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저온플라즈마 반응기의 형태에 따른 스타이렌 분해 특성에 관한 연구
Removal of Styrene Using Different Types of Non-Thermal Plasma Reactors 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.27 no.2, 2005년, pp.215 - 223  

Park, Jeong-Uk (동아대학교 환경공학과) ,  Choi, Kum-Chan (동아대학교 환경공학과) ,  Kim, Hyun-Ha (산업기술 종합 연구소) ,  Ogata, Atsushi (산업기술 종합 연구소(일)) ,  Futamura, Shigeru (산업기술 종합 연구소(일))

초록
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본 연구는 세 가지 다른 형태의 플라즈마 반응기 (SD, DBD, PDC)를 이용한 기상의 스타이렌 분해실험을 통하여 최적 플라즈마 반응기에 대하여 고찰하였다. 각 플라즈마 반응기에 대한 비교평가를 위하여 스타이렌 분해효율, 탄소수지, 반응 생성물의 동정, 생성물의 수율 및 선택성 등의 항목을 평가하였다. 스타이렌의 전환과정은 오존과의 반응이 중요하며, PDC 반응기보다 오존생성량이 많은 SD와 DBD 반응기가 스타이렌의 전환율이 더 높은 것으로 나타났다. 한편, PDC 반응기는 탄소수지, COx ($CO+CO_2$)의 수율 및 선택성에 있어서, SD와 DBD 반응기 보다 훨씬 더 뛰어난 것으로 판명되었다. 스타이렌 초기농도를 100ppmv로 하였을 때, PDC 반응기와 플라즈마 단독공정에서 탄소수지 100%를 달성하기 위해 필요한 비투입 에너지는 각각 110 J/L와 420 J/L로, PDC 반응기가 훨씬 더 낮은 에너지로 스타이렌의 완전분해가 가능하였다. 스타이렌의 분해과정에서 생성되는 주된 생성물로는 CO와 $CO_2$가 있으며 HCOOH가 미량 성분으로 관찰되었다. 이러한 반응 생성물의 수율에는 차이가 나타나지만 이들의 분포는 플라즈마 반응기의 종류와 관계없이 거의 동일한 것으로 나타났다. 이상적인 스타이렌 분해 성성물인 $CO_2$의 선택성에 있어서 SD와 DBD 반응기는 $39.5{\sim}60%$ 정도를 나타내었으나 PDC 반응기에서는 $68.5{\sim}75.5%$ 정도로 훨씬 더 높은 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Non-thermal plasma decomposition of gas-phase styrene was investigated in this study using three different types of plasma reactors; dielectric-barrier discharge (DBD) reactor, surface discharge (SD) reactor and plasma-driven catalyst (PDC) reactor packed with 2.0 wt% $Ag/TiO_2$ catalysts...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 많지 않은 실정이다. 본 연구에서는 PDC 공정을 이용한 스타 이렌의 분해 처리에 초점을 두고 여러 반응조건하에서의 기초적 특성을 조사함과 동시에, 기존의 기상 반응을 이용하는 플라즈마 단독공정과의 비교평가를 통하여 최적 플라즈마 반응기의 선정에 필요한데이터를 확보하는 것을 주된 목적으로 한다. 구체적으로는 석유화학산업에서 다량 발생하는 물질인 스타 이렌의 분해를 모델 반응으로 세 가지 다른 형태의 플라즈마 반응기로 동일 조건에서 실험한 결과를 가지고 그 제반 성능에 대해 서 비교하였다.
  • 실험을 하였다. 이들 3가지 다른 형태의 반응기에 탄소수지, CO와 C02의 수율 및 선택성 그리고 부산물 등의 인자를 적용하여 실제 현장 적용 가능성 평가 및 안정한운전 조건을 찾고자 하였다. 본 연구의 결론을 요약하면 다음과 같다.
  • 플라즈마반응기에 대한 비교평가를 위하여 스타이렌의 분해효율, 탄소수지, 반응생성물의 동정, 생성물의 수율 및 선택성 등의 항목에 대하여 고찰하였다. 이들의 평가 요소를 통하여 PDC 공정의 효율성을 입증하며, 향후 플라즈마를 이용한 공정에 있어 PDC 공정의 사용 가능성을 평가하고자 한다.
  • 가지방법으로 수행되었다. 처리물질인 스타이렌의 농도는 100 ppmv, 50 ppmv으로 하여 각 공정의 효율 및 특성을 비교하고자 하였다. 플라즈마 단독공정은 무성방전 (DBD: dielectric-barrier discharge) 형태의 반응기와 연 면 방전(SD: surface discharge) 형태의 반응기를 사용하였다.
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참고문헌 (17)

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