KR20200055292A - 실리콘 카바이드 허니컴 구조체를 이용한 수직형 VOCs 로터 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직형 VOCs 로터 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수직형으로 설치되는 VOCs 로터에 종래의 세라믹 페이퍼를 이용하지 않고 제올라이트가 코팅된 실리콘 카바이드 허니콤 구조체를 이용함으로써, 제작 단가를 줄이고 강성이 높아 제작 편의를 향상시킬 수 있으며, VOCs의 흡착성능을 개선할 수 있는 수직형 VOCs 로터 시스템에 관한 것이다.

Description

실리콘 카바이드 허니컴 구조체를 이용한 수직형 VOCs 로터 시스템{Vertical VOCs rotor system using SiC honeycomb structure}
본 발명은 수직형 VOCs 로터 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수직형으로 설치되는 VOCs 로터에 종래의 세라믹 페이퍼를 이용하지 않고 제올라이트가 코팅된 실리콘 카바이드 허니콤 구조체를 이용함으로써, 제작 단가를 줄이고 강성이 높아 제작 편의를 향상시킬 수 있으며, VOCs의 흡착성능을 개선할 수 있는 수직형 VOCs 로터 시스템에 관한 것이다.
휘발성 유기화합물(VOCs:Volatile Organic Compounds)은 대기 중에서 질소산화물과 공존하면 햇빛에 의해 광화학 반응을 일으키며 오존 및 팬(PAN:퍼옥시아세틸 나이틀이드) 등의 광화학 산화성 물질을 생성시켜 광화학 스모그를 유발하는 물질을 통칭하는 말이다.
이 휘발성 유기화합물은 대기오염물질이며, 발암성을 지닌 독성 화학물질로서 광화학 산화물의 전구물질이기도 하다. 또한, 지구온난화 및 악취를 일으키는 원인으로 알려져있다.
국내의 대기환경보전법시행령 제39조 제1항에서는 석유화학제품·유기용제 또는 기타 물질로 정의하는데, 환경부고시 제1998-77호에 따라 벤젠·아세틸렌·휘발유 등 31개 물질 및 제품이 규제대상이다. 산업체에서 많이 사용하는 용매에서 화학 및 제약공장이나 플라스틱 건조공정에서 배출되는 유기가스에 이르기까지 매우 다양하며 끓는점이 낮은 액체연료, 파라핀, 올레핀, 방향족화합물 등 생활주변에서 흔히 사용하는 탄화수소류가 거의 해당된다.
배출원은 토양과 습지·초목·초지 등의 자연적 배출원과 유기용제사용시설·도장시설·세탁소·저유소·주유소 및 각종 운송수단의 배기가스 등의 인위적 배출원이 있는데, 배출량은 세계적으로 유기용제사용시설과 자동차 등의 이동 오염원이 대부분을 차지한다. 환경과 인체에 큰 영향을 끼치므로 대부분의 국가들이 배출을 줄이기 위하여 정책적으로 노력하고 있다.
국내에서는 1995년에 개정한 대기환경보전법에 근거하여 여천공업기지와 울산·미포 및 온산공업단지를 특별대책지역으로 지정하였다. 1997년 12월에는 대기환경보전법시행령을 개정하여 규제대상의 범위를 탄화수소류 중 레이드증기압이 27.6㎪ 이상인 물질에서 10.3㎪ 이상인 물질로 확대하고 주유소를 규제대상시설로 추가하였으며, 1999년 10월에는 대기환경보전법시행령을 개정하여 10.3㎪ 이하의 물질 중의 유해한 물질도 관리할 수 있도록 레이드증기압의 범위제한을 두지 않도록 하였다. 대기환경규제지역으로 지정된 지역 안의 석유정제 및 석유화학제품 정제 제조시설이나 저장 및 출하시설, 저유소, 주유소, 세탁시설 등은 배출억제 및 방지시설을 설치해야 한다.
