KR20000007018A - Air purifier, air conditioner, gas scrubber for removing chemical gas in the air by the ion exchange means - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이온교환수단(이온교환수지모듈)을 이용하여, 반도체 제조공장이나 비닐하우스, 돈사나 계사 혹은 우사와 같은 축사 등의 공기 중에 포함되어 있는 유해가스를 제거하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌, 폴리우레탄 등의 고분자 물질로 제작된 부직포 형태 또는 우레탄이나 올레핀 수지계 스펀지에 구형의 이온교환수지를 담지시킨 이온교환수지 유니트를 이용하여, 기상(氣狀) 또는 기(氣)-액(液) 혼합상의 산성가스와 알칼리성가스 또는 중성염을 흡착하고, 상기 이온교환수지 유니트 표면의 이온그룹에 흡착되어 있는 화학 이온 종들을 용리용액으로 탈리(脫離)시키는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for removing harmful gases contained in air, such as a semiconductor manufacturing plant, a plastic house, a pig house, a barn house, or a barn house, using an ion exchange unit (ion exchange resin module), and more specifically. For example, a gaseous phase or group (using a non-woven fabric made of a polymer material such as polypropylene, polyethylene, or polyurethane, or an ion exchange resin unit in which a spherical ion exchange resin is supported on a urethane or olefin resin sponge may be used. And (b) an apparatus for adsorbing an acid gas and an alkaline gas or a neutral salt in a liquid-liquid mixed phase and desorbing chemical ion species adsorbed to an ion group on the surface of the ion exchange resin unit with an elution solution. .
일반적으로, 화학약품을 사용하는 제조공장에는, 제품의 제작과정에서 배출되는 기상의 산성가스와 알칼리성가스를 제거하기 위해, 습식 스크러버(scrubber)가 설치된다.In general, a chemical scrubber is provided with a wet scrubber to remove acidic and alkaline gases in the gaseous phase emitted during the manufacturing process of the product.
도6은 전술한 종래의 습식 스크러버중, 3상유동층 스크러버를 개략적으로 도시한 도면으로, 내부의 패킹재(83)와 데미스터(demister)(81)로 인한 압력의 손실이 발생하여 동력이 많이 소비됨은 물론 상기 패킹재(83)상에 스프레이어(82)로 화학세정수를 분무하기 때문에, 펌프(미도시) 동력이 많이 소비되는 문제점이 있다.FIG. 6 is a view schematically showing a three-phase fluidized bed scrubber of the above-described conventional wet scrubber, in which a loss of pressure due to the packing material 83 and the demister 81 is generated, resulting in a large amount of power. Of course, since the chemical cleaning water is sprayed by the sprayer 82 on the packing material 83, there is a problem that a lot of pump (not shown) power is consumed.
또한, 화학약품이 생산수율에 지대한 영향을 미치는 반도체 제조공장이나 전자 관련 공장에서는, 공기 중에 함포되어 있는 수∼수백 ppb의 산성가스 및 알칼리성가스를 건식(乾式) 케미컬 필터로 제거하고 있다.In addition, in semiconductor manufacturing plants and electronics-related plants where chemicals have a great influence on production yields, dry chemical filters remove several to several hundred ppb of acid and alkaline gases contained in air.
그런데, 전술한 건식 케미컬 필터는 3개월∼2년마다 교체해야 하고, 또 교체한 필터는 산업폐기물로 처리를 하고 있는 실정이어서, 비경제적일 뿐만 아니라 환경에도 나쁜 영향을 미치는 단점이 있다.However, the dry chemical filter described above has to be replaced every three months to two years, and the replaced filter is treated with industrial waste, which is disadvantageous as well as uneconomical.
본 발명은 이러한 종래 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 이온교환수단(또는 이온교환수지모듈)을 이용하여 공기 중의 유해가스를 제거할 수 있는 장치를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been made to solve such a conventional problem, an object of the present invention is to provide a device capable of removing harmful gases in the air by using an ion exchange means (or ion exchange resin module).
또한, 본 발명은 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌, 폴리우레탄 등의 고분자 물질로 제작된 부직포형태의 이온교환수지 유니트 또는 우레탄, 올레핀 수지계 스펀지에 구형이나 비드형의 이온교환수지를 담지시킨 유니트를 이용하여 기상(氣狀) 또는 기액(氣液) 혼합상의 산성가스와 알칼리성가스 또는 중성염을 흡착하고, 상술한 이온교환수지 유니트의 표면에 흡착되어 있는 화학 이온 종들을 케미컬 용리용액으로 탈리(脫離)시킴으로서, 반영구적으로 사용할 수 있는 장치를 제공함에 목적이 있다.In addition, the present invention provides a gas phase using a non-woven ion exchange resin unit made of a polymer material such as polypropylene, polyethylene, or polyurethane, or a unit in which a spherical or bead type ion exchange resin is supported on a urethane or olefin resin sponge. V) adsorbing acid gas and alkaline gas or neutral salt in the gas phase or gas-liquid mixed phase and desorbing the chemical ion species adsorbed on the surface of the ion exchange resin unit described above with a chemical elution solution. The purpose is to provide a device that can be used as.
