대기오염물질를 환원제 용액에 통과시켜 처리효율을 향상시키고 운전비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 사용한 대기오염물질 처리장치의 구성을 도식화한 개략도이고,
도 2는 본 발명에서 사용한 매개 금속이온 산화를 위한 전해셀의 분해 사시도와 전해액 이동경로를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에서 사용한 양극액과 유해가스의 균일한 기-액접촉을 유리 위한 섬유 펠트가 부착된 카트리지 충진물과 분해 사시도 및 유해가스 이동경로를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 전해셀에서 전압과 매개 금속이온 산화효율를 나타낸 그래프이고,
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 기·액 접촉반응기에서 NO, NO₂와 SO₂ 제거 결과를 나타낸 그래프이고,
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 습식 스크러버에서 NO, NO₂와 SO₂ 제거와 H₂S 생성 결과를 나타낸 그래프이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. 또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 첫 번째로 매개이온을 함유한 양극액(anolyte)이 분사되고 매개이온과 유해가스의 기-액 접촉이 균일하게 진행될 수 있도록 유리 섬유 펠트가 부착된 카트리지로 충진된 기-액접촉매개산화반응기;

상기 매개산화 과정에서 환원된 매개이온을 산화시키는 양극(anode)실과 상기 양극실로부터 전자를 받아 음극액을 환원시키는 음극(cathode)실 및 상기 양극실 및 음극실 사이에 구비되는 격막 그리고 격막과 양극 전극판과 음극 전극판 사이에 스패이서를 구비하는 전해셀;

상기 환원된 음극액을 산화시키고 다시 전해셀의 음극실로 유입되도록 하는 음극액(catholyte)저장조; 및

상기 기-액접촉매개산화반응기로부터 유입되는 양극액을 전해셀의 양극실로 유입되도록 하는 양극액(anolyte)저장조;

상기 기-액접촉매개산화반응기로부터 배출되는 유해가스를 환원제 용액에 통과시켜 제거하는 습식 스크러버;

로 이루어져 있으며, 상기 양극액은 질산 수용액이고 상기 음극액은 황산 수용액, 또는 메탄술폰산 수용액인 것을 특징으로 하는 유해가스의 전기화학적 매개산화 처리장치를 제공한다.

본 발명은 두 번째로 대기오염물질로부터 특히, NOx와 SOx를 동시에 제거하기 위한 대기오염물질 처리방법으로써, 전해셀에서 매개 금속이온을 산화시키는 단계;

상기 산화된 매개 금속이온을 기-액접촉매개산화반응기에 분사하여 NOx와 SOx를 산화시키는 단계;

상기 산화된 매개 금속이온에 의해 산화된 NOx와 SOx를 환원제 용액에 통과시켜 NOx와 SOx를 각각 질소와 원소황으로 환원하는 단계;

로 구성된 배기가스 처리 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 대기오염물질의 NOx와 SOx를 동시 처리하는 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

본 발명의 실험장치 구성을 개략적으로 나타낸 도 1 내지 도 3과 같이, 본 발명은 유해가스의 전기화학적 매개산화 처리장치는 정류기(70)로부터의 전류에 의하여 기-액접촉매개산화반응기(40); 및

기-액접촉매개산화반응기(40)로부터 유입되는 환원된 매개이온이 산화되는 양극 전극판(11), 양극액으로부터 전자를 받아 음극액을 환원시키는 음극 전극판(12) 및 상기 양극 전극판(11)과 음극 전극판(12)의 사이에 구비되는 전해격막(13), 상기 양극 전극판(11) 및 음극 전극판(12)와 전해격막(13) 사이에 각각 아노드 스패이서(15)와 케소드스페이서(16)이 구비된 전해셀(13);

상기 양극 전극판(11)에서 산화된 매개이온이 도입되는 기-액접촉매개산화반응기(40)의 상부에 연결된 양극액 도입관(21)과 기-액접촉매개산화반응기(40)의 하부에 연결된 유해가스가 도입되는 유해가스 도입관(82) 및 양극액과 유해가스의 기-액 접촉반응이 진행되는 기-액접촉매개산화반응기(40)의 내부에 충진되어 있는 유리 섬유 펠트가 부착된 카트리지(42);

상기 분해가스배출관(41)과 연결되어 기-액접촉매개산화반응기(40)로부터 배출되는 가스를 환원제 용액에 통과시켜 처리하는 습식 스크러버(50);

로 구성되며, 유해가스 도입관(82)과 연결되어 유해가스 유량을 조절하는 MFC(80)를 구비할 수도 있다.

