대기오염방지기술 - 흡착법

1. 흡착법의 특징

 - 유체로부터 기체 또는 액체성분을 어떤 고체상 물질에 의해 선택적으로 제거할 수 있는 분리공정

 

 - 공기나 다른 기체중에 함유된 습기를 제거하거나 공정에서 배출되는 악취, 오염물질을 제거할 수 있으며 유용한 용매의 증기를 회수할 수 있는 유해가스의 처리기술

 

 - 흡착제의 비표면적과 흡착물질에 대한 친화력이 클수록 흡착효과가 커짐

 

 

2. 흡착제의 종류

1) 활성탄 (Activated carbon)

 - 용제회수, 가스정제, 악취제거에 사용

 - 각종 방향족 유기용제, 할로겐화된 지방족 유기용제, 에스테르류 흡착

 - 알코올과 같은 비극성류의 유기용제 흡착

 - 소수성(비극성) 흡착제

 - 표면적 : 600~1400m2/g

 

2) 활성알루미나

 - 습한 가스의 건조에 사용

 - 물과 유기물을 잘 흡착

 - 친수성(극성) 흡착제

 - 175 ~ 325℃로 가열시 재생가능

 

3) 분자체

- 탄화수소로부터 오염물질 제거

 

4) 실리카겔(Silicagel)

 - 가스건조, 황분제거에 사용

 - NaOH용액 중 불순물 제거에 사용

 - 250℃ 이하에서 물과 유기물 흡착

 - 친수성(극성) 흡착제

 

5) 보오크사이트

 - 석유분류물의 처리에 사용

 - 가스 및 용액 건조

 - 친수성(극성) 흡착제

 

6) 합성제올라이트(Synthetic Zeolite)

 - 특정한 물질을 선택적으로 흡착시키거나 흡착속도를 다르게 할 수 있음

 - 극성이 다른 물질이나 포화정도가 다른 탄화수소의 분리가 가능

 - 친수성(극성) 흡착제

 

7) 마그네시아(Magnesia)

 - 기름 용제 정제에 사용

 - 소수성(비극성) 흡착제

 - 표면적 : 200m2/g

 

 

 

 

 

3. 화학적 흡착과 물리적 흡착

1) 화학적 흡착

① 대부분의 흡착제가 고체

 

② 흡착제의 재생성이 낮음

 

③ 물리적 흡착에 비해 흡착열이 높음

 

④ 여러층의 흡착이 불가능

 

⑤ 단분자를 흡착하며 비가역적 반응

 

 

2) 물리적 흡착

① Van der waals 힘과 같은 약한 힘으로 결합됨

 

② 가역적 과정이며 화학적 흡착보다 흡착열이 작음

 

③ 기체와 흡착제 분자간의 인력이 작용

 

④ 다분자 흡착이며 흡착제의 재생이나 오염가스의 회수에 용이함

 

⑤ 압력을 감소시키면 흡착물질이 흡착제로부터 분리되는 가역적 반응

 

	물리적 흡착	화학적 흡착
흡착과정	가역성 높음	가역성 낮음
오염가스 회수	용이	어려움
온도범위	대체로 낮음	대체로 높음
흡착열	낮음	높음
분자층	다분자	단분자

 

 

 

 

 

4. 흡착과정

① 흡착제층 전체가 포화됭 배출가스 중에 오염가스의 일부가 남게 되는 점을 파괴점이라 하고 이후부터 오염가스의 농도가 급격히 증가함

 

② 주어진 온도와 압력조건에서는 파괴점에서 흡착제가 가장 많은 양의 흡착질을 흡착하게 됨

 

③ 흡착질의 처리량을 시간의 함수로 나타내면 S자형 곡선이 되는데 이를 돌파곡선이라 함

 

④ 포화점(Saturation point)에서는 주어진 온도와 압력조건에서 흡착제가 가장 많은 양의 흡착질을 흡착하는 점을 말함

 

⑤ 파괴곡선의 형태는 흡착탑의 경우에 따라서 비교적 기울기가 큰 것이 바람직한 형태

 

⑥ 실제 흡착은 비정상상태에서 진행되므로 흡착 초기에는 흡착이 빠르게 진행되다가 어느정도 흡착이 진행되면 천천히 진행됨 

 

 

 

 

5. 흡착장치의 종류

1) 유동상 흡착장치

 - 가스의 유속을 크게할 수 있다.

 - 고체와 기체의 접촉을 좋게 할 수 있다.

 - 고정층과 이동층 흡착장치의 장점만을 이용한 복합형이다.

 - 흡착제의 유동에 의한 마모가 크게 발생하고, 조업조건에 따른 조건의 변동이 어렵다.

 

2) 고정상 흡착장치

 - 처리가스를 연속적으로 처리하고자 할 경우에 회분식 흡착장치 2개를 병렬로 연결하여 흡착과 재생을 교대로 진행한다.

 - 수직으로 된 것은 소규모에 적합하고, 수평으로 된 것은 대규모에 적합하다.

 

3) 이동상 흡착장치

 - 유동상 흡착장치에 비해 가스의 유속을 크게 할 수 없다.

 - 흡착제가 적게 소요된다.

 - 흡착제의 마모손실이 매우 크다.

 

 

 

6. 흡착시설의 조건

① 기체흐름에 대한 저항이 작아야 함

 

② 흡착제의 사용기간이 길어야 함

 

③ 가스와 흡착제의 접촉시간이 길어야 함

 

④ 흡착제의 재생능력이 클수록 좋음