상기 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 유해가스 제거용 이온교환수지모듈은, 공기 중의 산성가스와 알칼리성가스를 제거하기 위한 부직포 형태 또는 스펀지에 담지된 형태의 이온교환수지 유니트와, 상기 이온교환수지 유니트의 표면에 흡착되어 있는 유해가스 이온을 탈리시키기 위한 용리용액 공급수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The ion exchange resin module for removing harmful gas of the present invention, which is provided to achieve the above object, comprises an ion exchange resin unit in the form of a nonwoven fabric or a sponge supported to remove acid and alkaline gases in air, and the ion exchange Eluent solution supply means for desorbing the harmful gas ions adsorbed on the surface of the resin unit.
도1a는 본 발명에 따른 수직형의 유해가스 제거용 이온교환수지모듈을 도시한 일부 파단 사시도,Figure 1a is a partially broken perspective view showing an ion exchange resin module for removing the harmful gas of the vertical type according to the present invention,
도1b는 본 발명의 이온교환수지모듈에 내장되는 연속형 이온교환수지 유니트의 여러가지 실시예를 나타낸 도면,1B is a view showing various embodiments of a continuous ion exchange resin unit incorporated in an ion exchange resin module of the present invention;
도1c는 본 발명의 이온교환수지모듈에 내장되는 독립형 유니트의 여러가지 실시예를 나타낸 도면,Figure 1c is a view showing various embodiments of a stand-alone unit built in the ion exchange resin module of the present invention,
도2는 본 발명에 따른 유해가스 제거용 이온교환수지모듈이 사용된 스크러버의 제1예의 구성(수평방향설치)을 나타낸 도면,Figure 2 is a view showing the configuration (horizontal installation) of the first example of the scrubber used the ion exchange resin module for removing harmful gases according to the present invention,
도3은 본 발명에 따른 유해가스 제거용 이온교환수지모듈이 사용된 스크러버의 제2예의 구성(수직방향설치)을 나타낸 도면,3 is a view showing the configuration (vertical installation) of the second example of the scrubber in which the ion exchange resin module for removing harmful gases according to the present invention is used;
도4는 본 발명의 유해가스 제거용 이온교환수지모듈을 공기조화기에 결합시켜 사용하는 상태의 도면,4 is a view showing a state in which the ion exchange resin module for removing harmful gases of the present invention is used in combination with an air conditioner;
도5는 본 발명의 유해가스 제거용 이온교환수지모듈을 청정실 내에 설치한 상태를 나타낸 개략적인 사용 상태도,5 is a schematic use state diagram showing a state in which an ion exchange resin module for removing harmful gases is installed in a clean room;
도6은 종래의 습식 스크러버중, 3상유동층 스크러버를 나타낸 도면.Figure 6 is a view showing a three-phase fluidized bed scrubber of the conventional wet scrubber.
〔도면 부호의 설명〕[Description of Drawing Reference]
1...분진제거용 프리필터, 2...이온교환수단,1 ... dust prefilter, 2 ... ion exchange means,
3...모듈, 4,10...펌프,3 ... module, 4,10 ... pump,
5...용리용액탱크, 6...페하측정기,5 eluent tank, 6 pH meter,
7...농도조절수단, 8...농도조절 밸브,7 ... concentration control means, 8 ... concentration control valves,
9...케미컬 공급탱크, 11...모듈 케이스,9 ... chemical supply tank, 11 ... module case,
12...이온교환수지 유니트, 13...드레인관,12 ... ion exchange resin unit, 13 ...
14...드레인판, 15...분산수단(다공판, 직물)14 ... drain plate, 15 ... dispersion means (perforated plate, fabric)
16...스프레이관, 17...팬,16 ... spray tube, 17 ... fan,
18...공기정화기, 19...청정실,18 air purifier, 19 clean room,
C...챔버, IL...입구,C ... chamber, IL ... entrance,
OL...출구.OL ... exit.
먼저, 본 명세서에서 사용되는 용어의 개념을 설명한다.First, the concept of terms used in the present specification will be described.
본 발명에서 "유해가스"란 반응성이 있고 물에 용해되어 산성 또는 알칼리성을 나타내는 가스 성분으로서 반도체 등의 제조시 첨가되는 경우 제품의 품질을 손상시키거나, 식물체의 표피 또는 동물체의 점막을 통해 생체에 침투하는 경우 생체의 건강과 생육을 저해하게 되는, 상온에서 기체상태의 물질을 말한다.In the present invention, "harmful gas" is a gas component which is reactive and is dissolved in water and exhibits acidity or alkalinity, and when added in the manufacture of semiconductors, impairs the quality of products, When penetrated, it refers to a gaseous substance at room temperature that inhibits the health and growth of the living body.
또한 편의상 수용액상에서 음전하를 띠는 유해가스를 "산성가스"로, 반대로 수용액상에서 양전하를 띠는 유해가스를 "알칼리성가스"로 칭하기로 한다.In addition, for convenience, a harmful gas having a negative charge in an aqueous solution is referred to as an "acid gas", whereas a harmful gas having a positive charge in an aqueous solution is referred to as an "alkaline gas".
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 이온교환수지모듈 및 이를 적용하여 공기 중의 유해가스를 제거하는 장치에 대해서, 그 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, with respect to the ion exchange resin module according to the present invention and a device for removing harmful gases in the air by applying the same, the configuration thereof will be described in detail.
