This study was conducted to determine the absorption properties of silicone oil, liquid paraffin, and silicone rubber as absorbents for hydrophobic volatile organic compounds (VOCs) mainly emitted from the printing and publishing industry through VOCs absorption efficiency and partition coefficient. Also, changes in absorbability were tested through blending of absorbents and load of target VOCs mixtures. The results obtained can be used as fundamental data to choose an appropriate absorbent. All of the three absorbents showed an excellent absorption efficiency of above 98% for each 5 wt% load of the target VOCs including toluene, xylene, methyl ethyl ketone (MEK), isopropyl alcohol (IPA), 1,2,4-trimethylbenzene (124-TMB), and n-Nonane. In terms of toluene load, all absorbents showed good absorption efficiency of above 95% to a high load of 15 wt%. The air-absorbent partition coefficient of each target compound (P value) exhibited the highest value of 9.8 × 10−5 for 124-TMB in silicone rubber and the lowest value of 1.6 × 10−2 for IPA in liquid paraffin. These results indicate that the target VOCs had high affinity for the three absorbents. Absorption efficiency for the target VOCs at various absorbent blending ratios using three kinds of absorbents was improved to 99.9% regardless of the absorbent type or blending ratio. This result suggests that the shortcomings of single absorbents can be overcome through absorbent blending, enabling cost reduction and applicability to a dry-type treatment process. In treatment for mixture of the target VOCs to mimic an actual VOCs treatment, the absorption performances of silicone oil showed an absorption efficiency of 99% for 16 wt% of total VOCs load. These results indicated that silicone oil could be considered as a good absorbent.

This paper is a review on the treatment of volatile organic compounds using absorbents. Volatile organic compounds (VOCs) are carbon-based compounds with a boiling point ranging from 50℃ to 250℃. VOCs have been considered as contributors of photochemical smog and global warming as well as hazards to human health. VOCs can be removed by a variety of methods, including those that are destructive (incineration, catalytic oxidation, and biodegradation) and non-destructive (adsorption, absorption, and condensation). The removal performance of VOCs in the gas phase is influenced by gas-liquid mass transfer and/or the microbial activity depending on VOC properties such as solubility, diffusivity, bioavailability, and toxicity. Since the usual processes for VOCs removal involve water as a VOC absorbent, it is necessary to improve the removal efficiency of hydrophobic VOCs. In addition, VOC removal processes do not appear to show consistently satisfactory performance due to transient high-strength VOC loading in practical fields. To increase the gas-liquid mass transfer of hydrophobic VOCs and to prevent the functional deterioration due to transient high loading, the use of nonaqueous phase VOC absorbents is a promising strategy. This review offers a critical overview of the types, properties, and the applications of the VOC absorbents, including liquid organic solvents, ionic liquids, and solid polymers. This paper also details the advantages by employing the VOC absorbents for the removal of hydrophobic VOCs in the integrated process, absorption and biodegradation coupling process. The challenges of and future perspectives on the development of efficient VOC removal processes using VOC absorbents are briefly discussed.

바이오 메탄을 생산하기 위해 물리흡수제 특성평가 및 CO2/CH4 흡수 연구를 진행하였다. 상용 물리흡수제 중 프로필렌카보네이트(PC)는 PP 중공사막과 가장 높은 58.3° 접촉각을 보였고, 5 wt% PC를 물과 혼합할 경우 90° 이상의 접촉각 이 관찰되었다. PC/물 혼합 흡수제는 약 0.150 mmol/g의 흡수량으로 물 흡수제에 비해 높은 CO2 흡수능을 같는 것으로 보이며, 막접촉기에 가장 적합한 물 리흡수제로 선정되었다. PC/물 혼합 흡수제를 막접촉기을 통해 측정된 CO2 제 거율 약 98.0%, CH4 순도는 약 98.4%으로 바이오 메탄 정제를 위한 흡수제로 높은 가능성을 보여주었다. 그러나 물보다 우수한 PC의 CO2 흡수능에 맞추어 막접촉기 탈기 막 모듈 및 시스템 개선이 필요하다.

바이오 가스로부터 바이오 메탄을 생산하기 위해 물리흡수제 특성평가 및 CO2/CH4흡수 연구를 진행하였고, polypropylene (PP) 중공사막 막접촉기에 적용해보았다. 물리흡수제 중 propylene carbonate (PC)는 PP 중공사막과 가장 높은 58.3° 접촉각을 보였고, 5 wt% PC를 물과 혼합할 경우 90° 이상의 접촉각이 관찰되었다. 또한 CO2 흡수실험에서 PC/물 혼합 흡수제는 물 흡수량(0.121 mmol/g) 보다 높은 0.148-0.157 mmol/g의 흡수량을 보이며, 막접촉기에 가장 적합한 물리흡수제로 선정되었다. PC/물 혼합 흡수제를 막접촉기에 적용 후 얻어진 CO2 제거율(98.0-97.8%)과 CH4 순도(98.5-98.3%)는 바이오 메 탄으로서 매우 높은 가능성을 보여주었다. 하지만 PC/물 혼합 흡수제의 경우에는 물 흡수제와 비교하여 성능 변화가 매우 미 비하였다. 이는 물보다 우수한 PC 흡수능과 함께 그에 따른 막접촉기 탈기 막 모듈 및 시스템 개선과 공급 유량 조절을 통해 CH4 손실 최소화 등 공정 최적화가 필요한 것으로 분석된다.

