KR20230069643A - 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치 - Google Patents
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Abstract
정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치가 개시된다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치는, 반응수를 분사하는 노즐부; 노즐부에 대향되게 배치된 접지부; 및 노즐부와 접지부 사이에 고전압을 인가하는 전원부를 포함하며, 반응수는 노즐부에서 입경이 20㎛이하로 미세 액적화되어 정전분무(electrostatic spraying)되며 이온화된 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)이 재반응하여 과산화수소를 생성한다.
Description
본 발명은 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치에 관한 것이다.
과산화수소(H2O2)는 펄프 및 섬유의 표백제, 소독 살균제, 반도체 세정액, 수처리 공정의 산화제, 화학 반응의 친환경 산화제(프로필렌 옥사이드 합성)로 사용되고 있다.
2009년 기준 연간 220만 톤의 과산화수소가 제조되고 있으며 프로필렌 옥사이드 수요의 증가와 함께 과산화수소의 수요 증가가 기대된다.
현재 과산화수소는 안트라퀴논(anthraquinone) 계열 화합물을 시작으로 연속적인 산화, 수소화 공정을 거쳐 생성되는데, 이때 많은 양의 유기 용매가 사용되고 폐기물로 발생하여 인체에 해로운 영향을 끼칠 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 과산화수소의 제조가 다단의 연속 공정과 제조 후 정제 및 농축 과정을 거치며 많은 에너지의 소비가 필요하다는 문제점도 있다.
대한민국 공개특허 제10-2002-0032225호에는 수소와 산소를 직접 반응시켜 과산화수소를 합성하는 직접 제조 공정이 개시되어 있으며, 이러한 직접 제조 공정은 반응 부산물로 물이 생산되며 유기 용매의 사용이 적어 상용 공정의 대체 공정으로 많은 연구가 되어왔다.
상기 직접 제조 공정은 구성이 간단해 과산화수소를 필요로 하는 곳에서 제조할 수 있어 과산화수소의 보관 및 운반시 폭발의 위험성을 크게 줄일 수 있다. 그러나 퀴논화합물을 적용한 촉매하에서 환원제와 산소기체를 동시 주입하여 제조하는 것으로 고가의 촉매사용, 반응성 부분에 단점이 있다.
그리고 한국공개특허공보 제10-2020-0116734호에서 과산화수소 직접생산 반응은 수소와 산소가 만나 과산화수소가 생성되는 반응 이외에도 물이 생성되는 부반응이 존재한다. 이러한 부반응 또한 자발적인 반응이므로 촉매를 사용하여 과산화수소 선택도를 높이는 연구가 진행중이다.
과산화수소 직접 생산용 촉매는 주로 팔라듐(Pd) 혹은 Pd의 합금(Pd-Au, Pd-Pt)이 사용되고 있는데, 팔라듐 촉매의 경우 과산화수소의 선택도를 높이기 위해서 용매에 산과 할로겐 음이온을 첨가하여 과산화수소 선택도를 높이는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 고가의 촉매 및 공정이 복잡하고 운용비용이 많이 드는 단점이 있으며, 설비도 대형화가 요구된다.
그리고 한국공개특허공보 제10-2019-0055955호에는 해수 등의 이온수에 적용하여 증발된 이온잔수를 후단에서 응축하여 담수화하는 기술로 정전분무를 이용한 이온수를 증발하는 기술구성만이 개시되어 있을 뿐, 반응을 통해 과산화수소를 생성하는 기술구성은 개시되어 있지 않다.
과산화수소(H2O2)는 멸균과 탈색를 포함한 다양한 산업분야에서 사용된다. 그러나 화학적으로 생성하여 공급되는 고농도 과산화수소(H2O2)는 사용자의 부상 위험이 있으므로 필요에 따라 현장에서 생성하도록 권장된다.
또한, 최근 사스, 메르스 및 코로나19 등 전세계적으로 전염병이 확산되면서 다양한 물리적 공간을 살균하기 위한 살균액에 대한 수요가 급증하고 있다. 이러한 살균액을 제조를 위해 전기화학소자, 금속촉매 및 플라즈마 등 다양한 기술이 사용되고 있으나, 고가의 금속촉매 및 다량의 에너지가 소요되는 문제점이 있다.
따라서, 고가의 금속촉매 및 다량의 에너지를 사용하지 않고 효과적으로 과산화수소를 생성할 수 있는 연구가 요구된다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 고가의 금속촉매 및 다량의 에너지를 소비함이 없이 정전분무를 통해 반응수를 미세 액적화하고, 이온화된 수소 및 수산화기 이온을 재반응시켜 과산화수소를 생성할 수 있는 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 반응수를 분사하는 노즐부; 상기 노즐부에 대향되게 배치된 접지부; 및 상기 노즐부와 상기 접지부 사이에 고전압을 인가하는 전원부를 포함하며, 상기 반응수는 상기 노즐부에서 입경이 20㎛이하로 미세 액적화되어 정전분무(electrostatic spraying)되며 이온화된 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)이 재반응하여 과산화수소를 생성하는 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치가 제공될 수 있다.
상기 노즐부는, 상기 반응수가 공급되는 노즐몸체; 및 상기 노즐몸체에 연결되되, 상기 접지부에 대향되게 배치되어 상기 반응수를 분사하는 토출구를 구비한 노즐팁을 포함하며, 상기 토출구에서 토출되는 상기 반응수의 물방울 평균 입경은 10㎚ 내지 200㎛일 수 있다.
