도시쓰레기 소각로에서 다이옥신류의 생성과 대기로의 방출을 최소화하기 위해 소각로의 후 연소 영역에서 다이옥신전구물질의 원인이 되는 클로로페놀(이하 CP로 표기)의 거동에 대해 검토하였다. 전기관상로를 이용하여 온도조건 $300{\sim}500^{\circ}C$ 에서 CP을 주입하고 질소가스를 이용하여 반응시간을 조절하였으며 CP의 이성질체별 연소에 필요한 산소량은 계산된 실험식을 이용하여 주입하였다. 반응기내의 공간속도가 60~80/초의 조건에서 Mo-V계 촉매를 사용하여 촉매유무에 따른 CP의 분해 효율을 살펴보았다. 무촉매 열분해시 mono-CP은 74~80%, di-CP은 55~66%, tri-CP은 50~58%의 효율을 보였고, Mo-V계 촉매가 존재할 때 mono-CP은 90~99.9%, di-CP은 86~97%, tri-CP은 76~99%의 효율을 나타내 Mo-V계 촉매를 사용함으로써 약 20~30%의 효율이 증가함을 확인할 수 있다.
도시쓰레기 소각로에서 다이옥신류의 생성과 대기로의 방출을 최소화하기 위해 소각로의 후 연소 영역에서 다이옥신 전구물질의 원인이 되는 클로로페놀(이하 CP로 표기)의 거동에 대해 검토하였다. 전기관상로를 이용하여 온도조건 $300{\sim}500^{\circ}C$ 에서 CP을 주입하고 질소가스를 이용하여 반응시간을 조절하였으며 CP의 이성질체별 연소에 필요한 산소량은 계산된 실험식을 이용하여 주입하였다. 반응기내의 공간속도가 60~80/초의 조건에서 Mo-V계 촉매를 사용하여 촉매유무에 따른 CP의 분해 효율을 살펴보았다. 무촉매 열분해시 mono-CP은 74~80%, di-CP은 55~66%, tri-CP은 50~58%의 효율을 보였고, Mo-V계 촉매가 존재할 때 mono-CP은 90~99.9%, di-CP은 86~97%, tri-CP은 76~99%의 효율을 나타내 Mo-V계 촉매를 사용함으로써 약 20~30%의 효율이 증가함을 확인할 수 있다.
In this study, we examined the movement of chlorophenol as a precursor of the dioxin in the after-combustion to minimize the creation and emission of dioxin in a municipal waste incinerator. The CPs was injected to the electric incinerator in temperature $300{\sim}500^{\circ}C$, using
In this study, we examined the movement of chlorophenol as a precursor of the dioxin in the after-combustion to minimize the creation and emission of dioxin in a municipal waste incinerator. The CPs was injected to the electric incinerator in temperature $300{\sim}500^{\circ}C$, using $N_2$ gas to control the reaction time, The oxygen quantity supplied into the $CP_s's$ isomer combustion was added with the value of experience formula. When the space velocity in reactor was 60~80/sec, the removal efficiency of CP was obtained in the presence of Mo-V catalyst and non catalyst. The efficiency in non-catalyst was 74% to 80% mono-CP, di-CP 55~66%, tri-CP 50~58%, while mono-CP 90~99.9%, di-CP 96~97%, tri-CP 76~99% in a catalyst. Consequently, it was shown that these were 20~30% more efficienct than those.
In this study, we examined the movement of chlorophenol as a precursor of the dioxin in the after-combustion to minimize the creation and emission of dioxin in a municipal waste incinerator. The CPs was injected to the electric incinerator in temperature $300{\sim}500^{\circ}C$, using $N_2$ gas to control the reaction time, The oxygen quantity supplied into the $CP_s's$ isomer combustion was added with the value of experience formula. When the space velocity in reactor was 60~80/sec, the removal efficiency of CP was obtained in the presence of Mo-V catalyst and non catalyst. The efficiency in non-catalyst was 74% to 80% mono-CP, di-CP 55~66%, tri-CP 50~58%, while mono-CP 90~99.9%, di-CP 96~97%, tri-CP 76~99% in a catalyst. Consequently, it was shown that these were 20~30% more efficienct than those.
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문제 정의
본 실험의 주된 목적은 쓰레기 소각로에서 발생되는 다이옥신의 전구물질을 제거하여 다이옥신 생성을 억제시키는 것이다. 따라서 소각로에서 발생되는 대표적인 다이옥신 전구물질인 CP 중 가장 문제시 되는 이성질체인 2-(o-)mono CP, 2, 4-di CP.
본 연구에서 사용한 CPe 다이옥신 전구물질로서 연소시 다이옥신이 생성되는 것으로 알려져 있어 CP의 열분해시 생성물질을 구체적으로 분석하고 다이옥신류의 발생유무를 확인하기 위해서 GC/MS 분석을 행하였다. 열분해 생성물질의 확인 실험은 소각로의 후연소에서 다이옥신 발생온도 범위인 250~400P중에서 400P에서만 실험을 행하였고, 이 온도에서 Mo-V계 촉매의 유무에 따른 di-CP의 경우만을 실험하였다.
본 연구에서는 온도변화에 따라 다이옥신 전구물질인 CP류의 열분해 반응을 실험하였다. 또한.