기후변화의 원인으로는 온실가스의 과량 배출이 문제화 되는 현 시점에서 온실가스 중 가장 많은 양을 차지하는 이산화탄소의 경우 기후변화에 미치는 영향이 다른 종류의 온실가스보다 크다는 것은 널리 알려진 사실이다. 여러 분야의 산업과 인간 활동에서 발생하는 이산화탄소를 KOH 흡수제를 통해 흡수된 CO2양을 측정하고 발전소 탈황 공정에서 발생하는 ASH를 첨가하여 반응시켜 생성된 CaCO3를 다른 유용한 물질로 전환하여 자원화하고 재사용하는 것이다. 본 연구에서는 KOH 흡수제 농도에 따른 CO2 흡수량 측정과 KOH 흡수제와 흡수첨가제(piperazine)을 함께 넣고 흡수된 CO2양을 측정하였다. 또한, CO2 loading curve 이용하여 CO2 흡수량을 계산하였으며, 화력발전소의 탈황공정에서 발생하는 ASH와 CO2가 흡수된 KOH를 수용액과 반응시켜 생성된 시간당 CaCO3의 양을 측정하고 분석기기 XRD(X-Ray Diffraction)와 SEM(Scanning Electron Microscope)을 사용하여 결정 구조와 표면 구조를 분석하였다.

수은은 장거리 이동특성을 가지고 있어 국제적 공동대응 필요성이 지속적으로 제기되었다. 최근 수은의 관한 미나마타 협약이 채택되었으며, 이에 대한 비준을 추진하고 있다. 수은은 배가스 중에서 가스상, 입자상으로 존재한다. 가스상 수은은 산화수은과 원수수은으로 구분된다. 입자상 수은은 전기집진기, 여과집진기와 같은 먼지 제어장치를 통해 주로 제어된다. 산화수은은 입자상물질에 흡착되어 제어되거나, 습식방지시설에 의해 제어된다. 원소수은은 공정변수들에 의해 산화 및 흡착되어 제어된다. 이와 같이 기존 대기오염 방지시설은 수은의 동시제어(co-benefit)효과를 가지고 있다. 본 연구에서는 미세먼지를 제어하기 위해 개발된 HI-filter에서의 수은 화학종의 거동과 흡착제분사에 따른 영향을 확인하고자 하였다. 석탄 화력발전시설에 설치된 Pilot-scale HI-filter는 배가스 중 미세먼지를 99%이상 제어하였으며, 수은의 제어효율은 66.22%로 나타났다. HI-filter는 산화수은을 입자상물질로 전환시키는 비율을 증가시켰다. 이로 인해, HI-filter후단에서의 수은은 대부분 원소수은으로 존재하였다. 이후 원소수은을 제어하기 위해 HI-filter 전단에서 활성탄과 비산재를 분사하여 수은의 화학종과 수은제어효율을 비교하였다. 활성탄분사 시 원소수은은 활성탄에 흡착되었으며, 입자상수은이 80%이상으로 증가하였다. 이로 인해, 수은의 제어효율은 최대 92%까지 증가하였다. 비산재분사 시 원소수은의 산화반응은 촉진되었으며, 산화수은은 35%까지 증가하였다. 그러나 수은의 제어효율은 61%로 감소하였다. 하지만 HI-filter후단이 습식방지시설에 의해 산화수은은 제어될 수 있으며, 석탄 화력발전시설 전체의 수은제어효율은 크게 상승할 것으로 판단된다.

폐시멘트, 폐콘크리트, 제강 슬래그, 폐수 등을 포함하여 다양한 폐기물들이 여러 산업으로부터 배출되고 있다. 그런데 이러한 폐기물들은 Mg2+ 이온, Ca2+ 이온을 다량 포함하고 있다고 알려져 있다. 폐기물 처리 시 이러한 금속 이온을 활용한다면 MgCO3, CaCO3 등 다른 유용한 물질로 전환시킬 수 있다. 이를 위해 지구온난화를 일으키는 주요 원인으로 알려진 이산화탄소를 사용할 수 있고, 이는 이산화탄소 저감 및 폐기물 처리를 동시에 해결할 수 있을 것으로 보인다. 본 연구에서는 CO2의 용이한 전달을 돕기 위한 습식 흡수제에 대해 제안하고 Henry constant, Diffusivity, 총괄반응속도상수(kov)를 측정하였다. 흡수제는 7 wt% 암모니아, 3 wt% ʟ-Arginine, 1 wt% 부식방지제(Imidazole과 1,2,3-Benzotriazole)를 물에 녹여 제조하였다. 암모니아는 기존에 습식흡수제로 사용되던 MEA보다 저렴한 가격을 가지고 있으며 CO2 흡수 능력 또한 우수하다고 알려져 있다. 최근 아미노산은 우수한 CO2 흡수능력과 친환경적인 특성으로 많은 연구가 진행되고 있으며 두 종류의 부식방지제는 암모니아에 의해 발생할 수 있는 플랜트 장비의 부식을 방지하기 위해 첨가되었다. 303.15 K에서 333.15 K의 온도에서 실험이 진행되었으며 실험 결과와 CO2/N2O analogy를 이용해 각 값을 계산하였다.