KR20140117900A - Preparation method of catalytic composite for dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalyst hybrid process and air pollutants removal device using catalytic composite prepared thereby - Google Patents
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Abstract
Description
유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치에 관한 것으로, 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정으로 대기유해물질을 제거하기 위한 용도로 사용되는, 코어가 촉매 파티클이고, 쉘이 TiO2인 촉매복합체를 제조하는 방법과, 이러한 촉매복합체 이용하여 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정으로 대기유해물질을 제거할 수 있는 대기유해물질 제거장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a process for preparing a catalyst composite for dielectric barrier discharge, a catalyst-photocatalytic complex process, and an apparatus for removing atmospheric pollutants using the catalyst complex produced thereby, and a process for removing atmospheric pollutants by dielectric barrier discharge- A method for producing a catalyst composite in which the core is a catalyst particle and a shell is TiO 2 and a method for removing atmospheric harmful substances capable of removing atmospheric harmful substances by using a dielectric barrier discharge-catalyst- ≪ / RTI >
환경산업이 고부가가치 산업으로 주목받으면서 유해물질을 제거하는 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 대기유해물질인 NOx 및 SOx는 배출량에 대한 심각성으로 그 배출원에 대해 규제를 실시하기도 한다.
A lot of research has been going on to remove harmful substances while the environmental industry gets attention as a high value-added industry. Particularly, NO x and SO x , which are atmospheric pollutants, are subject to regulations on the emission sources due to the seriousness of their emissions.
따라서 NOx 및 SOx와 같은 대기유해물질을 동시에 효율적으로 처리하는 기술이 연구되어왔으며, 저온 플라즈마를 이용한 대기유해물질 처리 기술이 기존의 여러 방법들보다 기술적으로 진보적이고, 경제적이며, 2차적인 환경오염의 문제점을 보완해 줄 수 있는 기술로 평가되고 있다.
Therefore, techniques for efficiently treating atmospheric pollutants such as NO x and SO x simultaneously have been studied, and technologies for treating atmospheric pollutants using low-temperature plasma are technologically advanced, economical, and secondary It is evaluated as a technology that can complement the problems of environmental pollution.
대기유해 물질 제거를 위한 저온 플라즈마 공정은 플라즈마 발생 방법에 따라 공정이 분류되며, 그 중 유전체 장벽 방전 공정은 대기압 상태에서 방전전극에 인가된 고전압에 의해 전극 주변에 높은 전기장이 형성되고, 반응기 내에서 전자들은 높은 전기장에 의해 가속되어 높은 에너지를 가지게 되는 반면 질량이 큰 이온과 분자들은 가속되지 않아 낮은 에너지를 가지게 되는 방식으로 저온 플라즈마가 발생하게 된다.
A low-temperature plasma process for removing atmospheric harmful substances is classified according to a plasma generation method. Among them, a dielectric barrier discharge process forms a high electric field around an electrode due to a high voltage applied to a discharge electrode in an atmospheric pressure state, Electrons are accelerated by a high electric field to have a high energy, whereas large ions and molecules are not accelerated, resulting in a low-temperature plasma.
이러한 전자들은 반응기 내로 공급되는 기체들(N2, O2, H2O)과 충돌하여 반응성이 강한 라디칼들(H, N, O, O3, OH, HO2 등)과 2차 전자들을 생성하게 된다. 반응기 내에서 플라즈마 화학반응에 의해 생성된 라디칼들은 산화성 라디칼(O, O3, OH, HO2)과 환원성 라디칼(N, H)로 구분되며 NOx 및 SOx가 이러한 라디칼과 반응하여 N2, N2O, N2O5, HNO3, HNO2, SO3, HOSO2 등으로 산화·환원된다.
These electrons collide with the gases (N 2 ,
한편, TiO2와 같은 광촉매에 일정한 영역의 빛 에너지가 가해지면 전자가 가전자대(valence band)에서 전도대(conduction band)로 여기되며 이때 전도대와 가전자대에는 전자(e-)와 정공(h+)이 각각 형성된다. 이때, 전자와 정공은 강한 산화·환원력을 가지고 있어 유해물질을 산화·환원 반응에 의해 무해한 물질로 분해시킨다.
When a certain amount of light energy is applied to a photocatalyst such as TiO 2 , electrons are excited from the valence band to the conduction band. At this time, electrons (e - ) and holes (h + ) are injected into the conduction band and valence band, Respectively. At this time, electrons and holes have strong oxidizing / reducing power, and harmful substances are decomposed into harmless substances by oxidation / reduction reaction.
플라즈마 방전에 의해 발생된 방전광은 광촉매 활성에 필요한 에너지원이 되며 광촉매의 활성으로 전자와 정공이 형성된다. 전자는 광촉매에 흡착되어 있는 산소(O2)를 산소이온(O2 -)으로 환원시키고, 정공은 수산화물(OH)을 형성하며 유해물질은 산소이온 및 수산화물과의 산화·환원 반응에 의해 분해된다.
The discharge light generated by the plasma discharge becomes the energy source necessary for the photocatalytic activity, and electrons and holes are formed as the photocatalytic activity. The former reduces oxygen (O 2 ) adsorbed on the photocatalyst to oxygen ions (O 2 - ), the holes form hydroxides (OH), and the harmful substances are decomposed by oxidation and reduction reactions with oxygen ions and hydroxides .
한편, 실리콘 및 알루미늄의 산화물에서 파생된 제올라이트(zeolite)는 실리카(SiO2)와 알루미나(Al2O3)의 복합 산화물로써, 전기적 중성을 위해 양이온 산화물을 포함한다. 이러한 제올라이트는 자연에서 고온 및 고압에 의해 생성되는 천연 제올라이트가 있으며, 수열반응으로 생성되는 합성 제올라이트가 있다.
