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문제 정의
- 본 연구에서는 수리조선소에서 드라이도 크 작업 시 발생하는 TBT함유 페인트 폐기물의 성상과열분해 반응 장치에서 안정적으로 유기주석 화합물을 열분해하여 안정화된 상태로 만드는 방법을 제시하고 반응조 내부의 반응 조건에 따른 TBT함유 페인트 폐기물의 성상 변화를 관찰하였다. 최종적으로 열분해 반응장치에서 폐기물을 안정화시켜 재이용할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다.
- 최종적으로 열분해 반응장치에서 폐기물을 안정화시켜 재이용할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 9로 약산성을 나타내어 열분해 반응에 저해인자로 작용하지 않았고, 함수율이 8-15% 정도로 수분에 의한 열 손실이 적어 운전 온도 1000℃ 까지 올리는데 30분이 소요되었다. TBT 함유 페인트 폐기물을 열분해 반응조에 넣고 500℃에서 1시간 동안 열분해한 후의 MBT(mono-butyl-tin), DBT(di-butyl-tin), TBT의 변화량을 측정하여 Fig. 5와 같이 나타내었다.
- 반응조의 운전은 회분식으로 운영하였으며, 반응조에 압력 게이지와 온도 센서를 부착하여 실시간으로 모니터링할 수 있게 하였다. 또한 연소가스 측정장치(기체 크로마토그래피) 는 Fig. 2에 나타낸 바와 같이, 열분해 반응조의 연소가스 농도를 측정하기 위하여 반응조내의 연소가스를 밸브를 통해 흡입시킨 후, 콘덴서에서 응축을 시켜 필터에서 다른 이물질을 제거한 다음 실리카겔이 들어있는 제습기를 통과시켜 수분을 제거하고, 기체 크로마토그래피의 컬럼을 통과시켜 분석하였다.
- 초기에 무게 변화가 큰 것은 시료에 포함된 수분의 증발 때문이고, 모래 표면을 현미경으로 관찰한 결과 가열로 인한 모래입자의 변화는 발견되지 않았다. 무게변화 실험을 통하여 TBT함유 페인트 폐기물에서 유기물 성분 및 페인트 성분이 12% 정도 존재함을 알 수 있었고 유기주석 화합물의 제거율을 열분해 실험을 통해서 측정하였다.
- 5kw 의 칸탈열선 (kanthal heating coil)을 감아 1000℃까지 가열시킬 수 있도록 하였으며 그 위로 열 손실을 막기 위하여 세라믹 보드로 단열하였다. 반응조의 운전은 회분식으로 운영하였으며, 반응조에 압력 게이지와 온도 센서를 부착하여 실시간으로 모니터링할 수 있게 하였다. 또한 연소가스 측정장치(기체 크로마토그래피) 는 Fig.
- 본 연구에 사용된 폐기물은 부산에 있는 A 수리조선소에서 채취된 TBT함유 페인트 폐기물을 사용하였으며, 시료의 대표성을 유지하기 위해서 수거된 전체 페인트 폐기물에서 임의로 세 부분에서 시료를 10kg씩 30kg을 채취하였고, 이를 다시 균일하게 혼합한 후 최종적으로 10kg의 시료를 선정하여 폐기물이 갖는 입도, pH, 수분 함량, 흙의 비중 등의 물리화학적 특성을 분석하였다. 분석에 사용된 기기 및 방법은 Table 1에 나타내었고, 폐기물 시료의 특성은 Table 2와 같으며, Fig.
- 수리조선소에서 채취한 시료를 샌드블라스트 전후로 모래 입자의 크기를 비교 분석하였다. 사용하기 전의 모래 입자의 크기가 Table 4에 나타난 것처럼 평균 2.
- 열분장치에서 처리된 TBT 함유 페인트 폐기물에서 유기주석 화합물인 MBT(mono butyltin), DBT(di-butyltin), TBT(tri butyltin)의 분석은 GC-MS를 이용하여 분석하였고 GC-MS 의 기종은 Hewlett Packard 5890II Gas Chromatography eith 5970 series mass selective detector를 사용하였다. 칼럼은 fused silica capillary column(UltraT.
- 올리면서 열분해 실험을 하였다. 온도와 반응시간에 따라 열분해하여 생성된 열분해물의 성상을 분석하였다.
- 유기주석 화합물인 MBT, DBT, TBT의 분석 실험은 열분해 처리된 샘플 1g을 초자류에 넣고 conc-EtOH 10ml, 1.5M HC1 10ml와 4.43g CaCh를 넣고 3분간 초음파 추출을 실시한다. 이 조작 후 진공-냉각 추출 방법을 실시한다.
- 43g CaCh를 넣고 3분간 초음파 추출을 실시한다. 이 조작 후 진공-냉각 추출 방법을 실시한다. 이 방법은 샘플주입구를 막은 다음-20(TC의 액체질소에 담구어 동결한다.