VOCs 처리는 환경적인 측면에서 고농도뿐만 아니라 저농도의 모든 배출사업장에 설치, 운전되어 오염물질을 처리하여야하나 경제적인 이유로 소규모 사업장이나 저농도 배출사업장에서는 처리 시설을 설치하고 가동하는 것을 꺼리고 있다. 현재 많은 VOCs 배출사업장에 광범위하게 적용되고 있는 열회수식(RTO, recuperative thermal oxidation) 방법의 경우 배출원의 농도가 1500～3000 ppm에 최적의 운전이 가능하도록 되어있다. 이는 고농도의 VOCs로 하여금 열소각시 방출되는 연소열을 꾸준히 공급해주는 역할을 할 수 있게 해줌으로서 별도의 연료의 사용 없이 운전이 가능하게 되기 때문이다. 그러나 배출원의 농도가 낮을 경우 VOCs의 연소열을 통한 고온의 반응온도 유지가 힘들어지므로 많은 양의 보충연료의 공급이 필수적이게 된다. 이러한 보충연료의 끊임없는 공급은 경제적 타당성을 잃게 하므로 저농도 VOCs 제거에 RTO 방법을 적용하기는 어렵다.
이와 같은 문제로 인하여 경제적이고 효과적으로 저농도 VOCs를 제거하기 위한 기술 개발이 이루어졌는데 이 기술은 농축 흡착(concentrating adsorption) 기술이다.
이 농축 흡착 기술은 환경기준이 엄격한 유럽에서 상업화가 이루어졌고 최근 우리나라도 자동차등 이동원에 대한 배출규제뿐만 아니라 산업현장의 배출가스 규제가 강화되고 있는 실정이기에 농축흡착 기술이 반도체 제조공장을 필두로 국내에도 도입, 적용되어지고 있어 이에 대한 수요가 증대될 것으로 기대된다.
최근, 저농도 VOCs를 제거하기 위해 물리적 흡착특성이 우수한 제올라이트 소재를 활용하여 저농도의 VOCs를 흡착, 탈착(재생)할 수 있는 로터 기술이 개발되고 있다.
일반적으로 기체를 매우 잘 흡착하는 물질은 활성탄으로 알려져 있는데 발화의 위험성이 있고 친수성으로 수분을 먼저 흡착하면 기체를 흡착하는 능력이 저하되는 문제가 있어 사용이 어렵다. 반면, 제올라이트는 비발화성, 열적 안정성, 소수성과 같은 특성을 가지고 있으며 다양한 기공 구조로 제조되어 다양한 VOCs들을 선택적으로 제거할 수 있는 특성이 있다.
제올라이트 소재를 활용한 로터 기술의 기본 원리는 흡/탈착->농축->산화->배출인데 상세하게는 100~500ppm의 저농도 고유량 VOCs를 회전하는 제올라이트 로터가 90%이상 흡착하며 약 200~250℃의 뜨거운 공기로 탈착(재생)하여 VOCs를 고농도로 농축하고 이를 RTO로 공급하여 VOCs를 효율적으로 제거한다.
도 1은 종래의 제올라이트 로터를 보여주는 도면이고, 도 2는 종래의 제올라이트 로터의 세라믹 페이퍼를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 제올라이트 로터(10)는 코로게이트(corrugate) 형태로 제올라이트 소재가 코팅된 세라믹 페이퍼(11,ceramic paper)를 이용하며, 이 세라믹 페이퍼(11) 기술은 일본, 미국이 선진 기술을 보유하고 있다. 국외 선진사로는 일본 Nichias, Seibu Giken 사가 아시아 시장 점유율 80%이상을 차지하고 있으며 유럽 및 북미 시장에서는 스웨덴의 Munters 사가 높은 점유율을 차지하고 있다. 저농도 VOCs 제거용 제올라이트 로터 세계 시장은 Nichias, Seibu Giken, Munters 사에서 장악하고 있는 것이 실정이다.
이들 선진사들은 모두 코로게이트 형태의 세라믹 페이퍼에 제올라이트를 코팅한 로터를 제조, 판매하고 있으며 약 20년 전부터 축적된 기술력을 바탕으로 VOCs 제거뿐만 아니라 제습용 등 다양하고 우수한 기술을 갖추고 있다.
