환경기능사 필기시험 대비 요약 - 유해가스 처리

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환경기능사 자격증 필기시험 요점정리
유해가스 처리

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환경기능사 용어 정리

Van der Waals forces - 반 데르 발스력(力), 원자와 분자간의 근거리에서 작용하는 비교적 약한인력(引力). 비극성 유기화합물 상호간에 생기는 인력

중유(重油)는 원유에서 휘발유·등유·경유 등을 뽑은 후 얻어지는 흑갈색의 점성유. 보통 원유 부피의 30~50% 정도에서 얻을 수 있다. 액체 형태의 석유제품 중 가장 밀도가 높다. 영어로는 heavy fuel oil, 성분은 탄소 85~87%, 수소 10~12%, 유황 1~45%, 산소 1~1.75%, 질소 0.3~1%, 회분 0.02~0.1%이다.


생석회 - 생회(生灰), 강회(剛灰), 백회(白灰)라고 불리는 산화칼슘(Calcium oxide, CaO)으로 일반적으로 탄산칼슘(CaCO3)을 높은 온도로 가열하면 이산화탄소(CO2)를 잃으며 생성된다.

소석회 - 가성석회, 수산화칼슘, Ca(OH) 2 탄산칼슘을 물과 반응으로 만들기도 한다. 수산화기가 있어 염기성을 띤다. 비료를 사용하여 산성화 된 토양을 중화시키는 데 사용하기도 한다.

석회석(石灰石), 석회암(limestone) - 주로 탄산칼슘 성분으로 이루어진 퇴적암이다.

탄산칼슘(Calcium carbonate, CaCO3)은 탄산이온과 칼슘이온이 만나 생성되는 물질로 탄산 석회라고도 한다. 석회동굴의 종유석이나 석순 등을 이루는 물질이며, 흑설탕칠판에 쓰는 분필의 성분이기도 하다.

이산화 탄소(CO2) - 지구 상에 존재하는 대부분의 CO2는 탄산칼슘( CaCO3)의 형태로 존재한다.

V2O4, 산화바나듐(Ⅳ) - 이산화바나듐(vanadium(Ⅳ) oxide), 사산화바나듐 V2O4라고 불린 적도 있다. 바나듐은 특수 강철 합금(고속 공구강)을 만드는 데 주로 사용된다.

K2SO4, 황산칼륨 - 칼륨의 황산염으로 무색의 가루형 결정이다. 칼륨비료로 사용되며 각종 비료와 배합해 사용한다.

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흡수 처리장치의 종류

흡수의 방법	종류
액분산형	충전탑, 분무탑, 사이클론 스트러버, 제트스크러버
기체분산형	단탑, 포종탑, 다공판탑, 기포탑

** 종류구분이 시험에 나온다.

** 액체분산형은 물을 뿌려주는 단어들이다.

** 기체분산형- 주로 대포류다(단탑대포, 포종대포, 다공판포, 기포...)

 

액분산형 처리방법에서 흡수액의 조건은?★
휘발성이 적어야 한다.
가격이 저렴해야 한다.
점성이 적어야 한다.
용해도, 흡습도가 좋아야 한다.
화학적으로 안정되어야 한다.
용매와 화학적 성질이 비슷해야 한다.

** 흡수액의 조건이 자주 시험에 나온다. ( 휘,점 X, 용,흡 O)

흡수형인 액분산형의 충전물의 구비조건은?
액의 Hold Up 현상이 적어야 한다.(유입가스의 유속 증가에 따라 액의 압력강하가 증가하는 현상)
압력손실이 적어야 하다.
마찰저항이 적어야 한다.
내열성, 내식성이 좋아야 한다.
충진밀도, 비표면적, 공극률이 좋아야 한다.


흡수장치의 종류에 따른 가스 유속은?
사이클론 스크러버 > 제트 스크러버 >충전탑 >분무탑 >다공판탑 > 포종탑

**사이클론이 폭풍이라서 빠른가?

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유해가스의 흡착법의 종류?

구분	물리적흡착법	화학적흡착법
재생성	가역적 (재생가능)	비가역적 (재생불가)
층의 두께	다층	단층
온도	낮음	높음
발열량	작다	크다
흡착원리	Van der Waals (인력)	화학결합

물리적 흡착법에서 흡착률을 높이기 위한 조건은?
용질의 분자량과 분압을 크게 한다.
온도를 낮춘다.


흡착제의 종류는?
활성탄
활성 알루미나
실리카겔(젤)
제올라이트

 

활성탄(active carbon)-표면적이 매우 넓게 되도록 만들어진 숯, 기체 또는 용액 중의 용질에 강한 흡착성을 나타내는 탄소물질. 목탄 등의 활성화에서 만들어진다.

