KR200367254Y1 - 광촉매가 코팅된 회전원판 수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 광촉매로 이산화티타늄을 사용하여 금속판에 바인더를 이용하여 금속판에 코팅한 회전원판을 사각수조 형태의 반응기에 50% 함침시키고 모터와 연결된 회전축에 연결하여 회전시켜 회전하는 원판이 공기 중에 노출될 때 원판의 표면에 형성된 얇은 액체 막이 반응기 양 옆에 설치된 UV-램프와 접촉하여 수중의 오염물질을 제거하는 수처리 장치에 관한 것으로써, UV-램프의 광과 접촉하는 부분이 얇은 액체 막이므로 물질전달효율이 높고, ㄷ자형으로 이루어져 있고 UV-광 반사율이 높은 알미늄 판을 부착한 덮게를 이용하여 UV-램프의 이용효율이 높고, 회전원판이 연결된 회전축의 끝에 바람을 일으키는 교반날개를 달아 물질전달 효율을 높인 수처리장치에 관한 것이다.

Description

광촉매가 코팅된 회전원판 수처리장치{Rotating Disk Apparatus for Water Treatment coated with Photocatalyst}

본 고안은 이산화티탄이 코팅된 금속재질(철판이나 스테인리스 스틸)의 회전원판과 UV-램프를 이용하여 수중의 오염물질을 제거하는 수처리장치에 관한 것이다.

최근 선진국에서는 수중의 난분해성 오염물질 제거에 대한 연구가 진행되고 있다. 이들 처리공정은 처리효율이 낮거나, 적용하기 어렵거나 반응속도가 매우 느려 긴 체류시간이 필요한 재래식 처리공정을 대체하기 위한 공정으로 이들 공정의 공통요소는 반응성이 매우 높은 OH 라디칼을 이용한다는 것이다.

그러므로 이들 기술은 반응속도가 빠르고 처리시간이 매우 짧은 것이 일반적인 특징이다. 그런 이유에서 이들 기술은 고급산화기술(AOTs : Advanced Oxidation Technologies)이라고 불린다. TiO₂광촉매는 AOTs의 하나이고, 최근에 재래식 기술의 대안 또는 보완기술로 각광받고 있다. 지난 20년간 활성이 높은 TiO₂nano 입자의 제조에 대한 가공기술과 나노기술(nanotechnology)의 분야에서 큰 진보와 함께 뷸균일광촉매 분야에서 연구가 활발하였다.

광촉매 반응기는 환상, 고정층, 유동층, monolith 및 나선흐름 반응기 등이 있다. 그러나 고정층 광촉매 반응기는 물질전달 문제가 발생하여 처리효율이 떨어지는 결과가 나타나며, 유동층 반응기의 경우 고정화 광촉매의 유동으로 인해 처리효율이 고정층 반응기보다 높은 장점이 있으나 고정화 광촉매의 유동으로 인한 광촉매 소실 등이 문제가 된다. 따라서 광촉매가 소실되지 않으면서 효율을 높일 수 있는 시스템이 필요하다.

본 고안은 상기한 바와 같이 종래 기술의 여러 문제점들을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 회전원판을 이산화티탄에 코팅하고 회전하는 회전원판 표면에 의해 형성된 얇은 액체 막이 UV-램프의 UV-광과 접촉하여 공기 중에 노출된 광촉매 입자 표면의 오염물질의 물질전달속도를 증가시켜 처리효율을 높이고 회전원판의 회전으로 인해 반응기내의 액체가 혼합되고 주위 공기를 이용할 수 있기 때문에 반응속도를 증가시키기 위해 폭기시킬 필요성이 없는 수처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 이산화티탄을 회전원판에 코팅하고 이산화티탄이코팅된 회전원판이 회전하면서 공기 중에 노출될 때 회전원판 표면에 얇게 형성된 액체 막이 UV-램프에서 나오는 UV-광과 접촉하도록 하여 물질전달 속도를 높여 오염물질의 처리효율을 높인 수처리 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 광촉매로 분말 이산화티타늄(TiO₂)을 얇은 금속판(철판이나 스테인리스 스틸)에 바인더(가정에서 통상 사용하는 실리콘 실란트 또는 에폭시 본드)를 바인더로 하여 두께로 얇게 펴서 코팅하고 그 위에 분말 이산화티타늄을 도포하여 코팅한다.

반응기 상부와 양 측면에 UV-광을 반사하는 알미늄 판을 부착한 덮개를 씌워 UV-램프에서 나오는 광을 효율적으로 이용하도록 하였으며, 모터와 연결된 회전축 끝에 교반날개를 장착하여 교반날개에 의해 발생하는 바람에 의해 물질전달속도를 높인 수처리 장치를 제공한다.

