A Study on Removal Efficiency of VOCs using Vortex Cyclones

보텍스 사이클론을 이용한 VOCs 제거효율에 관한 연구

The principle of vortex cyclone was applied to enhance the treatment efficiency of waste air streams containing particulate matters, phenol, and others. Adsorption, condensation, and/or coagulation could be induced at low temperature zone formed by Joule-Thomson expansion as the pressurized air and pulverized activated carbon were introduced at the tangential direction into the cyclone system applied with the coaxial funnel tube of vortex cyclone. Easily condensible vapors were adsorbed and/or condensed forcibly on coagulated or condensed materials which were formed as cores for coagulation or condensation by themselves or on pulverized activated carbons. These types of coagulation or condensation rates were rapidly promoted by increase in their diameter. The maximum removal efficiency obtained from this experiment for the removal of carbon dioxide and phenol was about 87.3 and 93.8 percent, respectively. Phenol removal efficiency was increased with the relative humidities and enhanced by pulverized activated carbon added. The Joule-Thomson coefficients were increased with the pressure of air injected in the range of the relative humidities between 10% and 50%. It is believed that the moisture, particulate matters, and the pressure of the process air introduced could control the removal efficiency of VOCs.

본 연구에서는 배연가스속에 함유되어 있는 휘발성 유기화합물과 입자물질 등의 오염물질을 보텍스 사이클론의 원리를 이용하여 동시에 제거하는 메카니즘을 규명하고 나아가 효율을 높이기 위한 영향인자들을 분석 하였다. 보텍스 사이클론 속에 접선방향으로 압축된 공기를 주입함으로써 Joule-Thomson 팽창에 의하여 형성된 저온부분에서 페놀, 탄산가스 및 수분이 활성탄소 입자표면에 응집, 응축 및 흡착이 일어나도록 하였다. 활성탄소와 같은 입자물질은 쉽게 응축될 수 있는 물질들이 저절로 응집이나 응축은 입자물질의 입경이 증가함에 따라 속도는 급속도로 빨라져서 제거효율이 상승된다. 본 연구실험에서 탄산가스와 페놀의 제거효율은 각각 87.3%와 93.8%로 얻어졌다. 그리고 페놀 제거효율은 톨루엔과는 달리 상대습도의 증가에 따라 함께 증가되었고, 활성탄의 주입으로 제거효율도 증폭되었다. Joule-Thomson 계수는 상대습도 10%~50% 범위에서는 도입되는 압력이 높아짐에 따라 같이 상승하였다. 실험의 결과로는 도입되는 압력과 수분이 보텍스 사이클론의 처리효율에 미치는 영향은 공기 속에 함유되어 있는 대상물질의 물리화학적 특성과 입자물질의 특성에 따라 많은 영향을 받고 있음을 알 수 있고, 따라서 휘발성 유기화합물의 제거효율은 수분의 양과 입자물질의 물리화학적 특성을 조절함으로 제어할 수 있다고 판단된다.