상기 노즐팁이 상기 노즐몸체에 대해 동축방향 또는 경사지게 배치되도록, 상기 노즐팁은 상기 노즐몸체에 회전가능하게 연결될 수 있다.
상기 노즐부와 상기 접지부의 하부에 마련되어 정전분무를 통해 생성된 과산화수소를 함유한 상기 반응수를 저장하는 저장탱크; 및 상기 저장탱크에 연통되게 연결되며, 과산화수소를 함유한 상기 반응수에 포함된 염소를 제거하는 필터부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 반응수가 저장되는 반응수 저장수조; 상기 반응수 저장수조의 하부에 마련되며, 상기 반응수 저장수조로부터 상기 반응수를 공급받아 분사하는 니들부; 상기 니들부의 하부에 마련되고 상기 니들부에 대향되게 배치된 접지부; 상기 접지부의 하부에 마련되며 과산화수소를 함유한 상기 반응수를 저장하는 저장탱크; 및 상기 노즐부와 상기 접지부 사이에 고전압을 인가하는 전원부를 포함하며, 상기 반응수는 상기 니들부에서 입경이 20㎛이하로 미세 액적화되어 정전분무(electrostatic spraying)되며 이온화된 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)이 재반응하여 과산화수소를 생성하는 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치가 제공될 수 있다.
상기 접지부는, 상기 니들부의 하부에 마련된 메쉬타입의 접지판; 및 상기 접지판의 테두리에 결합되며 상방으로 경사지게 형성된 콘형상의 누설방지판을 포함할 수 있다.
상기 니들부는, 상기 반응수 저장수조의 하면에 결합된 전도성 플레이트; 상기 전도성 플레이트의 하면에 결합되고 상기 접지부에 대향되게 배치되어 상기 반응수를 분사하는 적어도 하나의 니들을 포함할 수 있다.
상기 저정탱크에 저장된 과산화수소의 농도(ppm)가 설정값 미만인 경우에, 상기 저장탱크에 저장된 과산화수소를 함유한 상기 반응수를 상기 저장탱크와 상기 반응수 저장수조 사이에서 순환시킬 수 있다.
상기 반응수 저장수조에 연통되게 연결되어 상기 반응수 저장수조에 상기 반응수를 공급하는 반응수 공급수조; 및 상기 저장탱크에 연통되게 연결되어 상기 저장탱크에 저장된 과산화수소를 함유한 상기 반응수를 저장하는 과산화수소 저장수조를 더 포함할 수 있다.
상기 반응수 공급수조와 상기 반응수 저장수조와 상기 저장탱크 및 상기 과산화수소 저장수조를 상호 연통되게 연결하고 상기 반응수를 상호 공급하는 반응수 이송유닛을 더 포함하며, 상기 반응수 이송유닛은, 펌프; 일단이 상기 반응수 공급수조에 연결되고 타단이 상기 펌프에 연결되며, 제1 밸브의 개폐에 따라 상기 반응수 공급수조에 저장된 상기 반응수가 상기 펌프에 공급 및 차단되는 제1 파이프라인; 일단이 상기 펌프에 연결되고 타단이 상기 반응수 저장수조에 연결되며, 제2 밸브의 개폐에 따라 상기 펌프를 경유한 상기 반응수가 상기 반응수 저장수조에 공급 및 차단되는 제2 파이프라인; 일단이 상기 저장탱크에 연결되고 타단이 상기 제1 파이프라인에 연결되며, 제3 밸브의 개폐에 따라 상기 저장탱크에 저장된 상기 반응수가 상기 펌프에 공급 및 차단되는 제3 파이프라인; 및 일단이 상기 제2 파이프라인에서 연결되고 타단이 상기 과산화수소 저장수조에 연결되며, 제4 밸브의 개폐에 따라 상기 저장탱크에 저장된 상기 반응수가 상기 제2 파이프라인과 상기 펌프와 상기 제2 파이프라인을 경유하여 상기 과산화수소 저장수조에 공급 및 차단되는 제4 파이프라인을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 반응수인 물을 정전분무하는 것만으로 과산화수소수를 용이하게 제조할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들은 고가의 금속촉매 및 다량의 에너지를 소비함이 없이 반응수인 물을 정전분무하는 것만으로 과산화수소수를 제조할 수 있어 비용을 절감할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들은 정전분무를 통해 생성된 과산화수소가 함유된 반응수를 공급처에 공급하여 살균, 제균 또는 세척용으로 활용할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들은 생성된 과산화수소의 농도가 설정값에 도달되도록 과산화수소를 함유한 반응수를 순환시켜 원하는 농도의 과산화수소를 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치의 동작상태도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 노즐몸체에 대한 노즐팁의 상대위치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 노즐부에 대한 접지부의 상대위치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치를 나타내는 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치를 나타내는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치에서 반응수 공급수조에서 반응수 저장수조로 반응수를 공급하는 동작을 나타내는 동작상태도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치에서 반응수 저장수조와 저장탱크 내의 반응수 순환동작을 나타내는 동작상태도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치에서 저장탱크에 저장된 반응수를 과산화수소 저장수조에 공급하는 동작을 나타내는 동작상태도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치의 동작상태도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 노즐몸체에 대한 노즐팁의 상대위치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 노즐부에 대한 접지부의 상대위치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치를 나타내는 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치를 나타내는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치에서 반응수 공급수조에서 반응수 저장수조로 반응수를 공급하는 동작을 나타내는 동작상태도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치에서 반응수 저장수조와 저장탱크 내의 반응수 순환동작을 나타내는 동작상태도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치에서 저장탱크에 저장된 반응수를 과산화수소 저장수조에 공급하는 동작을 나타내는 동작상태도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치의 동작상태도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 노즐몸체에 대한 노즐팁의 상대위치를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 노즐부에 대한 접지부의 상대위치를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치(100)는 반응수를 분사하는 노즐부(130)와, 노즐부(130)에 대향되게 배치된 접지부(140)와, 노즐부(130)와 접지부(140) 사이에 고전압을 인가하는 전원부(150)와, 노즐부(130)와 접지부(140)의 하부에 마련된 저장탱크(110)와, 저장탱크(110)에 연통되게 연결된 필터부(120)를 포함한다.
