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자료명/저자사항
자동차 실내 NO 및 VOC의 제거를 위한 제올라이트 흡착-단파장 자외선 하이브리드 기술 / 환경부 [편] 인기도
발행사항
[과천] : 환경부, 2009
청구기호
전자형태로만 열람가능함
형태사항
145 p. : 삽화, 도표 ; 30 cm
제어번호
MONO1200958622
주기사항
"유해대기오염물질 관리기술"의 연구과제임
주관연구기관: 한국과학기술연구원
최종보고서
연구책임자: 정종수
원문

목차보기더보기

표제지

제출문

보고서 초록

목차

제1장 서론 14

제1절 연구개발의 중요성 및 필요성 14

제2절 연구개발의 국내외 현황 19

제3절 연구개발 대상 기술의 차별성 23

제2장 연구개발의 목표 및 내용 24

제1절 연구의 최종목표 24

제2절 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 25

제3절 연도별 추진체계 26

제3장 연구개발 결과 및 활용계획 28

제1절 연구개발 결과 및 토의 28

1. 단파장 자외선에 의한 NOx 광산화 분해 제거(이미지참조) 32

2. 단파장 자외선과 TiO₂ (P-25)에 의한 VOC 및 NOx 광산화 분해 제거(이미지참조) 40

3. 제올라이트/MnO₂/ACF의 NOx 및 VOC 흡착 제거 성능 평가(이미지참조) 65

4. 기상 고온 TiO₂ 나노 입자 합성 76

5. 단파장 자외선과 기상고온 합성 TiO₂ 촉매 및 상용 TiO₂ 촉매(P-25)에 의한 NOx 및 톨루엔 광산화 분해 제거(이미지참조) 90

6. 이산화망간 촉매와 오존을 이용한 NO의 촉매 산화 특성 100

7. 단파장자외선/기상합성 TiO₂ 광촉매/MnO₂촉매를 이용한 VOC 및 NOx 광산화분해 하이브리드 기술(이미지참조) 108

8. 자동차 부착용 공기청정 모듈 설계 112

제2절 연구개발 결과 요약 114

제3절 연도별 연구개발목표의 달성도 115

제4절 연도별 연구성과(논문·특허 등) 116

제5절 관련분야의 기술발전 기여도 117

제6절 연구개발결과의 활용계획 118

제4장 참고문헌 120

부록 122

1. 특허 실적 : 특허 출원 122

2. SCI 논문게재 실적 141

Table 3.1. GC 분석 조건 46

Table 3.2. CO₂ 분석용 메타나이저 및 GC 분석 조건 47

Table 3.3. GC/MS 분석 조건 48

Table 3.4. UV 파장별 제거 성능 비교. 초기농도, 0.6ppm, 체류시간, 33초; 상대습도 40~50% 52

Table 3.5. 반응조건 변경에 따른 톨루엔 제거율 및 분해 생성물 변화 55

Table 3.6. 초순수 전·후단 공기 및 초순수 내에 포집된 알데히드 물질 농도 56

Fig. 3.1. Schematic diagram of the experimental apparatus for NOx removal using UV254+185 nm lamp.(이미지참조) 32

Fig. 3.2. Time course behavior of NO removal with UV irradiation. Residence time, 12 s; NO concentration, ca. 42 ppm; Relative humidity, ca. 40%; O2 concentration, 20%; Reaction temperature, 25℃. 33

Fig. 3.3. Ozone concentration formed from UV irradiation with and without NO feeding. 34

Fig. 3.4. Mass balance calculated from NO oxidation products analysis. Residence time, 12 s; NO concentration, ca. 42 ppm; Relative humidity, ca. 40%; O₂ concentration, 20%; Reaction temperature, 25℃. 35

Fig. 3.5. Effect of relative humidity on the total NOx removal. Residence time, 12 s; NO concentration, ca. 42 ppm; O₂ concentration, 20%; Reaction temperature, 25℃.(이미지참조) 36

Fig. 3.6. Effect of inlet NO concentration on total NOx removal. Residence time, 12 s; Relative humidity, ca. 40%; O₂concentration, 20%; Reaction temperature, 25℃.(이미지참조) 37