첨부한 도면중 도1a는, 전술한 본 발명의 유해가스 제거용 이온교환수지모듈을 도시한 일부 파단 사시도이다.1A is a partially broken perspective view of the ion exchange resin module for removing a harmful gas of the present invention described above.
상기의 도면을 통해서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 모듈(3)은,As can be seen from the above drawings, the module 3 of the present invention,
전·후면의 중앙부분이 개방된 모듈 케이스(11)와; 상기 모듈 케이스(11)에 내장되는 다수의 이온교환수지 유니트(12)와; 상기 모듈 케이스(11)와 이온교환수지 유니트(12) 사이에 설치되어 이온교환수지 유니트(12)의 상부에 용리용액을 분사하는 스프레이관(16)과; 상기 스프레이관(16)과 이온교환수지 유니트(12)사이에 재치되어 스프레이관(16)에서 분사된 용리용액을 상기 이온교환수지 유니트(12) 상부 전면에 균일하게 분산시키는 분산수단(15)과; 상기 이온교환수지 유니트(12)의 하부와 상기 모듈 케이스(11)의 바닥 사이에 설치되어 중력에 의해서 낙하한 용리용액을 배출하기 위하여 수집하는 드레인판(14)과; 상기 드레인판(14)의 일측과 연결되어 드레인판(14)에 수집된 용리용액을 배출시키는 드레인관(13);를 포함하여 구성된다.A module case 11 in which a center portion of the front and rear sides is opened; A plurality of ion exchange resin units (12) embedded in the module case (11); A spray tube (16) installed between the module case (11) and the ion exchange resin unit (12) to inject an eluent solution on the upper portion of the ion exchange resin unit (12); Dispersing means (15) placed between the spray tube (16) and the ion exchange resin unit (12) to uniformly disperse the elution solution sprayed from the spray tube (16) on the upper surface of the ion exchange resin unit (12); ; A drain plate (14) installed between the lower portion of the ion exchange resin unit (12) and the bottom of the module case (11) to collect the eluting solution dropped by gravity; And a drain pipe 13 connected to one side of the drain plate 14 to discharge the elution solution collected in the drain plate 14.
모듈 케이스(11)는 모듈을 구성하는 부품을 내장하고 고정하는 기능을 하며, 전후면 개방부를 통해 유해가스가 함유된 공기가 유입 배출된다.The module case 11 functions to embed and fix components constituting the module, and air containing harmful gas is introduced and discharged through the front and rear openings.
상기 이온교환수지 유니트(12)는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 중에서 선택된 어느 한가지 플라스틱으로 제작된 것으로서, 그의 외표면에 이온 기능기(ionic functional group)가 공유 결합되어 있는 부직포, 또는 우레탄이나 올레핀 수지계 스펀지의 표면에 구형의 이온교환수지를 담지시킨 형태로서 판형인 것이 바람직하다. 따라서, 예컨데, 수용액상에서 음이온을 띠게 되는 유해가스의 제거를 위해서는 양이온 기능기 예를들면, -N(CH3)3 +, -NH2 +등이 공유결합되어 있는 음이온교환 기재(matrix 즉, 부직포 또는 스펀지)를, 양이온을 띠게 되는 유해가스의 제거를 위해서는 음이온 기능기 예를들면, -SO3 -, -COO-등이 공유결합되어 있는 양이온교환 기재를 적용하게 된다. 이온교환수지 유니트(12)의 설치 개수 및 배치 형태는 다양하게 할 수 있다.The ion exchange resin unit 12 is made of any one selected from polypropylene, polyethylene, and polyurethane, and a nonwoven fabric having an ionic functional group covalently bonded to its outer surface, or a urethane or olefin resin system. It is preferable that the spherical ion exchange resin is supported on the surface of the sponge to have a plate shape. Thus, for example, in order to remove the harmful gas that becomes anion in an aqueous solution, a cation functional group such as -N (CH 3 ) 3 + , -NH 2 +, etc. is covalently bonded to an anion exchange base (matrix, that is, nonwoven fabric) or sponge), a, to the removal of harmful gases that takes on a cation, for example, anionic functional group, -SO 3 -, -COO -, etc. is applied to a cation exchange substrate is covalently bound. The number and arrangement of the ion exchange resin units 12 can be varied.
즉, 모듈 케이스의 크기에 따라 이온교환수지 유니트(12)를 1개 내지 복수개 설치할 수 있으며, 부직포나 스펀지 등의 매질을 고정판이나 고정바에 둘러감아서 된 유니트(12)를 서로 이격되게 독립적으로 설치하여 유니트와 유니트 사이로 공기가 유동하게 할 수도 있으며, 각 유니트를 연결형(또는 일체형)으로 설치하여 공기가 부직포 또는 스펀지를 통하여 유동하게 할 수도 있다. 또한 이온교환수지 유니트(12)의 설치 방향도 공기의 유동방향과 평행하게 수직 또는 수평으로 설치할 수도 있고, 유동하는 공기의 흐름에 직각이 되도록 설치할 수도 있으며, 경우에 따라서는 공기의 유동방향에 대하여 소정의 각도로 경사진 형태로 설치할 수도 있다(도1a∼도1c 참조).That is, one to a plurality of ion exchange resin units 12 may be installed according to the size of the module case, and the unit 12, which is formed by enclosing a medium such as a nonwoven fabric or a sponge, around the fixing plate or the fixing bar, is installed independently from each other. The air can flow between the unit and the unit, and each unit can be installed in a connected type (or integrated type) to allow air to flow through the nonwoven fabric or sponge. In addition, the installation direction of the ion exchange resin unit 12 may also be installed vertically or horizontally in parallel with the flow direction of the air, or may be installed to be perpendicular to the flow of the flowing air, and in some cases, with respect to the flow direction of the air. It may be provided in a form inclined at a predetermined angle (see Figs. 1A to 1C).