본 실시예에서 반응수는 증류수, 생수, 광천수, 해양심층수, 이온수 등을 포함할 수 있다.
그리고 반응수에는 미네랄성분이 1 내지 200mg/L 포함될 수 있다. 상기한 미네랄성분은 철, 마그네슘, 칼륨, 칼륨, 나트륨, 규소, 인 중 적어도 어느 하나 일 수 있다. 또한 반응수의 pH는 5 내지 10일 수 있으며, 바람직하게는 반응수의 pH 6.7 내지 7.3일 수 있다.
또한, 반응수는 증발잔류물이 30 내지 200mg/L이고, 유리탄산(Free carbon dioxide)는 3 내지 30mg/L이며, 희석배치수(Threshold Odor Number: TON)가 3이하이고, 물경도(Water hardness)는 10 내지 100mg/L이며, 과망간산칼륨 소비량(Potassium permanganate consumption)은 3mg/L이하이고, 잔류염소(Residual Chlorine)는 0.4mg/L이하일 수 있다.
증발잔류물은 물을 증발시킨 후 남는 것으로, 물에 떠있거나 용해되어 있던 미네랄이나 유기물의 함유량이다. 유리탄산은 물에 녹아있는 탄산가스로 많이 함유되면 사이다 같은 신선한 맛과 청량감을 줄 수 있다. 과망간산칼륨 소비량은 탄소화합물인 유기물의 양으로 미생물이 유기물을 분해 정화 할 수 있는 능력을 넘어선 양을 말한다. 잔류염소는 소독용으로 사용한 염소의 양으로 농도가 높으면 맛을 버리게 될 수 있다. 정수처리시 전세계적으로 사용하는 염소소독은 정수장에서 가정으로 송수하기 전에 일반세균, 대장균 등 미생물로부터 안전성을 확보하기 위한 것으로 우리나라는 법에서 "수도꼭지에의 잔류염소가 0.1㎎ /ℓ이상 있어야 한다"라고 규정하고 있다. 염소는 수돗물 안전성을 확보하기 위한 꼭 필요한 조치라고 볼 수 있다. 염소 소독과정에서 소독부산물인 클로로포름, 트리할로메탄이 발생하게 되는데 이들은 발암물질로 법에서 엄격하게 수질기준을 두어 규정하고 있다. 물경도는 칼슘과 마그네슘의 함량을 나타낸 것이다.
본 실시예는 정전분무(electrostatic sparying)를 이용하여 과산화수소를 생성하는 것이다. 이를 위해 본 실시예에서는 반응수를 분사하는 노즐부(130)와, 노즐부(130)에 대향되게 배치된 접지부(140) 및 노즐부(130)와 접지부(140) 사이에 고전압을 인가하는 전원부(150)를 포함한다.
노즐부(130)는 반응수가 공급되는 노즐몸체(131)와, 노즐몸체(131)에 연결되며 접지부(140)에 대향되게 배치되어 반응수슬 분사하는 토출구를 구비한 노즐팁(133)을 포함한다.
또한 도 3에서 도시한 바와 같이 노즐팁(133)은 노즐몸체(131)에 회전가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 노즐팁(133)이 노줄몸체에 대해 동축방향 또는 경사지게 배치될 수 있다. 이는 도 4에서 도시한 바와 같이, 접지부(140)의 위치에 따라 노즐팁(133)을 노즐몸체(131)에 대해 상대 회전시켜 노즐팁(133)의 토출구방향이 접지부(140)에 대향되게 할 수 있도록 하기 위함이다.
또한 도 1에서 도시한 바와 같이 노즐팁(133)의 토출구에서 토출되는 반응수의 물방울 평균 입경은 10㎚ 내지 200㎛일 수 있다. 이는 정전분무에 의해 노즐팁(133)에서 분무되는 반응수의 입경이 20㎛이하로 미세 액적화되도록 하기 위함이다.
토출구에서 토출되는 반응수의 물방울 평균 입경은 10㎚ 내지 200㎛가 되도록 토출구의 직경은 4mm 이하이다. 토출구의 직경이 4mm를 초과할 경우 물방울 평균 입경이 200㎛를 초과할 수 있으며, 물방울 평균 입경이 200㎛를 초과하면 생성되는 과산화수소의 농도가 낮아질 수 있다.
정전분무(electrostatic sparying) 효과를 위해 반응수를 분사하는 노즐팁(133)에 양(+)전압을 인가하고, 노즐팁(133)으로부터 소정거리 이격된 접지부(140)에 음(-)전압의 고전압을 인가할 수 있다.