국내에서는 저농도 VOCs 제거 시설을 선진국에서 도입하여 시설에 대한 국산화는 성공하였으나 핵심 부품인 세라믹 페이퍼를 국산화하지는 못하는 실정이다.
이 세라믹 페이퍼는 열전달이 낮아 단열소재로 많이 활용되고 있는 유리 섬유가 주성분이다. 유리 섬유를 얇은 시트 형태로 제작하여 코로게이트 형태로 만들고 제올라이트를 코팅하여 소결 건조하는데 얇은 페이퍼 형태로 구조가 구성되어 있어 조그만 충격에도 부서지는 단점이 있어 취급이 매우 어렵다.
이를 보완하기위해 노출 표면 일부를 경화처리하여 사용하고 있으나 근본 해결책은 아니어서 지속적인 가동시 내구가 약한 문제가 있다. 또한 세라믹 페이퍼의 섬유구조 특성 때문에 농도가 높은 제올라이트 슬러리를 다량으로 코팅하면 박리가 일어날 수 있어 단위 부피당 약 100g 정도만 코팅이 가능하며 코팅시 슬러리가 막히는 것을 방지하기 위해 에어 나이핑을 하면 강도가 약하여 파손될 우려가 있어 제조 및 운반, 배송시 항상 취급을 주의해야 한다. 이러한 문제들로 인하여 일반적인 환경에서 교체주기가 2년으로 짧아 유지비용이 높게 든다.
그리고, 이 세라믹 페이퍼를 이용한 제올라이트 로터는 취급이 어려운 문제로 생산성이 떨어지는 것으로 분석되는데 이는 일본의 선진 2개사에서 생산되는 제품이 아시아 시장의 80%이상을 선점하고 있음에도 불구하고 주문후 공급기간이 8개월~12개월로 장기간 소요되어 소비자들을 기다리게 하고 있어 생산에 한계가 있는 것을 알 수 있고, 최근에는 중국의 환경기준이 강화되면서 중국 시장의 수요가 급속 증가하고 있는데 이는 공급기간을 더욱 장기화하고 있다.
따라서, 종래의 세라믹 페이퍼의 내구성문제, 최대 코팅함량 문제를 해결하고자 하는 요구가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 세라믹 페이퍼를 이용하지 않아 제작 단가를 낮출 수 있고 압축강도가 우수하여 취급 및 설비의 편의를 도모할 수 있는 수직형 VOCs 로터 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 종래의 세라믹 페이퍼와 비교하여 교체주기를 늘릴 수 있고, VOCs의 흡착 및 탈착 성능을 개선할 수 있는 수직형 VOCs 로터 시스템을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수직축을 중심으로 내부에 흡착공간 및 탈착공간을 구획하여 제공하는 공간 구획 드럼; 및 원통형으로 상기 공간 구획 드럼 내부에 구비되고 수직축을 중심으로 회전하며, 상기 흡착공간을 VOCs 포함 공기 유입공간 및 정화 공기 배출공간으로 구획하고, 상기 탈착공간을 가열공기 유입공간 및 VOCs 배출 공간으로 구획하며, 회전하면서 상기 흡착공간으로 유입되는 VOCs의 흡착하고, 상기 VOCs 배출 공간으로 VOCs의 배출을 반복하는 VOCs 로터;를 포함하고, 상기 VOCs 로터에는 상기 수직축과 수직인 방향으로 복수 개의 카세트가 구비되고, 상기 각 카세트에는 VOCs의 흡착을 위해 제올라이트가 코팅된 실리콘 카바이드 허니콤 구조체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 수직형 VOCs 로터 시스템을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 허니콤 구조체는, 실리콘 카바이드 허니콤 담체를 제작한 후, 제작된 실리콘 카바이드 허니콤 담체에 제올라이트를 코팅하여 제작되며, 상기 실리콘 카바이드 허니콤 담체는, 실리콘 카바이드 파우더, 점토 및 바인더를 혼합하고 혼련하여 허니컴 구조로 압출하고, 건조 및 소성하여 제작된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 허니콤 담체는 장석을 더 혼합하여 제작된다.