On the other hand, zeolite derived from oxides of silicon and aluminum is a composite oxide of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) and contains cationic oxides for electrical neutrality. Such zeolites include natural zeolites produced by high temperature and high pressure in nature, and synthetic zeolites produced by hydrothermal reaction.
제올라이트는 세공이 형성되어 흡착 특징을 가지는 물질로 알려져 있으며, 제올라이트에 포함된 양이온이 종류와 농도에 따라 교환되는 양이온 교환성질이 있다. 또한, 제올라이트는 종류에 따라서 촉매로 작용하며, 대표적인 산촉매로 분류된다.
Zeolite is known as a material having pore formation and adsorption characteristics, and has a cation exchange property in which the cations contained in the zeolite are exchanged depending on the kind and concentration. In addition, zeolite acts as a catalyst depending on the type and is classified as a typical acid catalyst.
이러한 제올라이트를 특성을 이용하여 유해물질을 제거하는 방법이 다양하게 연구되어 있으며, 제올라이트뿐만 아니라 메조 세공이 형성된 유사 제올라이트 구조체를 합성하여 유해물질을 제거하는 방법 및 장치도 연구되고 있다.
Methods for removing harmful substances using the characteristics of these zeolites have been studied variously, and methods and apparatuses for removing harmful substances by synthesizing a zeolite as well as a mesoporous zeolite structure have been studied.
그러나 상기한 유전체 장벽 방전 공정을 통한 대기유해물질 분해방법, TiO2 광촉매를 이용한 대기유해물질 분해방법 및 제올라이트를 이용한 대기유해물질 분해방법은 각각 독립적으로 활용되고 있을 뿐, 이러한 대기유해물질 분해방법을 포괄적으로 적용하는 복합 공정은 수행되지 못하고 있는 실정이다.
However, the method for decomposing atmospheric pollutants through the dielectric barrier discharge process, the method for decomposing atmospheric pollutants using TiO 2 photocatalyst, and the method for decomposing atmospheric pollutants using zeolite are each independently utilized. Complex processes that can be applied in a comprehensive manner have not been carried out.
공개특허공보 제10-2013-0015330호는 가스상 황화수소 처리 방법에 관한 것으로, 촉매가 담지된 담체 및 가스상 황화수소를 포함하는 반응기에 플라즈마를 발생시켜 황화수소를 제거하는 방법에 대하여 개시하고 있다.
Open No. 10-2013-0015330 relates to a method of treating a gaseous hydrogen sulfide, and discloses a method of generating a plasma in a reactor containing a catalyst-supported carrier and gaseous hydrogen sulfide to remove hydrogen sulfide.
그러나 상기와 같은 종래의 기술에서는 해당 담체가 TiO2와 같은 광촉매를 포함하지 않아 광촉매의 작용에 의한 대기유해물질 분해 효과를 기대할 수 없어 대기유해물질 분해가 효율적이지 못한 문제가 있다.
However, in the above conventional techniques, since the carrier does not contain a photocatalyst such as TiO 2 , the decomposition effect of the air pollutants due to the action of the photocatalyst can not be expected, and thus there is a problem that the decomposition of air pollutants is not efficient.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정으로 대기유해물질을 효율적으로 제거하기 위한 용도로 사용되는, 코어가 촉매 파티클이고, 쉘이 TiO2 광촉매인 촉매복합체를 제조할 수 있는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
The present invention has been conceived to solve such problems as described above, the dielectric barrier discharge-catalyst is used for the purpose of efficiently removing the atmosphere of hazardous substances in the photocatalyst composite process, the core of the catalyst particle, the shell is TiO 2 The present invention also provides a method for producing a catalyst composite for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process capable of producing a catalyst composite which is a photocatalyst.
또한, 본 발명은 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정으로 대기유해물질을 효율적으로 제거하기 위하여, 본 발명에 의해 제조된 촉매복합체를 이용하는 대기유해물질 제거장치의 제공을 목적으로 한다.
It is another object of the present invention to provide an apparatus for removing atmospheric pollutants using a catalyst complex produced by the present invention in order to efficiently remove atmospheric pollutants by a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic process.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법은 촉매 파티클이 투입된 회전식 플라즈마 반응기 내부를 회전시키는 제 1단계, 상기 회전식 플라즈마 반응기 내부에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 제 2단계, 유도 결합 플라즈마가 발생되는 상기 회전식 플라즈마 반응기에 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체를 공급하는 제 3단계, 및 상기 회전식 플라즈마 반응기에 산소(O2)를 공급하여, 코어가 상기 촉매 파티클이며, 쉘이 TiO2인 촉매복합체를 제조하는 제 4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing a catalyst complex for dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process, comprising the steps of: rotating a rotating plasma reactor into which catalyst particles are injected; A second step of generating a coupled plasma, a third step of supplying a precursor containing titanium (Ti) to the rotary plasma reactor in which an inductively coupled plasma is generated, and supplying oxygen (O 2 ) to the rotary plasma reactor, And a fourth step of preparing a catalyst composite in which the core is the catalyst particle and the shell is TiO 2 .
또한, 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법은 상기 제 1단계에서 상기 회전식 플라즈마 반응기에 투입되는 상기 촉매 파티클이 제올라이트, 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 또는 V, Cu, Fe, Cr, Co 및 W로 이루어진 군에서 선택되는 금속 1종의 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In the method of manufacturing a catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process according to the present invention, the catalyst particles injected into the rotary plasma reactor in the first step include zeolite, alumina (Al 2 O 3 ), silica 2 ) or one oxide of a metal selected from the group consisting of V, Cu, Fe, Cr, Co and W.