정전분무는 노즐팁(133)과 반응수 내의 이온들이 척력과 인력에 의해 반응수 표면으로 이동되면서, 쿨롱반발력이 반응수의 물방울 표면장력 이상의 힘이 되면 반응수의 물방울이 미세 액적화되면서 분무되는 현상을 의미한다.
노즐팁(133)과 접지부(140) 사이의 전압이 낮은 경우 반응수의 물방울 표면에 작용하는 전기력과 양이온들의 반발력이 반응수의 물방울 표면장력보다 작기 때문에 반응수의 물방울이 분무되지 않지만, 노즐팁(133)과 접지부(140) 사이에 고전압이 인가되면 반응수의 물방울 표면에 작용하는 전기력과 양이온들의 반발력이 반응수의 물방울 표면장력보다 커지면서 노즐팁(133)에서 반응수의 물방울이 미세 액적화되면서 분무된다.
이때 반응수의 물방울 평균입경이 서브 마이크론(submicron) 이하로 작아지면 반응수의 물방울 중 일부가 하기의 [화학식 1]에서와 같이 됨과 동시에 하기의 [화학식 2]에서와 같이 과산화수소를 생성한다. 즉, 정전분무에 의해 반응수의 물방울이 미세 액적화되고 이온화된 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)이 재반응하여 과산화수소를 생성할 수 있다.
[화학식 1]
H2O-> H+ + OH-
[화학식 2]
O2 + 2H+ + 2e- -> H2O2, 2OH- + 2H+ -> H2O2 + H2
본 실시예는 정전분무 효과를 이용하여 반응수와 공기 중의 산소만으로 과산화수소를 효과적으로 생성할 수 있다. 따라서 종래의 가연성 수소가스나 지연성 산소가스 등의 추가적인 화학약품, 고가의 금속촉매 및 다량의 에너지를 소비함이 없이 과산화수소수를 제조할 수 있어 비용을 절감할 수 있다.
또한 본 실시예에 따라 정전분무를 이용하여 과산화수소를 제조하는 경우에 발열 등의 폭발위험이 없으며, 공정이 단순하고, 소규모 뿐만 아니라 대규모로 과산화수소를 제조할 수 있으며, 과산화수소가 필요한 현장에서 바로 생산하여 사용할 수 있으므로 과산화수소의 운송 및 저장비용을 절감할 수 있다.
또한 본 실시예에서 정전분무를 이용하여 과산화수소를 제조하는 경우에 과산화수소를 물 등의 반응수와 함께 저장하고, 저장된 과산화수소를 함유한 반응수를 공급하므로, 공급처에서 살균, 제균 또는 세척용으로 활용할 수 있다.
본 실시예에서는 노즐팁(133)에서 토출되는 반응수의 공급량(ml/min) 당 반응수 내의 과산화수소수 생성량이 0.001ml/min 내지 0.05ml/min가 되도록 한다.
이를 위해, 노즐팁(133)의 토출구에서 토출되는 반응수의 토출압력은 0bar 초과 10bar이다. 반응수의 토출 압력이 10bar를 초과하면 쇼트가 발생할 수 있다. 또한 노즐팁(133)에서 토출되는 반응수의 공급량은 0.01ml/min 이상을 가진다. 0.01ml/min 미만의 공급량에서는 과산화수소의 생성량이 줄어들 수 있다.
그리고 반응수가 정전분무되는 동안 노즐팁(133)의 토출구와 접지부(140) 사이에서 쇼트가 발생하지 않도록 노즐팁(133)의 토출구와 접지부(140) 사이의 이격거리는 10mm 이상일 수 있다. 그리고, 노즐팁(133)과 접지부(140) 사이의 인가전압은 ±5kV 일 수 있다. 노즐팁(133)의 토출구와 접지부(140) 사이의 이격거리가 10mm 미만이고, 인가전압이 ±5kV 미만이면 생성되는 과산화수소의 농도가 낮아질 수 있다.
한편, 정전분무를 통해 생성된 과산화수소를 함유한 반응수는 저장탱크(110)에 저장된다. 저장탱크(110)는 노즐부(130)와 접지부(140)의 하부에 마련될 수 있다. 이때 노즐부(130)는 저장탱크(110)의 상부 내측에 배치되고 접지부(140)는 저장탱크(110)의 내벽에 수직되게 고정될 수 있다(도 1 참조). 또한 도 4에서 도시한 바와 같이 접지부(140)가 저장탱크(110)의 내부에 경사 또는 수평되게 배치되는 경우에 이에 따라 노즐팁(133)은 노즐몸체(131)에 대해 상대 회전되어 접지부(140)에 대향되게 배치될 수 있다.
그리고 본 실시예에서는 저장탱크(110)에 저장된 과산화수소를 함유한 반응수에 포함된 염소를 제거하기 위해 저장탱크(110)에 연통되게 필터부(120)가 연결된다. 본 실시예에서 필터부(120)는 반응수에 포함된 염소를 제거하는 카본 필터로 구성될 수 있다.