상기 모듈 케이스(11)와 이온교환수지 유니트(12) 사이에는 스프레이관(16)이 설치되어 외부의 용리용액탱크(5)로부터 이송된 용리용액을 이온교환수지 유니트(12)의 상부로 분사하게 된다. 유니트(12)의 이온기능기의 종류와 분사되는 용리용액의 액성은, 제거하고자 하는 유해가스가 수용액상일 때의 액성에 따라 결정된다. 즉, 유해가스가 수용액상에서 음전하를 띠면(즉, 산성가스인 경우) 이온기능기는 양이온인 것을 사용하며, 알칼리성의 용리용액을 분사한다. 반대로 유해가스가 수용액상에서 양전하를 띠면(즉, 알칼리성가스인 경우) 이온기능기는 음이온인 것을 사용하며, 산성의 용리용액을 분사한다.A spray tube 16 is installed between the module case 11 and the ion exchange resin unit 12 to spray the eluting solution transferred from the external eluting solution tank 5 to the top of the ion exchange resin unit 12. do. The type of the ion functional group in the unit 12 and the liquidity of the eluting solution to be injected are determined depending on the liquidity when the harmful gas to be removed is in the form of an aqueous solution. That is, when the noxious gas is negatively charged in the aqueous solution (i.e., acidic gas), the ionic functional group is a cation, and the alkaline elution solution is injected. On the contrary, when the harmful gas is positively charged in the aqueous solution (that is, alkaline gas), the ion functional group is an anion, and the acidic elution solution is injected.
용리용액은 소량씩 계속적으로 분사될 수도 있고 경우에 따라서는 소정의 시간간격마다 한번씩 분사될 수도 있다.The eluting solution may be continuously sprayed in small amounts, or in some cases, may be sprayed once every predetermined time interval.
상기 스프레이관(16)에서 분사된 용리용액을 보다 균일하게 분산시키기 위해서 상기 스프레이관(16)과 이온교환수지 유니트(12)사이에 분산수단(15)을 설치하는데 미세한 구멍이 형성된 얇은 판 또는 거즈, 스폰지, 직물 등 산성 또는 알칼리성 수용액에 내성이 있으면서 수용액이 균일하게 분산되도록 모세관이 있는 재질의 것이 바람직하다. 이들 분산수단은 개별적으로도 사용이 가능하지만, 2개 이상을 함께 설치할 수도 있다.In order to distribute the elution solution sprayed from the spray tube 16 more uniformly, a thin plate or gauze having a fine hole formed therebetween for dispersing means 15 between the spray tube 16 and the ion exchange resin unit 12. It is preferable that the material has a capillary tube so that the aqueous solution is uniformly dispersed while being resistant to an acidic or alkaline aqueous solution such as sponge, fabric, and the like. These dispersing means can be used individually, but two or more of them can be provided together.
드레인판(14)은, 전술한 이온교환수지 유니트(12)의 하단부를 지지함과 동시에, 유니트(12)의 상부에 분사된 용리용액이 유니트의 부직포 또는 스폰지를 따라 또는 물방울이 되어 낙하한 용리용액을 드레인관(13) 쪽으로 모아서 배출하기 위한 것으로서, 상기 이온교환수지 유니트(12)의 하부와 상기 모듈 케이스(11)의 바닥 사이에 설치된다. 드레인판(14)의 일측에는 드레인판(14)에 수집된 용리용액을 배출시키는 드레인관(13)이 설치되어 있으며, 수집된 용리용액은 드레인관(13)을 통해 용리용액탱크(5)로 회수된다.The drain plate 14 supports the lower end of the ion exchange resin unit 12 described above, and the elution solution sprayed on the upper portion of the unit 12 falls along the nonwoven fabric or sponge of the unit or as a drop of water. The liquid is collected and discharged toward the drain tube 13, and is installed between the lower portion of the ion exchange resin unit 12 and the bottom of the module case 11. One side of the drain plate 14 is provided with a drain pipe 13 for discharging the eluted solution collected in the drain plate 14, the collected eluent solution through the drain pipe 13 to the eluent tank (5) It is recovered.
이와 같은 본 발명의 모듈이 작동하여 공기중의 유해가스를 제거하는 과정을 설명한다.The operation of the module of the present invention as described will be described the process of removing harmful gases in the air.
