초록 ▼

각종 가공공업의 용해제, 세정제 및 이동 매체로 널리 사용되고있는 유기용매의 유출은 귀중한 자원의 손실과 함께 심각한 환경 오염을 일으키고 있다.따라서 대기중으로 유출되는 혼합 용매증기를 효과적으로 제거 및 회수하는 기술이 절실히요구되고 있으며, 본 과제에서는 저농도로 존재하는 용매증기를 제거하는 흡착법을 다루었다. 휘발성 유기용 매로는 MEK, 핵산과 톨루엔을 선정하였고, 흡착제로는 국내외에서 제조되는 성형 활성탄을 이용하였다.흡착법을 이용한 분리 및 제거공정을 해석하기 위하여 흡착평형, 흡착물질의 이동현상,흡착계의

각종 가공공업의 용해제, 세정제 및 이동 매체로 널리 사용되고있는 유기용매의 유출은 귀중한 자원의 손실과 함께 심각한 환경 오염을 일으키고 있다.따라서 대기중으로 유출되는 혼합 용매증기를 효과적으로 제거 및 회수하는 기술이 절실히요구되고 있으며, 본 과제에서는 저농도로 존재하는 용매증기를 제거하는 흡착법을 다루었다. 휘발성 유기용 매로는 MEK, 핵산과 톨루엔을 선정하였고, 흡착제로는 국내외에서 제조되는 성형 활성탄을 이용하였다.흡착법을 이용한 분리 및 제거공정을 해석하기 위하여 흡착평형, 흡착물질의 이동현상,흡착계의 동특성, 장치내에서 흡착물질의 거동을 모사할 수 있는 모델의 연구가 필요하게된다. 여러 온도에서 활성탄에 대한 유기용매의 흡착량은 중량식 흡착장치를 이용하게 정확하게 측정하였으며 다양한 단일성분의 등온식을 적용한 결과 Freundlich, Sips, 및 DA식이 적절함을 확인하였다. 한편, 혼합 용매의 흡착평형량은 이상 또는 비이상 흡착용액이론으로 설명하였다. 흡착제 표면의 불균일성을 살펴보기 위하여 흡착 에너지 분포를 구하였으며 흡착량의 변화에 따른 흡착열의 변화를 구하였다. 휘발성 용매-활성탄 흡착계의 경우 흡착에너지의 변화가 심하게 나타났다. 또한, 실제 고정층 흡착 장치내에서 유기용매-활성탄계의 흡착거동을 살펴보기 위하여 단일 및 다성분 파과실험을 수행하였다. 흡착 파괴실험의 결과에 따르면, 흡착이 진행되면서 흡착관 내부의 온도가 상당히 상승되었으며 2성분 파과시 흡착력이 낮은 성분의 overshoot가 거의 조재하지 않거나 파과의 순서가 역전되는 비이상 동적거동을 보여주는 경우가 확인되었다. 이러한 결과를 해석하기 위하여 비등온 효과를 고려한 해석이 시도되었으며, 다성분 파과곡선을 모사하기 위하여 비이상 흡착이 고려된 흡착용액이론(RAST)이 이용되었다. 고정층 파과곡선의 해석을 위한 모델은 계산과정의 단순화를 위하여 linear driving force approximation(LDFA)를 이용하였다.위와 같은 연구의 결과는 휘발성 혼합 용매증기의 제거를 위한 흡착공정에 필요한 기초자료를 제공하며 흡착을 이용한 분리공정의 연구에 도움을 줄 것이다.

Abstract ▼

The emission of volatile organic solvents from variousmanufacturing industries causes loss of valuable resources and severe environmentalproblems. Thus a promising technique for removing or recovering these solventseffectively has been required. In this work an adsorption method

The emission of volatile organic solvents from variousmanufacturing industries causes loss of valuable resources and severe environmentalproblems. Thus a promising technique for removing or recovering these solventseffectively has been required. In this work an adsorption method was studied forremoving solvent vapors at low concentrations. Target solvents were MEK, n-hexane,and toluene and two domestic and foreign pelletized activated carbons were selected asadsorbents for this purpose.In order to design the adsorption-based separation and removal processes,adsorption equilibrium, transport phenomena of adsorbates, dynamic behavior, andmodeling should be rigorously studied. In this work, single-component adsorptionequilibrium data were meaured using a precision balance and fitted to various isothermequations. Among those isotherms, Freundlich, Sips, and DA equations representequilibrium data quite well. On the other hand, ideal and nonideal adsorbed solutiontheories were used to represent multicomponent adsorption equilibrium data. Theadsorption energy distribution was also determined to prove the energeticallyheterogeneous surfaces of activated carbons. It was proven that the adsorption energyvaried with the amount adsorbed considerably. Breakthrough experiments of single andmixed solvent vapors through a fixed-bed column were carried out in order to study thedynamic behavior of solvent vapors. According to experiments, it was shown that thetemperature inside the column increased considerably during adsorption. There wasalso an evidence of nonideal behavior, which the overshoot of a component with loweraffinity did not appear or the breakthrough order of two components was reversed.Therefore we introduced a nonisothermal model and a real adsorbed solutiontheory(RAST) for simulating multicomponent breakthrough curves. The breakthroughcurves were simply simulated using a linear driving force approximation(LDFA).Research results above would provide basic information for removing mixed volatileorganic solvents and stimulate future works on adsorption-based separation processes.

목차 Contents

• I.본문...7
• 1. 서론...7
• 2. 이론...9
• 3. 실 험...17
• 4. 결과 및 고찰...20
• 5. 결 론...37
• 6. 인용문헌...38
• II. 기 타...40
• 1. 연구수행관련 논문발표 목록서...40
• 2. 자체 평가서...41