바람직한 실시예에 있어서, 압출된 허니컴 구조체의 건조는 시간당 50℃로 승온하여 120℃가 되면 12시간 유지함으로써 이루어지고, 건조된 하니컴 구조체의 소성은 상온에서 냉각된 허니컴 구조체를 분당 3℃로 500℃까지 승온하여 1시간 유지하고, 분당 2℃로 1400℃까지 승온하여 2시간 유지한 후 상온 냉각하여 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 허니콤 담체에 제올라이트를 코팅하는 과정은 베타-제올라이트에 실리카 졸을 혼합하여 코팅 슬러리를 제작하고 제작된 코팅 슬러리에 상기 실리콘 카바이드 허니콤 담체를 디핑(Dipping) 방식으로 담지한 후, 꺼내어 100℃에서 2시간 동안 건조하고 500℃에서 2시간 소성함으로써 이루어진다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
본 발명의 수직형 VOCs 로터 시스템에 의하면, VOCs 흡착을 위해 압출형으로 제조되는 실리콘 카바이드 허니컴 구조체를 이용하므로 수율이 높아 생산성을 매우 향상시킬 수 있고 제작단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 수직형 VOCs 로터 시스템에 의하면, 실리콘 카바이드 허니컴 구조체가 종래의 세라믹 페이퍼와 비교하여 압축강도가 매우 우수하므로 교체주기를 늘릴 수 있고 취급이 용이하여 설치가 용이한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 수직형 VOCs 로터 시스템에 의하면, 종래의 세라믹 페이퍼를 이용하는 VOCs 로터와 비교하여 VOCs의 흡착 및 재흡착, 탈착 성능을 매우 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 제올라이트 로터를 보여주는 도면,
도 2는 종래의 제올라이트 로터의 세라믹 페이퍼를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 VOCs 로터 시스템을 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 VOCs 로터 시스템에 이용되는 실리콘 카바이드 허니컴 구조체의 실물을 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 VOCs 로터 시스템에 이용되는 실리콘 카바이드 허니컴 구조체의 제조 방법을 보여주는 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 VOCs 로터 시스템을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 VOCs 로터 시스템(100)은 크게 공간 구획 드럼(110)과 VOCs 로터(120)를 포함하여 이루어진다.
상기 공간 구획 드럼(110)은 수직축(c)을 중심으로 내부에 흡착공간(111) 및 탈착공간(112)이 구비된다.
이 공간들(111,112)은 상기 수직축(c)을 중심으로 방사상에 소정의 각도를 가지고 구획되는 공간이며, 상기 흡착공간(111)이 상기 탈착공간(112)보다 크다.
예를 들면, 상기 흡착공간(111)은 상기 수직축(c)을 중심으로 315도 각도로 구획되고, 상기 탈착공간(112)은 45도 각도로 구획될 수 있다.
또한, 상기 공간 구획 드럼(110)의 내부에는 상기 수직축(c)을 중심으로 회전하는 VOCs 로터(120)가 구비된다.
또한, 상기 VOCs 로터(120)는 단면이 링 형상인 원통형으로 상기 공간 구획 드럼(110)은 상기 VOCs 로터(120)의 외측과 내측을 실링하여 감싼다.
또한, 상기 VOCs 로터(120)는 상기 흡착공간(111)을 VOCs 포함 공기 유입공간(111a) 및 정화 공기 배출 공간(111b)으로 구획하고, 상기 탈착공간(112)을 가열 공기 유입공간(112a) 및 VOCs 배출 공간(112b)로 구획한다.
또한, 상기 공간 구획 드럼(110)의 외측과 내측에는 상기 공간 구획 드럼(110) 내부로 공기를 투입하거나 배출하기 위한 복수 개의 덕트들이 설치된다.