먼저 모듈 케이스(11)의 개방된 일측면(유입구)으로 유해가스가 함유된 공기가 유입되고 유입공기는 이온교환수지 유니트(12)의 부직포 또는 스폰지의 측면으로(독립형 유니트인 경우), 또는 부직포나 스폰지를 관통하여(연속형 유니트인 경우) 개방된 타측 일면(배출구)으로 빠져나간다. 이 과정에서 공기중의 유해가스가 상기 유니트의 부직포나 스폰지에 공유결합된 이온기능기와 이온결합함으로써 공기에서 제거된다. 이 상태에서, 유해가스 이온의 전하(음이온 또는 양이온)에 따라 상술한 바와 같은 용리용액을 가하면, 유해가스 이온은 용리용액 중의 반대 전하 이온과 이온결합하여 안정한 염을 형성하면서 물에 용해되어 낙하하는 용리용액과 함께 배출된다. 따라서 모듈을 통과하여 나온 공기에는 특정 유해가스가 제거되는 것이다. 만일 양이온기능기를 갖는 유니트(12)가 적용되고 알칼리성 용리용액을 사용하는 모듈과, 음이온기능기를 갖는 유니트(12)가 적용되고 산성 용리용액을 사용하는 모듈을 연속으로 설치하는 경우, 공기 중의 모든 유해가스를 제거할 수 있게 된다.First, air containing noxious gas flows into the open side (inlet) of the module case 11, and the inflow air is directed to the side of the nonwoven fabric or sponge of the ion exchange resin unit 12 (if the standalone unit), or the nonwoven fabric. B. Pass through the sponge (in case of continuous unit) and exit to the other open side (outlet). In this process, harmful gases in the air are removed from the air by ion-bonding with an ionic function covalently bonded to the nonwoven fabric or sponge of the unit. In this state, when the elution solution as described above is added in accordance with the charge (anion or cation) of the noxious gas ions, the noxious gas ions are dissolved in water and fall while being ionically bonded to the opposite charge ions in the eluent solution to form a stable salt. Drained with eluent. Therefore, certain harmful gases are removed from the air passing through the module. If a unit 12 having a cationic functional group is applied and using an alkaline eluent and a module 12 having an anionic functional group and a module using an acidic eluent are successively installed, all harmful substances in the air The gas can be removed.
이상과 같이 이온교환수단을 모듈화하면, 흡·탈착에 의한 재생이 가능하여 반영구적으로 사용할 수 있으며, 일정 시간후 성능이 저하된 모듈만 교체하면 정상적인 운행이 가능하므로 매우 경제적이며, 교체작업 시간이 대폭 줄어드는 것은 물론, 시스템의 소형화 및 양산화가 가능하게 되어 여러 면에서 유리할 뿐 아니라, 각 모듈(3)의 상층부에 배설되는 스프레이관(16)을 통해, 용리용액을 분사하여 이온교환수지 유니트(12)의 이온기능기에 흡착되어 있던 유해가스성분을 계속해서 탈리·제거시킴으로서, 이온교환수지 유니트를 일정시기 마다 교체하지 않아도 그 성능을 유지할 수 있는 장점이 있다.If the ion exchange means is modular as described above, regeneration by adsorption and desorption is possible, and thus it can be used semi-permanently. In addition to being reduced, the system can be miniaturized and mass-produced, which is advantageous in many respects, and the ion exchange resin unit 12 is sprayed with an elution solution through a spray tube 16 disposed in the upper layer of each module 3. By continuously removing and removing the harmful gas component adsorbed on the ion functional group, the ion exchange resin unit can maintain its performance even if it is not replaced at regular intervals.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 또한 상술한 이온교환수지 모듈(3)을 적용한 공기를 정화하는 장치를 제공한다. 여기서 "공기를 정화하는 장치"란 공기중에 포함된 분진, 각종 유독가스 등을 제거하는 장치로서 통상적으로 공기정화기, 공기조화기, 가스 스크러버 등을 총칭하는 용어이다. 이하 첨부된 도면을 참조하면서 그 구성을 상세하게 설명한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention also provides an apparatus for purifying air to which the ion exchange resin module 3 described above is applied. Here, the "air purification device" is a device for removing dust, various toxic gases, and the like contained in air, and generally refers to an air purifier, an air conditioner, a gas scrubber, and the like. Hereinafter, the configuration thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2는, 본 발명에 따라 구성된 유해가스 제거용 이용교환수지모듈을 적용한 공기 정화장치의 제1예의 사용상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.Fig. 2 is a view schematically showing the use state of the first example of the air purifying device to which the utilization exchange resin module for removing noxious gas constructed in accordance with the present invention is applied.