본 연구에서는, 도시 쓰레기 소각로에서의 다이옥신류의 생성을 최소화하고 대기로의 배출을 억제하기 위해 소각로의 후연소 영역에서 가장 문제시되는 다이옥신 생성의 원인물질로 대두되는 CP의 거동을 파악하고 제거할 수 있는 최적조건에 대해 검토를 수행하였다. 즉, 온도와 반응시간의 최적 연소조건올 검토하고 이때 촉매사용 유무에 따른 CP의 처리효율을 밝혀 소각시설의 후연소에서의 다이옥신을 저감할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.
제거할 수 있는 최적조건에 대해 검토를 수행하였다. 즉, 온도와 반응시간의 최적 연소조건올 검토하고 이때 촉매사용 유무에 따른 CP의 처리효율을 밝혀 소각시설의 후연소에서의 다이옥신을 저감할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.
제안 방법
가스공급 부에서는 로내 반웅시간을 조절하기 위해서 질소가스를 주입하였고. CP의 연소를 위해 실험 이론산소량을 계산하여 주입하였다. 가열반웅부는 지름이 5cm이고 길이가 1m인 석영관을 로의 중앙에 배치하고 히팅밴드의 온도조절을 통해 일정하게 CP을 주입하였다.
Mo-V계 촉매가 입혀진 지름 5cm, 길이 5cm인 담체 2개를 석영관의 중심부에 2cm의 간격을 두고 배치하였고 촉매를 이용한 열분해반응 실험은 무촉매 반응 실험과 동일한 조건에서 실험을 행하였다. 단지 온도 조건은 촉매 사용의 최적 온도조건인 300~500℃에서 실험을 행했다.
또한. Mo-V계 촉매의 사용 유무에 따른 CP의 제거율을 비교 관찰하였다.
di-CP. tri-CP, tetra-CP를 석영관 입구에 설치된 도가니를 이용하여 1g씩 주입하고 30분동안 일정한 속도로 통과시켰다. 로내의 온도를 300~60CTC로 변화시키고 로내 공간속도는 60~80/초로 해서 실험을 수행한 결과 다음 Fig.
tri-CPe 이론 산소량의 절반값을 주입하였고. tetra-CPe 전부 주입하였다.
모든 실험조건에서 배출된 각각의 CP을 30분간 메탄올에 포집하고 이것을 GC-FID를 이용하여 분석하였다. 이때.
또한. 반응기 내에서 CP의 체류 시간 변화에 따른 열분해 특성을 검토하기 위해서 로내 반응시간 즉 공간속도 60~80/초에서 Mo-V계 촉매의 유무에 따른 CP의 제거율을 검토하였다.
또한. 분해생성 물질의 검출은 위와 같은 방법으로 포집하여 GC/MS를 이용하여 분석하였다.
행하였다. 열분해 생성물질의 확인 실험은 소각로의 후연소에서 다이옥신 발생온도 범위인 250~400P중에서 400P에서만 실험을 행하였고, 이 온도에서 Mo-V계 촉매의 유무에 따른 di-CP의 경우만을 실험하였다.
이때. 온도는 다이옥신 전구물질인 CP류가 소각로 내에 있는 비산재와 반응하여 다이옥신으로 변화할 수 있는 최적온도 조건인 300℃~600℃로 분류하였고 Mo-V계 촉매를 사용할 경우는 촉매 사용의 최적 온도조건인 400℃를 기준으로 300~500℃에서 실험하였다. 또한.
또한. 촉매반응 실험을 할 경우에는 석영관의 중앙에 50mm X 50mm의 촉매를 2cm 간격으로 2개 배치하여 실험하였다. 가스포집부는 150ml 정도의 메탄올이 담긴 흡수병을 이용하여 열분해 반응이 일어나는 동안 로의 후단으로 배출되는 가스를 전량 포집하였다.
대상 데이터
따라서 소각로에서 발생되는 대표적인 다이옥신 전구물질인 CP 중 가장 문제시 되는 이성질체인 2-(o-)mono CP, 2, 4-di CP. 2.3.5-tri CP, 2, 3.4, 6-tetra CP을 선정하여 실험물질로 이용하였다.
68%. V2O5 22.05%, SiO2 16.81%, AI2O3 13.12%, MgO 2.35%로 구성되었다. Mo-v계 촉매는 같은 담체에 Mo과 V을 함침법에 의해 입힌 것으로 Mo과 V이 400℃에서 소성화되면서 SEM 사진을 통한 성분 조성은 Mo과 V이 충분히 결합되어 나타난 것으로 판명되었다.
이때. 가스포집부 즉 실리콘 마개와 흡수병 입구 등에 묻어있는 CPe 메탄올을 이용하여 3회 이상 세척한 후 세척 메탄올을 포집용액과 섞어 GC분석용 용액으로 사용하였다. 또한.
본 실험에 사용한 촉매는 Mo-V계 촉매로서 제작 방법은 다음과 같다. 증류수 500ml를 가열 교반 하면서 오산화바나듐(V2O5)과 몰리브덴산암모늄 4수 화물((NH4)6MO7O24 .
본 연구에 사용된 촉매는 Mo-V계 촉매로서 하니컴 형상의 담체에 Mo-V계 촉매를 2.3에서 기술한 방법으로 제작하였다. 촉매를 입히기 전에 하니컴형상의 담체를 SEM 사진을 통해 성분 분석한 결과 Mg.
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