Fig. 3.7. Effect of residence time. Relative humidity, ca. 40%; O₂ concentration, 20% Reaction temperature, 25℃.(●), NOx removal efficiency from ca. 10 ppm NO gas (○), NO₂ concentration from ca. 10 ppm NO gas; (■), NOx removal...(이미지참조) 38

Fig. 3.8. Removal efficiency of reaction temperature. Residence time, 12 s Relative humidity, ca. 40%; O₂ concentration, 20% NO concentration, ca. 40 ppm. 39

Fig. 3.9. 유해물질 처리기술의 개념도. 41

Fig. 3.10. 단파장자외광에 의한 유해물질 광산화 제거 원리. 41

Fig. 3.11. 단파장 자외선과 TiO₂(P-25)에 의한 VOC 및 NOx 광산화 분해 실험 장치.(이미지참조) 42

Fig. 3.12. 단파장자외선과 광촉매 적용 광분해 반응기. 43

Fig. 3.13. 단파장자외선 램프의 크기 및 구조. 43

Fig. 3.14. 단파장자외선의 발생 파장 스펙트럼. 44

Fig. 3.15. KI 수용액 코팅 데뉴더(Denuder). 47

Fig. 3.16. 반응기 내부 분위기 가스에 의한 톨루엔 제거율 영향. 유입농도, 2 ppm; 체류시간, 33초. 50

Fig. 3.17. 상대습도의 영향. 톨루엔 농도, 10 ppmv; 체류시간, 16.5 s. 51

Fig. 3.18. 톨루엔 유입 농도의 영향. 체류시간, 33초; 상대습도 40~50%. 53

Fig. 3.19. 체류시간의 영향. 상대습도, 40~50%. 55

Fig. 3.20. BF₃/n-butanol 유도체화 방법을 적용한 GC/MS 분석에 의해 초순수 포집수에서 검출된 중간생성물들의 크로마토그램. 톨루엔 농도, 20 ppm; 체류시간, 33초; 상대습도 40~50%. 57

Fig. 3.21. 톨루엔의 광분해 과정에서 생성된 유기 에어로졸 생성 개수 분포. 58

Fig. 3.22. 단파장자외선 조사에 의한 오존 발생 특성. 체류시간 33초. 59

Fig. 3.23. 단파장자외선 조사에 의한 NO의 광산화 제거 결과. NO 농도, 약 0.6 ppm; 체류시간, 약 11초, 상대습도, 40~50%. 61

Fig. 3.24. NO 광산화 제거 반응의 물질 수지. 62

Fig. 3.25. NO의 광산화 제거 반응에서 상대습도 영향. NO 농도, 약 0.6 ppm; 체류시간, 약 11초. 63

Fig. 3.26. NO의 광산화 제거 반응에서 체류시간 영향. NO 농도, 약 0.6 ppm; 상대습도, 40~50%. 64

Fig. 3.27. NOx 및 VOC 흡착 제거 실험 장치도.(이미지참조) 66

Fig. 3.28. 제올라이트에 의한 NO 흡착 실험 결과. NO 유입농도, 약 41 ppm; 공간속도, 약 30,000 h-1; 상대습도, 30~40 %.(이미지참조) 67

Fig. 3.29. MnO₂에 의한 NO 제거 실험 결과. NO 유입농도, 약 43 ppm; 공간속도, 약 30,000 h-1; 상대습도, 30~40 %.(이미지참조) 68

Fig. 3.30. 제올라이트 및 MnO₂에 의한 NO₂ 제거 실험 결과. NO₂ 유입농도, 약 40 ppm; 공간속도, 약 30,000 h-1; 상대습도, 30~40 %.(이미지참조) 68

Fig. 3.31. MnO₂ 촉매에 의한 오존 분해 메커니즘. 70

Fig. 3.32. MnO₂ 촉매 및 오존 주입에 의한 NO₂ 제거 성능 평가. NO₂ 유입농도, 약 40 ppm; 오존 주입농도, 약 80 ppm, 공간속도, 약 30,000 h-1; 상대습도, 30~40 %.(이미지참조) 71