또한, 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법은 상기 제 2단계에서 유도결합 플라즈마가 RF-발생기(radio frequency generator)로부터 인가된 전기장에 의해 발생되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the method for manufacturing a catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process according to the present invention is characterized in that, in the second step, an inductively coupled plasma is generated by an electric field applied from a RF-generator .
또한, 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법은 상기 제 3단계에서, 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체가 초음파 분무기에 의해 분무되고, 분무된 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체는 상기 회전식 플라즈마 반응기로 공급되는 질소(N2)에 의해 회전식 플라즈마 반응기로 공급되는 것을 특징으로 한다.
In the third step, the precursor containing titanium (Ti) is sprayed by an ultrasonic atomizer and titanium (Ti) sprayed is sprayed on the precursor containing titanium (Ti) And the precursor containing is supplied to the rotary plasma reactor by nitrogen (N 2 ) supplied to the rotary plasma reactor.
또한, 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법은 상기 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체가 TTIP(titanium tetra-isopropoxide)인 것을 특징으로 한다.
In addition, the method for producing a catalyst complex for dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process according to the present invention is characterized in that the precursor containing titanium (Ti) is titanium tetra-isopropoxide (TTIP).
또한, 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법은 상기 제 4단계 이후, 상기 촉매복합체를 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the method for preparing a catalyst composite for dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process according to the present invention further comprises a step of heat-treating the catalyst complex after the fourth step.
또한, 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치는 코어가 촉매 파티클이고, 쉘이 TiO2인 촉매복합체가 내부에 패킹되고, 방전전극이 내부에 설치된 유전체 장벽 방전 반응기, 상기 유전체 장벽 방전 반응기의 일측에 형성되어 상기 유전체 장벽 방전 반응기 내부로 대기유해물질이 포함된 가스를 유입하는 가스유입구, 상기 유전체 장벽 방전 반응기의 타측에 형성되어, 상기 가스유입구로부터 유입되는 가스를 배출하는 가스배출구 및 상기 방전전극과 연결되고, 상기 방전전극에 전압을 인가하여 상기 유전체 장벽 방전 반응기 내부에 플라즈마를 발생시키는 전압공급장치를 포함하고, 상기 플라즈마는 상기 가스유입구로부터 유입된 가스로부터 라디칼(radical)을 생성하고, 상기 라디칼은 상기 대기유해물질을 비유해물질로 변화시키는 것을 특징으로 한다.
In addition, an apparatus for removing atmospheric pollutants using a catalyst composite for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic process according to the present invention is characterized in that a core is a catalyst particle, a catalyst complex in which a shell is TiO 2 is packed inside, A gas inlet formed at one side of the dielectric barrier discharge reactor for introducing a gas containing atmospheric pollutants into the dielectric barrier discharge reactor; a gas inlet formed at the other side of the dielectric barrier discharge reactor, And a voltage supply unit connected to the discharge electrode and applying a voltage to the discharge electrode to generate plasma in the dielectric barrier discharge reactor, wherein the plasma is generated from the gas inlet Produces radicals from the incoming gas, and the radicals And the atmospheric harmful substance is changed into a non-hazardous substance.
또한, 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치는 상기 방전전극이 구리(Cu) 봉인 것을 특징으로 한다.
In addition, an apparatus for removing atmospheric pollutants using a catalyst composite for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process according to the present invention is characterized in that the discharge electrode is a copper (Cu) seal.
또한, 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치는 상기 가스유입구로 유입되는 가스가 O2, NOx, SOx 및 N2를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The apparatus for removing atmospheric pollutants using the catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process according to the present invention is characterized in that the gas introduced into the gas inlet includes O 2 , NO x , SO x and N 2 .
또한, 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치는 상기 가스유입구로 유입되는 가스가 H2O(g)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
Also, the apparatus for removing atmospheric pollutants using the catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process according to the present invention is characterized in that the gas introduced into the gas inlet further comprises H 2 O (g) .
또한, 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치는 상기 NOx가 NO이고, SOx가 SO2인 것을 특징으로 한다.
The apparatus for removing atmospheric pollutants using the catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process according to the present invention is characterized in that the NO x is NO and the SO x is SO 2 .
본 발명의 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법에 따르면, 회전식 플라즈마 반응기를 이용하여 코어인 촉매 파티클의 표면에 TiO2 광촉매 쉘이 형성되어 이루어지는 촉매복합체를 제조할 수 있으며, 해당 촉매복합체는 유전체 장벽 방전 공정을 통한 대기유해물질 분해, TiO2 광촉매를 이용한 대기유해물질 분해 및 촉매 파티클을 이용한 대기유해물질 분해를 복합적으로 수행할 수 있는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정에 사용되어 대기유해물질인 NOx 및 SOx를 효율적으로 제거할 수 있는 이점을 가진다.
According to the process for producing a catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process of the present invention, a catalyst composite comprising a TiO 2 photocatalyst shell formed on the surface of a catalyst particle as a core can be manufactured using a rotary plasma reactor, Catalyst composite is used in dielectric barrier discharge - catalyst - photocatalytic complex process which can decompose atmospheric harmful substances through dielectric barrier discharge process, decompose atmospheric harmful substance using TiO 2 photocatalyst and decompose atmospheric harmful substance using catalytic particle. So that NO x and SO x which are atmospheric pollutants can be efficiently removed.
또한, 본 발명의 대기유해물질 제거장치에 따르면, 유전체 장벽 방전 공정, TiO2 광촉매의 작용, 촉매 파티클의 작용을 복합적으로 수행하는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정으로 대기유해물질을 전환시킴으로써, 효율적으로 대기유해물질을 제거할 수 있는 이점이 있다.
In addition, according to the apparatus for removing harmful substances of the present invention, the atmospheric harmful substances are converted into the dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic composite process that combines the dielectric barrier discharge process, the TiO 2 photocatalyst action and the catalytic particle action, There is an advantage that the air pollutant can be efficiently removed.