저장탱크(110)에 저장된 과산화수소 및 염소를 함유한 반응수는 필터부(120)를 거쳐 염소가 제거된 후 별도로 마련된 운반용 용기에 저장되거나, 필요한 공급처로 운반될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치를 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치를 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치를 나타내는 분해사시도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치를 나타내는 측면도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치에서 반응수 공급수조에서 반응수 저장수조로 반응수를 공급하는 동작을 나타내는 동작상태도이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치에서 반응수 저장수조와 저장탱크 내의 반응수 순환동작을 나타내는 동작상태도이고, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치에서 저장탱크에 저장된 반응수를 과산화수소 저장수조에 공급하는 동작을 나타내는 동작상태도이다.
도 5 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치(200)는 반응수가 저장되는 반응수 저장수조(220)와, 반응수 저장수조(220)의 하부에 마련되며 반응수를 분사하는 니들부(230)와, 니들부(230)에 대향되게 배치된 접지부(240)와, 접지부(240)의 하부에 마련되어 과산화수소를 함유한 반응수를 저장하는 저장탱크(250)와, 노즐부(130)와 접지부(240) 사이에 고전압을 인가하는 전원부(미도시)와, 반응수 저장수조(220)에 연통되게 연결되어 반응수 저장수조(220)에 반응수를 공급하는 반응수 공급수조(260)와, 저장탱크(250)에 연통되게 연결되어 저장탱크(250)에 저장된 과산화수소를 함유한 반응수를 저장하는 과산화수소 저장수조(270)와, 반응수 공급수조(260)와 반응수 저장수조(220)와 저장탱크(250) 및 과산화수소 저장수조(270)를 상호 연통되게 연결하고 반응수를 상호 공급하는 반응수 이송유닛(270)을 포함한다.
본 실시예에서 반응수, 정전분무에 관한 내용은 본 발명의 제1 실시예에서 전술한 내용과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
반응수 저장수조(220)는 반응수 공급수조(260)로부터 공급된 반응수를 저장한다. 반응수 저장수조(220)는 부도체로 형성된다. 그리고 반응수 저장수조(220)는 상부프레임(215)의 하면에 고정되게 설치된다.
니들부(230)는 반응수 저장수조(220)의 하부에 마련되며 반응수 저장수조(220)에 저장된 반응수는 수두차에 의해 니들부(230)를 통해 하방으로 낙하된다.
니들부(230)는 반응수 저장수조(220)의 하면에 결합된 전도성 플레이트(231)와, 전도성 플레이트(231)의 하면에 결합되며 접지부(240)에 대향되게 배치되어 반응수를 분사하는 적어도 하나의 니들(233)을 포함한다. 하나의 니들(233)이 전도성 플레이트(231)의 중심부에 마련되거나, 복수의 니들(233)이 전도성 플레이트(231)에 상호 이격되게 마련될 수 있다.
니들(233)에서 분사되는 반응수의 물방울 평균 입경은 10㎚ 내지 200㎛일 수 있다. 이는 정전분무에 의해 니들(233)에서 분무되는 반응수의 입경이 20㎛이하로 미세 액적화되도록 하기 위함이다.
그리고 전술한 바와 같이 적어도 하나의 니들(233)의 하부에 소정간격 이격되게 접지부(240)가 마련된다.
접지부(240)는 니들부(230)의 하부에 마련된 메쉬타입의 접지판(241)과, 접지판(241)의 테두리에 결합되며 상방으로 경사지게 형성된 콘형상의 누설방지판(243)을 포함한다.
접지판(241)은 메쉬타입으로 형성되며, 니들(233)에서 정전분무된 반응수는 메쉬타입의 접지판(241)을 관통하여 하방으로 낙하된다.
누설방지판(243)은 적어도 하나의 니들(233)에서 정전분무되는 반응수가 외측으로 누설되는 것을 방지한다. 따라서 누설방지판(243)의 상부 끝단은 적어도 하나의 니들(233)에서 소정간격 이격되게 배치되며 니들(233)을 감싸도록 배치된다. 또한 누설방지판(243)이 콘형상을 가지므로 니들(233)에서 정전분무된 반응수가 자중에 의해 하방으로 흘러내리도록 한다.
그리고 니들(233)에서 분사되는 반응수가 정전분무를 통해 과산화수소를 생성하도록, 전원부는 반응수가 분사되는 니들(233)에 양(+)전압을 인가하고, 니들(233)로부터 소정거리 이격된 접지판(241)에 음(-)전압의 고전압을 인가한다.
본 실시예에서는 니들(233)에서 분사되는 반응수의 공급량(ml/min) 당 반응수 내의 과산화수소수 생성량이 0.001ml/min 내지 0.05ml/min가 되도록 한다.
이를 위해, 니들(233)에서 분사되는 반응수의 분사압력은 0bar 초과 10bar이다. 그리고 반응수가 정전분무되는 동안 니들(233)의 끝단과 접지판(241) 사이에서 쇼트가 발생하지 않도록 니들(233)의 끝단과 접지판(241) 사이의 이격거리는 10mm 이상일 수 있다. 그리고, 니들(233)과 접지판(241) 사이의 인가전압은 ±5kV 일 수 있다.
그리고 도 7에서 도시한 바와 같이 복수의 니들(233)과 접지판(241) 사이에 고전압이 인가되면 정전분무에 의해 복수의 니들(233)에서 분사되는 물방울은 미세 액적화되고 이온화된 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)이 재반응하여 과산화수소를 생성할 수 있다.
그리고 과산화수소 및 과산화수소를 함유한 반응수는 메쉬타입의 접지판(241)을 관통하거나 누설방지판(243)을 따라 하방으로 낙하되어 접지판(241)의 하부에 마련된 저장탱크(250)에 저장된다.
