VOCs 제거를 위한 제올라이트 흡착탑의 흡⋅탈착 및 응축 특성 연구

A study on Adsorption⋅Desorption and Condensation of Zeolite Adsorption tower for VOCs Removal

끓는점이 낮아 대기 중으로 쉽게 휘발되는 특징을 갖는 물질을 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)이라고 한다. VOCs중 벤젠의 경우 1급 발암물질로 인체에 악영향을 미치며 대기중에서 광화학 반응을 통해 미세먼지와 오존을 생성한다. 이러한 VOCs는 주로 사업장에서 배출되며, 중⋅소규모 사업장의 경우 주로 흡착법을 이용한다. 흡착탑은 흡착제를 통해 VOCs를 제어하는 방법으로 응축⋅회수 시스템과 연계하여 흡착된 VOCs를 에너지 자원으로써 재활용 할 수 있다. 흡착제로는 주로 활성탄이 이용되나, 열축적으로 인한 폭발의 위험성, 2차 폐기물 발생과 같은 문제점을야기한다. 때문에 활성탄의 대체제로 우수한 열적 안정성과 내구성을 갖는 제올라이트 흡착제에 대한 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 제올라이트 흡착탑의 온도에 따른 흡⋅탈착 특성을 확인하고자 하였으며, 탈착된 VOCs의 효율적인 응축을 위하여 응축 방법에 따른 효율을 비교하였다. 그 결과, 흡착의 경우 주입된 톨루엔 대비 20ppm이 검출될 때를 파과점으로 지정하여 낮은 온도(20 ℃)에서진행 될수록 파과점까지 도달하는 시간이 늦어짐을 확인하였다. 탈착의 경우 고온(220 ℃)에서 진행될수록 빠른 탈착 속도를 나타내었다. 탈착된 VOCs를 온도 조절할 수 있는 칠러와 부동액을 이용한칠러 응축과 액체 질소를 이용한 액체 질소 응축 방법을 비교하였다. 그 결과, 칠러의 온도가 높을수록 효율이 감소하였으며, 액체 질소를 이용할 경우 안정적인 효율을 나타내었다. 이를 통해 저온 흡착과 고온 탈착으로 효율적인 흡착탑 운영이 가능할 것으로 판단되며, 우수한 응축 효율을 위하여응축⋅회수 시스템을 저온으로 설계하는 것이 중요한 것으로 판단하였다.