[논문]고급산화공정용 유전체 장벽 플라즈마 반응기의 성능 개선

김동석; 박영식

doi:10.4491/ksee.2012.34.7.459

[국내논문] 고급산화공정용 유전체 장벽 플라즈마 반응기의 성능 개선
Performance Improvement of Dielectric Barrier Plasma Reactor for Advanced Oxidation Process 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.34 no.7, 2012년, pp.459 - 466

김동석 (대구가톨릭대학교 환경과학과) , 박영식 (대구대학교 기초교육원)

초록
AI-Helper

유전체 장벽 방전(Dielectric Barrier Discharge; DBD) 플라즈마의 처리 성능을 개선시키기 위하여, 플라즈마+ UV 공정과 기-액 혼합기의 적용에 대해 연구하였다. 처리 대상물질로는 표백효과에 의해 육안으로 쉽게 확인이 가능하고 분석이 간편한 OH 라디칼 생성의 간접 지표인 N, N-Dimethyl-4-nitrosoaniline (RNO)이었다. 기본 플라즈마 반응기는 플라즈마 반응기 [석영관 유전체, 티타늄 방전(내부) 전극, 및 접지(외부) 전극], 공기와 전원 공급장치로 구성되어 있다. 플라즈마 반응기의 개선은 기본 플라즈마 반응기에 UV 공정과의 결합, 기-액 혼합기의 적용에 의해 이루어 졌다. 플라즈마+ UV 공정의 UV 전력 변화(0~10 W), 기-액 혼합기의 존재 유무와 형태, 공기 유량(1~6 L/min), 산기관 기공 크기 범위(16~$160{\mu}m$), 액체 순환 유량(2.8~9.4 L/min) 및 개선된 플라즈마+ UV 공정에서 UV 전력의 영향 등이 평가되었다. 실험 결과 플라즈마+ UV 공정은 기본 플라즈마 반응기보다 RNO 처리율이 7.36% 높아진 것으로 나타났다. 기-액 혼합기의 적용이 플라즈마+ UV 공정보다 RNO 처리율이 더 높은 것으로 나타났고, 기-액 혼합법에 따른 RNO 분해는 기-액 혼합기 > 펌프 순환 > 기본 반응기의 순으로 나타났다. 산기관 형 기-액 혼합기에 의한 RNO 처리율 증가는 17.42%로 나타났다. 최적 공기 유량, 산기관 기포 크기 범위 및 순환 유량은 각각 4 L/min, 40~$100{\mu}m$와 6.9 L/min으로 나타났다. 기-액 혼합기 플라즈마+ UV공정의 경합으로 인한 시너지 효과는 미미한 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to improved treatment performance of dielectric barrier discharge (DBD) plasma, plasm + UV process and gas-liquid mixing method has been investigated. This study investigated the degradation of N, N-Dimethyl-4-nitrosoaniline (RNO, indicator of the generation of OH radical). The basic DBD plasma reactor of this study consisted of a plasma reactor (consist of quartz dielectric tube, titanium discharge (inner) and ground (outer) electrode), air and power supply system. Improvement of plasma reactor was done by the combined basic plasma reactor with the UV process, adapt of gas-liquid mixer. The effect of UV power of plasma + UV process (0~10 W), gas-liquid mixing existence and type of mixer, air flow rate (1~6 L/min), range of diffuser pore size (16~$160{\mu}m$), water circulation rate (2.8~9.4 L/min) and UV power of improved plasma + UV process (0~10 W) were evaluated. The experimental results showed that RNO degradation of optimum plasma + UV process was 7.36% higher than that of the basic plasma reactor. It was observed that the RNO decomposition of gas-liquid mixing method was higher than that of the plasma + UV process. Performance for RNO degradation with gas-liquid mixing method lie in: gas-liquid mixing type > pump type > basic reactor. RNO degradation of improved reactor which is adapted gas-liquid mixer of diffuser type showed increase of 17.42% removal efficiency. The optimum air flow rate, range of diffuser pore size and water circulation rate for the RNO degradation at improved reactor system were 4 L/min, 40~$100{\mu}m$ and 6.9 L/min, respectively. Synergistic effect of gas-liquid mixing plasma + UV process was found to be insignificant.

Keyword

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