저장탱크(250)는 하부프레임(210)의 상면에 고정되게 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 저장탱크(250)의 상단부에 접지판(241)이 고정되게 설치되고, 저장탱크(250)의 상단부 테두리에 누설방지판(243)이 고정되게 설치될 수 있다(도 5 참조). 따라서 정전분무된 반응수가 외부로 누설됨이 없이 접지판(241)을 관통하거나 누설방지판(243)을 따라 저장탱크(250)에 저장될 수 있다.
그리고 저장탱크(250)에 저장된 과산화수소를 함유한 반응수는 과산화수소 저장수조(270)로 공급될 수 있다.
한편 본 실시예에서 반응수 공급수조(260) 및 과산화수소 저장수조(270)는 상부프레임(215)에 각각 마련된 제1 수납부(217) 및 제2 수납부(219)에 착탈가능하게 결합될 수 있다(도 6 참조). 상부프레임(215)은 하부프레임(210)에 고정설치된 측부프레임(213)에 의해 지지된다.
그리고, 전술한 반응수의 이동은 반응수 이송유닛(270)에 의해 이뤄지며, 반응수 이송유닛(270)은 반응수 공급수조(260)와 반응수 저장수조(220)와 저장탱크(250) 및 과산화수소 저장수조(270)를 상호 연통되게 연결하여 반응수를 상호 공급한다.
구체적으로 반응수 이송유닛(270)은 펌프(289)와, 일단이 반응수 공급수조(260)에 연결되고 타단이 펌프(289)에 연결된 제1 파이프라인(281)과, 일단이 펌프(289)에 연결되고 타단이 반응수 저장수조(220)에 연결된 제2 파이프라인(283)과, 일단이 저장탱크(250)에 연결되고 타단이 제1 파이프라인(281)에 연결된 제3 파이프라인(285)과, 일단이 제2 파이프라인(283)에서 연결되고 타단이 과산화수소 저장수조(270)에 연결된 제4 파이프라인(287)을 포함한다.
그리고 제1 파이프라인(281)에는 제1 밸브(282)가 설치되며, 제1 밸브(282)의 개폐에 따라 반응수 공급수조(260)에 저장된 반응수가 펌프(289)에 공급 및 차단된다. 또한 제2 파이프라인(283)에는 제2 밸브(284)가 설치되며, 제2 밸브(284)의 개폐에 따라 펌프(289)를 경유한 반응수가 반응수 저장수조(220)에 공급 및 차단된다. 또한 제3 파이프라인(285)에는 제3 밸브(286)가 설치되며, 제3 밸브(286)의 개폐에 따라 저장탱크(250)에 저장된 반응수가 펌프(289)에 공급 및 차단된다. 또한 제4 파이프라인(287)에는 제4 밸브(288)가 설치되며, 제4 밸브(288)의 개폐에 따라 저장탱크(250)에 저장된 반응수가 제2 파이프라인(283)과 펌프(289)와 제2 파이프라인(283)을 경유하여 과산화수소 저장수조(270)에 공급 및 차단된다. 본 실시예에 따른 제1 내지 제4 밸브(288)는 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있으나, 본 발명이 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
반응수 공급수조(260)에서 반응수 저장수조(220)로 반응수를 공급하는 동작을 살펴보면, 도 8에서 도시한 바와 같이 제1 밸브(282)와 제2 밸브(284)를 개방하고 제3 밸브(286)와 제4 밸브(288)를 폐쇄한다. 그리고 펌프(289)를 작동시켜 반응수 공급수조(260)에 저장된 반응수를 제1 파이프라인(281) 및 제2 파이프라인(283)을 경유하여 반응수 저장수조(220)에 공급한다.
그리고 반응수 저장수조(220)에 저장된 반응수는 적어도 하나의 니들(233)을 통해 미세 액적화되어 정전분무되며 이온화된 수소이온과 수산화이온이 재반응하여 과산화수소를 형성한다. 그리고 잔여 반응수와 생성된 과산화수소는 하부로 낙하되어 저장탱크(250)에 저장된다.
이때 저장탱크(250)에 저장된 과산화수소의 농도(ppm)가 설정값 미만인 경우에, 본 실시예에서는 과산화수소의 농도가 설정값에 도달하도록 저장탱크(250)에 저장된 과산화수소를 함유한 반응수를 저장탱크(250)와 반응수 저장수조(220) 사이에서 순환시켜 과산화수소의 농도가 설정값에 도달되게 할 수 있다.
저장탱크(250)와 반응수 저장수조(220) 사이의 과산화수소를 함유한 반응수의 순환 동작을 살펴보면, 도 9에서 도시한 바와 같이 제2 밸브(284)와 제3 밸브(286)를 개방하고 제1 밸브(282)와 제4 밸브(288)를 폐쇄한다. 그리고 펌프(289)를 작동시켜 저장탱크(250)에 저장된 과산화수소를 함유한 반응수를 제3 파이프라인(285) 및 제2 파이프라인(283)을 경유하여 반응수 저장수조(220)에 공급한다. 그리고 저장탱크(250)에 저장된 과산화수소의 농도가 설정값에 도달할 때까지 상기한 동작을 반복한다.
한편, 과산화수소의 농도가 설정값에 도달한 경우에 저장탱크(250)에 저장된 과산화수소를 함유한 반응수를 과산화수소 저장수조(270)에 공급한다.