도 1은 이산화티탄이 코팅된 금속재질의 회전원판

도 2는 이산화티탄이 코팅된 회전원파 수처리장치의 구성도

도 3은 이산화티탄이 코팅된 회전원판 수처리장치의 측면을 나타낸 도면

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

1 : 반응기 3 : UV-램프

5 : 이산화티탄이 코팅된 회전원판 7 : 회전축

9 : 교반날개 11 : 알미늄 판

13 : ㄷ자형 덮개 15 : 폐수 유입구

17 : 처리수 유출구 19 : 감속기가 달린 모터

21 : 속도조절장치 23 : 금속판

25 : 바인더 27 : 이산화티탄

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 이산화티탄이 코팅된 금속재질의 회전원판, 도 2는 이산화티탄이 코팅된 회전원판 수처리장치의 구성도, 도 3은 이산화티탄이 코팅된 회전원판 수처리장치의 측면을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이,

이산화티탄이 코팅된 회전원판(5)은 1 - 3mm의 두께를 가지는 철판이나 스테인리스 스틸(23)의 양 측면에 바인더(25)(가정에서 통상 사용하는 실리콘 실란트 또는 에폭시 본드)를 0.5 - 1mm 두께로 코팅하고 광촉매로 분말 이산화티탄(27)를 도포하여 상온에서 24시간 건조한 뒤 흐르는 물에서 미 도포된 이산화티탄(27)을 세척하고 상온에서 24시간 건조하여 제조한다.

도 2는 이산화티탄이 코팅된 회전원판 수처리장치의 구성도로서 폐수가 폐수 유입구(15)로 유입되어 반응기(1)에 투입되고 속도조절장치(21)로 속도조절이 가능하고 감속기가 달린 AC나 DC 모터(19)와 연결되고 이산화티탄이 코팅된 회전원판(5)이 장착된 회전축(7)에 의해 이산화티탄이 코팅된 회전원판(5)이 회전하면서 회전원판의 표면에서 얇게 형성된 폐수로 이루어진 액체 막이 UV-광을 반사하는 알미늄 판(11)이 부착된 ㄷ자형 덮개(13)의 양쪽 측면에 장착된 UV-램프(3)의 UV-광에 의해 분해되어 처리수 유출구(17)로 배출된다. 모터와 연결된 회전축(7)의 반대 편에는 이산화티탄이 코팅된 회전원판(5)과 지름이 같은 교반날개(9)가 반응기 외부 측면에 부착되어 회전축(7)에 의해 회전하면서 반응기(1)에 바람을 불어 넣어 액체 막과 UV-광 사이의 물질전달을 촉진한다.

상기 광원으로 사용되는 UV-램프(3)는 ㄷ자형 덮개(13)의 양쪽 내부 측면에 회전원판보다 2 - 3cm 높은 곳까지 장착하고 UV-램프(3) 사이의 간격은 1 - 3cm가 바람직하며, 연결되는 UV-램프(3)의 수는 이산화티탄이 코팅된 회전원판(5)의 크기(지름)에 따라 다수의 UV-램프(3)를 연결가능하며, 회전원판의 크기가 12cm인 경우 양쪽 측면에 각 2개의 UV-램프(3)가 장착가능하다.

상기 장착하는 이산화티탄이 코팅된 회전원판(5)의 간격이 너무 넓으면 장착하는 회전원판(5)의 수가 적어 반응에 이용하기 위한 반응 표면적이 좁으며, 간격이 너무 좁으면 반응 표면적은 넓어지지만 UV-광이 회전원판(5)에 효율적으로 비취지지 않으므로 회전원판의 간격은 지름 12cm인 회전원판의 경우 1.3cm가 최고의 반응속도를 올릴 수 있는 간격이다.

상기 이산화티탄이 코팅된 회전원판(5)은 지름에 대해 지름의 50%를 함침하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 이산화티탄이 코팅된 회전원판의 회전으로 인해 회전원판 표면에서의 발생하는 얇은 액체 막으로의 UV-광의 직접 투과에 의해 물질전달속도가 높아져 폐수 중의 오염물질의 제거효율이 높고, UV-램프를 설치하기 위한 덮개에 UV-광 반사효율이 높은 알미늄 판을 부착하여 UV-광의 이용효율이 높다. 그리고, 회전축의 한 쪽 끝에 교반날개를 달아 회전축의 회전으로 인해 바람이 발생하여 물질전달효율이 높은 장점이 있다.

Claims (3)

1. 광촉매로 이산화티탄을 사용하여 철판이나 스테인리스 스틸에 코팅한 회전원판을 속도 조절이 가능한 모터와 연결된 회전축에 장착하고 직사각형 형태의 반응기에 함침시키고 회전축에 의해 회전하면서 회전원판에 표면에 생긴 수중의 오염물질이 묻은 액체 막이 UV-광을 반사하는 알미늄 판이 부착된 덮개의 양쪽 측면에 장착된 UV-램프의 UV-광에 의해 분해되도록 하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   UV-램프를 설치할 수 있는 장소를 제공하고, UV-광 반사율이 높은 알미늄 판을 부착한 ㄷ자형 덮개를 반응기에 덮어 광 반사율을 높인 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   모터와 연결되는 회전축의 반대 방향에 회전원판과 같은 지름을 가지는 교반날개를 장착하여 바람을 일으켜 UV-램프와 회전원판의 표면에 생긴 액체 막의 물질전달을 높인 것을 특징으로 하는 수처리 장치.