도 1은 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 제조하는 장치의 구성도이다.
도 3의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 촉매복합체 제조방법에서 플라즈마 화학증착 시간에 따라 제조된 촉매복합체의 횡단면을 촬영한 SEM 이미지이다.
도 4는 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치를 나타내는 구성도이다.
도 5는 TiO2 코팅된 제올라이트와 TiO2 코팅되지 않은 제올라이트에 대한 NO 제거효율의 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
도 6은 TiO2 코팅된 제올라이트와 TiO2 코팅되지 않은 제올라이트에 대한 SO2 제거효율의 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
도 7은 TiO2 코팅된 제올라이트와 TiO2 코팅되지 않은 제올라이트에 대해 펄스 주파수변화에 따른 NO 제거효율의 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
도 8은 TiO2 코팅된 제올라이트와 TiO2 코팅되지 않은 제올라이트에 대해 펄스 주파수변화에 따른 SO2 제거효율의 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
도 9는 TiO2 코팅된 제올라이트와 TiO2 코팅되지 않은 제올라이트에 대해 기체 체류 시간에 따른 NO 제거효율의 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
도 10은 TiO2 코팅된 제올라이트와 TiO2 코팅되지 않은 제올라이트에 대해 기체 체류 시간에 따른 SO2 제거효율의 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이다.1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of an apparatus for producing a catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process according to the present invention.
FIGS. 3 (a) to 3 (d) are SEM images of a cross section of the catalyst composite prepared according to the plasma chemical vapor deposition time in the catalyst composite manufacturing method according to the present invention.
4 is a view illustrating an apparatus for removing atmospheric pollutants using a catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process according to the present invention.
5 is a graph showing the results of the NO removal efficiency of the TiO 2 coated TiO 2 and zeolite-coated non-zeolite by way of example.
6 is a graph showing a result of the SO 2 removal efficiency of the TiO 2 coating the zeolite and the TiO 2 coating that is not a zeolite by way of example.
7 is a graph showing for the zeolite and the TiO 2 uncoated zeolite TiO 2 coating results of NO removal efficiency due to pulse frequency change by way of example.
8 is a graph showing a result of the SO 2 removal efficiency due to pulse frequency change for the TiO 2 coating the zeolite and the TiO 2 coating non-zeolite by way of example.
9 is a graph showing for a TiO 2 coated TiO 2 and zeolite coating is not a zeolite, the results of NO removal efficiency of the gas residence time by way of example.
10 is a graph showing the results of the SO 2 removal efficiency of the gas residence time for the TiO 2 coating the zeolite and the TiO 2 coating non-zeolite by way of example.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It should be understood, however, that the embodiments according to the concepts of the present invention are not intended to be limited to any particular mode of disclosure, but rather all variations, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ",or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.
도 1은 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법을 나타내는 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 제조하는 장치의 구성도이다.
FIG. 1 is a flow chart showing a method of preparing a catalyst composite for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of a device for producing a catalyst complex for dielectric barrier- FIG.
본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법은 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 촉매 파티클이 투입된 회전식 플라즈마 반응기(1000)가 회전된다(S10).
As shown in FIGS. 1 and 2, a
이때, 회전식 플라즈마 반응기(1000)는 수납공간이 형성된 내부와 내부를 둘러싼 외부로 구성될 수 있고, 내부의 수납공간에 촉매 파티클이 투입된 상태에서 내부가 회전될 수 있으며, 회전식 플라즈마 반응기(100) 내부의 회전은 DC 모터(2000)를 사용할 수 있고, DC 모터(2000)에 의해 회전속도가 조절될 수 있다.
At this time, the
회전식 플라즈마 반응기에 투입되는 촉매 파티클은 제올라이트(zeolite), 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 또는 V, Cu, Fe, Cr, Co 및 W로 이루어진 군에서 선택되는 금속 1종의 산화물로 이루어지는 것이 바람직하며, 촉매 파티클의 입자크기는 1.40 ㎜ 내지 2.36 ㎜인 것이 바람직하다.
The catalytic particles injected into the rotary plasma reactor may be selected from the group consisting of zeolite, alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ) or one oxide of a metal selected from the group consisting of V, Cu, Fe, Cr, , And the particle size of the catalyst particle is preferably 1.40 mm to 2.36 mm.
다음으로, 회전식 플라즈마 반응기(1000) 내부에 유도 결합 플라즈마를 발생시킨다(S20). 이때, 유도 결합 플라즈마는 도 2에 도시된 바와 같이, 전압공급장치(3100)로부터 전력이 인가된 RF-발생기(3000)로부터 생성되는 전기장에 의해 발생될 수 있다.
Next, inductively coupled plasma is generated in the rotary plasma reactor 1000 (S20). At this time, the inductively coupled plasma may be generated by an electric field generated from the RF-
그리고 유도 결합 플라즈마가 발생되는 회전식 플라즈마 반응기(1000)에 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체(4000)가 공급된다(S30). 여기서 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체는 초음파 분무기(4100)에 의해 분무되고, 분무된 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체(4000)는 상기 회전식 플라즈마 반응기(1000)로 공급되는 질소(N2)에 의해 회전식 플라즈마 반응기로 공급될 수 있으며, 질소는 질소공급장치(5000)로부터 공급될 수 있다.
Then, a
이때, 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체(4000)는 TTIP(titanium tetra-isopropoxide)이며, 질량유량조절기(7000)에 의해 유량이 조절된 질소가 회전식 플라즈마 반응기(1000)의 내부로 공급되고, 질소의 흐름에 의해 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체(4000)가 회전식 플라즈마 반응기로 공급될 수 있다.