저장탱크(250)에서 과산화수소 저장수조(270)로 과산화수소를 함유한 반응수를 공급하는 동작을 살펴보면, 도 10에서 도시한 바와 같이 제3 밸브(286)와 제4 밸브(288)를 개방하고 제1 밸브(282)와 제2 밸브(284)를 폐쇄한다. 그리고 펌프(289)를 작동시켜 저장탱크(250)에 저장된 반응수를 제3 파이프라인(285) 및 제4 파이프라인(287)을 경유하여 과산화수소 저장수조(270)에 공급한다.
한편 도시되지는 않았으나 과산화수소 저장수조(270)에 저장된 과산화수소를 함유한 반응수에 포함된 염소를 제거하기 위해 과산화수소 저장수조(270)에 연통되게 필터부(미도시)가 연결될 수 있다. 본 실시예에서 필터부는 반응수에 포함된 염소를 제거하는 카본 필터로 구성될 수 있다. 과산화수소 저장수조(270)에 저장된 과산화수소 및 염소를 함유한 반응수는 필터부를 거쳐 염소가 제거된 후 별도로 마련된 운반용 용기에 저장되거나, 필요한 공급처로 운반될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치 110: 저장탱크
120: 필터부 130: 노즐부
131: 노즐몸체 133: 노즐팁
140: 접지부 150: 전원부
200: 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치 210: 하부프레임
213: 측부프레임 215: 상부프레임
217: 제1 수납부 219: 제2 수납부
220: 반응수 저장수조 230: 니들부
231: 전도성 플레이트 233: 니들
240: 접지부 241: 접지판
243: 누설방지판 250: 저장탱크
260: 반응수 공급수조 270: 과산화수소 저장수조
280: 반응수 이송유닛 281: 제1 파이프라인
282: 제1 밸브 283: 제2 파이프라인
284: 제2 밸브 285: 제3 파이프라인
286: 제3 밸브 287: 제4 파이프라인
288: 제4 밸브 289: 펌프
120: 필터부 130: 노즐부
131: 노즐몸체 133: 노즐팁
140: 접지부 150: 전원부
200: 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치 210: 하부프레임
213: 측부프레임 215: 상부프레임
217: 제1 수납부 219: 제2 수납부
220: 반응수 저장수조 230: 니들부
231: 전도성 플레이트 233: 니들
240: 접지부 241: 접지판
243: 누설방지판 250: 저장탱크
260: 반응수 공급수조 270: 과산화수소 저장수조
280: 반응수 이송유닛 281: 제1 파이프라인
282: 제1 밸브 283: 제2 파이프라인
284: 제2 밸브 285: 제3 파이프라인
286: 제3 밸브 287: 제4 파이프라인
288: 제4 밸브 289: 펌프
Claims (10)
- 반응수를 분사하는 노즐부;
상기 노즐부에 대향되게 배치된 접지부; 및
상기 노즐부와 상기 접지부 사이에 고전압을 인가하는 전원부를 포함하며,
상기 반응수는 상기 노즐부에서 입경이 20㎛이하로 미세 액적화되어 정전분무(electrostatic spraying)되며 이온화된 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)이 재반응하여 과산화수소를 생성하는 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치. - 제1항에 있어서,
상기 노즐부는,
상기 반응수가 공급되는 노즐몸체; 및
상기 노즐몸체에 연결되되, 상기 접지부에 대향되게 배치되어 상기 반응수를 분사하는 토출구를 구비한 노즐팁을 포함하며,
상기 토출구에서 토출되는 상기 반응수의 물방울 평균 입경은 10㎚ 내지 200㎛인 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치. - 제2항에 있어서,
상기 노즐팁이 상기 노즐몸체에 대해 동축방향 또는 경사지게 배치되도록, 상기 노즐팁은 상기 노즐몸체에 회전가능하게 연결되는 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치. - 제1항에 있어서,
상기 노즐부와 상기 접지부의 하부에 마련되어 정전분무를 통해 생성된 과산화수소를 함유한 상기 반응수를 저장하는 저장탱크; 및
상기 저장탱크에 연통되게 연결되며, 과산화수소를 함유한 상기 반응수에 포함된 염소를 제거하는 필터부를 더 포함하는 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치. - 반응수가 저장되는 반응수 저장수조;
상기 반응수 저장수조의 하부에 마련되며, 상기 반응수 저장수조로부터 상기 반응수를 공급받아 분사하는 니들부;
상기 니들부의 하부에 마련되고 상기 니들부에 대향되게 배치된 접지부;
상기 접지부의 하부에 마련되며 과산화수소를 함유한 상기 반응수를 저장하는 저장탱크; 및
상기 노즐부와 상기 접지부 사이에 고전압을 인가하는 전원부를 포함하며,
상기 반응수는 상기 니들부에서 입경이 20㎛이하로 미세 액적화되어 정전분무(electrostatic spraying)되며 이온화된 수소이온(H+)과 수산화이온(OH-)이 재반응하여 과산화수소를 생성하는 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치. - 제5항에 있어서,
상기 접지부는,
상기 니들부의 하부에 마련된 메쉬타입의 접지판; 및
상기 접지판의 테두리에 결합되며 상방으로 경사지게 형성된 콘형상의 누설방지판을 포함하는 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치. - 제5항에 있어서,
상기 니들부는,
상기 반응수 저장수조의 하면에 결합된 전도성 플레이트;
상기 전도성 플레이트의 하면에 결합되고 상기 접지부에 대향되게 배치되어 상기 반응수를 분사하는 적어도 하나의 니들을 포함하는 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치. - 제5항에 있어서,
