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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 인천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2014
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산업이 발전함에 따라 에너지 수요는 계속해서 증가하고 있으며, 화석연료의 경우 다른 연료와 비교하여 같은 양의 에너지를 생산할 때 더 많은 대기오염 물질을 배출한다. 또한 자동차의 사용증가로 인해 자동차에서 배출되는 배기가스의 유해가스도 대기오염의 악화에 영향을 주고 있다. 이에 따라 대기 중으로 배출되는 황산화물 등의 유해가스를 제거하기 위한 다양한 처리방법 및 기술이 요구되고 있다.
촉매와 흡수제 등에 의한 황산화물과 질소 산화물의 제거에 관한 연구에서 제거효율과 장치의 복잡성 등으로 문제점이 많으므로 이를 보완하기 위하여 본 연구에서는 연면방전 반응기(SPCP reactor)에서 발생하는 플라즈마와 특수 설계 제작된 촉매 반응기(catalysis reactor)에 유해가스를 통과시켜 유해가스의 분해제거율 (decomposition efficiency)을 높이고자 한다. 촉매로는 Ca(OH)2, CaO, TiO2를 사용하였으며, SO2 등의 유해 대기오염 가스를 주파수, 농도, 전극 재질, 전극의 굵기, 전극의 감은 횟수 및 첨가물질 등의 공정변수 변화에 따른 분해제거율, 소비전력, 전압 등을 측정하여 최적의 공정조건과 최대의 분해제거율을 얻고자 한다.
표준시료로서 이산화황(SO2) 가스를 사용하였으며, 연면방전 반응기에서 발생하는 플라즈마와 수산화칼슘(Ca(OH)2)촉매 반응기에 유해가스를 통과시켜 유해가스를 분해제거하고 가스분석기(Ecom-AC, Germany)와 FT-IR(Nicolet, Magna-IR 560), GC-(Shimazu)를 이용하여 제거율 및 생성물을 분석하였다.
수산화칼슘(Ca(OH)2)촉매 반응기와 연면방전 반응기에 의한 유해가스 SO2의 분해제거 실험결과 10kHz의 주파수에서 96%의 분해제거율을 보였다. 20kHz이상의 고전압에서 주파수가 커질수록 기준가스의 전도성이 증가하여 연면을 따라 전류가 부분적으로 흐르기 때문에 분해제거율이 감소하였다.
수산화칼슘(Ca(OH)2)촉매 반응기에 의한 연면방전 반응기 전극에 의한 분해제거율은 텅스텐 전극을 사용한 경우 가장 높은 분해제거율을 나타내었고, 구리, 알루미늄 전극의 순서로 분해제거율이 낮아졌다. 방전 전극 굵기에 대한 영향은 전극의 두께가 굵을수록 증가하였으며 전극의 감은 횟수에 대한 영향은 전극의 감은 횟수가 증가할수록 분해제거율이 높아졌다.
수산화칼슘(Ca(OH)2)촉매 반응기에 의한 연면방전 반응기에 의한 유해가스의 분해제거율은 농도 300ppm, 주파수 10kHz, 분해전력 20W일 때, SO2의 분해 제거율은 96.0%로 연면방전 반응기만 사용했을 때의 92%보다 높았고, 농도에 대한 영향은 100ppm일 때 98.0%로 가장 높은 분해제거율을 나타냈다.
실제 배기가스로 맞추기 위한 첨가물질의 영향은 메탄(CH4)을 첨가할수록 분해제거율은 99% 이상으로 증가하였고, 산소의 농도가 높을수록 증가하였다.
촉매와 흡수제 등에 의한 황산화물과 질소 산화물의 제거에 관한 연구에서 제거효율과 장치의 복잡성 등으로 문제점이 많으므로 이를 보완하기 위하여 본 연구에서는 연면방전 반응기(SPCP reactor)에서 발생하는 플라즈마와 특수 설계 제작된 촉매 반응기(catalysis reactor)에 유해가스를 통과시켜 유해가스의 분해제거율 (decomposition efficiency)을 높이고자 한다. 촉매로는 Ca(OH)2, CaO, TiO2를 사용하였으며, SO2 등의 유해 대기오염 가스를 주파수, 농도, 전극 재질, 전극의 굵기, 전극의 감은 횟수 및 첨가물질 등의 공정변수 변화에 따른 분해제거율, 소비전력, 전압 등을 측정하여 최적의 공정조건과 최대의 분해제거율을 얻고자 한다.
표준시료로서 이산화황(SO2) 가스를 사용하였으며, 연면방전 반응기에서 발생하는 플라즈마와 수산화칼슘(Ca(OH)2)촉매 반응기에 유해가스를 통과시켜 유해가스를 분해제거하고 가스분석기(Ecom-AC, Germany)와 FT-IR(Nicolet, Magna-IR 560), GC-(Shimazu)를 이용하여 제거율 및 생성물을 분석하였다.
수산화칼슘(Ca(OH)2)촉매 반응기와 연면방전 반응기에 의한 유해가스 SO2의 분해제거 실험결과 10kHz의 주파수에서 96%의 분해제거율을 보였다. 20kHz이상의 고전압에서 주파수가 커질수록 기준가스의 전도성이 증가하여 연면을 따라 전류가 부분적으로 흐르기 때문에 분해제거율이 감소하였다.
수산화칼슘(Ca(OH)2)촉매 반응기에 의한 연면방전 반응기 전극에 의한 분해제거율은 텅스텐 전극을 사용한 경우 가장 높은 분해제거율을 나타내었고, 구리, 알루미늄 전극의 순서로 분해제거율이 낮아졌다. 방전 전극 굵기에 대한 영향은 전극의 두께가 굵을수록 증가하였으며 전극의 감은 횟수에 대한 영향은 전극의 감은 횟수가 증가할수록 분해제거율이 높아졌다.
수산화칼슘(Ca(OH)2)촉매 반응기에 의한 연면방전 반응기에 의한 유해가스의 분해제거율은 농도 300ppm, 주파수 10kHz, 분해전력 20W일 때, SO2의 분해 제거율은 96.0%로 연면방전 반응기만 사용했을 때의 92%보다 높았고, 농도에 대한 영향은 100ppm일 때 98.0%로 가장 높은 분해제거율을 나타냈다.
실제 배기가스로 맞추기 위한 첨가물질의 영향은 메탄(CH4)을 첨가할수록 분해제거율은 99% 이상으로 증가하였고, 산소의 농도가 높을수록 증가하였다.
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