자세하게는 상기 덕트들은 상기 VOCs 포함 공기 유입 공간(111a)으로 VOCs가 포함된 공기(오염된 공기)를 투입하는 VOCs 포함 공기 유입 덕트(140), 상기 정화 공기 배출 공간(111b)에 연결되고 정화된 공기를 배출하는 정화 공기 배출 덕트(141), 가열된 공기를 상기 가열 공기 유입공간(112a)으로 공급하는 가열 공기 유입 덕트(142), 상기 VOCs 배출 공간(112b)의 VOCs가 농축된 공기를 연소기(144)로 배출하는 VOCs 배출 덕트(143)를 포함한다.
또한, 상기 가열 공기 유입 덕트(142)에는 배출되는 가열공기의 온도를 더욱 높이기 위한 히터가 구비될 수 있다.
상기 VOCs 로터(120)는 전술한 바와 같이 상기 공간 구획 드럼(110)의 내부 중앙부에 위치하며, 상기 회전축(c)을 중심으로 자신만이 회전한다.
또한, 상기 VOCs 로터(120)의 외측면과 내측면은 상기 공간 구획 드럼(110)의 내측에서 접촉하여 회전하되 가스가 세어나가지 않도록 실링되어 있다.
또한, 상기 VOCs 로터(120)는 회전축과 수직한 방향으로 아래에서 설명할 실리콘 카바이드 허니컴 구조체(130)를 삽입할 수 있는 복수 개의 카세트(123)가 구비된다.
또한, 상기 카세트(123)들에는 각각 실리콘 카바이드 허니컴 구조체(130)가 삽입된다.
또한, 상기 카세트(123)들은 상기 실리콘 카바이드 허니컴 구조체(130)들을 접착제를 이용하지 않고 적층할 수 있게 하며, 이는 접착제에 의해 열축적이 발생하는 것을 방지하여 상기 실리콘 카바이드 허니컴 구조체(130)가 VOCs의 흡착 및 탈착 성능을 향상시키기 위함이다.
또한, 상기 VOCs 로터(120)는 두가지 영역으로 구분될 수 있는데, 상기 흡착공간(111)을 지나가며 VOCs를 흡착하는 흡착 영역(121), 상기 탈착공간(112)을 지나가며 흡착된 VOCs를 탈착하는 탈착 영역(122)이 그것이다.
또한, 상기 VOCs 로터(120)가 VOCs를 흡착 및 탈착하는 과정을 자세히 설명하면, 먼저, 상기 VOCs 포함 공기 유입 덕트(140)로 저농도의 VOCs가 포함된 공기가 유입되면, 상기 VOCs 포함 공기 유입 공간(111a)에서 상기 VOCs 로터(120)의 흡착영역(121)과 접촉하며, VOCs는 상기 실리콘 카바이드 허니컴 구조체(130)에 흡착 및 농축되고, VOCs가 제거된 정화된 공기가 상기 정화 공기 배출공간(111b)을 통해 상기 정화 공기 배출 덕트(141)로 배출된다.
다음, 상기 VOCs 로터(120)가 회전하여 탈착 영역(122)에 위치하면, 상기 가열 공기 유입 공간(112a)으로 유입된 가열 공기에 의해 농축 흡착된 VOCs가 탈착되며 고농도의 VOCs가 포함된 공기는 상기 VOCs 배출 공간(122b)을 통해 상기 VOCs 배출덕트(143)로 배출된다. 이 배출된 고농도의 VOCs는 연소기(144)로 공급되고 상기 연소기(144)는 VOCs를 태워 제거한다.
다음, 상기 VOCs 로터(120)가 회전하여 흡착영역(121)에 위치하면 다시 VOCs를 흡착한다.
즉, 상기 VOCs 로터(120)는 회전하면서 VOCs의 흡착, 탈착을 반복하고, VOCs를 흡착하여 농축한 후, 배출한다.
한편, 도 4는 상기 실리콘 카바이드 허니컴 구조체(130)의 실물을 보여주는 것으로, 상기 실리콘 카바이드 허니컴 구조체(130)는 종래의 세라믹 페이퍼를 대체하기 위한 것이며, 상기 세라믹 페이퍼보다 강도가 매우 높아 교체시기를 늘릴 수 있고, 취급이 용이하여 설비에 걸리는 시간을 매우 단축할 수 있다. 또한, VOCs 흡착 성능도 매우 우수하다.
