수분 전처리 장치가 악취성 VOCs 회수율에 미치는 영향 :The effect of a water pretreatment device on the recovery rate of odorous VOCs

이상우

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이상우 (건국대학교, 건국대학교 대학원)

지도교수: 김조천

발행연도: 2022

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이용수19

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2022

수분 전처리 장치가 암모니아 회수율에 미치는 영향

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수분 전처리 장치가 악취성 VOCs 회수율에 미치는 영향

이상우 환경공 2022.01 학위논문

2021

수분 제거율 및 악취성 VOC 가스 회수율을 통한 수분 전처리 장치의 성능 연구

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본 연구에서는 환경 대기 시료 채취 및 분석을 보다 정밀하고 정확하게 하기 위한 목적의 일환으로 환경 대기 중 악취성 VOCs 물질을 대상으로 수분 전처리 장치의 악취성 VOCs 회수율을 일련의 실험을 통하여 고찰하였다. 연구 대상 물질은 VOCs 물질 중 대표적인 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 에틸벤젠(Ethyl benzene), p-자일렌(p-Xylene), 스타이렌(Styrene)과 수분 용해도가 높은 메틸에틸케톤(MEK), iso-부틸알콜(I-BuAl), 메틸이소부틸케톤(MIBK), 부틸아세테이트(BuAc)을 사용하였다.
본 연구의 목적인 수분 제거 효율과 대상 VOC 회수율 분석을 수행하기 위하여 먼저 상대습도 90 % 이상의 수분 가스를 수분 전처리 장치로 통과시켜 그 전단과 후단의 상대습도를 비교하였다. 더 나아가 대상 VOC 회수율 분석을 위하여 수분을 함유한 시료 가스를 흘려주어 수분 전처리 장치를 통과하기 전과 후의 시료 분석을 통하여 VOC 회수율을 산출하였다.
수분 전처리 장치의 수분 제거 효율은 실험은 상대 습도 90 % 이상에서 유량 조건 200 mL/min과 500 mL/min으로 180분 동안 연속 측정하면서 수행되었다. 수분 제거 효율만을 고려하면 Nafion dryer가 95.9 %, 94.5 %로 가장 높은 효율을 보여주었다 KPASS-Odor는 88.8 %, 89.1 % 효율을 보였으며, Cooler는 73.6 %, 71.4 %로 가장 낮은 효율을 나타내었다.
수분 전처리 장치의 악취성 VOC 물질에 대한 회수율 분석은 3회 반복분석을 통하여 수행하였다. KPASS-Odor가 모든 조건에서 95% 이상의 회수율을 나타냈으며, 상대표준편차(RSD)는 3 % 미만으로 안정적인 재현성을 보여주었다. Cooler는 I-BuAl을 제외하고 높은 회수율과 안정적인 재현성을 나타내었다. Nafion dryer는 수분 용해도가 낮은 물질에 대해서는 좋은 회수율을 보였으나, 수분 용해도가 높은 물질의 회수율이 낮았으며, 재현성이 안정적이지 않음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 사용한 연구 대상 물질을 분석 시 수분 전처리 장치로서 KPASS-Odor가 가장 신뢰성이 있을 것으로 사료된다.

In this study, in order to accurately analyze ambient air samples and to increase reliability, the effect of water pretreatment devices on odorous VOCs analysis in the atmosphere was studied. Materials to be studied include representative volatile organic compounds such as benzene, toluene, ethylbenzene, p-Xylene, and styrene. High water-soluble methyl ethyl ketone (MEK), isobutyl alcohol (I-BuAl), methyl isobutyl ketone (MIBK), and butyl acetate (BuAc) were used as well.
A pretreatment system was established to improve the moisture removal efficiency and the recovery rate of VOCs concerned, and the moisture removal efficiency of a water pretreatment device was compared using a humidity sensor by passing moisture gas through the device with a relative humidity of >90 %. The recovery rate was evaluated by analyzing VOCs samples before and after the water pretreatment device.
The water removal efficiency of the water pretreatment device was continuously measured for 180 minutes under flow conditions of 200 mL/min and 500 mL/min at a relative humidity of >90 %. In terms of water removal efficiency, Nafion dryer showed the highest efficiency as 95.9 % and 94.5 %, on the other hand KPASS-Odor showed 88.8 % and 89.1 % efficiency, and Cooler showed the lowest efficiency as 73.6 % and 71.4 %.
The recovery rate test for odorous VOCs of concern was repeated three times under a relative humidity of >90 %. KPASS-Odor presented a recovery rate of >95 % under various conditions, and reproducibility less than 3 % of relative standard deviation (RSD) was obtained as well. Cooler showed reasonable VOCs recovery rates and stable reproducibility except for I-BuAl. The Nafion dryer showed a good recovery rate for VOCs with low water solubility; however, the recovery rate of odorants with high water solubility was relatively low and reproducibility was not good. Therefore, it was recommended that KPASS-Odor be used as a suitable water pretreatment device when analyzing the substances concerned in this study.

#수분 전처리 장치 #악취성 VOC #Nafion dryer #Cooler #KPASS-Odor #환경 대기

제1장 서론 1
제1절 연구의 배경 1
제2절 연구의 필요성 및 목적 3
1. 악취 규제 현황 4
2. 연구의 필요성 7
제2장 이론적 고찰 9
제1절 악취성 VOCs 분석 기술 9
1. 악취물질 정의 및 특성 9
2. 휘발성유기화합물(VOCs)의 정의 및 특성 10
3. 시료 채취 시스템 14
3.1. 용기채취법 14
3.2. 흡착채취법 16
4. 분석 기법 20
제2절 수분 전처리 장치 23
1. KPASS-Odor 23
2. 쿨러(Cooler) 26
3. 나피온 드라이어(Nafion dryer) 27
제3장 연구방법 29
제1절 표준 시료 및 시료 채취준비 29
1. 검정곡선 작성 30
2. 시료 채취 시스템 구성 34
제2절 수분 전처리 장치에 따른 악취물질 회수율 연구 37
1. 수분 제거 효율 37
2. 수분 전처리 장치에 따른 악취성 VOCs 회수율 39
제4장 연구결과 및 고찰 40
제1절 검정곡선 40
제2절 수분 전처리 장치에 따른 비교분석 44
1. 수분 전처리 장치의 수분 제거 효율 44
1.1. 유량 200 mL/min의 수분 제거 효율 44
1.2. 유량 500 mL/min의 수분 제거 효율 46
2. 수분 전처리 장치의 악취성 VOCs 회수율 53
2.1. 수분 전처리 장치의 전·후단의 시료분석을 통한 재현성 확인 53
2.1.1. KPASS-Odor의 전·후단 시료 분석을 통한 재현성 확인 53
2.1.2. Cooler 전·후단 시료 분석을 통한 재현성 확인 56
2.1.3. Nafion dryer 전·후단 시료 분석을 통한 재현성 확인 59
2.2 수분 전처리 장치의 회수율 실험결과 63
제5장 결론 70
참고문헌 72
국문초록 81

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