본 발명의 유리섬유 펠트가 부착된 카트리지(42)는 도 3에서 보듯이, 카트리지 외피(43), 유리섬유 펠트(44), 카트리지고정판(45), 유리섬유펠트(44) 및 카트리지외피(43)로 적층된 것을 일체로 제조한 것으로서, 카트리지가 1개 또는 2개 이상이 반응기(40)에 충진되어 있다. 상기 카트리지 외피나 고정판은 그 재질에서 크게 제한을 받지 않지만, PVDF 등의 플라스틱 재료 등을 사용하면 좋다.

본 발명에서는 질산은(AgNO₃)과 질산(HNO₃)을 증류수에 용해시켜 질산은(AgNO₃) 농도0.1M, 질산(HNO₃) 농도 9M의 양극액 160 L를 제조하여 사용였고, 음극액는 4.5 M의 H₂SO₄ 수용액 100 L를 이용하였다. 각 반응기는 히팅자켓(heating jacket)을 이용하여 양극액(anolyte)과 음극액(Catholyte)의 온도가 25°C가 되도록 유지하여 Ag(I)의 산화를 수행하였다. 이때 매개산화반응의 온도는 상온 내지 100°C에서 수행하며, 바람직하기로는 상온 내지 50°C가 바람직하며, 음극액(catholyte)은 황산을 사용하고 운전온도는 상온 내지 50°C가 바람직하다.

전해셀에서 양극과 음극 전극판은 각각 Ti에 Pt가 2㎛ 두께로 코팅된 전극과 Ti에 IrO₂가 2㎛ 코팅된 전극을 이용하였으며, 각 전극의 면적은 0.485 ㎡이였다. 전해셀에 전류를 공급하여 Ag(I)이 Ag(II)로 산화되는 동안 전해셀의 전압 변화와 양극 전해질에서 매개 금속이온의 농도 변화를 측정하였다. 이 때 공급된 전류밀도는 2.06 A/d㎡로 일정하게 유지하였다.

이 결과 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 격막과 전극판 사이에 스패이서를 사용하지 않은 실시예에서 Ag(I)의 산화효율은 40%이고 전해셀에 걸리는 전압은 약 4.82 V였으며, 스패이서를 사용하여 양극액 및 음극액의 분산을 균일하게 유지하고 격막과 전극판의 접촉을 최소화시킨 실시예에서는 Ag의 산화효율이 48.5%이였고 전해셀에 걸리는 전압이 약 3.2 V로 스패이서를 사용하지 않은 실시예에 비해 Ag 산화효율은 높고 전해셀에서 저항의 감소로 전압은 낮게 유지할 수 있음을 알 수 있다.

또한 본 발명에서는 모사 유해가스를 사용하여 SO₂와 NOx의 제거효율을 평가하였는데, 모사 배기가스의 주 성분은 대기 공기였고, 대기 공기에 SO₂와 NOx를 희석하여 SO₂와 NOx의 농도를 각각 300 ppm으로 조절하였다. 이와 같은 방법으로 제조된 모사 유해가스의 유량은 100 N㎥/hr였다. 모사 유해가스는 전해셀의 양극 전극판에서 산화된 Ag(II)를 포함한 양극액이 25 L/min으로 분사되는 기-액접촉매개산화반응기에 주입되어 처리된다.

기-액접촉매개산화반응기에 주입된 유해가스 중 NOx의 주성분인 NO는 다음과 같이 Ag(II)와 반응으로 NO₂로 산화된다.

----------------- (1)

한편 SO₂는 Ag(II)에 의해 다음과 같이 처리되어 양극액 내 질산 용액에 흡수되어 처리된다.

---------------------- (2)

--------------------- (3)

도 5는 일반적인 고체 충진물이 충진된 기-액접촉매개산화반응기와 유리 섬유 펠트를 부착한 카트리지를 기-액접촉매개산화반응기에서 SO₂와 NOx를 포함한 모사 유해가스를 양극액과 기-액 접촉시켜 통과시켰을 때 기-액접촉매개산화반응기 출구의 NO, NO₂, SO₂ 농도를 나타낸 것이다.