상기의 도면에서 참조되는 바와 같이, 본 발명의 제1예의 장치는,As referred to in the above drawings, the apparatus of the first example of the present invention,
수평방향으로, 공기의 유동이 가능하도록 전·후 양측에 각각 입구(IL)와 출구(OL)가 형성되는 가스흡착챔버(C)와; 상기 가스흡착챔버의 입구(IL)측 가까이에 설치되어, 챔버의 안으로, 유해가스가 내포되어 있는 공기를 강제로 송풍하는 팬(17)과; 상기 가스흡착챔버 내로 도입된 공기로부터 직경 수㎛ 이상의 입자상 분진을 제거하기 위해, 상기 챔버의 입구(IL)측 가까이에 내장되는 프리필터(pre-filter)(1)와; 상기 프리필터를 거쳐나온 유해가스를 이온교환방법에 의해서 흡착할 수 있도록, 챔버의 출구측(OL) 가까이에 공기의 유동방향과 평행하게 내장되는 다수의 이온교환수단(2)과; 상기 이온교환수단을 구성하는 각 이온교환수지모듈(3)의 드레인관과 스프레이관이 매니폴드(manifold)를 통해 연결되는 하나 또는 둘 이상의 용리용액탱크(5)와; 상기 용리용액탱크와 각각 연결된 스프레이관 내에 용리용액을 가압·수송하기 위한 통상의 펌프(4)와; 상기 용리용액탱크에 설치된 페하측정기(pH meter)(6)의 감지신호에 의해서, 용리용액탱크 내의 용리용액농도를 조절할 수 있게 구성된 농도조절수단(7);으로 구성되어 있다.A gas adsorption chamber C in which an inlet IL and an outlet OL are formed on both sides of the front and rear sides so as to allow the flow of air in a horizontal direction; A fan (17) installed near the inlet (IL) side of the gas adsorption chamber, forcibly blowing air containing noxious gas into the chamber; A pre-filter (1) embedded near the inlet (IL) side of the chamber to remove particulate matter of several micrometers in diameter or more from air introduced into the gas adsorption chamber; A plurality of ion exchange means (2) built in parallel to the flow direction of air near the outlet side (OL) of the chamber so as to adsorb the harmful gas passing through the prefilter by an ion exchange method; One or more eluting solution tanks 5 in which the drain pipe and the spray pipe of each ion exchange resin module 3 constituting the ion exchange means are connected through a manifold; A conventional pump (4) for pressurizing and transporting the eluting solution into a spray tube respectively connected to the eluting solution tank; Concentration control means (7) configured to control the concentration of the eluent in the eluent tank by the detection signal of the pH meter (6) installed in the eluent solution tank.
상기의 구성 요소중, 용리용액탱크(5)는, 도면에서 보는 것처럼 바닥면이 경사져 있고, 하부의 일측에는 배출관이 관설되어 있다.Among the above components, the eluent solution tank 5 has an inclined bottom surface as shown in the drawing, and a discharge pipe is provided on one side of the lower portion.
또한, 하나의 용리용액탱크에는 산성(양이온) 또는 알칼리성(음이온) 용리용액밖에는 저장할 수 없기 때문에, 특별히 한 종류의 가스가 문제로 되고 있는 지역이 아니라면, 적어도 2개이상의 용리용액탱크를 설치해야만 소기의 목적을 달성할 수 있다. 그러나, 만약 한 종류의 가스만이 문제로 되고 있다면, 도2에 도시된 구성요소중에서 어느 일측의 구성요소들 예컨대, 파이프라인과 용리용액탱크 및 이와 관련된 요소들을 생략해도 무방하다.In addition, since only one acidic (cationic) or alkaline (anionic) eluent can be stored in one eluent tank, at least two eluent tanks must be installed unless the gas is a problem. Can achieve the purpose. However, if only one type of gas is a problem, any of the components shown in Fig. 2, such as pipelines and eluent tanks and their associated elements, may be omitted.
또한, 상기의 농도조절수단(7)은, 용리용액탱크(5) 내의 농도가 콘트롤패널(도시하지 않음)에 설정되어 있는 범위 내에 들도록 콘트롤패널의 제어명령에 따라 개폐되는 농도조절 밸브(8)와, 상기 농도조절 밸브를 통해 전술한 용리용액탱크 내로 공급할 물이나 용리용액이 임시 저장되는 케미컬 공급탱크(supply tank)(9)와, 이들을 연결하는 파이프라인으로 구성된다.In addition, the concentration control means 7 is the concentration control valve 8 that is opened and closed in accordance with the control command of the control panel so that the concentration in the eluent solution tank 5 falls within the range set in the control panel (not shown). And a chemical supply tank 9 for temporarily storing the water or the eluent to be supplied into the above-mentioned eluent tank through the concentration control valve, and a pipeline connecting them.
그러나, 전술한 케미컬 공급탱크(9)의 위치가 용리용액탱크(5)의 위치보다 낮거나 또는 탱크 내부의 압력이 낮아 자연스럽게 물이나 용리용액을 공급할 수 없는 경우에는, 상기의 파이프라인 상에 가압·수송용 펌프(10)를 설치할 수 있다.However, when the position of the chemical supply tank 9 described above is lower than the position of the eluent tank 5 or the pressure in the tank is low to naturally supply water or the eluent solution, the pressure is applied to the pipeline. Transport pump 10 can be installed.
이상과 같이 구성된 본 발명의 제1예의 작용은 다음과 같다.The operation of the first example of the present invention configured as described above is as follows.
처리구역(예컨대, 반도체 제조공장 내부) 내의 공기 중에 포함되어 있는 산성가스나 알칼리성가스를 제거하기 위해서는, 정화 처리할 공기를 챔버(C) 내에 강제로 송풍시켜야 한다. 즉, 제1예의 장치는, 공기의 유동이 수평방향으로 이루어져야 하기 때문에, 입구(IL)쪽에서 가압하여 공급치 않으면, 소기의 목적을 달성할 수 없게 된다. 따라서, 챔버(C)의 입구(IL)측에는, 유해가스가 포함되어 있는 공기를 가압할 수 있는 수단으로서, 팬(fan)(17)과 같은 공기가압수단을 설치한다.In order to remove the acidic gas or alkaline gas contained in the air in a processing zone (for example, inside a semiconductor manufacturing plant), the air to be purged must be forcedly blown into the chamber C. That is, in the apparatus of the first example, since the flow of air must be made in the horizontal direction, the desired purpose cannot be achieved unless it is pressurized and supplied from the inlet IL side. Therefore, an air pressurizing means such as a fan 17 is provided on the inlet IL side of the chamber C as a means capable of pressurizing air containing noxious gas.
