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휘발성 유기염소화합물의 촉매연소 연구
The study of catalytic combustion of VOCs 원문보기

유기물자원화 = Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association, v.14 no.1, 2006년, pp.169 - 177  

이건주 (상지대학교 환경공학과)

초록
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본 연구에서는 휘발성 유기 화합물의 촉매연소에 의한 제거 반응에 대하여 조사 하였다. 촉매와 VOC의 접촉형태(공간속도 및 촉매층의 높이)에 따라 완전연소온도가 조금씩 달라지며 공간속도(SV)는 처리가스의 유량(Q, $m^3/hr$)을 촉매 층의 부피(V,$m^3$)로 나눈 값(SV=Q/V)을 나타내는 값으로, 촉매연소 장치에서는 보통 $10,000{\sim}50,000hr^{-1}$을 유지한다 열교환기를 통한 VOC는 수소염 이온화 검출기를 통하여 농도를 측정하였으며 반응온도는 373K-423K에서 촉매를 활성화 시켜 VOC 농도의 제거효율을 측정하였다. 농도측정은 100회 이상하여 제거효율을 조사 하였다. 자동차 도장시설에서 VOC 배출농도는 63.37 ppm 이며 373K 촉매 활성시 제거율은 평균 70% 이며 423K 촉매 활성시 제거효율은 78.92% 이었다. 반응농도가 증가할수록 제거효율은 증가하는 경향이었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, it was studied that the removal rate of VOC by the catalytic combustion. The combustion temperature was changed by the contact type of VOC(space velocity and catalyst depth) and the space velocity(SV) was defined by the rate of gas volume flow rate(Q, $m^3/hr$) over volume(...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • [Fig. 2]와 같이 VOC 가스를 흡입하여 분진 필터를 통과한 VOC 는 G.C.를 이용하여 농도변화를 측정하였다.
  • 실험은 원가스 농도를 측정하고, 100℃와 150℃에서 촉매를 활성화 시켜서 제거 효율을 알아보았다. 농도 측정시 100회 이상 측정을 하고, 그 평균값을 구해서 제거 효율을 알아보았다.
  • 수소염 이온화 검출기를 통과한 가스는 외부로 배출되며, 이때 수소염 이온화 검출기에 연결된 측정장치에 의해 농도가 표시된다. 실험은 원가스 농도를 측정하고, 100℃와 150℃에서 촉매를 활성화 시켜서 제거 효율을 알아보았다. 농도 측정시 100회 이상 측정을 하고, 그 평균값을 구해서 제거 효율을 알아보았다.

대상 데이터

  • 분석 대상 가스는 자동차도장공장에서 사용되는 페인트에서 발생되는 VOCs(휘발성 유기화합물)이다.
  • 일산 GM 대우자동차정비소 내에 있는 도색장에서 실시를 하였으며, 자동차 도색장 은 가로 4m 세로 7m이며, 바닥부분에 환풍기가 설치되어 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
촉매연소기에서 사용되는 촉매체의 촉매는 어떤 조건을 만족해야 하는가? 촉매연소기에서 사용되는 촉매체는 활성물질인 촉매와 이것을 담지하는 지지체로 이루어지는데, 촉매연소기에서 이 두 가지 물질의 선정이 매우 중요하다. 촉매는 가능한 낮은 온도에서 연료/공기의 혼합물을 착화시켜야 하고, 많은 유량에서 공기의 예열을 적게 하여도 완전연소가 이루어질 수 있도록 충분히 활성이 높아야 한다. 지지체는 높은 비표면적을 유지하고, 압력강하가 작아야 하며, 열충격에 대한 저항이 커야 하고, 높은 온도에서 사용할 수 있어야 한다.
촉매연소 장치의 단점은 무엇인가? 이와 같이 촉매연소 장치는 연소온도가 낮기 때문에 연료비를 획기적으로 줄일 수 있고, 장치의 제작에서도 내열재료가 필요하지 않으므로 장치제작비를 줄일 수 있고, 반응온도가 낮아도 높은 제거효율을 얻을 수 있으며, 연소과정에서 NOx가 발생되지 않는다. 그러나 VOC중에 촉매를 열화(피독)시키는 물질이 있으면 사용할 수 없으므로 적용 범위가 한정되어 있고, 촉매의 교환에 많은 비용이 필요하다.
완전연소에 사용되는 촉매의 종류는 무엇인가? 완전연소에 사용되는 촉매에는 Υ-Al2O3와 같은 다공성의 담체에 백금, 팔라듐, 로듐과 같은 귀금속을 담지 시켜 만든 단일금속 촉매, 귀금속에 조촉매로서 다른 금속을 첨가하여 만든 이원금속 촉매, 금속산화물 또는 복합산화물을 직접 촉매로 이용하거나 지지체에 담지시킨 담지촉매 및 복합산화물을 spinel 또는 perovskite 구조로 만든 촉매 등이 있다. 이들 중에서 백금과 팔라듐이 촉매 연소 반응에서 활성이 좋아 많이 이용되고 있다.
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