- 교반 후 다시 원심분리를 시킨다. 이때 유기층의 용액을 분리한 다음 0.45加 멸균필터(Millipore, USA)를 사용하여 필터한 다음 GC/MS를 사용하여 정량 및 정성분석을 한다. GC/MS의 분석 상태를 Tbale 3에 나타내었다.
- 나타내었다. 입자의 크기가 0.4mm이하의 모래를 가는 모래로 분류하였고 페인트 성분은 비중차를 이용하여 분리하였다. pH의 측정은 폐기물공정시험 방법에 따라 시료 10g을 50m« 비이커에 취하여 증류수 25m药寻 넣어 잘 교반하여 30분 이상 방치한 다음이 현탁액을 검액으로 하거나 또는 원심분리 한상등액을 검액으로 하여 pH meter를 이용하여 측정하였다.
- 회분식 실험으로 페인트 폐기물을 반응조에 투입한 후 온도를 1000℃까지 올리면서 열분해 실험을 하였다. 온도와 반응시간에 따라 열분해하여 생성된 열분해물의 성상을 분석하였다.
대상 데이터
- d, film thickness 를 사용하였다. 그리고 연소가스 분석 시 사용한 컬럼은 Porapak Q와 Molecular Sieve 5A 컬럼이었다. (이 .
이론/모형
- 4mm이하의 모래를 가는 모래로 분류하였고 페인트 성분은 비중차를 이용하여 분리하였다. pH의 측정은 폐기물공정시험 방법에 따라 시료 10g을 50m« 비이커에 취하여 증류수 25m药寻 넣어 잘 교반하여 30분 이상 방치한 다음이 현탁액을 검액으로 하거나 또는 원심분리 한상등액을 검액으로 하여 pH meter를 이용하여 측정하였다. 시료의 수분 함량은 수분 측정 장치를 이용하여 폐기물 공정시험법에 따라 110℃에서 1시간 가열시킨 후 무게 변화의 값을 측정하여 구하였다.
- pH의 측정은 폐기물공정시험 방법에 따라 시료 10g을 50m« 비이커에 취하여 증류수 25m药寻 넣어 잘 교반하여 30분 이상 방치한 다음이 현탁액을 검액으로 하거나 또는 원심분리 한상등액을 검액으로 하여 pH meter를 이용하여 측정하였다. 시료의 수분 함량은 수분 측정 장치를 이용하여 폐기물 공정시험법에 따라 110℃에서 1시간 가열시킨 후 무게 변화의 값을 측정하여 구하였다.
성능/효과
- 2) 유기주석 화합물이 열분해하면서 부틸기(CHa-CH"CH2- CHz)가 가지 그룹 반응과 무작위 연쇄 절단 반응을 통하여 유기물질은 산화되고 최종 산물인 무기주석으로 안정화되었다. 2차 오염물질이 발생되지 않아 환경친화적인 처리공법 이다.
- 1) TBT함유 페인트가 함유된 샌드블라스트 폐기물을 이물질 제거 외의 전처리 공정 없이 열분해 반응조로 처리할 수 있었다.
- 3) 500℃에서 lhr 가열시는 58% 처리되었고 1000℃에서 Ihr 가열시 99.9% 처리되었다. 본 처리 과정은 흡열반응이기 때문에 외부에서 지속적으로 에너지를 공급해야 되기 때문에 경제성을 확보하기 위해서는 부산물의 상업적 가치가 투입되는 에너지 비용을 능가해야만 된다.
- 크기를 비교 분석하였다. 사용하기 전의 모래 입자의 크기가 Table 4에 나타난 것처럼 평균 2.7mm 이상으로 샌드블라스에 적합한 모래크기를 나타내었다. 샌드블라스트 후 모래 입자의 크기는 1.
- 폐기물 시료의 성상을 분석한 결과 pH가 5.9로 약산성을 나타내어 열분해 반응에 저해인자로 작용하지 않았고, 함수율이 8-15% 정도로 수분에 의한 열 손실이 적어 운전 온도 1000℃ 까지 올리는데 30분이 소요되었다. TBT 함유 페인트 폐기물을 열분해 반응조에 넣고 500℃에서 1시간 동안 열분해한 후의 MBT(mono-butyl-tin), DBT(di-butyl-tin), TBT의 변화량을 측정하여 Fig.
- 0mm 이하로 선박용 블라스트 연마재로는 다시 사용할 수 없었다. 하지만 선박용 이외의 표면 가공용 연마재로 사용이 가능하였고 열분해 반응로에서 모래와 페인트폐기물이 혼합되어 있는 TBT함유 페인트 폐기물을 동시에 처리할 때 모래가 훌륭한 열전달 매질 역할을 하여 이물질 제거 이외의 전처리 공정 없이 처리할 수 있었다.
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