At this time, the
다음에, 회전식 플라즈마 반응기(1000)에 산소(O2)를 공급하여, 코어가 촉매 파티클이며, 쉘이 TiO2인 촉매복합체를 제조한다(S40). 이때, 산소는 산소공급장치(6000)로부터 공급되고, 미립자 상태의 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체(4000)와 반응하여 TiO2를 형성하며, TiO2는 촉매 파티클의 표면에 플라즈마 화학증착 될 수 있다.
Next, oxygen (O 2 ) is supplied to the
여기서, 회전식 플라즈마 반응기(1000)의 내부에 연결된 압력조절기(8000)에 의해 내부의 압력이 일정하도록 조절될 수 있다.
Here, the internal pressure can be adjusted to be constant by the
또한, 회전식 플라즈마 반응기(1000)는 반응기 내부의 회전으로 촉매 파티클의 무빙(moving)을 일으키고, 촉매 파티클은 표면에 TiO2가 플라즈마 화학증착될 수 있다.
In addition, the
도 3의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 촉매복합체 제조방법에서 플라즈마 화학증착 시간에 따라 제조된 촉매복합체의 횡단면을 촬영한 SEM 이미지이다.
FIGS. 3 (a) to 3 (d) are SEM images of a cross section of the catalyst composite prepared according to the plasma chemical vapor deposition time in the catalyst composite manufacturing method according to the present invention.
도 3의 (a)는 촉매 파티클(제올라이트)의 횡단면 SEM 이미지이고, (b), (c) 및 (d)는 각각 15분, 30분 및 45분 동안 디포지션이 진행된 촉매복합체의 횡단면 SEM 이미지이다. 여기서 증착시간이 증가함에 따라 TiO2(흰색) 증착량이 증가하는 것을 알 수 있다.
3 (a) is a cross-sectional SEM image of the catalyst particle (zeolite), and FIGS. 4 (b), 5 (c) and 5 (d) are SEM images of the catalyst complexes having been deposited for 15, 30 and 45 minutes, respectively to be. It can be seen that the deposition amount of TiO 2 (white) increases as the deposition time increases.
TiO2가 코팅된 촉매복합체의 겉 표면에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 촉매 파티클의 대기유해물질과 접촉할 수 있는 표면이 대기유해물질을 분해하는 촉매로 작용할 수 있다.
In the outer surface of the TiO 2 -coated catalyst composite, as shown in FIG. 3, a surface that can come into contact with atmospheric pollutants of the catalyst particles can serve as a catalyst for decomposing the atmospheric pollutants.
상기 촉매복합체의 제조 단계(S40)를 완료한 후에, 필요에 따라 촉매복합체에 대해 열처리하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 이때, 열처리는 회전식 플라즈마 반응기와 별도로 구비된 로(furnace)에서 수행될 수 있다. 본 열처리 과정을 통해 불완전하게 반응된 TiO2 전구체가 남아있으면 TiO2 로 완전히 반응되고, 또한 만들어진 TiO2 가 무정형(amorphous) 구조로부터 촉매 활성도가 더 좋은 것으로 알려진 아나타아제(anatase) 구조로 변환되는 효과를 기대할 수 있다.
After the step (S40) of preparing the catalyst composite is completed, a step of heat-treating the catalyst composite may be additionally performed if necessary. At this time, the heat treatment may be performed in a furnace separately provided from the rotary plasma reactor. If the TiO 2 precursor remains incompletely reacted during this annealing process, it is completely reacted with TiO 2 and the resulting TiO 2 is converted from an amorphous structure to an anatase structure, which is known to have a better catalytic activity Effect can be expected.
상술한 바와 같이, 본 발명의 촉매복합체 제조방법에 따르면, 촉매 파티클 자체의 촉매 작용으로 대기유해물질을 제거하는 효과, 촉매복합체가 유전체로 사용된 저온 플라즈마를 이용한 유전체 장벽 방전으로 대기유해물질을 제거하는 효과 및 촉매복합체의 쉘인 TiO2의 광촉매 작용에 의한 대기유해물질 제거 효과를 모두 적용할 수 있는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 제조할 수 있다.
As described above, according to the catalyst composite manufacturing method of the present invention, it is possible to remove atmospheric harmful substances by the catalytic action of the catalyst particles themselves, to remove the atmospheric harmful substances by the dielectric barrier discharge using the low temperature plasma, Catalyst composite for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process which can apply both the effect of removing the atmospheric harmful substances by the photocatalytic action of TiO 2 , which is a shell of the catalyst complex,
다음으로, 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치에 대해 설명한다.
Next, an apparatus for removing atmospheric pollutants using a catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process will be described.
도 4는 본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치를 나타내는 구성도이다.
4 is a view illustrating an apparatus for removing atmospheric pollutants using a catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process according to the present invention.
본 발명에 따른 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치(1)는 도 4에 도시된 바와 같이, 유전체 장벽 방전 반응기(100), 전압공급장치(400), 가스공급장치(500)를 포함할 수 있다.
As shown in FIG. 4, an
유전체 장벽 방전 반응기(100)는 일측에서 타측으로 유전체 장벽 방전 반응기(100) 내부 중심을 관통하는 구리(Cu) 봉의 방전전극(110)이 설치될 수 있다. 또한, 코어가 촉매 파티클이고, 쉘이 TiO2인 촉매복합체(120)가 내부에 패킹될 수 있다.
The dielectric
또한, 유전체 장벽 방전 반응기(100)는 일측에 유전체 장벽 방전 반응기(100) 내부로 대기유해물질이 포함된 가스를 유입하는 가스유입구(200)를 포함할 수 있다.
In addition, the dielectric
또한, 유전체 장벽 방전 반응기(100)는 타측에 가스유입구(200)로부터 유입되어 유전체 장벽 방전 반응기(100)를 통과한 가스를 배출하는 가스배출구(300)를 포함할 수 있다.