상기 저정탱크에 저장된 과산화수소의 농도(ppm)가 설정값 미만인 경우에, 상기 저장탱크에 저장된 과산화수소를 함유한 상기 반응수를 상기 저장탱크와 상기 반응수 저장수조 사이에서 순환시키는 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치. - 제5항에 있어서,
상기 반응수 저장수조에 연통되게 연결되어 상기 반응수 저장수조에 상기 반응수를 공급하는 반응수 공급수조; 및
상기 저장탱크에 연통되게 연결되어 상기 저장탱크에 저장된 과산화수소를 함유한 상기 반응수를 저장하는 과산화수소 저장수조를 더 포함하는 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치. - 제9항에 있어서,
상기 반응수 공급수조와 상기 반응수 저장수조와 상기 저장탱크 및 상기 과산화수소 저장수조를 상호 연통되게 연결하고 상기 반응수를 상호 공급하는 반응수 이송유닛을 더 포함하며,
상기 반응수 이송유닛은,
펌프;
일단이 상기 반응수 공급수조에 연결되고 타단이 상기 펌프에 연결되며, 제1 밸브의 개폐에 따라 상기 반응수 공급수조에 저장된 상기 반응수가 상기 펌프에 공급 및 차단되는 제1 파이프라인;
일단이 상기 펌프에 연결되고 타단이 상기 반응수 저장수조에 연결되며, 제2 밸브의 개폐에 따라 상기 펌프를 경유한 상기 반응수가 상기 반응수 저장수조에 공급 및 차단되는 제2 파이프라인;
일단이 상기 저장탱크에 연결되고 타단이 상기 제1 파이프라인에 연결되며, 제3 밸브의 개폐에 따라 상기 저장탱크에 저장된 상기 반응수가 상기 펌프에 공급 및 차단되는 제3 파이프라인; 및
일단이 상기 제2 파이프라인에서 연결되고 타단이 상기 과산화수소 저장수조에 연결되며, 제4 밸브의 개폐에 따라 상기 저장탱크에 저장된 상기 반응수가 상기 제2 파이프라인과 상기 펌프와 상기 제2 파이프라인을 경유하여 상기 과산화수소 저장수조에 공급 및 차단되는 제4 파이프라인을 포함하는 정전분무를 이용한 과산화수소수 제조장치.
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020032225A (ko) | 2000-10-26 | 2002-05-03 | 김충섭 | 과산화수소의 직접적 제조방법 |
| US20060131161A1 (en) * | 2001-05-07 | 2006-06-22 | Towler Gavin P | Air sanitation with hydrogen peroxide |
| KR20150111533A (ko) * | 2014-03-25 | 2015-10-06 | 한국과학기술원 | 정전분무 노즐 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 나노입자 합성 장치 및 방법 |
| CN105858617A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-08-17 | 复旦大学 | 利用等离子体放电制备过氧化氢的装置和方法 |
| KR20170097685A (ko) * | 2014-12-23 | 2017-08-28 | 옥시프로 리미티드 | 과산화수소의 생성을 위한 디바이스 및 방법 |
| KR20190055955A (ko) | 2017-11-16 | 2019-05-24 | 한국에너지기술연구원 | 정전 분무를 이용한 이온수 농축 장치 |
| KR20200116734A (ko) | 2019-04-02 | 2020-10-13 | 고려대학교 산학협력단 | 과산화수소 제조용 세슘-팔라듐 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 과산화수소의 제조방법 |
| KR20200136960A (ko) * | 2018-03-26 | 2020-12-08 | 옥시프로 리미티드 | 물을 과산화수소로 변환하는 방법 및 장치 |
-
2021
- 2021-11-12 KR KR1020210155842A patent/KR102652686B1/ko active IP Right Grant
- 2021-11-12 WO PCT/KR2021/016567 patent/WO2023085472A1/ko unknown
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020032225A (ko) | 2000-10-26 | 2002-05-03 | 김충섭 | 과산화수소의 직접적 제조방법 |
| US20060131161A1 (en) * | 2001-05-07 | 2006-06-22 | Towler Gavin P | Air sanitation with hydrogen peroxide |
| KR20150111533A (ko) * | 2014-03-25 | 2015-10-06 | 한국과학기술원 | 정전분무 노즐 및 이의 제조 방법, 이를 이용한 나노입자 합성 장치 및 방법 |
| KR20170097685A (ko) * | 2014-12-23 | 2017-08-28 | 옥시프로 리미티드 | 과산화수소의 생성을 위한 디바이스 및 방법 |
| CN105858617A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-08-17 | 复旦大学 | 利用等离子体放电制备过氧化氢的装置和方法 |
| KR20190055955A (ko) | 2017-11-16 | 2019-05-24 | 한국에너지기술연구원 | 정전 분무를 이용한 이온수 농축 장치 |
| KR20200136960A (ko) * | 2018-03-26 | 2020-12-08 | 옥시프로 리미티드 | 물을 과산화수소로 변환하는 방법 및 장치 |
| KR20200116734A (ko) | 2019-04-02 | 2020-10-13 | 고려대학교 산학협력단 | 과산화수소 제조용 세슘-팔라듐 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 과산화수소의 제조방법 |
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