 

실리카겔(젤,silicagel) - 규산(SiO2)을 성분으로 하는 응집성이 있는 겔로, 수분을 2~10% 함유. 무미, 무취, 반투명한 입자 상태의 고체로, 내부에 체적의 약 50% 정도의 무수한 구멍을 갖고 있어서 표면적이 크기 때문에 흡착력이 크다.
화학식은 SiO2ㆍ2H2O

 

활성 알루미나(activated alumina)-백색분말의 산화알루미늄을 저온에서 탈수한 정제상으로, 다공질이며 표면적이 크기 때문에 흡착제로 많이 쓴다. 제습력은 염화칼슘과 실리카겔보다 강하다.

 

제올라이트(zeolite)-미세 다공성 알루미늄 규산염 광물, 흡착제나 촉매로 활용된다. 가장 큰 단일 용도는 세탁 세제이다(제올라이트 A), 고양이 화장실의 모래도 제올라이트나 규조토를 사용해 만들어진다.

 

규조토(diatomaceous earth)-규조류(돌말류)가 바다 밑이나 호수 밑에 쌓여서 이루어진 흰색 또는 회색의 가루 같은 천연 물질.  대부분이 이산화규소 또는 실리카이다. 다공질이어서 흡수성이 좋다.

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흡착제 선택 시 고려사항은?
단위 질량당 표면적이 클 것
흡착 효율이 좋을 것
흡착제의 회수 및 재생이 용이할 것
기체의 흐름에 대한 압력손실이 적을 것


흡착 장치의 종류는?
고정층 흡착장치
이동층 흡착장치
유동층 흡착장치


유동층 흡착장치의 특징은?
다단의 유동층을 이용하여 가스와 접착제를 접촉,
가스의 유속을 빠르게 할 수 있다
흡착제의 마모가 크고,
조업시간에 따른 조건 변동이 어렵다.

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황산화물(SOx) 제거방법(탈황법)의 종류는?
석회석을 이용한 흡수법(석회 세정법)
활성탄을 이용한 흡착법
산화마그네슘을 이용한 흡습법
금속산화물법

★흡수법, 흡착법, 흡습법, 금속산화법

건식 접촉산화법
V2O4(산화바나듐(Ⅳ), K2SO4(황산칼륨) 등, 촉매를 사용하여 SO2를 SO3로 산화 후, 흡수탑에서 세정하여 황산으로 회수

건식 - 석회석(CaCO3) 주입법
연소실에 석회석을 주입하여 소성에 의해 생성되는 생석회(CaO)와 SO2를 900~1,000℃에서 반응시켜 황산칼슘 분말로 회수
SO2 + CaCO3 + 0.5O2 -> CaSO4 + CO2

습식 - NaOH(수산화나트륨) 수용액 흡수법
NaOH 수용액을 흡수탑에 주입, SO2를 흡수한 후 순환 수조에서 NaOH를 자동으로 공급, 중화반응 처리
SO2 + NaOH -> NaSO3 + H2O

 

중유의 탈황법

접촉수소 탈황법
방사선 탈황법
금속산화물에 의한 흡착 탈황법
미생물에 의한 생화학적 탈황법

 

 

NOx 의 촉매환원법(암모니아)

NO2 + 2NH3 = 2H20 + N2 + H2 (??)

NO3 + 2NH3 = 3H2O + N2 + N (??)

어째든 질소산화물의 촉매환원기 N2, H2O로 환원된다.

 

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후드(Hood) 설치법에 따른 후드의 종류는?
수형 후드(Receiving Type)
외부형 후드
포위형 후드
포집형 후드


후드의 공해가스 흡인 방법은?
충분한 포착 속도를 유지한다.
후드의 개구 면적을 좁게 하여 흡인 속도를 높인다.
후드를 공해가스 발생원에 근접시킨다.
국부적인 흡인 방식을 사용한다.
에어커튼을 설치한다.
배풍기의 여유량을 충분히 한다.


후드의 상당 직경(De) 구하기

후드직경공식

■ 문제, 유해가스 배출시키기 위해 설치한 송풍관(가로 30cm, 세로 50cm)의 상당 직경은?

단면적 2ab = 2 x 30 x 50
둘레길이 a + b = 80cm
De = 300 / 80 = 37.5cm

송풍기의 소요 동력(kW) 구하기

후드송풍기 동력 공식

■ 문제 집진장치의 압력손실이 444 mmH2O, 가스 처리량이 55m3/s인 송풍기의 효율이 77%일 때, 송풍기의 소요 동력은 얼마인가(kW)?

dP = 444,
Q = 55
효율 n = 0.77(70%)

= 444 x 55 / 102 x 0.77
= 310.92kW
= 311kW

여유율 20%로 주어지면,
311 + 311 x 20% = 373.2kW
311 x 1.2 = 373.2kW

** 처리가스량이 /min, /sec 인지 잘 구분해야 한다.
** 444mmHG로 주어지면, 6038mmH2O로 변환
** 1atm = 760mmHG = 10,332mmH2O (1mmHG =13.6mmH2O)

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