이하에서는 도 5를 참조하여 상기 실리콘 카바이드 허니컴 구조체(130)의 제조방법에 대해 자세히 설명한다.
상기 실리콘 카바이드 허니컴 구조체(130)의 제조방법은 크게 실리콘 카바이드 허니콤 담체를 제작하는 과정(S1000)과 제작된 실리콘 카바이드 허니콤 담체에 제올라이트를 코팅하여 상기 실리콘 카바이드 허니컴 구조체(130)를 완성하는 과정(S2000)을 포함한다.
상기 실리콘 카바이드 허니콤 담체를 제작하는 과정은 먼저, 원료를 준비한다(S1100)
또한, 상기 원료는 주 재료로 분말상의 실리콘 카바이드 파우더(SiC 파우더), 점토(Clay), 보조 재료로 바인더를 포함한다.
또한, 상기 원료로 강도 보강을 위한 장석이 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 바인더는 분말상일 수 있으며, 메틸셀룰로오스(MC) 또는 폴리비닐 알코올(PVA)일 수 있다.
또한, 보조 재료로써 윤활제(Lubricant) 및 정제수(Solvent)가 더 포함될 수 있다.
다음, 상기 원료들을 혼합한다(S1200)
또한, 상기 원료들을 혼합하는 과정은 상기 실리콘 카바이드 파우더, 상기 점토, 상기 장석 및 상기 바인더를 건식 혼합하는 과정과 건식 혼합딘 혼합물에 윤활제와 정제수를 첨가하여 습식 혼합하는 과정으로 이루어질 수 있다.
여기서, 윤활제는 압출시 재료가 부드럽게 빠져나올 수 있도록 보습하는 역할을 하며 정제수는 재료의 농도를 조절한다.
다음, 혼합물을 소정의 시간동안 숙성한 후, 니더기(Kneader)로 반죽하고 압출기에 투입하여 허니콤 구조체를 압출한다(S1300).
다음, 압출된 허니콤 구조체를 건조하고(S1400) 소성하여(S1500) 실리콘 카바이드 허니콤 담체를 완성한다.
또한, 상기 건조는 시간당 50℃로 승온하여 120℃가 되면 12시간 유지하고 자연 냉각함으로써 이루어지고, 상기 소성은 분당 3℃로 500℃까지 승온하여 1시간 유지하고, 분당 2℃로 1400℃까지 승온하여 2시간 유지한 후. 상온에서 자연 냉각함으로써 이루어진다.
다음, 이렇게 완성된 실리콘 카바이드 허니콤 담체에 제올라이트 코팅을 수행한다(S2000).
제올라이트 코팅과정은 먼저, 코팅 슬러리를 제조한다(S2100).
또한, 상기 코팅 슬러리는 파우더인 베타-제올라이트에 실리카 졸을 넣어 혼합함으로써 제조한다.
다음, 상기 실리콘 카바이드 허니콤 담체를 상기 코팅 슬러리에 디핑(Dipping) 방식으로 담구어 담지한 후, 꺼낸다(S2200).
다음, 건조(S2300) 및 소성(S2400)과정을 통해 최종적으로 제올라이트가 코팅된 실리콘 카바이드 허니컴 구조체(130)의 제작을 완성한다.
여기서 건조(S2300)는 100℃에서 2시간 동안 가열함으로써 이루어지고, 소성(S2400)은 500℃에서 2시간동안 가열함으로써 이루어진다.
아래의 표 1은 본 발명의 실리콘 카바이드 허니컴 구조체와 종래의 세라믹 페이퍼의 VOCs 흡착결과를 실험한 표이다.
실험조건은 1.3×1.3×1cm크기의 시편을 추출한 후, 약 216ppm의 농도를 갖는 톨루엔 기체를 422ml/min로 흘려 흡착성능을 시험하였다.