기-액접촉매개산화반응기 입구의 NO, NO₂, SO₂ 농도는 각각 202, 104, 303 ppm였으며, 고체 충진물이 충진된 기-액접촉매개산화반응기에서 양극액에 의해 처리된 유해가스의 NO, NO₂, SO₂ 농도는 각각 71, 36, 29 ppm이었다.

그러나 유리 섬유 펠트를 부착한 카트리지를 충진한 기-액접촉매개산화반응기에서 NO, NO₂, SO₂ 농도는 각각 50, 13, 28 ppm으로 고체 충진물을 사용한 실시예에 비해 NO, NO₂, SO₂ 농도가 낮게 유지되어 본 발명의 방법인 유리 섬유 펠트를 부착한 카트리지에 의해 양극액과 유해가스의 기-액 접촉이 균일하게 일어나 NOx(NO + NO₂)와 SO₂가 효과적으로 제거되었음을 알 수 있다.

또한 본 발명에서는 유리 섬유 펠트를 부착한 카트리지를 충진한 기-액접촉매개산화반응기에서 배출되는 유해가스를 환원제를 사용하여 SO₂와 NOx의 제거효율을 평가하였는데, 환원제는 황화나트륨 9수화물(Na2S·H2O)과 수산화나트륨(NaOH)이 각각 1 wt% 농도로 조제된 용액을 사용하였다.

유리 섬유 펠트를 부착한 카트리지를 충진한 기-액접촉매개산화반응기에서 양극액에 의해 1차 처리되어 NO₂와 SO₂를 함유한 유해가스가 환원제 용액을 통과하면 아래 반응에 의해 NO₂가 N₂로, SO₂가 S 원소로 환원된다.

------------------------------------- (4)

--------------------------------------- (5)

이와 같은 반응들에 의해 NO₂와 SO₂를 동시에 환원시켜 제거 가능하다. 사용된 환원제는 위와 같이 최종적으로 Na₂SO₄로 전환되는데, 이 물질은 환경에 무해산 수용성 물질로 최종 처리가 용이하다.

이 때 적정 농도 이하의 Na₂S와 NaOH를 사용하지 않을 경우 H₂S와 NO를 발생시킬 수 있다. 이는 적정 농도 이하의 환원제인 Na₂S를 사용할 경우 Na₂S가 대부분 소모되어 다음 반응에 의해 HNO₂나 HNO₃같은 산을 생성하기 때문이다.

------------------------------------ (6)

HNO₂나 HNO₃는 해리반응에 의해 H⁺를 발생시킨다.

----------------------------------------------- (7)

----------------------------------------------- (8)

식 (7)과 (8)에 의해 생성된 H⁺는 남아있는 Na₂S와 반응하여 H₂S와 NO를 발생시킬 수 있는데 반응식은 다음과 같다.

---------------------------------------- (9)

--------------------- (10)

식 (9)와 (10)에서 알 수 있듯이 H₂S와 NO의 발생은 산에 의한 것으로, 산을 중화시키기 위해 NaOH를 환원제인 Na₂S와 함께 사용하여 H₂S와 NO의 발생 문제를 해결할 수 있다.

도 6은 유리 섬유 펠트를 부착한 카트리지를 충진한 기-액접촉매개산화반응기에서 양극액에 의해 1차 처리되어 NO₂와 SO₂를 함유한 유해가스를 환원제인 Na₂S와 염기 반응제 NaOH를 함께 사용하여 제조한 용액에 통과시켜 습식 스크러버 출구에서의 NO, NO₂, SO₂ 농도를 나타낸 것이다.

NaOH를 Na₂S와 함께 사용하면 H₂S가 발생되지 않고 NO의 농도가 증가하는 현상도 나타나지 않으며 NO₂와 SO₂를 지속적으로 처리할 수 있음을 알 수 있다.