상기의 팬(17)에 의해서 챔버(C) 안으로 유입된 공기는, 챔버 내의 입구측 가까이에 설치되어 있는 프리필터(1)와 본 발명의 상기 이온교환수지 모듈의 집합체인 이온교환수단(2)을 통과하면서 청정한 상태로 여과된다.The air introduced into the chamber C by the fan 17 is a prefilter 1 installed near the inlet side of the chamber and the ion exchange means 2 which is an assembly of the ion exchange resin module of the present invention. It is filtered in a clean state while passing through.
상기 구성 요소중, 프리필터(1)는 공기 중에 포함된 직경 수㎛ 이상의 분진(粉塵)을 제거하기 위한 것으로서, 부직포 형태나 스펀지 형태로 제공된 이온교환수지 유니트의 오염을 방지하여 그 성능을 유지시키는 역할을 한다. 따라서, 상기의 프리필터를 통과한 공기에는, 미세한 분진과 유해가스만이 포함되어 있다.Among the above components, the prefilter 1 is for removing dust having a diameter of several μm or more contained in air, and prevents contamination of the ion exchange resin unit provided in the form of a nonwoven fabric or a sponge to maintain its performance. Play a role. Therefore, only fine dust and noxious gas are contained in the air which passed the said prefilter.
이상의 단계를 거쳐나온 공기 중의 유해가스는, 서로 이격되어 있는 다수의 이온교환수단(2)을 통과하면서 이온교환수지 유니트의 표면에 흡착된다. 예를 들어, 상기의 이온교환수단(2)이 2개의 칼럼으로 설치되어 있는 경우, 첫 번째 칼럼의 위치에 있는 이온교환수단(2)에서는 음이온상태의 산성가스가 양이온기능기가 공유 결합되어 있는 이온교환수지 유니트에 흡착되고, 두 번째 칼럼의 위치에 있는 이온교환수단(2)에서는 양이온상태의 알칼리성가스가 흡착된다.Hazardous gases in the air passed through the above steps are adsorbed onto the surface of the ion exchange resin unit while passing through a plurality of ion exchange means 2 spaced apart from each other. For example, in the case where the ion exchange means 2 is provided in two columns, in the ion exchange means 2 at the position of the first column, the acid gas in an anion state is covalently bonded to a cation functional group. The ion exchange means 2 adsorbed to the exchange resin unit and the ion exchange means 2 at the position of the second column adsorbs the alkaline gas in the cation state.
상기 흡착·제거과정에서, 공기중에 함유된 유해가스의 약 90% 이상이 제거되며, 정화된 공기는 챔버의 출구(OL)를 통해 외부로 배기된다.In the adsorption / removal process, about 90% or more of the harmful gas contained in the air is removed, and the purified air is exhausted to the outside through the outlet OL of the chamber.
그런데, 상기의 과정이 계속적으로 반복되면, 용리용액탱크 내의 농도가 점차 저하되어 더이상 용리작용을 할 수 없게 됨으로, 산성 또는 알칼리성의 용리용액을 보충해 주어야 한다.However, if the above process is continuously repeated, the concentration in the eluting solution tank gradually decreases, so that the eluting action can no longer be performed, and an acidic or alkaline eluting solution must be replenished.
본 발명에서는 이러한 경우를 대비하여, 용리용액탱크 내의 페하(pH)를 자동으로 검출할 수 있는 페하측정기(pH meter)(6)를 상기의 용리용액탱크에 함께 설치하였으며, 상기 페하측정기의 신호에 의해서, 필요한 만큼의 용리용액을 보충해 줄 수 있도록, 콘트롤패널(도시하지 않음)로 제어되는 농도조절수단(7)을 제공하고 있다.In the present invention, a pH meter 6 capable of automatically detecting pH in the eluent tank was installed in the eluent tank together with the signal of the pH meter. Thereby, the concentration adjusting means 7 controlled by a control panel (not shown) is provided so that the required amount of the eluting solution can be replenished.
첨부도면중 도3은, 본 발명에 따른 유해가스 제거용 이온교환수지모듈이 사용된 제2예의 구성(수직구조)을 나타낸 도면이다.3 is a view showing the configuration (vertical structure) of the second example in which the ion exchange resin module for removing noxious gas according to the present invention is used.
상기 도면에서 참조되는 것처럼, 제2예의 유해가스 제거장치는, 제1예의 구성과 비교하여, 챔버가 수직한 상태인 것을 제외하고는 모든 구성요소가 동일하다.As referred to in the figure, all the components are the same in the noxious gas removing device of the second example except that the chamber is in a vertical state as compared with the structure of the first example.