구분 흡착시간(min)
제거율(%) 종류 흡착상태 0(초기) 11 22 30 41
본 발명 초기 흡착 98.0 98.4 98.2 98.0 97.4
2분 탈착 후 재흡착 97.6 97.7 96.6 94.8 87.9
세라믹페이퍼 초기 흡착 97.5 95.8 93.4 91.0 86.0
2분 탈착 후 재흡착 90.7 91.8 90.3 85.5 74.9
표 1에서도 알 수 있듯이 본 발명의 실리콘 카바이드 허니콤 구조체는 종래의 세라믹 페이퍼와 비교하여 시간이 지날수록 VOCs 제거율의 변화가 미미하였으나 세라믹 페이퍼의 경우 약 10% 이상 VOCs 제거율의 하락이 있었으며 재흡착의 경우에도 VOCs 제거율이 종래의 세라믹 페이퍼보다 우수한 것을 확인하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100:수직형 VOCs 로터 시스템 110:공간 구획 드럼
111:흡착공간 112:탈착공간
120:VOCs 로터 121:흡착영역
122:탈착영역 123:카세트
130:실리콘 카바이드 허니컴 구조체 140:VOCs 포함 공기 유입 덕트
141:정화 공기 배출 덕트 142:가열 공기 유입 덕트
143:VOCs 배축 덕트 144:연소기

Claims (5)

  1. 수직축을 중심으로 내부에 흡착공간 및 탈착공간을 구획하여 제공하는 공간 구획 드럼; 및
    원통형으로 상기 공간 구획 드럼 내부에 구비되고 수직축을 중심으로 회전하며, 상기 흡착공간을 VOCs 포함 공기 유입공간 및 정화 공기 배출공간으로 구획하고, 상기 탈착공간을 가열공기 유입공간 및 VOCs 배출 공간으로 구획하며, 회전하면서 상기 흡착공간으로 유입되는 VOCs의 흡착하고, 상기 VOCs 배출 공간으로 VOCs의 배출을 반복하는 VOCs 로터;를 포함하고,
    상기 VOCs 로터에는 상기 수직축과 수직인 방향으로 복수 개의 카세트가 구비되고, 상기 각 카세트에는 VOCs의 흡착을 위해 제올라이트가 코팅된 실리콘 카바이드 허니콤 구조체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 수직형 VOCs 로터 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 카바이드 허니콤 구조체는,
    실리콘 카바이드 허니콤 담체를 제작한 후, 제작된 실리콘 카바이드 허니콤 담체에 제올라이트를 코팅하여 제작되며,
    상기 실리콘 카바이드 허니콤 담체는,
    실리콘 카바이드 파우더, 점토 및 바인더를 혼합하고 혼련하여 허니컴 구조로 압출하고, 건조 및 소성하여 제작되는 것을 특징으로 하는 수직형 VOCs 로터 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 실리콘 카바이드 허니콤 담체는 장석을 더 혼합하여 제작되는 것을 특징으로 하는 수직형 VOCs 로터 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    압출된 허니컴 구조체의 건조는 시간당 50℃로 승온하여 120℃가 되면 12시간 유지함으로써 이루어지고,
    건조된 하니컴 구조체의 소성은 상온에서 냉각된 허니컴 구조체를 분당 3℃로 500℃까지 승온하여 1시간 유지하고, 분당 2℃로 1400℃까지 승온하여 2시간 유지한 후 상온 냉각하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 VOCs 로터 시스템.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리콘 카바이드 허니콤 담체에 제올라이트를 코팅하는 과정은
    베타-제올라이트에 실리카 졸을 혼합하여 코팅 슬러리를 제작하고 제작된 코팅 슬러리에 상기 실리콘 카바이드 허니콤 담체를 디핑(Dipping) 방식으로 담지한 후, 꺼내어 100℃에서 2시간 동안 건조하고 500℃에서 2시간 소성함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 VOCs 로터 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113976081A (zh) * 2021-11-05 2022-01-28 东莞理工学院 一种新型实用mof转轮制备方法及应用

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