고정층 흡착탑에서 활성탄내에 잔존하는 수분에 따른 VOCs의 흡착 특성 연구 (A) Study of Adsorption Characteristics of VOCs by Residual Water on Activated Carbon Pellet in the Fixed-Bed Adsorber원문보기
흡착공정은 화학공업의 다양한 분리공정에서 경제적으로 사용되었으며, 활성탄은 흡착공정산업의 배출가스로부터 VOCs의 제거에 오랫동안 사용되어져 왔다. 그러나, 연료의 손실, 환경오염과 인간에게 피해를 주고 있다. VOCs의 재생과 조작기술이 많이 있지만, 휘발성 용매를 회수하는 방법으로 흡착, 탈착을 반복하는 ...
흡착공정은 화학공업의 다양한 분리공정에서 경제적으로 사용되었으며, 활성탄은 흡착공정산업의 배출가스로부터 VOCs의 제거에 오랫동안 사용되어져 왔다. 그러나, 연료의 손실, 환경오염과 인간에게 피해를 주고 있다. VOCs의 재생과 조작기술이 많이 있지만, 휘발성 용매를 회수하는 방법으로 흡착, 탈착을 반복하는 흡착법이 가장 경제적이며 효과적인 방법이라 알려져 있다. 흡착층에서 흡착제내에 잔존수분은 다음 흡착단계를 수행하는데 중요한 영향을 미친다. 잔존수분의 영향에 따른 단일 성분 및 다성분 연구는 각각의 흡착질의 흡착에 활성탄내에 잔존수분의 영향을 이해하는데 매우 중요하다. 본 연구에서는 입상활성탄에 대한 휘발성유기용매인 CTC (carbon tetrachloride)와 EDC (ethylene dichloride)의 단일성분흡착평형 데이터(잔존수분량이 0∼20 wt%)를 얻어 이를 기초로 2성분 VOCs의 흡착 데이터를 예측하여 2성분계 흡착동특성을 연구하였다. 용매증기 혼합물의 흡착파과 실험결과에 따르면 활성탄에 대한 CTC와 EDC의 흡착 평형량을 298.15K에서 실험을 수행한 결과 Langmuir 등온식으로 잘 모사할 수 있었다. 이 결과를 통하여 고점층 해석을 하였으며 고정층 내에서 등온 흡착 거동을 예측하기 위해 LDFA(linear driving force apprximation) 모델식을 사용하였다. CTC와 EDC의 다성분 흡착평형은 EL (extended Langmuir), ELF (extended Langmuir-Freundlich)로 잘 예측하였다. 다성분계에서 볼 수 있는 각 농도에 따라 파과순서가 뒤바뀌는 azeotropic behavior와 특이한 파과곡선의 모양은 발견되지 않았으나 활성탄내에 수분이 존재할 경우 두 성분의 파과형태를 변화시키는 것으로 나타났다. 고정층 흡착장치설계을 위한 단일성분 및 다성분의 흡착을 정량적으로 해석하는데 있어 활성탄내에 잔존수분이 VOCs 흡착에 영향을 주었다. 그러므로 흡착장치설계에 있어서 잔존수분의 고려는 필수적이라 말할 수 있겠으며, 본 실험 결과는 휘발성 용매 회수장치의 설계, 운전 및 성능 예측을 위한 흡착물질들의 거동을 모사하는데 적용될 수 있을 것이다.
흡착공정은 화학공업의 다양한 분리공정에서 경제적으로 사용되었으며, 활성탄은 흡착공정산업의 배출가스로부터 VOCs의 제거에 오랫동안 사용되어져 왔다. 그러나, 연료의 손실, 환경오염과 인간에게 피해를 주고 있다. VOCs의 재생과 조작기술이 많이 있지만, 휘발성 용매를 회수하는 방법으로 흡착, 탈착을 반복하는 흡착법이 가장 경제적이며 효과적인 방법이라 알려져 있다. 흡착층에서 흡착제내에 잔존수분은 다음 흡착단계를 수행하는데 중요한 영향을 미친다. 잔존수분의 영향에 따른 단일 성분 및 다성분 연구는 각각의 흡착질의 흡착에 활성탄내에 잔존수분의 영향을 이해하는데 매우 중요하다. 본 연구에서는 입상활성탄에 대한 휘발성유기용매인 CTC (carbon tetrachloride)와 EDC (ethylene dichloride)의 단일성분흡착평형 데이터(잔존수분량이 0∼20 wt%)를 얻어 이를 기초로 2성분 VOCs의 흡착 데이터를 예측하여 2성분계 흡착동특성을 연구하였다. 용매증기 혼합물의 흡착파과 실험결과에 따르면 활성탄에 대한 CTC와 EDC의 흡착 평형량을 298.15K에서 실험을 수행한 결과 Langmuir 등온식으로 잘 모사할 수 있었다. 이 결과를 통하여 고점층 해석을 하였으며 고정층 내에서 등온 흡착 거동을 예측하기 위해 LDFA(linear driving force apprximation) 모델식을 사용하였다. CTC와 EDC의 다성분 흡착평형은 EL (extended Langmuir), ELF (extended Langmuir-Freundlich)로 잘 예측하였다. 다성분계에서 볼 수 있는 각 농도에 따라 파과순서가 뒤바뀌는 azeotropic behavior와 특이한 파과곡선의 모양은 발견되지 않았으나 활성탄내에 수분이 존재할 경우 두 성분의 파과형태를 변화시키는 것으로 나타났다. 고정층 흡착장치설계을 위한 단일성분 및 다성분의 흡착을 정량적으로 해석하는데 있어 활성탄내에 잔존수분이 VOCs 흡착에 영향을 주었다. 그러므로 흡착장치설계에 있어서 잔존수분의 고려는 필수적이라 말할 수 있겠으며, 본 실험 결과는 휘발성 용매 회수장치의 설계, 운전 및 성능 예측을 위한 흡착물질들의 거동을 모사하는데 적용될 수 있을 것이다.
Adsorption processes are used economically for various separations processes in the chemical industries. Activated carbon has long been used for removal of VOCs (volatile orgamic compounds) from exhaust gas streams in industrial adsorption process. However, their affluence cause the loss of fuel, th...
Adsorption processes are used economically for various separations processes in the chemical industries. Activated carbon has long been used for removal of VOCs (volatile orgamic compounds) from exhaust gas streams in industrial adsorption process. However, their affluence cause the loss of fuel, the environmental pollution, and the demage to hyman body. Though there are many recovery and controlling skills for VOCs, the adsorption technique has been known as a promising method for recovery of volatile organic compounds. In this study, the effects of residual water in effluent air stream during industrial operations, and water content after activated carbon regeneration using steam desorption on an isothermal adsorption process were investigated. For the commercial purpose, the design of fixed-bed adsorbers is based on the breakthrough curves and the appearance of the breakpoint. Most of all, the rigorous multicomponent adsorption equilibrium is one of the keys in the design of adsorbers. Up to now, owing to significant mathematical or computational complications in studying the ideal/nonideal dynamic behavior in fixed-bed equipments for gas mixtures, little attention has been given to these problem. This study focused on the effects of residual water on the dynamic process of single and binary organic vapor adsorption on activated carbon pellet(Norit B4) for volatile solvent vapors of CTC(carbon tetrachloride) and EDC(ethylene dichloride). To improve the industrial design of these adsorbers and to find the best operating conditions, the adsorption processes need to be modeled. Such as gas-solid equilibrium experiments and adsorption kinetic experiments must be performed. The experiments were conducted at 298.15K to obtain single and binary adsorption isotherms. Isothermal adsorption column was setup to study the effects of feed concentration, flow rate, breakthrough curve and adsorption capacity on the adsorption characteristics of EDC and CTC. Desorption characteristics of residual water on controlled in a range from 0∼20wt%. The single-component equilibrium data was well fitted to Langmuir equation. Furthermore multi-component equilibrium data were represented by several well-known such as EL(extended Langmuir), ELF(extended Langmuir-Freundlich). Based on this result, the LDF(linear driving force) model was used to simulate isothermal adsorption behaviors in a fixed bed adsorber. The LDF model have given good results for modeling dynamic adsorption. Multicomponent breakthrough curves showed a peculiar behavior that the oder of breakthrough would be changed according to molar rations of the mixture. But, when the molar ratio of EDC exceeds certain value, the order of breakthrough is not change. Residual water influenced a VOCs absorption in activated carbon. Therefore, consideration of residual water is indispensable. The proposed model can be used in simulating the adsorption behavior of practical adsorpton processes.
Adsorption processes are used economically for various separations processes in the chemical industries. Activated carbon has long been used for removal of VOCs (volatile orgamic compounds) from exhaust gas streams in industrial adsorption process. However, their affluence cause the loss of fuel, the environmental pollution, and the demage to hyman body. Though there are many recovery and controlling skills for VOCs, the adsorption technique has been known as a promising method for recovery of volatile organic compounds. In this study, the effects of residual water in effluent air stream during industrial operations, and water content after activated carbon regeneration using steam desorption on an isothermal adsorption process were investigated. For the commercial purpose, the design of fixed-bed adsorbers is based on the breakthrough curves and the appearance of the breakpoint. Most of all, the rigorous multicomponent adsorption equilibrium is one of the keys in the design of adsorbers. Up to now, owing to significant mathematical or computational complications in studying the ideal/nonideal dynamic behavior in fixed-bed equipments for gas mixtures, little attention has been given to these problem. This study focused on the effects of residual water on the dynamic process of single and binary organic vapor adsorption on activated carbon pellet(Norit B4) for volatile solvent vapors of CTC(carbon tetrachloride) and EDC(ethylene dichloride). To improve the industrial design of these adsorbers and to find the best operating conditions, the adsorption processes need to be modeled. Such as gas-solid equilibrium experiments and adsorption kinetic experiments must be performed. The experiments were conducted at 298.15K to obtain single and binary adsorption isotherms. Isothermal adsorption column was setup to study the effects of feed concentration, flow rate, breakthrough curve and adsorption capacity on the adsorption characteristics of EDC and CTC. Desorption characteristics of residual water on controlled in a range from 0∼20wt%. The single-component equilibrium data was well fitted to Langmuir equation. Furthermore multi-component equilibrium data were represented by several well-known such as EL(extended Langmuir), ELF(extended Langmuir-Freundlich). Based on this result, the LDF(linear driving force) model was used to simulate isothermal adsorption behaviors in a fixed bed adsorber. The LDF model have given good results for modeling dynamic adsorption. Multicomponent breakthrough curves showed a peculiar behavior that the oder of breakthrough would be changed according to molar rations of the mixture. But, when the molar ratio of EDC exceeds certain value, the order of breakthrough is not change. Residual water influenced a VOCs absorption in activated carbon. Therefore, consideration of residual water is indispensable. The proposed model can be used in simulating the adsorption behavior of practical adsorpton processes.
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