The dielectric
여기서 가스배출구(300)는 유전체 장벽 방전 반응기(100)를 통과한 가스가 외부로 배출되기 위하여 배출관(310)이 연결될 수 있고, 배출관(310)에는 배출되는 가스의 유량을 조절할 수 있도록 배출관(310)에 밸브(320)가 설치될 수 있다.
The
전압공급장치(400)는 유전체 장벽 방전 반응기(100)의 내부에 설치된 방전전극(110)과 전기적으로 연결되어 전압을 공급할 수 있다.
The
O2는 구체적으로 산소공급장치(510)로부터 가스공급관(560)을 통해 가스유입구(200)로 이송될 수 있으며, O2의 유량이 사용자에 의해 조절될 수 있도록 질량유량조절기(540)가 산소공급장치(510)의 상부에 연결될 수 있다.
O 2 is the particularly
가스공급장치(500)로부터 공급되는 가스는 기체상태의 H2O(g)를 더 포함할 수 있는데, 본 발명에서는 O2가 이송되는 산소공급장치(510)와 가스공급관(560)의 사이에 H2O(g) 공급장치(550)가 설치되어 O2의 이송에 따라 H2O(g)가 유전체 장벽 방전 반응기(100)의 내부로 공급될 수 있다.
The gas supplied from the
또한, N2는 질소공급장치(520)로부터 가스공급관(560)을 통해 가스유입구(200)로 이송될 수 있으며, 가스의 유량이 사용자에 의해 조절될 수 있도록 질량유량조절기(541)가 질소공급장치(520)의 상부에 연결될 수 있다.
N 2 can also be transferred from the
또한, 대기유해물질인 NOx 및 SOx는 대기유해물질 유입장치(530)로부터 가스공급관(560)을 통해 가스유입구(200)로 이송될 수 있으며, 가스의 유량이 사용자에 의해 조절될 수 있도록 질량유량조절기(542)가 대기유해물질 유입장치(530)의 상부에 연결될 수 있다. 특히, 대기유해물질인 NOx 및 SOx는 바람직하게는 NO 및 SO2일 수 있다.
In addition, NO x and SO x, which are atmospheric pollutants, can be transferred from the atmospheric
가스가 공급되는 상태에서 전압공급장치(400)가 유전체 장벽 방전 반응기(100)의 내부에 설치된 방전전극(110)으로 전압을 인가하고, 방전전극(110)의 주변에 형성되는 전기장에 의해 유전체의 전자가 높은 에너지를 갖게 되어 저온 플라즈마를 형성하게 된다.
The
이러한 저온 플라즈마는 유전체 장벽 방전 반응기(100)의 내부에 공급되는 가스로부터 반응성이 강한 라디칼(radical)을 생성하고, 생성된 라디칼은 대기유해물질과 강한 산화·환원반응을 하여 비유해물질로 전환시킬 수 있다.
The low-temperature plasma generates a highly reactive radical from the gas supplied to the inside of the dielectric
상술한 바와 같이, 본 발명의 대기유해물질 제거장치에 따르면, 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 유전체 장벽 방전 반응기 내부에 패킹하여 대기유해물질인 NOx 및 SOx를 제거함에 있어서, 저온 플라즈마, 촉매 파티클 및 TiO2 광촉매의 작용으로 대기유해물질을 제거함으로써, 효율적으로 대기유해물질을 제거할 수 있는 이점이 있다.
As described above, according to the apparatus for removing atmospheric pollutants of the present invention, in removing NO x and SO x which are atmospheric pollutants by packing a catalyst composite for dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process into a dielectric barrier discharge reactor , Low-temperature plasma, catalyst particles, and TiO 2 photocatalyst, thereby effectively removing atmospheric pollutants.
아래에서 본 발명에 대해 실험예를 기초로 하여 상세하게 설명한다. 제시된 실험예는 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail on the basis of experimental examples. The presented examples are illustrative and are not intended to limit the scope of the invention.
<실험예 1><Experimental Example 1>
유입되는 대기유해물질(NO 또는 SO2)의 초기 농도를 달리하면서 본 발명에 따른 촉매복합체와 비교예로서 TiO2가 코팅되지 않은 제올라이트를 각각 이용하여 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정으로 NO 또는 SO2을 제거한 결과를 비교 측정하였다.
Catalysts-photocatalytic complex process using the catalyst complex according to the present invention and the zeolite having no TiO 2 coating as the comparative example, while varying the initial concentrations of the atmospheric pollutants (NO or SO 2 ) The results of SO 2 removal were compared.
구체적으로, 본 발명의 실험예에서는 초기 O2 농도가 21%로 고정되었고, N2에 의해 조절된 총 가스 유입비가 5 ℓ/min이다. 또한, 기체 체류 시간을 τ, 펄스 주파수를 f로 표기하였고, 대기유해물질(NO, SO2)을 제거한 결과는 각 실험예별로 3회 수행된 값의 평균을 나타내었다.
Specifically, in the experimental example of the present invention, the initial O 2 concentration was fixed at 21%, and the total gas inflow ratio controlled by N 2 was 5 L / min. The gas retention time was denoted by τ, the pulse frequency was denoted by f, and the results of removal of atmospheric pollutants (NO, SO 2 ) were the average of the three times performed for each experimental example.