Fig. 3.33. 섬유상활성탄에 의한 VOC 성능 평가 실험 장치도. 72

Fig. 3.34. 섬유상활성탄에 의한 톨루엔 제거 실험 결과. 73

Fig. 3.35. 섬유상활성탄에 의한 자일렌 제거 실험 결과. 73

Fig. 3.36. Schematic diagram of the experimental setup for TiO₂ synthesis. 83

Fig. 3.37. XRD (X-ray diffraction) patterns of the TiO₂ nanoparticles. 84

Fig. 3.38. Anatase phase percentage in TiO₂ nanoparticles under various synthesis temperatures. 85

Fig. 3.39. SSA for TiO₂ nanoparticles under various synthesis temperatures. 86

Fig. 3.40. TEM images (30 nm scale) of TiO₂ nanoparticles under various synthesis temperatures. 87

Fig. 3.41. Thermally decomposed TiO₂ synthesis mechanism. 87

Fig. 3.42. UV-vis diffuse reflectance of P-25 and thermally decomposed catalysts at various temperatures. 88

Fig. 3.43. Photodegradation of P-25 and thermally decomposed catalysts at various temperatures. 89

Fig. 3.44. Schematic diagram of the experimental setup for NO or toluene photodegradation using UC irradiation and TiO₂. 90

Fig. 3.45. Variation of ozone concentrations at various residence time and temperatures. 91

Fig. 3.46. NO₂ concentrations at various residence time in the presence of UV irradiation. reaction temperature, 25℃; NO concentration, 500 ppb; relative humidity, 40%. 93

Fig. 3.47. NOx removal rate at various residence time in the presence of UV irradiation. reaction temperature, 25℃; NO concentration, 500 ppb; relative humidity, 40%.(이미지참조) 94

Fig. 3.48. NO₂ concentrations at various residence time in the presence of UV irradiation. reaction temperature, 25℃; NO concentration, 2000 ppb; relative humidity, 40%. 95

Fig. 3.49. NOx removal rate at various residence time in the presence of UV irradiation. reaction temperature, 25℃; NO concentration, 2000 ppb; relative humidity, 40%.(이미지참조) 96

Fig. 3.50. Toluene removal rate at various residence time in the presence of UV irradiation. reaction temperature, 25℃; toluene concentration, 500 ppb; relative humidity, 40%. 97

Fig. 3.51. Comparison of Life time between P-25 and synthesized TiO₂ at 900℃ Toluene Inlet concentration, 500 ppb; relative humidity, 40%; reaction temperature, 25℃. 99

Fig. 3.52. Schematic diagram of the experimental setup for catalytic oxidation of NO on MnO₂ in the presence of ozone. 101

Fig. 3.53. Integrated mechanism for NOx on MnO₂ in the presence of ozone.(이미지참조) 102

Fig. 3.54. Adsorptive desorptive characteristics of NO₂ over MnO₂ catalyst(NO₂ initial conc. : 50 ppm, space velocity : 10,000 h-1, MnO₂ catalyst temperature;30℃).(이미지참조) 103

Fig. 3.55(a). Variations of NO or NO₂ concentration at various catalytic temperatures on MnO₂ in the presence of ozone(O₃/NO ratio : 1.0, NO feeding concentration : 50 ppm, space velocity : 10,000 h-1).(이미지참조) 104

Fig. 3.55(b). Variations of NO or NO₂ concentration and NOx removal rate at various reaction temperatures and O₃/NO ratios on MnO₂ in the presence of ozone (NO feeding concentration : 50 ppm,...(이미지참조) 105

Fig. 3.56. Mass balance calculated from NO oxidation products analysis at various catalytic temperatures (O₃/NO ratio : 2.0). 106

Fig. 3.57. Schematic diagram of the experimental setup for NO or toluene photodegradation using UC irradiation/ TiO₂ catalyst/ MnO₂ catalyst. 108

Fig. 3.58. NOx concentration at each experimental conditions. reaction temperature, 25℃; NO concentration, 2,000 ppb; relative humidity, 40%.(이미지참조) 109

Fig. 3.59. Toluene concentration at each experimental conditions. reaction temperature, 25℃; toluene concentration, 500 ppb; relative humidity, 40%. 110

Fig. 3.60. 자동차 부착용 공기청정 모듈. 112

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