10 : 전해셀 11 : 양극 전극판
12 : 음극 전극판 13 : 전해격막
14 : 제1고정판 15 : 아노드 스패이서
16 : 캐소드 스패이서 17 : 제2고정판
18 : 전극단자 20 : 양극액 저장조
21 : 양극액 도입관 30 : 응극액 저장조
40 : 기-액접촉매개산화반응기 41 : 분해가스배출관
42 : 카트리지 43 : 카트리지 외피
44 : 유리 섬유 펠트 45 : 카트리지 고정판
50 : 습식 스크러버 60 : 환원제 저장조
61 : 환원제 도입관 70 : 정류기
80 : MFC(Mass flow controller) 81 : 혼합기
82 : 유해가스 도입관

Claims

매개이온을 함유한 양극액(anolyte)이 분사되고 매개이온와 유해가스의 기-액 접촉이 균일하게 진행될 수 있도록 유리 섬유 펠트가 부착된 카트리지로 충진된 기-액접촉매개산화반응기;
상기 매개산화 과정에서 환원된 매개이온을 산화시키는 양극(anode)실과 상기 양극실로부터 전자를 받아 음극액을 환원시키는 음극(cathode)실 및 상기 양극실 및 음극실 사이에 구비되는 격막 그리고 격막과 양극 전극판과 음극 전극판 사이에 전해질 용액의 흐름을 균일하게 하는 노즐이 형성된 스패이서를 구비하는 전해셀;
상기 환원된 음극액을 산화시키고 다시 전해셀의 음극실로 유입되도록 하는 음극액(catholyte)저장조;
상기 기-액접촉매개산화반응기로부터 유입되는 양극액을 전해셀의 양극실로 유입되도록 하는 양극액(anolyte)저장조;
상기 기-액접촉매개산화반응기로부터 배출되는 유해가스를 환원제 용액에 통과시켜 제거하는 습식 스크러버;
로 이루어져 있는 유해가스 처리를 위한 전기화학적 매개산화 처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 유해가스는 NOx, SOx, 다이옥신(Dioxins), 악취물질, 휘발성 유기화합물(VOC) 또는 이의 혼합물인 것을 특징으로 하는 유해가스의 전기화학적 매개산화 처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기-액 접촉매개산화반응기는 상부에 전해셀의 양극실에서 유입되는 양극액을 분사하는 매개이온도입관 및 분해가스배출관을 구비하고, 하단부에 유해가스를 도입하는 유해가스도입관 및 환원된 매개이온을 포함하는 양극액을 양극액저장조로 유입하도록 하는 회수관을 구비하고, 유해가스가 지그재그 형태로 균일하게 통과할 수 있도록 유리 섬유 펠트가 부착된 카트리지를 구비하는 것을 특징으로 하는 유해가스의 전기화학적 매개산화 처리장치.
제 1 항에 있어서,
상기 양극액은 질산 수용액이고 상기 음극액은 황산 수용액, 또는 메탄술폰산 수용액인 것을 특징으로 하는 유해가스의 전기화학적 매개산화 처리장치.
대기오염물질로부터 질소산화물과 이산화황을 동시에 제거하기 위한 대기오염물질 처리방법으로서,
전해셀의 양극 표면에서 매개 금속이온을 전기화학적으로 산화시키는 단계, 상기 산화된 매개 금속이온을 기-액 접촉매개산화반응기에 주입하여 대기오염물질을 산화시키는 단계, 상기 산화된 매개 금속이온에 의해 산화된 대기오염물질을 환원제 용액에 통과시켜 질소산화물과 이산화황을 각각 질소와 원소황으로 환원하는 단계로 구성된 배기가스 처리 방법.
제 5항에 있어서,
양극액 내 질산 농도는 6M 내지 13M이고 음극액 내 황산 또는 메탄술폰산 농도는 3M 내지 7M을 이용하는 대기오염물질 처리 방법.
제 5항에 있어서,
양극액 내 매개 금속이온은 Ag 또는 Ce을 이용하고 Ag 농도는 0.01 M 내지 0.15 M이고 Ce 농도는 0.5 M 내지 1.5 M을 이용하는 대기오염물질 처리 방법.
제 5항에 있어서,
환원제는 Na₂S 또는 Na₂SO₃를 이용하고 Na₂S 농도는 0.5 wt%내지 1.5 wt%이고 Na₂SO₃ 농도는 0.5 wt%내지 1.5 wt%를 이용하는 대기오염물질 처리 방법.
제 5항에 있어서,
환원제에 NaOH, CaCO₃, 및 MgO로 구성된 군으로부터 선택한 적어도 하나의 반응제를 더 첨가하고, 반응제의 농도는 질소산화물과 이산화황 몰비의 합계량 4배 이상으로 하는 대기오염물질 처리 방법.