도 5는 TiO2 코팅된 제올라이트와 TiO2 코팅되지 않은 제올라이트에 대한 NO 제거효율의 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이고, 도 6은 TiO2 코팅된 제올라이트와 TiO2 코팅되지 않은 제올라이트에 대한 SO2 제거효율의 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
5 is a TiO 2 is a graph showing the results of the NO removal efficiency by way of example for the coated zeolite and the TiO 2 coating that is not a zeolite, Figure 6 is SO 2 removal of the TiO 2 coating the zeolite and the TiO 2 coating non-zeolite Lt; RTI ID = 0.0 > efficiency. ≪ / RTI >
실험예 1은 900 ㎐의 펄스 주파수, 1 초(s)의 기체 체류 시간에서 실시하였으며, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 TiO2가 코팅된 촉매복합체를 사용한 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정이 촉매 파티클(제올라이트)만을 사용한 유전체 장벽 방전-촉매 복합 공정보다 대기유해물질 제거효율에서 우수한 것을 알 수 있다.
As shown in FIGS. 5 to 6, the dielectric barrier discharge using the TiO 2 -coated catalyst composite according to the present invention was carried out at a pulse frequency of 900 Hz and a gas retention time of 1 second (s) - catalyst - photocatalytic complex process is superior to the dielectric barrier discharge - catalyst complex process using only catalyst particles (zeolite) in the removal efficiency of air pollutants.
<실험예 2><Experimental Example 2>
본 발명에 따른 실험예 2는 상기 실험예 1의 NO 및 SO2 제거효율을 펄스 주파수의 변화에 따라 비교한 것이다.
Experimental Example 2 according to the present invention compares the NO and SO 2 removal efficiency according to the change of the pulse frequency in Experimental Example 1 above.
도 7은 TiO2 코팅된 제올라이트와 TiO2 코팅되지 않은 제올라이트에 대해 펄스 주파수변화에 따른 NO 제거효율의 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이고, 도 8은 TiO2 코팅된 제올라이트와 TiO2 코팅되지 않은 제올라이트에 대해 펄스 주파수변화에 따른 SO2 제거효율의 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
7 is a TiO 2 coating the zeolite and the TiO 2 are graphs showing the results of the NO removal efficiency due to pulse frequency change by way of example for non-zeolite coating, Figure 8 is TiO 2 coated with the zeolite and the TiO 2 coating non-zeolite FIG. 5 is a graph illustrating a result of SO 2 removal efficiency according to a change in pulse frequency. FIG.
실험예 2는 400 ppm의 NO 및 SO2 초기농도, 1 초(s)의 기체 체류 시간에서 실시하였으며, 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 TiO2가 코팅된 촉매복합체를 사용한 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정이 촉매 파티클(제올라이트)만을 사용한 유전체 장벽 방전-촉매 복합 공정보다 대기유해물질 제거효율에서 우수한 것을 알 수 있다.
Test Example 2 is the catalyst complex TiO 2 The coating according to the invention, as was performed in a gas residence time of 400 ppm of NO and SO 2 initial concentration, 1 second (s), shown in Figs. 7 to 8 It can be seen that the dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process used is superior to the dielectric barrier discharge-catalyst complex process using only catalyst particles (zeolite) in the removal efficiency of atmospheric pollutants.
<실험예 3><Experimental Example 3>
본 발명에 따른 실험예 2는 상기 실험예 1의 NO 및 SO2 제거효율을 기체 체류 시간에 따라 비교한 것이다.
Experimental Example 2 according to the present invention compares NO and SO 2 removal efficiencies of Experimental Example 1 with respect to gas retention time.
도 9는 TiO2 코팅된 제올라이트와 TiO2 코팅되지 않은 제올라이트에 대해 기체 체류 시간에 따른 NO 제거효율의 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이고, 도 10은 TiO2 코팅된 제올라이트와 TiO2 코팅되지 않은 제올라이트에 대해 기체 체류 시간에 따른 SO2 제거효율의 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
9 is a TiO 2 coating the zeolite and the TiO 2 are graphs showing the results of the NO removal efficiency of the gas residence time by way of example for non-zeolite coating, 10 is a TiO 2 coating the zeolite and the TiO 2 coating non-zeolite FIG. 5 is a graph showing an exemplary SO 2 removal efficiency with respect to a gas retention time. FIG.
실험예 3은 400 ppm의 NO 및 SO2 초기농도, 900 ㎐의 펄스 주파수에서 실시하였으며, 도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 TiO2가 코팅된 촉매복합체를 사용한 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정이 촉매 파티클(제올라이트)만을 사용한 유전체 장벽 방전-촉매 복합 공정보다 대기유해물질 제거효율에서 우수한 것을 알 수 있다.
Experimental Example 3 was conducted at an initial concentration of NO and SO 2 of 400 ppm and a pulse frequency of 900 Hz. As shown in FIGS. 9 to 10, dielectric barrier discharge using the TiO 2 -coated catalyst composite according to the present invention - catalyst - photocatalytic complex process is superior to the dielectric barrier discharge - catalyst complex process using only catalyst particles (zeolite) in the removal efficiency of air pollutants.
또한, 기체 체류 시간(τ)이 증가함에 따라, 대기유해물질 제거효율이 1에 가까워지므로, 기체 체류 시간을 조절하는 간단한 방법으로 대기유해물질을 효율적으로 분해할 수 있다.
In addition, as the gas retention time (tau) increases, the air pollutant removal efficiency becomes close to 1, so that the air pollutant can be efficiently decomposed by a simple method of controlling the gas retention time.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 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. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. will be. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
100: 유전체 장벽 방전 반응기 110: 방전전극
120: 촉매복합체 200: 가스유입구
300: 가스배출구 400: 전압공급장치
500: 가스공급장치
1000: 회전식 플라즈마 반응기 2000: DC 모터
3000: RF-발생기 3100: 전압공급장치
3200: RF-코일 4000: 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체
4100: 초음파 분무기 5000: 질소공급장치
6000: 산소공급장치 7000: 질량유량조절기
8000: 압력조절기100: Dielectric barrier discharge reactor 110: Discharge electrode
120: catalyst complex 200: gas inlet
300: gas exhaust port 400: voltage supply device
500: gas supply device
1000: Rotary Plasma Reactor 2000: DC Motor
3000: RF-generator 3100: voltage supply
3200: RF-coil 4000: precursor containing titanium (Ti)
4100: Ultrasonic atomizer 5000: Nitrogen supply device
6000: oxygen supply device 7000: mass flow controller
8000: Pressure regulator
Claims (11)
상기 회전식 플라즈마 반응기 내부에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 제 2단계;
유도 결합 플라즈마가 발생되는 상기 회전식 플라즈마 반응기에 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체를 공급하는 제 3단계; 및
상기 회전식 플라즈마 반응기에 산소(O2)를 공급하여, 코어가 상기 촉매 파티클이며, 쉘이 TiO2인 촉매복합체를 제조하는 제 4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법.
A first step of rotating the inside of the rotary plasma reactor into which the catalyst particles are injected;
A second step of generating an inductively coupled plasma in the rotary plasma reactor;
A third step of supplying a precursor containing titanium (Ti) to the rotary plasma reactor in which an inductively coupled plasma is generated; And
And a fourth step of supplying oxygen (O 2 ) to the rotary plasma reactor to prepare a catalyst composite in which the core is the catalytic particle and the shell is TiO 2. The dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex (Process for preparing catalyst composite for process).
상기 제 1단계에서 상기 회전식 플라즈마 반응기에 투입되는 상기 촉매 파티클은 제올라이트, 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 또는 V, Cu, Fe, Cr, Co 및 W로 이루어진 군에서 선택되는 금속 1종의 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법.
The method according to claim 1,
The catalyst particles injected into the rotary plasma reactor in the first step may be selected from the group consisting of zeolite, alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), or a metal selected from the group consisting of V, Cu, Fe, Cr, Wherein the catalyst layer is formed of one kind of oxide.
상기 제 2단계에서 유도결합 플라즈마는 RF-발생기(radio frequency generator)로부터 인가된 전기장에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the inductively coupled plasma is generated by an electric field applied from an RF generator in the second step.
상기 제 3단계에서, 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체는 초음파 분무기에 의해 분무되고, 분무된 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체는 상기 회전식 플라즈마 반응기로 공급되는 질소(N2)에 의해 회전식 플라즈마 반응기로 공급되는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법.
The method according to claim 1,
In the third step, the precursor containing titanium (Ti) is atomized by the ultrasonic atomizer, the precursor comprising a spray of titanium (Ti) is a rotary plasma reactor by a nitrogen (N 2) is supplied to the rotating plasma reactor Wherein the catalyst precursor solution is supplied to the reaction vessel at a temperature of from about < RTI ID = 0.0 > 100 C < / RTI >
상기 티타늄(Ti)을 포함하는 전구체는 TTIP(titanium tetra-isopropoxide)인 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the precursor containing titanium (Ti) is titanium tetra-isopropoxide (TTIP).
상기 제 4단계 이후, 상기 촉매복합체를 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체 제조방법.
The method according to claim 1,
The method of claim 1, further comprising, after the fourth step, heat-treating the catalyst composite.
상기 유전체 장벽 방전 반응기의 일측에 형성되어 상기 유전체 장벽 방전 반응기 내부로 대기유해물질이 포함된 가스를 유입하는 가스유입구;
상기 유전체 장벽 방전 반응기의 타측에 형성되어, 상기 가스유입구로부터 유입되는 가스를 배출하는 가스배출구; 및
상기 방전전극과 연결되고, 상기 방전전극에 전압을 인가하여 상기 유전체 장벽 방전 반응기 내부에 플라즈마를 발생시키는 전압공급장치;를 포함하고,
상기 플라즈마는 상기 가스유입구로부터 유입된 가스로부터 라디칼(radical)을 생성하고, 상기 라디칼은 상기 대기유해물질을 비유해물질로 전환시키는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치.
A dielectric barrier discharge reactor in which a catalyst composite in which the core is a catalyst particle and a shell is TiO 2 is packed therein and a discharge electrode is disposed therein;
A gas inlet formed at one side of the dielectric barrier discharge reactor for introducing a gas containing atmospheric pollutants into the dielectric barrier discharge reactor;
A gas outlet formed on the other side of the dielectric barrier discharge reactor for discharging gas introduced from the gas inlet; And
And a voltage supplier connected to the discharge electrode and generating a plasma inside the dielectric barrier discharge reactor by applying a voltage to the discharge electrode,
Wherein the plasma generates a radical from the gas introduced from the gas inlet and the radical converts the atmospheric harmful substance into a non-solvent material. Air pollutant removal device used.
상기 방전전극은 구리(Cu) 봉인 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the discharge electrode is a copper (Cu) seal. The apparatus for removing atmospheric pollutants using a catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process.
상기 가스유입구로 유입되는 가스는 O2, NOx, SOx 및 N2를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the gas introduced into the gas inlet contains O 2 , NO x , SO x, and N 2. The apparatus for removing atmospheric pollutants using the catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process.
상기 가스유입구로 유입되는 가스는 H2O(g)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the gas introduced into the gas inlet further comprises H 2 O (g) . The apparatus for removing atmospheric pollutants using the catalyst complex for a dielectric barrier discharge-catalyst-photocatalytic complex process.
상기 NOx는 NO이고, SOx는 SO2인 것을 특징으로 하는 유전체 장벽 방전-촉매-광촉매 복합 공정용 촉매복합체를 이용한 대기유해물질 제거장치.10. The method of claim 9,
The NO x and the NO, SO x is SO dielectric barrier discharge characterized in that the second-catalytic-removed air toxic substances using a photocatalytic composite catalyst complex process for the device.
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