이처럼, 본 발명에서 제1예와 제2예의 유해가스 제거장치를 제공하는 이유는, 설치 위치에 따라 선택할 수 있도록 하기 위해서이다. 예컨대, 본 발명의 제1예의 장치(수평설치구조)는, 각 구성요소들의 총 설치넓이(면적)가 넓다는 단점이 있기는 하지만, 별도의 지지구가 없어도 설치가 가능하다는 장점이 있어, 옥상용으로 접합하게 구성된 것이다.Thus, the reason for providing the harmful gas removal apparatus of the 1st example and the 2nd example in this invention is to make it selectable according to an installation position. For example, the device (horizontal installation structure) of the first example of the present invention has a disadvantage in that the total installation area (area) of each component is large, but it is advantageous in that it can be installed without a separate support, and thus the rooftop It is configured to be bonded for dragons.
이에 대해, 제2예의 장치(수직설치구조)는, 설치높이가 높기 때문에 별도의 지지구가 요구되는 단점이 있기는 하지만, 전체적으로 설치면적이 작아 지상 설치용으로 적합하다는 특징이 있다. 전술한 제2예의 장치는, 제1예의 장치와 그 구동방식과 작용이 동일하므로, 여기서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.On the other hand, the device of the second example (vertical mounting structure) has a disadvantage in that a separate support tool is required because of the high installation height, but the overall installation area is small and suitable for ground installation. Since the device of the second example described above has the same operation as that of the device of the first example, its detailed description is omitted here.
도4는 본 발명의 유해가스 제거용 이온교환수지모듈을 공기정화기와 결합시킨 상태를 나타낸 것으로서, 상기의 도면을 통해 참조되는 것처럼, 팬(17)에 의해서 본 발명의 가스흡착챔버(C) 안으로 도입되어 청정 처리된 공기는, 우리가 일상생활 속에서 접하는 공기보다 훨씬 깨끗하므로 통상의 공기정화기(18)에 본 발명의 장치를 결합시켜 사용하게 되면, 더욱 그 기능이 우수해진다. 공기정화기에 적용되는 경우, 공기 흡입구측 또는 공기 토출구측에 본 발명의 모듈이 설치된다.4 shows a state in which the ion exchange resin module for removing noxious gas of the present invention is combined with an air purifier, and as shown through the above drawings, the fan 17 into the gas adsorption chamber C of the present invention. The introduced and cleaned air is much cleaner than the air we encounter in everyday life, so that the function of the present invention is further improved by combining the device of the present invention with a conventional air purifier 18. When applied to an air purifier, the module of the present invention is installed on the air inlet or air outlet side.
도5는 본 발명의 유해가스 제거용 이온교환수지모듈을 청정실 내에 설치한 상태를 나타낸 개략적인 사용 상태도이다. 도면에서 보듯이, 본 발명의 유해가스 제거용 이온교환수지모듈에 의해서, 청정실(19) 내의 공기중 일부가 챔버의 입구(IL)를 통해 계속해서 강제로 흡입되고, 흡입된 공기가 유동하는 과정에서 물리적으로 또한 화학적으로 청정하게 처리된 다음, 상기 챔버(C)의 출구(OL)를 통해 다시 청정실 내에 배기됨으로서, 청정실 내의 공기가 항상 깨끗한 상태를 유지하게 된다.5 is a schematic use state diagram showing a state in which an ion exchange resin module for removing harmful gases is installed in a clean room. As shown in the figure, by the ion exchange resin module for removing harmful gas of the present invention, a part of the air in the clean room 19 is continuously forcibly sucked through the inlet (IL) of the chamber, the process in which the sucked air flows In the physical and chemical clean, and then exhausted back into the clean room through the outlet (OL) of the chamber (C), so that the air in the clean room is always kept clean.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 이온교환수단(이온교환수지모듈)을 이용하여 공기 중의 유해가스를 제거하는 장치는, 종래의 습식 스크러버를 이용한 습식 약액세정법에 비해 그 구조가 간단하며, 그만큼 비가역적 구동요소가 적으므로 전력의 소모량(종래 대비 40% 이상 절감)이 적다.As described above, the apparatus for removing harmful gases in the air by using the ion exchange means (ion exchange resin module) of the present invention, the structure is simpler than the wet chemical liquid cleaning method using a conventional wet scrubber, the ratio is not that much With less reverse drive factor, less power consumption (more than 40% compared with the conventional one).
그리고, 케미컬 필터를 이용한 건식 방법에 비해서는, 필터를 자주 교체하지 않아도 됨으로 환경친화적이며, 경제적인 장점이 있다.In addition, compared to a dry method using a chemical filter, there is an environmentally friendly and economic advantage because the filter does not need to be replaced often.
뿐만 아니라, 본 발명의 장치는, 이러한 부가적인 이용방법을 채택하지 않더라도, 폐수의 발생량이 종래의 장치보다 훨씬 적고, 또한 장치의 수명이 반영구적이어서 시스템의 유지 및 보수가 편리하면서도 적은 비용이 소모되는 경제적인 장점이 있을 것으로 기대된다.In addition, the apparatus of the present invention, even without adopting such an additional method of use, generates much less wastewater than the conventional apparatus, and the life of the apparatus is semi-permanent, so that the maintenance and repair of the system is convenient and the cost is low. It is expected to have economic advantages.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |