4. p. 774 Effects of Relative Humidity on Competitive Adsorption of Mixed Volatile Organic Compounds using Zeolite Adsorbents
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(2) 제올라이트 기반 흡착제의 혼합 VOCs 경쟁 흡착과 상대습도의 영향. 775. 등의 생활주변 발생원 등에서도 다량 배출된다 (Yang. 에 널리 사용되고 있으며 (Kang et al., 2015), 최근 관. et al., 2018; Zhang et al., 2017). 배출원이 명확한 다른. 련 연구도 활발하게 이루어지고 있다 (Izadyar and. 대기오염물과 다르게 VOCs는 산업공정 및 생활 활동. Fatemi, 2013; Lee et al., 2012).. 등의 다양한 배출원에서 방출되며, 따라서 적극적인 규제 및 관리도 쉽지 않은 상황이다.. 본 연구에서는 유기용제에 함유된 VOCs 물질들을 대상으로 고습 조건에서 흡착능 영향이 적은 소수성. 생활 주변 소규모 사업장에서 배출되는 VOCs를 제. 제올라이트를 적용하여 일련의 흡착 실험을 진행하였. 거하기 위한 일반적인 기술로는 활성탄, 제올라이트,. 다. 상대습도에 따른 개별 VOC 물질의 흡착 특성 및. 알루미나 등의 흡착법과, 열소각법, 촉매산화법 등이. 수분 흡수를 비교하여 수분과 개별 VOC 물질 간의. 있으며 (Jung and Suh, 2019), 그중에서도 흡착 방식이. 경쟁 흡착을 확인하였다. 또한 VOCs를 혼합하여 유. 가장 광범위하게 적용되고 있다 (Lee, 2018; Lee et al.,. 입하는 경우에 물질 간의 경쟁 흡착을 컬럼 실험 및. 2017). 그러나 산업 공정에 따라 배출 물질 및 VOCs. 수치 모델을 이용하여 검토하고, 혼합 물질 유입 시의. 농도 범위가 상이하기 때문에 흡착제의 처리 효율이. 흡착제 수명 예측 및 지배 물질을 확인하고자 하였다.. 낮은 실정이다. 또한 현장에서 다양한 물질이 혼합 배 출되기 때문에 경쟁 흡착이 일어나 흡착제의 수명이 단축되는 문제도 야기된다 (Gallego et al., 2013; Brihi. 2. 실험재료 및 방법. et al., 2003). 따라서 일반적인 VOCs 방지기술로 사용 되는 활성탄 흡착탑은 활성탄 교체 주기가 짧아서 경. 2. 1 제올라이트 흡착제 선정. 제적이지 않고, 화재 등에 취약하여 안전관리가 어렵. VOCs 흡착 제거를 위해서 상대적으로 소수성인 합. 다 (Park et al., 2015). 일반적인 활성탄 흡착제는 고습. 성 제올라이트 (zeolite Y, 지심테크, 한국)를 흡착제로. 도 또는 고온 조건에서 흡착용량이 감소하며, 따라서. 선정하였다. 본 연구에서 사용한 제올라이트 Y 흡착. 계절 및 기상조건에 따라 온도와 습도 조건이 다양하. 제는 직경 3 mm 사이즈의 ball 형태이며, 자체 밀도는. 게 변하고, 장마철과 같이 특정 기간 혹은 공정 특성. 0.99 g/mL, 비표면적 (BET 기준)은 580 m2/g이다. 연구. 에 따라 상대습도 80%가 넘는 고습도 조건의 현장에. 에 사용한 합성 제올라이트 Y의 흡착 성능을 비교하. 서는 흡착제 성능이 급격하게 떨어지게 된다.. 기 위한 대조군으로는 제올라이트 13X (Alfa aesar,. 이러한 활성탄의 대체제로 사용되는 제올라이트. USA)를 선정하였다.. (zeolite)는 분자체 (molecular sieve)의 한 종류로서 3 차원 다공성 구조를 지닌 결정성 알루미노 실리케이. 2. 2 실험 대상 VOCs 선정. 트이다. 제올라이트는 화재의 위험성이 있거나 유입. 도장 및 인쇄 등의 소규모 배출원에서 사용하는 유. 가스의 온도 및 습도 조건이 급변하는 VOCs 배출원. 기용제에 함유된 주요 VOCs 중에서 함유 비율이 높. Table 1. Chemical and physical properties of VOCs tested in this study.. Abbreviation Chemical formula Molar mass Density Boiling point Water solubility Kinetic molecular size. Toluene. 1,2,4-Trimethylbenzene. Methyl ethyl ketone. Tol C7H8 92.14 g/mol 862.3 g/L 111°C 0.52 g/L 5.85 Å. TMB C9H12 120.19 g/mol 875.8 g/L 169°C 0.057 g/L 7.60 Å. MEK C4H8O 72.11 g/mol 805.0 g/L 79°C 275 g/L 5.30 Å. J. Korean Soc. Atmos. Environ., Vol. 36, No. 6, December 2020, pp. 774-784.
(3) 776. 안해영, 조윤정, 송지현. Fig. 1. Schematic diagram of the adsorption column test in this study.. 으면서 오존 생성 경향이 강한 물질을 대상 물질로 선. 로 연속 유입시키면서 컬럼 유입과 유출 농도를 주기. 정하였다 (Kim et al., 2020). 표 1은 연구에서 대상 물. 적으로 측정하였다.. 질로 선정한 3종의 VOC인 톨루엔 (toluene), 1,2,4-트. 상대습도에 따른 제올라이트 흡착제의 VOCs 흡착. 리메틸벤젠 (TMB), 메틸에틸케톤 (MEK)의 물리화학. 능을 정량화하고자, 컬럼에 유입되는 상대습도를 20,. 적 특성을 정리한 것이다. 3가지 물질의 밀도는 유사. 50, 80% 조건으로 변경하며 실험을 진행하였고, 각 조. 하지만, 끓는점은 MEK> toluene> TMB 순으로 높. 건에서의 VOC 물질별 제거량과 수분 흡수량을 비교. 다. Water solubility는 MEK가 다른 두 물질에 비해 현. 하였다. 상대습도는 그림 1의 모식도 상에 있는 mois-. 저하게 높고, toluene과 TMB는 물에 거의 녹지 않아. ture generator를 이용하여 조절하였다. Moisture gen-. 서 상대습도가 높을 경우 MEK와 toluene, TMB의 수. erator의 용기 안에 증류수를 투입하고 주변을 열선을. 분과의 경쟁 흡착 경향이 차이가 클 것으로 예상된다.. 감아서 수증기 발생량을 조정하였고, 외부 공기를 통 과시켜 수증기를 반응기 라인에 투입하였다. 열선 온. 2. 3 연속 유입 컬럼 실험. 도 및 펌프 유량을 조정하고 유입부의 상대습도를 체. 제올라이트 Y의 VOCs 저감 성능평가를 위해 컬럼. 크하면서 상대습도를 조절하였다.. 흡착 실험을 진행하였고, 상대습도 50% 조건에서 제. 3종의 VOC 혼합 유입 시의 경쟁 흡착 특성을 확인. 올라이트 Y의 흡착능을 상대습도 20% 및 50% 조건에. 하고자 혼합 물질을 적용한 컬럼 실험을 진행하였다.. 서의 제올라이트 13X 흡착 성능과 비교하였다. 컬럼. 혼합물 컬럼 실험의 운전 조건은 단일 물질 컬럼 실험. 흡착 실험 장치 구성은 그림 1과 같으며, 제올라이트. 과 동일하며, VOCs 유입농도는 물질별로 각각 500±. 흡착제를 원통형 컬럼에 25 mL 충진하였다. 대상. 20 ppm (즉, 전체 혼합농도 1,500±50 ppm), 상대습도는. VOCs 농도는 순수 air를 MFC를 이용하여 일정 유량. 50%로 실험하였다. 유입과 유출부에서 측정한 VOCs. 흘려주고 각 개별물질 액상을 syringe pump를 이용하. 농도와 습도 차를 이용하여 VOCs 흡착량 (g)과 수분. 여 일정 유량으로 유입시켰다. 관 내로 주입된 VOC. 흡수량 (g)을 계산하였고, 관련 계산식은 아래와 같다.. 액상이 충분히 휘발되도록 한 후 가스상 농도를 측정 119 하였고, air와 syringe pump 유량을 변화시켜 유입 119. . . . × . . . . × . . . . 상대습도이다. 농도와 (1) 120 Cin과 Cout은 유입과 유출부에서 측정한 ×VOCs . VOCs 농도를 각각 500±20 ppm이 되도록 조정하였. 121 정 농도를 시간과 유량을 곱하여 mg 단위로 계산하였다. -1 기체공간속도 (1) 다. VOCs가 혼합된 공기를 120 Cin과 Cout은 14,400 유입과hr유출부에서 측정한 VOCs 농도와 상대습도이다. Q는 유량이고 측 122. 121. 정 농도를 시간과 유량을 곱하여 mg 단위로 계산하였다. 123 - 컬럼에서의 지배방정식 한국대기환경학회지 제 36 권 제 6 호 122 123. - 컬럼에서의 지배방정식. 124. ∂ Ci. ∂ Ci. ∂ Ci ∂ Ci k f,i (1 - ε ) (z,t) + 3 (z,t) + V [ Ci (z,t) - C p,i (r = R,z,t)] = 0 ∂t ∂z εR k f,i (1 - ε ).
(4) . × 119 × 유출부에서 VOCs 측정한 × 농도와 Cin과유입과 Cout은 유입과 상대습도이 120 C120 유출부에서 측정한 VOCs 농도와 상대습도이다. 119 ( × Q는 in과 Cout은 제올라이트 기반 흡착제의 혼합 VOCs 흡착과 상대습도의 영향 777 경쟁 × × × × × × 단위로 mg 계산하였다. 121 정 농도를 시간과 유량을 곱하여 121 정 농도를 시간과 유량을 곱하여 mg 단위로 계산하였다. ×× (1) 119 119 119 119 119 119 (1) (1) (1 (1 ( ×× × × 상대습도이다. Q는 120 Cin과 Cout은 유입과 유출부에서 VOCs 농도와 유량이고 측정한 122 ×× × × × 122 곱하여 측정한 유량이고 유량이고 119 119 119 119 119 (1) (1) (1) (1) (1)측 ×× × × 유량이고 121 정 농도를 시간과 유량을 mg 단위로 계산하였다. × Q는 Q는 Q는 Q는 유량이고 유량이고 유량이고 120 120 120 120 120 120 C C C CinC 과 C 과 과 과 과 CC C C C C 은 은 은 은 은 은 유입과 유입과 유입과 유입과 유입과 유입과 유출부에서 유출부에서 유출부에서 유출부에서 유출부에서 유출부에서 측정한 측정한 측정한 측정한 측정한 VOCs VOCs VOCs VOCs VOCs VOCs 농도와 농도와 상대습도이다. 상대습도이다. 상대습도이다. 상대습도이다. 상대습도이다. Q는 Q는 측 측 측 in in in in in과 out out out out out out 농도와 농도와 농도와 농도와 상대습도이다. 컬럼에서의 지배방정식 Cin과 Cout은 유입과 유출부에서 측정한 VOCs 농도 × 지배방정식 123 컬럼에서의 123 - 컬럼에서의 지배방정식 119 122 121 121 121 121 121 121 정 정 정 정 정 정 농도를 농도를 농도를 농도를 농도를 농도를 시간과 시간과 시간과 시간과 시간과 시간과 유량을 유량을 유량을 유량을 유량을 유량을 곱하여 곱하여 곱하여 곱하여 곱하여 곱하여 mg mg mg mg mg mg 단위로 단위로 단위로 단위로 단위로 단위로 계산하였다. 계산하였다. 계산하였다. 계산하였다. 계산하였다. 계산하였다. 측정 농도를 시간과 와 상대습도이다. Q는 유량이고 120 120 120 120 120 C CinC 과 CC 과 과 C 과 Cout C CC 은 은 은 은 유입과 은 유입과 유입과 유입과 유입과 유출부에서 유출부에서 유출부에서 유출부에서 유출부에서 측정한 측정한 측정한 측정한 VOCs VOCs VOCs VOCs VOCs 농도와 농도와 농도와 농도와 농도와 상대습도이다. 상대습도이다. 상대습도이다. 상대습도이다. 상대습도이다. Q는 Q는 Q는 Q는 Q는 유량이고 유량이고 유량이고 유량이고 유량이고 측 측측 측 측 in in in in과 out out out out ∂ C i ∂측정한 ∂ Ci k f,i (1+- ε3)k f,i (1 - ε ) C i (z,t) - C p,i (r = R,z,t) = 0 C i + V ∂ C i (z,t) (z,t) 120 CinV 과 Cout(z,t) 은 유입과 유출부에서 측정한 VOCs 농도와 상대습도이다. 123 - 컬럼에서의124 지배방정식 + 3 (z,t) + (z,t) (r = R,z,t) = 0 C C 122 122 122 122 122 122 i p,i 계산하였다. 유량을 곱하여 mg 단위로 ∂t mg ∂z 계산하였다. R × mg 124 121 121 121 121 121정 정정 정 농도를 정 농도를 농도를 농도를 농도를 시간과 시간과 시간과 시간과 시간과 유량을 유량을 유량을 유량을 곱하여 곱하여 곱하여 곱하여 mg 단위로 단위로 단위로 단위로 단위로 계산하였다. 계산하였다. 계산하였다. zmg t119곱하여 ∂유량을 ∂mg εR ε 계산하였다. × 시간과 119 × (1) 121 정 농도를 유량을 곱하여 mg 단위로 계산하였다. (1 ε ) ∂컬럼에서의 ∂ k C C 123 123 123 123 123 123-컬럼에서의 컬럼에서의 컬럼에서의 컬럼에서의 컬럼에서의 지배방정식 지배방정식 지배방정식 지배방정식 지배방정식 지배방정식 i i f,i = 00=≤ R,z,t) at 0,t≤= =×z 0≤ L(2) ,t = 0 Ci0(z,t) 125 condition Initial condition :C 122 122 122 122 122 at ≤ i=(z,t) (z,t) + 3 (z,t) + V L C C z i (z,t) p,i(r 125 Initial : 124 (2) × 122 × × ∂Ctout ∂z유출부에서 εR은 유입과 × out 119 × 120 C 과 C 유출부에서 측정한 VOCs 농도와 상대습도이다 in 2. 4 측정방법 120 Cin∂∂∂ 과 은 유입과 측정한 VOCs 농도와 상대습도이다. Q는 유량이고 측(1) (1 -(1 -ε -ε ε -ε )-ε))ε))) ∂C ∂C∂C ∂119 ∂119 ∂119 ∂C ∂∂C kkkf,ikf,ikf,i(1 kf,i(1 C C C f,i(1 f,i-(1 i iC iC i i i 지배방정식 i iC iC i ii × × (z,t) = 119 119 × × × 123 123 123 123 123--컬럼에서의 컬럼에서의 컬럼에서의 컬럼에서의 컬럼에서의 지배방정식 지배방정식 지배방정식 지배방정식 at z = 0 , t > 0 C C i o,i 126 Boundary condition: (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) + + + + + 3 + 3 3 3 3 3 (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) + + + + + V + V V V V V (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) (r (r (r (r = (r = (r = = R,z,t) = R,z,t) = R,z,t) R,z,t) R,z,t) R,z,t) = = = = = 0 = 0 0 0 0 0 C C C C C C C C C C C C 119 i = p,ip,ip,ip,ip,io,ip,iat z = 0 , t > 0 (2) Ci iiii i(z,t) 126 Boundary condition: 123 컬럼에서의 지배방정식 124 124 124 124 124 124 (2) (2) (2) (2) (2) (z,t) = 0 at 0 ≤ z ≤ L ,t = C z z z z z z t t t t t t ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ε ε ε R ε R R ε R ε R R 0 단위로 121 정 시간과 유량을 곱하여 계산하였다. Initial condition: mg i 농도를 × 125 Initial condition : 컬럼 실험 장치의 유입 및 121 유출 온도와 습도는 온습 정 농도를 시간과 유량을 곱하여 mg 단위로 계산하였다. 120 Cin과 Cout은 유입과 유출부에서 측정한 VOCs 농도와 상대습도이다. Q는 유량이고 측 119 C -CC (1 -C ε(1 εout -out )out -ε-out )ε은 ε은 )은 ))유입과 ∂∂C ∂C∂i∂CiCC ∂∂C∂C∂i∂CiC120 kCC kininC kinf,i과 k(1 kf,i(1 C f,i f,i(1 f,i i ii i120 i120 i120 127 120 C 과 과 C 은 유입과 유입과 유출부에서 유출부에서 유출부에서 측정한 측정한 측정한 VOCs VOCs VOCs농도와 농도와 농도와상대습도이다. 상대습도이다. 상대습도이다.Q Q 과 과 C 은 유입과 유입과 유출부에서 유출부에서 측정한 측정한 VOCs 농도와 상대습도이다. Q in out (1 - εR,z,t) 127 ∂in3(z,t) ∂(z,t) k=L≤ C i C )= (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) + + + 3 + + 3 3 3 (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) + + + V + V + V V V (z,t) (z,t) (z,t) (r (r (r (r = (r R,z,t) = R,z,t) = R,z,t) = = 0 = = 0 0 0 f,i= i i -- ≤p,i R,z,t) VOCs 0× 농도와 C C C C C C C C C 122 120 C 과 C 은 유입과 유출부에서 측정한 상대습도이다. iat i at iC i(z,t) p,i p,i p,i p,i in out 122 이용하여 연속적으로 측 도계 (176 H1, Testo, USA)를 (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) = = = = = 0 = 0 0 0 0 0 at at at at 0 0 0 0 ≤ 0 ≤ ≤ 0 ≤ z ≤ z z ≤ ≤ z ≤ z ≤ z L ≤ L L L ,t L ,t ,t ,t = ,t = = ,t = 0 = 0 0 = 0 0 0 C C C C C C (z,t) = at z = 0 , t > 0 i i i i i i C C 125 125 125 125 125 125 Initial condition condition condition condition condition condition :::::: 유량을 124 124 124 124 124 (2) (2) (2) 농도를 곱하여 o,i + 계산하였다. (z,t) 3 (z,t) =(2) R,z,t) = 0 126 Boundary C i (z,t) - C×p,i(r (2) z∂시간과 zz 124 t∂Initial tInitial ∂121 ∂tInitial ∂tInitial ∂tInitial ∂∂zz∂∂condition: ε ε RR ε ε RεRiR+ Vmg 단위로 119 (1) 정 z t ∂ ∂ ε R 121 121 121 정 정 정 농도를 농도를 농도를 시간과 시간과 시간과 유량을 유량을 유량을 곱하여 곱하여 곱하여 mg mg mg 단위로 단위로 단위로 계산하였다. 계산하였다. 121 121 정 정 농도를 농도를 시간과 시간과 유량을 유량을 곱하여 곱하여 mg mg 단위로 단위로 계산하였다. 계산하였다. 128 흡착제 표면에서의 지배방정식 지배방정식 VOCs 은 농도와 상대습도이다. 120 C농도를 과 Cout 유입과 유출부에서 측정한 128 지배방정식 - 흡착제 표면에서의 in 123 정컬럼에서의 지배방정식 121 시간과 유량을 곱하여 mg 단위로 계산하였다. 123위해 컬럼에서의 기상시료는 gas정하였다. VOCs 농도 측정을 122 (z,t) (z,t) =at =at =at ==0=× at at 0=0=0=00,= 0,,0,0t0,tt,t>t>> t >>0>0000 0 119 CC C C at 127 i0 i (z,t) i(z,t) o,i 126 126 126 126 126 126 Boundary Boundary Boundary Boundary Boundary Boundary condition: condition: condition: condition: condition: condition: (z,t) (z,t) ==CCC=C =iC =i0C 0i(z,t) 00(z,t) at 0C≤ 0o,i ≤o,i 0C0o,iz≤o,iz≤o,i≤at z ≤C zat zL ≤at ≤Lat ≤z(z,t) Lz,tzL=z,t L==z=,t=z0=,t=0,t C C C (z,t) × iC iC i(z,t) ii(z,t) Boundary 125 125 125 125 125 Initial Initial Initial Initial Initial condition condition condition condition condition : : : :: condition: 122 122 122 122 122 = 0 at 0 ≤ z ≤ L ,t = 0 i 125 condition :× 120 C 유출부에서 측정한 VOCs 농도와 상대습도이다. Q는 유량이고 2) 단위로 in과 Cout은 유입과 121 Initial 정k 유량을 곱하여 mg 계산하였다. 시간과 측 (1 119 119주사기를 (1) 122 ε ∂농도를 ∂ ε r D k C C i∂ ∂ q 2 이용하여 직접 채취하였으며, 채취한 tight f,i (1 ε ) ∂ C i∂ i 1 ∂ C p,i p f,i i 123 컬럼에서의 지배방정식 q i r, z,t) D+p,i ε=p 0C∂i (z,t) - C p,i (r ∂+2C iiV(z,t) 1123 + ∂---3컬럼에서의 + V 표면에서의 흡착제 + (z,t) = R,z,t) 0 128 -(z,t) 지배방정식 (z,t) -z(z,t) (r =,3t,,> R,z,t) 127 127 127 127 127 127 C =상대습도 (r (r , z,t) p,i r D C 2 123 123 컬럼에서의 컬럼에서의 지배방정식 지배방정식 지배방정식 (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) (z,t) = = = = = at at at at at z = z = z 0 = z = 0 = 0 , 0 , 0 t t > t t > 0 > > 0 0 0 0 123 123 컬럼에서의 컬럼에서의 지배방정식 지배방정식 C C C C C C C C C C 124 s,i p,i 120 C 과 C 은 유입과 유출부에서 측정한 VOCs 농도와 i i i i i o,i o,i o,i o,i o,i 124Boundary (2) 126 126 126 126 126 Boundary Boundary Boundary Boundary condition: condition: condition: condition: condition: in out 121 ∂정 농도를 시간과 유량을 곱하여 단위로 (r ,∂z,t) z ∂+ = C o,i ρatC zp,i= (r0 ,∂z,t) ,r t > 0 2∂εtD C i (z,t)εR t gas ∂z 129 R∂rs,i mg 126 Boundary condition: r계산하였다. 123 -rr컬럼에서의 지배방정식 2122 flame ionization detector가 장착된 chromato 즉시 a ρ 129 ∂ r ∂ r ∂ r (1 ε ) ∂ ∂ r k C C 120농도와 Cf,iout은 유입과 측정한 VOCs 농도와 120 Cin과 Cout은 유입과 유출부에서 측정한 VOCs 상대습도이다. Q는유출부에서 유량이고a 측 i i Cin과 상대습도이다. 2iC 128 128 128 128 128 128-흡착제 흡착제 흡착제 흡착제 흡착제 표면에서의 표면에서의 표면에서의 표면에서의 표면에서의 지배방정식 지배방정식 지배방정식 지배방정식 표면에서의 (z,t) + 3정condition (z,t) + V127 =ε)))))R,z,t) =0 ≤단위로 0 z ≤ L ,t C (1 -=(r --ε-ε-εε곱하여 (1 ∂∂∂∂∂C ∂지배방정식 ∂C 농도를 mg 계산하였다. kk(z,t) (1 (1 C ∂121 ∂C C CC p,i qInitial f,if,i(1 f,i iC i i≤ ε3i,t-유량을 rC D ii i 0 i i시간과 ∂∂지배방정식 at(z,t) =R,z,t) 0(2) ==== 0000 1흡착제 127 127 127 127 127 C 123 p,i pkk=f,ikC =(z,t) at z:i ≤(z,t) L+ 125 124 C∂zi (z,t) 125122Initial condition - 0ε )CCCC ∂ii컬럼에서의 ∂0지배방정식 kf,i0f,i∂(1 C C ∂t ∂정량화 ε시간과 R graphy (GC/FID, HP 6890, USA)에 주입하여 2:계산하였다. (z,t) (z,t) + + + 3 3 (z,t) + + + V V V (r (r = = R,z,t) R,z,t) i (z,t) i(z,t) C C C (z,t) (z,t) + 3 3 (z,t) (z,t) + + V V (z,t) (z,t) (r (r = = C C i i,(z,t) p,i p,i iiiz,t) p,i p,i (r , z,t) + (r r D C 121 정 농도를 유량을 곱하여 mg 단위로 계산하였다. 121 정 농도를 시간과 유량을 곱하여 mg 단위로 124 124 124 124 - C p,i (r = R,z,t) +ε지배방정식 3p εεεRεR V R,z,t) = 0 s,i ∂∂∂p,i C i (z,t) t∂t∂tt흡착제 t (z,t) ∂∂2∂z2∂zε∂2zzz (z,t) εrRRR ∂ +표면에서의 2 ∂r 124 124 ∂qqqq∂ ρ 129 2 2 2 122 r ∂ 123 컬럼에서의 지배방정식 r z t ∂ ∂ ε R p ε0= ), z,t) ∂=흡착제 ε=0aεε지배방정식 ε≤p0εppεpz(r rrr(r rrD D D D qr+ C,p,i C(z,t) 128 128 128 128 128 128 ---흡착제 흡착제 흡착제 흡착제 흡착제 표면에서의 지배방정식 지배방정식 지배방정식 ∂지배방정식 ∂∂지배방정식 ,D zD t) + i = = i p,i C o,i at z = 0 , t > 0 1111Initial 11표면에서의 ∂표면에서의 ∂∂표면에서의 ∂표면에서의 ∂condition: ∂ 222222gas=130 ∂∂C∂∂kLi∂>C ∂f,i(z,t) p,i p,i p,i (z,t) zp,i 0p,i 표면에서의 C C 126 GC/FID 운전 조건은 다음과 Carrier 하였다. at ,t(1 =- (r 126 Boundary iiqiqiBoundary qCi(r 125같다. :∂∂i∂ ,(z,t) zt+,+ C p,i (z,t) + +0io,icondition: V at C 122 122 p,i ρp,p≤3a,=t=z,t) p,i ∂z,t) rcondition rrrrrDD (r (r (r ,i(r ,ii,z,t) (rz,t) ,(r z,t) ,condition z,t) ,z,t) +t)+컬럼에서의 ++ (r (r (r (r ,at (r ,at ,z,t) (rz,t) ,z,t) ,z,t) ,z,t) D D D D C0C (z,t) 0p,i 0CR at at 0z,t) 000i≤(z,t) ≤≤≤zzzz≤≤≤≤-LLLLC,t,t,t,t ===(r CCC (z,t) (z,t) =C ==C 0C 0p,i at =000=0 R,z,t) = 0 124 s,i s,i s,i s,is,i s,i∂Initial p,i p,i p,i iC i i지배방정식 i(z,t) 125 125 Initial condition :ρ :∂ρ 125 Initial condition :ρρC i(z,t) 125 125 Initial Initial condition condition ::ρ t z t ∂ ε 123 2r2∂ 2i∂∂r∂r130 (1 ε ) ∂ ρ ρ a 129 129 129 129 129 129 rrr2∂r22rC k C (z,t) = 0 at 0≤ z ≤ L ,t = 0 C r ∂ r ∂ r r ∂ ∂ ∂ r ∂ r r ∂ r ∂ r r ∂ ∂ ∂ r ∂ r r ∂ r ∂ r r f,icondition i i 125 Initial : 2 2 2 2 2 2 a a a a a a 는 123 Helium을 사용하였고, carrier gas 유량은 15 mL/ 127 127 11 r> D 3ε pCr∂ri r(z,t) =Dp,i 0 =, tR,z,t) 0 p,i= ε0 p ∂ Cεp,i qi∂∂qi(z,t) qiqii -+ 1컬럼에서의 Cεi p(z,t) εo,ipε∂εppq∂pati∂- ∂∂C∂z =p,i (r rrDD DD ∂q∂∂123 지배방정식 - 컬럼에서의 지배방정식 111∂∂∂∂Boundary ∂∂ (z,t)∂22+ V∂condition: p,i p,i 2p,i 124126 (2) z,125 εC R =(r =z,t) 000L,C ,,,t,t ttt>>(r 0,00z,t) (z,t) 0 εo,io,i(1 C (z,t) (z,t) at >> ,(z,t) z,t) qs,is,iis,i C C rCp,i D,s,i iiC iC i(z,t) o,i o,i , ,t) (r z(r + z,t) =+ 0at)z≤zz=z=zz==0≤ i i(z,t) -at εat 126 126 126 Boundary Boundary Boundary condition: condition: ∂condition: ∂(r kCCCC 126 126 Boundary Boundary condition: condition: t=rr22rr2rD Cz,t) o,iCat o,ipat (r (r ,z,t) (r (r z,t) ,Boundary ,Initial z,t) ,z,t) z,t) +2+흡착제 ++∂+rcondition (r (r ,(r,z,t) (r ,=0==,z,t) ,z,t) DD iC : C Ds,i Ds,i C C C C f,i i (r ε p,i p,i p,i p,i p,i (z,t) = =∂i(r ,p,i-t= C C p 129 130 (3) i 2 2 2 2 2 r0, z,t) ∂ r 126 condition: 128 표면에서의 지배방정식 column은 HP-5 capillary column min이다. GC/FID ρ r (z,t) + 3 (z,t) + V (z,t) q t ∂ C 128 흡착제 표면에서의 지배방정식 ρ ρ ρ ρ ρ 129 129 129 129 129 +ε) ρ(r =>0p,i0≤0(rr=at C ∂rr∂-∂r∂εrr∂)∂∂∂∂∂ ∂∂r131 r∂∂r∂rr Initial ∂∂r∂r∂∂z+ r∂rr(rk, z,t) ∂t aqa∂aaC a, z,t) rr127 i ,:z,t) ε ε ε ε p,i ∂pεppεCppipa condition ∂ Ci ∂ Ci krrf,ir∂(1 124 i a (r = 0 at R,0 ≤t =r=≤0 ≤R,z,t) f,i (1 C i,z,t) =CCC0:=(r at 0(z,t) ≤z+ ≤ LC ,t(z,t) = 0 =p,i CρεCRai (z,t) C++ i= (z,t) 131 Initial condition 125 Initial condition :t) 127 127 127 3 (z,t) + 3 (z,t) + V = R,z,t) = 0 (z,t) + V (z,t) (r R,z,t) 0 127 127 C C C q q q q q q ρ p,i (r i p,i at z = 0 , t > 0 , , , , , , , , , , , , , , , = = = = = = (r (r (r (r (r z (r z z z t) z t) z t) t) + t) + + + (r (r (r (r z,t) (r z,t) z,t) z,t) z,t) C C C i o,i 126 Boundary condition: p,i p,i p,i p,i p,i ∂z 124 124injection (2) a R 2 i 127 이고 150°C detector ∂ρρt1 rp,i ∂t temperature은 ∂z 130 130 130 130 130 130 (3) (3) (3) (3) (3) ρρρρa지배방정식 r = D0 p,i atε p 0∂≤ z ≤ L ,t(3) t∂tt∂t∂ttempertiii i i표면에서의 ∂∂∂흡착제 1281εR ∂∂qεi :p Ci ε(z,t) εεpcondition: ∂2 D ∂ qεεi εεεFirst aaaaa∂boundary ∂ p,i p = 0 2 125 Initial condition 2 132 ∂∂∂∂∂ 132 128 128 128 표면에서의 표면에서의 지배방정식 지배방정식 (z,t) =r+ zC=(rp,i 0(r 128 128 흡착제 표면에서의 지배방정식 지배방정식 C+ pppp흡착제 p흡착제 +> =, 0z,t)0 at 0 ≤ r ≤CR,p,i (r , z,t) , z,t) i (r 126 Boundary condition: q표면에서의 q흡착제 (r,, z,t) ,,tz,t) (r z,t) =흡착제 (rC, zo,iD, t)s,iat+지배방정식 rq,(r,(r ,∂,(r z,t) C C 127 ,표면에서의 2(r(r,condition 128 흡착제 표면에서의 ature는 iC =p,i (r 0 at ρ 0a ≤ z ≤ L∂r ,t = 0t = 0 (z,t) 0∂rqqiat ≤ L boundary Ci 진행하였다. ,z,t) ,zt)+ ,z,t) == =r===2 Initial z,0Dt) z,s,iFirst z,t)+ t)≤+ z,t) (r z,t) 130 131 :,t =rcondition: ∂r지배방정식 rip,i CC0p,i C ρεεεa2εεερ:a ∂C 125 Initial 125 250°C Initial 조건으로 condition분석을 : 129 rCp,i ρ(z,t) qi(r q(r ∂++ r129 ∂p,it(r p,i p,i iz,t) ,z,t) i icondition iz∂(r i (z,t) = C o,i at z =(3) a ∂ 130 130 130 130 130 (3) (3) (3) (3) q ε r D ρ ρ ρ ρ ρ ∂ t t t t t ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ 1 p p p p p p 0 , t > 0 p,i p C 126 Boundary i 흡착제 aaqqq aqa1 aq z,t) + 2 128 127 + ∂,z,t) at 표면에서의 지배방정식 εip,i qp,i ε0εε0ε0p0p≤p0≤p≤0≤r≤r∂r≤∂∂r≤∂≤r≤r≤R, D ∂condition: ∂C ∂q∂qC at ∂,z,t) ∂,z,t) (r (r ,(r ,∂,0z,t) (r + +p ∂C (r (r(r ,(r ,,z,t) (rz,t) ,z,t) ,z,t) ,z,t) z,t) =rr2=r2r=2r(r 02=2020D0D 0D 0at at at at R, R, R, tttt=t==t>=t0=0=00000 ≤R, ≤R, ∂i(r z,t) ,D C=r=p,i 1>(r ∂,z,t) C C C p,i p,i p,i p(r p,i p,i :condition: p,i p,i iq iqp,i ip,i εD it∂i1 iq1 i(r i1 2r2(r 2+ (z,t) = at z = 0 , (z,t) = rcondition atr z∂126 =D 0:s,i , Boundary qi(r 2C 22+ C C C i129 ε D ∂ 131 131 131 131 131 Initial Initial Initial Initial Initial Initial condition condition condition condition condition : : : : i+ o,ip,i o,i 1 ∂ ∂ condition: 126 Boundary condition: 131 ρ p 132 First boundary ρ ρ ρ ρ ρ ρ ∂ r r ∂ r q 0 ε (r z,t) z,t) + (r (r z,t) z,t) , , , , (r z,t) + , ≥ r r D C C r D (r (r z,t) z,t) + + (r (r z,t) z,t) , , , , , , z,t) + (r z,t) = 0 at r = 0 , t r D D C C i ,εz,t) Cp p,i rrε∂+ s,i s,i p,i p,i 129 r = 0∂∂∂r∂,rrrt p,i as,i aas,i aa∂ ap,i ∂ 표면에서의 2r22r∂2,2rz,t) i εrεε2 s,i at ≥Cp,i (r 133 D C+=+ 0(r2,ρρpz,t) 129εq ip지배방정식 ρρaρaaaaC 129 129 128 - 흡착제 ∂r∂ra∂rrr+ ρqq(ri(r rr(r r127 (r, z,t) , z,t) (r , ∂z,t) =0p,i(3) 0 , z,t) at 2∂ ,εz,t) pp qpρpip(r 0 ≤ r ≤ R, 133 ,s,iC =∂∂r∂r∂r∂(r z:,∂t) 2. 5 수치 모델 q i (r , z, t)129 p,i a = + C ρ 129 ∂ r p,i ε r D r r r ∂ 131 Initial condition r p,i 1 ∂ ∂ p≤R, ρat q127 qcondition: qicondition: q(r ap,i ar≤ (r ,z,t) (r(r z,t) , ,z,t) ,z,t) z,t) ++++∂+tr 2CC (r (r,(r,z,t) (r(r z,t) ,i,z,t) ,z,t) z,t) =a =0==0+00at 0atatat 0a0≤0≤00p,i r≤r≤rr≤ R, R, tR,t=t=Ct0=t=0(3) =00(r0 , z,t) ≤ ≤R, 127 CC C ρ,=z,t) 130 t∂condition ∂condition p,i p,i p,i p,i 132 132 132 132 132 132 First First First First First First boundary boundary boundary boundary condition: condition: condition: condition: i130 iqρ ii,(r boundary boundary (r 131 131 131 131 131 Initial Initial Initial Initial Initial condition condition condition : : : : : D a ε 128 흡착제 표면에서의 지배방정식 ρ ρ ρ ρ ρ s,i p,i ε p 2 p ∂r boundary ∂ (rq, z,t) a,az,t) 129 134 Second 흡착제의 흡착능 실험 결과를 수치 모델을 ∂condition r pεpppp∂at r = 0 , t≥ρ0a ∂r ra2condition r흡착제 1 =∂134 C ap,i p,i (r ∂∂C ∂p,i , z+ ,∂t)q i+ (ra,Dz,t) boundary ∂∂boundary q이용하 condition: =ε εpε0εε지배방정식 132 First 128 표면에서의 128 - 흡착제 표면에서의 지배방정식 itr 2 Second i (r qq(r 133 ε pCCC (r z,t) + (r , 130 (3) D C ∂ ρ ρ ∂ r q q q ε ∂ , , , , ,,z,t) , ,z,t) = = = (r (r z z t) z t) t) + + + (r(r(r (r z,t) s,i p,i , , , , ,,,z,t) = = (r (r z z t) t) + + (r z,t) z,t) CC Initial condition: εp r 2 D ε p 2 p,i p,i p,i ε ε ε ε ε ε p,i p,i a= ∂∂tat∂t i1iqii i (r∂, ρ 132 132 132 132First First First First First boundary boundary boundary condition: condition: condition: condition: ∂∂rboundary ∂∂boundary ∂∂ ∂흡착 129 p p p p p p r condition: ∂ r ∂ r q 130 130 130 130 130 ∂ , , z t) + (r z,t) C 연구에서 활용한 수치 여 검토 평가하였다. 본 132 q ρ ρ ρ ∂ ρ ρ + p,i=, z,t) ∂∂+tt(r q+i (r , z,t) 00≥ z,t) =(rr=,r=0rz,t) 0 p = 0 at 0 ≤ r ≤ R, 0r00≤CR, (r condition ∂ t(r ∂z,t) aaat aiaat qiiqiq(r(r 130 ,(r ,,z,t) ,εz,t) ,z,t) ,z,t) ,ρ(r ,,z,t) ,z,t) ,iz,t) ,z,t) (rz,t) z,t) + ++131 + (r (rz,t) =i==a=r=(r 0=20:0∂ε0,q0D 0atat at =i0=p,i 0(r =00at ,0,,,0tz,t) ,rt∂t,≥2,t0≥C ≥ tt≥0ρ≤≥ Initial CC C C C ρεaat Initial rcondition :+ 2qqqiD Cqp,i qp,i ∂t(r p,i + , z,t) ∂Cp,i p,i p,i aεp,i εp,ipC p,i∂ (r = R , C ∂p,i i(r i(r p,i aprrr= s,i p,i (r D ∂ ∂ q131 p 133 133 133 133 133 133 1 ∂ 1 ∂ 2 ∂ i 2 p,i p ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ a (r = R , z,t) + z,t) = 134 ∂∂∂ Second boundary condition D k D r ∂ r r ∂ r ∂ r r i i ρ ε 129 135 rz+ p, t) ++ D ∂,D ∂C rε(rp,i, z,t) (r ,p,iz,t) s,i q(rr(r ρaaaaaa,=z,t) aq2R(r =, t∂≥rk 0f,i Ci (t)f,i C = (r 0p =atR ,rz,t) = C0p,i 모델은 Pore2 and Surface - C C,p,i (rρ(r z,t) (r , z,t) r D s,i Diffusion ∂+ εεD135 ε∂130 εpC ∂r,z,t) i =r,+iz,t) ∂∂∂Model ∂ (PSDM)이 s,i condition: p133 pεs,i pp p,iεa(rFirst q∂rpi2r∂(rr∂,∂rz,t) tboundary ,p,iz,t)+p= εεε0εεpεpp∂ppratρ 0 ≤ r∂≤ra∂R, t = (r0, z,t) C ∂ ρ ρ 129 129 p,i a ∂ r r ∂132 r r 132 r ∂r First boundary condition: 131 Initial condition : a q q q q q a a , , , , , , , , , , (r (r (r z,t) (r (r z,t) z,t) z,t) z,t) + + + + + (r (r (r z,t) (r (r z,t) z,t) z,t) z,t) = = = 0 = = 0 0 0 at 0 at at at at r r = r = r r 0 = = 0 = , 0 , 0 t 0 , t ≥ , , t ≥ t 0 t ≥ 0 ≥ ≥ 0 0 0 p ρ q q q C C C C C q q (r (r (r , , z,t) z,t) , z,t) + + + (r (r , , z,t) z,t) = = 0 0 at at at 0 0 0 r r r R, R, t t =t= ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ q (r (r , , z,t) z,t) + + (r (r , , z,t) z,t) = = 0 0 at 0 r R, R, t ≤ ≤ C C C C , , , = (r z t) + (r z,t) C p,i p,i p,i p,i p,i p,i p,i p,i (r , z,t) = 0 (3) boundary p,i p,i i i i ii boundary 134 134 134 134 134 134 boundary boundary boundary condition condition condition condition condition p,i q136 iiq i∂ ii C(rp,i i ∂ 133 133 133 133 133 131 Initial Initial condition 131 Initial condition 131 Initial Initial condition condition 컬럼으로 유입되는 며, 이는 흡착제가 충진된 at 0 ≤ r ≤ R, ρ131 ρ131 ρiaρρacondition C 130 ∂∂rr∂Second ∂Second r∂Second rSecond ρ a condition t boundary rSecond Second D ∂136 boundary D ∂ :::a:ε:: condition ε=+pρRρρρaρ,aρεaz,t) i , z,t) ρ오염물 a134 aa= Second 131 Initial condition aap = p,i k C (t) - C (r R , z,t) + (r (r = R , s,i p,i p f,i i p,i 135 a ∂rε p condition: ε,qzpε,∂t)(r C ap,i (rC, z,t)(r 132∂ First boundary ∂ ∂boundary , z,t) = 0 at 0 ≤ r ≤ R, qcondition: = ε p 모델이다. i∂∂(r ∂ 예측하는 수치 , z,t)지배방정식 pr + 130 PSDM을 질의 흡착곡선을 First q∂qi∂qcondition qcondition q132 ∂+C ∂rC ∂C∂C ρ0(r+a(r, z,t) p,i at C Cp,i t,condition: ∂z,t) ∂∂∂q∂+ qi q(r ip,i 132 132 132 First First First boundary boundary boundary condition: condition: 132 First First boundary boundary condition: condition: 137 흡착제 기공 내부에서의 , + = 0 r = 0 , t ≥ 0 C p,i p,i p,i p,i q 131 Initial condition : 134 134 134Second Second Second Second Second boundary boundary boundary boundary boundary condition condition condition , , (r z,t) (r z,t) = 0 at = 0 , t ≥ C q i (r , z,134 p,i ρ i i i i i , , = (r z t) z,t) , = t)134 + (r z,t) C C ε p,i 137 흡착제 기공 내부에서의 지배방정식 p,iD pεεεεεεcondition: 132 First i∂ 133ρ ρ aρ(r(3) qp,i ∂z,t) ρ=(r133 130 (r (r =(r =R =Rq,R,R ,z,t) R z,t) ,z,t) ,z,t) ,z,t) z,t) +r+ +∂boundary ++ (r (r(r=(r=(r ==R =p,i R =R,R,R ,z,t) R z,t) ,z,t) ,z,t) ,z,t) z,t) (t) (t) (t) ----C -C -CCp,i (r(r (r(r=(r=(r ===R=RR,R,R ,z,t) R z,t ,z,t ,z,,z 130 DD D D kp,i CC C Cp,ip,i DD D Ds,iis,is,iρρρρaaρaρaaa (r(r t+ =a=====∂kkkCkf,ikf,if,i ∂t s,i DD s,i s,i p,i p,i p,i p,i pppp,i p (r f,if,if,iCC iiC iC i(t) i(t) i(t) p,i p,i p,i 135 135 135 135 ippC a==R 136 ∂rD a135 εi (r ∂condition (1) ∂∂컬럼 구성하는 데 적용된 가정들은135 다음과 같다; pD,s,i ρ+a p,i ∂r∂rr∂r∂rr135 ∂∂∂r,∂rrz,t) ∂r,∂rz,t) ra += D0p,iat (rcondition: =εεεεR (r =t =R,0nz,t) = k f,i Ci (t) εmp0 ≤ rε ≤p R, 131 Initial : ρ i ε 132 First boundary q q q q q q ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ , , (r z,t) + (r z,t) = 0 at r = 0 , t ≥ 0 C C C C C ∂ ∂ a Cp,i boundary ∂∂∂i∂∂i ii ii condition pcondition pp,i , z,t) = 0 at 0 ≤ + ∂rni ∂r p,ip,ipp,i 134 ρSecond m εppp,i 134 137 Second 133 ρ q(r ∂D (r qiD qiqD r (r(r(r ,(r ,εz,t) ,,z,t) ,z,t) ,z,t) (r + at rC 0-(t) 0000(r (r(r 000f,i 000,,,,t(r t-tt≥p,i ≥≥p,i z,t) ,,z,t) ,,z,t) (r (r z,t) =k=p=f,ik0f,i at rir=,C =z=(t) ≥C CC ++ D ρaρaρε흡착제 ρ∂aboundary qqp,i ε=(=k==r =기공 (r =(r133 =133 R133 =133 R=133 ,condition: R,z,t) R내부에서의 z,t) R, ,z,t) ,z,t) z,t) +∂∂+∂131 + + (r (rp(r =CC (r =C (r =R =p,i R=p,i , R(r ,z,t) R z,t) R,(r =,=z,t) (r =(r =(r=R=R=,R,z,t) Rz,t) R, ,z,t) ,z,t) z,t) p,i p,i ε지배방정식 ε,,z,t) εppcondition D C CiC D D Ds,i DD 136 136 136 136 136 136 qat ((t) a∂+ (2) 흡착제 내의 난류 및 분산 현상이 없고, ip,i i(r :p,i s,i s,i s,i s,i p,i p,i p,i pz,t) pεz,t) p++ f,i irr(t) i=r(t) p,i 135 135 135 135 135 qiInitial kt0f,i)C kiat ρat ap∂a표면에서 ,+=qz,t) (r z,t) + (rikz,t) =znk,kC =,p,i-t )0-C-=C , CtC 0(r C ρ ρ ρ n , ρ ρ r r r ∂ r r First boundary q p,i (r z,t) , q i 132 a 136 i k (r , z,t) (r , z,t) 0≥p,ip,i at 0 ≤ r ≤ R, (r , z,t) + (r , z,t) = 0 at 0 r R, t = 0 ≤ ≤ ∂ r r ∂ ∂ r ∂ r r ∂ ∂ r r ∂ ∂ r ∂ r r C a a a a a 133 p,i p,i i = k l q ρ ε ∂ r (r z,t) , ∂ 131 Initial condition : 131 Initial condition : p q ∂ C a k =l n ρ a ρ i ∂ ( ) q ∂ C r , z , t = C ∂ p,i 134 Second boundary condition p,i p , i i a qFirst (3) 흡착제 입자 내부의 의 이류와 확산이 무시되며, 137 (Second ) 지배방정식 i기공 C rSecond ,Second z132 , tD = , z,t)m +(r ati -r(r=C=0R, ,t(rz,t) ≥=0 R 137 137 137 137 137 -흡착제 흡착제 흡착제 흡착제 흡착제 흡착제 기공 기공 기공 기공 기공 내부에서의 내부에서의 내부에서의 지배방정식 지배방정식 지배방정식 iz,t) = n 지배방정식 p내부에서의 ,내부에서의 ρε(r기공 i지배방정식 =m R= ,condition: z,t) +(r=,D = , z,t) k f,i Ci (t m 134 134 Second boundary boundary condition condition 134 boundary condition p,ikif,iε pC0ii K (r =내부에서의 R ,i εz,t) +Second (rρcondition: RC,p,i z,t) (t) 134 134 Second boundary boundary condition condition 136 136 136 136 136 D 133 137 지배방정식 135 apboundary s,i∂ ρa p,i p,i ∂흡착제 rDs,i 135 boundary pboundary )i K aq(kr,(zr,,tz), tn 134 Second boundary condition ∂ r내부에서의 ∂r ∂(rr, z,t)∂138 ∂(rcondition: rn0,kz qtC 132 First 132 First boundary condition: q , ) k q , + (r z,t) = at r = 0 , t ≥ 0 q ∂ C k 138 mass flux는 표면 및 기공 확산에 영향을 받고, i (4) 흡 i ρ q i (rp,i, z,t) mm mmkmm= l k = l p,i nnni ininini i 133ni - C ∂rC기공 ∂k∂D ∂=∂qq∂qlp,i 137 137 137 137 137 흡착제 흡착제 흡착제 흡착제 흡착제 기공 기공 기공 내부에서의 내부에서의 내부에서의 내부에서의 내부에서의 지배방정식 지배방정식 CC , z,t) 기공 iqiqqiii ε p condition (r =am지배방정식 R지배방정식 ,지배방정식 z,t) + boundary (rε=pR (r = R, z,t) 134 Second m = ∂∂∂∂ k∂CCp,i D 136 p,i p,i p,i C i (t) 136--f,i 135 p ,s,i i ( rρ, za, t )∂r= C ∂ q p,i n n n n n q n q q q q q r r r r z r z r z z t z t t z t t t ( ( ( ( , ( , , ( , , , , , ) , ) ) , ) ) ) ρ ρ ρ , , (r z,t) + (r z,t) = 0 at r ===p,i 0CC ρ ρ ∂ r C (r (r = = R R , , z,t) z,t) + + (r (r = = R R , , z,t) z,t) (t) (r = R , z,t) + =0kk,kkf,itf,if,if,i≥ C (r (r = = R R , , z,t) z,t) + + (r (r = = R R , , z,t) z,t) (t) (t)--ε ε ε D D D Ciiii(t) D D D ε ε D D D D n K i p,i ε ε k k k k k k k k k k k 착제 주변 공극의 오염물질 농도는 흡착체 표면의 고 s,i s,i p,i p,i p p s,i p,i p n q r z t ( , , ) 135 135 135 s,i s,i p,i p,i ppk k i + i (r = Ri p, z,t) 135 135 ∂ ∂ aaρaaa∂∂ p 133 q q q q q q (r (r (r (r (r z,t) (r z,t) z,t) z,t) z,t) z,t) , , , , , , (r = R , z,t) = ρ D ε D r 139 ∂ r r ∂ r ∂ ∂ r ∂ r r rk=r=klq=kll=l=l+ ∂rat r = 0 , t ≥ 0 k (4) q i (rnni,Ciz,t) q≥지배방정식 r,qmzm,m (흡착제 p,i f,i C i (t) i,i itii=z,t) l 내부에서의 at(r Second boundary condition nnip,i ni ia(r ,z,t) ,C (r흡착제 z,t) =(r기공 0,zt,zt,)tz,)t,내부에서의 at r135 =137 0i k0s,i 지배방정식 C138 k =l =p 0∂∂C q i (r , z,t) + ρ137134 ,p(i,(ri,139 zm)m ,k∂,tk∂k기공 p,i ∂ r r ( ( ) ) ) C C C C C r , r , , z r z , r z , t = t = = = = = i p,i 136 133 133 ( ) C r , = p p p , i p , , i p i i i mρ a ∂r 평형을 mm mmkmm= l ∂Drp ,i ρ 흡착 체상 농도와 이루고, a(5) 확산 과정에서 n(r nni,(zrni(i=rnK K (r= R, z,t) = k f,i Ci (t) εnp iK 136 136 136 + D p,i : n nqnknqkkqk(qkqr(boundary 136 136 izi)K n z,irnK t,izK z,K ti)) condition ,i)tR ,ti,t)iz,t) 135 -134 i∂r kr,(k∂ qz,t) r(kr(kr흡착능 rz,rz,,zkt,ztk,Second (kq(Freundlich ,(r,,z(s,i )t=z,)tm )=k,lt)kt=lk)a=k)l=kFreundlich n 136 qqi140 qi(r q(r q ∂requation C p,i z,t) (r ,i(r ,(r ,qq,z,t) ,kz,t) qkn(iequation r ,:z,t) 140 ∂ q 흡착능 kq kqz,t) 138 138 138 138 138 138 (4) (4) (4) (4) (4) 138 i i i l l 137 흡착제 기공 내부에서의 지배방정식 - i C (r(4) =m k 134 Second boundary condition 134간의 Second boundary ρ ( ( ( ( ( ) ) ) ) ) 또한 흡착제에서 흡착물 물질 상호작용은 없다.condition 139 C C C C C r r , , z r r z , r t , z , t z , z , t , t = t = = = = (r = R , z,t) + (r = R , z,t) (t) = R, z,t) = = = = = = k k k k k l k l l l l l C ε D D = k l p,i p f,i i p,i 135 pp,i,pip,pi,i,i s,i 137 137 흡착제 흡착제 기공 기공 내부에서의 내부에서의 지배방정식 지배방정식 137 흡착제 기공 내부에서의 지배방정식 137 137 흡착제 흡착제 기공 기공 내부에서의 내부에서의 지배방정식 지배방정식 n q r z t ( , , ) a ∂m m m m m n q r z t ( , , ) k k 기공 136 ∂ r 137 nk ni niKknK C - 흡착제 내부에서의 지배방정식 z,t) , iniK iiKK i i∂i rqqii(r p,i q (r z,t) , l z, t m e= q qkiqk(qkqr(kr,(k,(zr(rz,r135 t,z,)tz,z),tC,t)t)p),ik =( D = Rn,iz,t) +k = lD p,i∂ Cεp,ip- nn5nn - (r(4) =(4) R, z,t) = k f,i (r = m 138 138 138 138 138 (4) (4) (4) 등온흡착식 (q 질의 개별 흡착평형은 , z , t ) ∂= CFreundlich s,i∂ q):ρ ∂ q i Freundlich 139 140 C equation r , 기공 139 139 139 139 139 139 p,i ( r흡착능 ∂r i nia내부에서의 ,rz,t) t )(r 136 mmm m -D흡착제 == = kkp,i klkm lk=137 l==ll R , z,t) i=ii∂ni irR , z,t) = k (5) R n K q z ( , , i (r ρ ρ i z지배방정식 (r = R + (r = R , z,t) + (r = ,mmz,t) (t) =,tD ε-qqqpqq5(n(r(-r(ir,r,K ε D D k C C k k s,i p,i f,i C i (t) s,i p,i p f,i i p,i 135 135 q r ( , ) q a a ∂r (r z,t) , 1/n q r z t ( , , ) k n n n z z t t , , ) ) 138 n n z z t t , , , , ) ) k 138흡착물질 간의 경쟁흡 i 흡착능 l qqqqq r (4) ∂, zr, t ) 140 k kk (∂r KCe )으로 나타낼 수 있으며, ,equation :∂:k:r:= Freundlich klkknkkkkkq (r (r z,t) z,t) kkk=k=k:=l= , ,z,t) ( C p ,i Freundlich rFreundlich = m136 (r z,t) ,,z,t) =i(r ki l(r , z, t ) n 140 140 140 140 140 140 흡착능 흡착능 흡착능 흡착능 흡착능 흡착능 Freundlich Freundlich Freundlich Freundlich equation equation equation equation equation equation : : (5) (5) (5) (5) (5) (5) 137 흡착제 기공 내부에서의 지배방정식 = k l k i = l i i l l 139 139 139 139 139 i =ml ))===== mmmmnmi qKi i(r ,-z,t) CCCpC pp,p,i,ip(,ii(,r(ir(,r(r,((rz,z,rr,,z,zt,z,t,z)zt,)t,,)t)tt)= 136Ideal Adsorbed Solution Theory (IAST)로 예측136 C 5 - k qC n n n K K 착은 n n K K q r z t ( , , ) p , i k i i i i i i 138 (4) i i i i m 137 흡착제 기공 내부에서의 지배방정식 k k 139k = l 139 q q r(r(,r,r,z,z,zz,t) qkqkqk(ki(kr((r z,nzt,t,i),t)tt))) k = l ni K i 138 138 138 138 138 140 140 140 140 140--흡착능 흡착능 흡착능 흡착능 흡착능 Freundlich Freundlich Freundlich Freundlich Freundlich equation equation equation equation equation : : :::m t기공 (5) (5) (5) (5) (5) t ) ) 흡착제 - 5 - 137 --C흡착제 - 흡착제 기공 내부에서의 지배방정식 , kk=kk=내부에서의 k=l= p ,i ( r, z기공 nk=kq내부에서의 rlll, -qz--,k-5t-5()5-r5-5,-5-z-,-지배방정식 (l==lm -지배방정식 위의 가정에 기반하여 PSDM의 지배방정138 할 137 수 있다. : ni ni K k q (r z,t) , i 140 흡착능 Freundlich equation m 140 흡착능 Freundlich equation : (5) i = k l 139 q ( r , z, t ). . 119. . . . [. [ [[ [ [[. . . [. [. [. [. [. . . ]]]] ] ]. [. [. ]. ]. ]. [[[[ [ [ ]. . ]. . [ ]. ]. ]. ] ]] ]]] ] ] []]]. [ [ [ [[. . . . [. [ [ [[[. [ [[ [[[. [. 140. 140. 139 - 흡착능 Freundlich equation : 139. [. ]. - 5 -. (5). - 140 - 흡착능 Freundlich equation : - 5 pp. 774-784 Atmos. Environ., Vol. 36, No. 6, December 2020, 140 Soc. - 흡착능 Freundlich equation : - 흡착능 Freundlich equation : J. Korean (5) - 5 - 5 -. - 5 -. ] ] ]]]. ][ [[ [ ] [ ] [. k ( r , z, t ) =139 138 ni p ,i 있으며, 139 139 139 139 m 전 식과 초기 조건 및 경계 조건을 구성할C수 m m nk q k (nrii, z, t ) n-i -K5-k5-i=--5l5-5 139 -- q i (r , z,t) = q r z t ( , , ) rl , z, t ) n q r z t ( ( , , ) (5) 140 - 흡착능 Freundlich equation : , z, t nk q kk k ( ) 138 (4) k k C r = - 5 p ,i q i (r , z,t) (r , z,t) m Freundlich 140 140 흡착능 Freundlich equation :::::k= 140 흡착능Freundlich Freundlich equation - 5 q-equation 140 140 --흡착능 흡착능 흡착능 Freundlich equation 체 수식은 C 다음과 같다. k = liequation l k =l ni K 139 i (4) ( ) ( ) C r , z , t = r , z , t = 140 - 흡착능 Freundlich equation : z,t ) p , i p ,i q r ( , m m k 138 ni K i ni K i q-kequation q k (139 rk,=-zl, t ) : r , z, t ) (5(4) 138 138 140 - 흡착능 Freundlich k =l k =l -----5555---- 139. [. [. [. [. ]. ]. - 5 -.
(5) 137. 138. - 흡착제 기공 내부에서의 지배방정식. ni m n q r z t ( , , ) q (r , z,t) k = l k k C p ,i ( r , z , t ) = m i ni K i q k (r , z, t ) 안해영, 조윤정, 송지현 778 k =l. (4). 139 140. - 흡착능 Freundlich equation - 흡착능 Freundlich equation:: . (5). 환한 상미분 방정식은 (5)Gear의 stiff 역미분 방법 공식 을 사용하여 계산된다.. 5 -컬럼 유 여기서, C는 기상 VOC 농도 (mg/m3), C-o는 3. 흡착 수치해석은 PSDM을 이용한 흡착층 수치해. 입농도 (mg/m ), Cs는 흡착제 표면에서의 VOC의 평. 석 프로그램인 AdDesignS TM (Adsorption Design. 형농도 (mg/m3)이다. ε는 흡착제의 공극률 (-), v s는. Software, Michigan Tech, USA)을 사용하였다. PSDM. 흡착 컬럼 내부의 기체 유속 (m/s), q는 VOC 흡착량. 시뮬레이션에 사용한 매개 변수들을 표 2와 표 3에. (mg-acetaldehyde/g-adsorbent), qs는 평형상태에서의. 제시하였다. 제올라이트 Y의 물리적 변수들은 실측. VOC 흡착량 (mg-VOC/g-adsorbent). ρa는 흡착제의. 값을 사용하였다. Freundlich 등온흡착식 계수인 K와. 3. 2. 겉보기 밀도 (g/m ), Ds는 VOC 표면 확산계수 (m /s),. 1/n은 제올라이트 Y의 대상 물질 3종에 대한 등온 흡. r은 흡착제 입자의 반경 (m), L은 흡착제 컬럼 길이. 착 실험을 통해 측정한 실험 결과값을 사용하였다.. (m), 그리고 R은 흡착제 입자의 반지름 (m)이다. 또한. 실험을 통해 얻은 등온흡착계수인 K 값만 단순 비교. K와 1/n은 Freundlich 등온흡착 계수 ((mg/g) (L/. 했을 때 TMB> toluene> MEK 순으로 흡착능이 큰. 1/n. & dimensionless)이다. 앞서 제시한 지배방정. 것으로 판단된다. 공극 확산계수 (Dp), 표면 확산계수. 식은 mass balance 과정을 통해 벌크상과 흡착제상의. (Ds)와 경계면 물질 전달계수 (Kf )는 시뮬레이션 과정. 편미분 방정식으로 각각 정리된다. 편미분 방정식은. 을 통해 모델 예측 결과와 실험 결과 간의 차이가 최. 직교 배열법을 통해 상미분 방정식으로 변환되며, 변. 소화되는 값으로 추정하였다.. mg). Table 2. Parameters used for PSDM model simulations. Parameter Fixed-bed properties Bed length (cm) Bed diameter (cm) Bed mass (g) Bed porosity Adsorbent properties Particle apparent density Particle shape factor Air properties Temperature (°C) Density (g/cm3) Viscosity (g/(cm·s)). Value. 3. 결과 및 고찰. 6.2 2.25 16.5 0.324. 3.1 흡착제 물리적 특성. 주사전자현미경 (SEM) 사진을 표 4와 그림 2에 제시. 0.395 1. 흡착제 표면에는 2 μm 수준의 입자가 균일하게 분포. 25 181 × 10-3 1.8 × 10-4. 본 연구에서 사용한 흡착제의 물리적 특성 및 표면 하였다. SEM 사진으로 비교해 보면 제올라이트 13X 하고 있으며, 소수성 합성 제올라이트 Y의 표면에는 1 μm 이하의 입자가 균일하게 분포하고 있는 것을 확 인할 수 있다. BET 분석결과 제올라이트 13X의 비표. Table 3. Freundlich isotherm and kinetic parameters used for PSDM model simulations. Parameter Measured values. Freundlich isotherm - K (mg/g) (L/mg) - 1/n (-). Estimated values. Kinetic parameters - Kf (cm/s) (film mass transfer coefficient) - Ds (cm2/s) (surface diffusion coefficient) - Dp (cm2/s) (pore diffusion coefficient). 한국대기환경학회지 제 36 권 제 6 호. Tol. TMB. MEK. 65.82 0.399. 89.38 0.173. 57.51 0.418. 3.0 1.3 × 10-5 8.2 × 10-2. 2.0 6.2 × 10-6 7.3 × 10-2. 4.5 5.1 × 10-6 8.9 × 10-9.
(6) 제올라이트 기반 흡착제의 혼합 VOCs 경쟁 흡착과 상대습도의 영향. 779. Fig. 2. SEM Images of zeolite 13X (left) and zeolite Y (right) used in this study.. Table 4. Properties of adsorbents used in this study.. Shape type Diameter Density BET surface area. Zeolite 13X. Zeolite Y. Ball 3.0±0.5 mm 1.19 g/mL 714 m2/g. Ball 3.0±0.5 mm 0.99 g/mL 580 m2/g. 면적이 제올라이트 Y의 비표면적보다 넓은 것으로 나타났으나, 미세기공 (micropore) 면적은 각각 5.4 m2/g와 13.8 m2/g으로 제올라이트 13X에 비해 Y가 2.5배 이상이었다.. Fig. 3. Adsorptive capacities for toluene by zeolite 13X and Y at relative humidity (RH) of 20% and 50%.. 3. 2 컬럼 흡착 실험. 3. 2. 1 제올라이트 13X와 Y의 흡착능 비교 일반적인 흡착제가 2성분 이상의 대상 물질을 동 시에 흡착할 때 흡착제와 흡착질 상호 간의 특성 차. 농도 (C/C0) = 1)이 약 210분이었고, 이때까지의 누적. 흡착량은 116.8 mg/g이었다. 제올라이트 13X는 210 분 이후 C/C0가 >0.99에 도달하였고 유출부 농도 변. 이에 의해 경쟁흡착이 일어난다 (Lee et al., 2006). 습. 화가 거의 없이 유지되어 완전파과된 것으로 판단하. 도가 높은 환경에서는 수분에 의한 경쟁흡착으로 제. 였다. 그러나 상대습도가 50% 조건에서는 실험 진행. 거하고자 하는 성분의 흡착능에 많은 영향을 주는 것. 5분 만에 컬럼 유출농도가 유입농도의 90% 수준에. 으로 알려져 있다 (Lee et al., 2008). 그림 3은 상대습. 도달하였으며, 완전파과시점은 20분, 전체 누적흡착. 도 20%와 50%에서의 제올라이트 13X와 상대습도. 량은 9.3 mg/g이었다. 이러한 결과로 보아 제올라이. 50% 조건에서의 제올라이트 Y의 톨루엔 (toluene) 컬. 트 13X는 습도에 취약하여 고습도 조건인 현장에서. 럼 실험 결과를 보여준다. 상대습도가 20% 조건에서. 는 사용하기 부적절할 것으로 사료된다.. 제올라이트 13X는 완전파과시점 (즉, 유출농도/유입. 반면 소수성 제올라이트 Y는 상대습도 50% 조건. J. Korean Soc. Atmos. Environ., Vol. 36, No. 6, December 2020, pp. 774-784.
(7) 780. 안해영, 조윤정, 송지현. 에서 toluene 누적흡착량 (240분 기준)은 95.6 mg/g이 었고, 이는 상대습도 20% 조건에서 제올라이트 13X. (a) Tol w/ H2O. 의 흡착능과 유사한 결과이다. 제올라이트 13X와의 대조군 실험 결과를 통해 제올라이트 Y는 상대습도 50% 수준인 조건에서도 VOCs 흡착 성능이 높은 것 을 확인하였다.. 3. 2. 2 상대습도에 따른 개별 VOC의 제올라이트 Y 흡착 성능 그림 4는 상대습도 20, 50, 80% 조건에서 제올라이. (b) TMB w/ H2O. 트 Y의 VOCs 흡착 실험 결과를 보여주며, toluene, TMB, MEK이 개별로 유입될 때 물질별로 상대습도 에 따른 흡착곡선을 비교하였다. 실험은 총 240분씩 진행하였으며, 모든 조건에서 210~240분 사이에서 완전파과에 도달하였다. 물질별 특성을 보면 toluene 과 MEK은 상대습도 20%와 50% 조건에서 유사한 파 과곡선을 보였고, TMB은 상대습도 50, 80% 조건의 파과곡선이 유사하였다. 그림 5는 그림 4의 실험 결과를 기준으로 240분간. (c) MEK w/ H2O. 습도조건에 따른 각 물질별 흡착량과 수분 흡수량을 계산한 것이다. 전반적으로 TMB, toluene에 비해 MEK의 흡착량이 낮은 것을 확인할 수 있다. TMB와 toluene의 경우 상대습도가 증가함에 따라 VOC 흡착 량은 감소하고, 동시에 수분 흡수량은 증가하였다. MEK의 경우 상대습도 20%와 50% 조건에서는 MEK 흡착량 및 수분 흡수량이 유사하였다. 반면 습도 80% 조건에서는 수분 흡착량이 12~30배 수준으로 증가 하고, MEK 흡착량은 이전 습도 조건에 비해 70% 수 준으로 낮아졌다. 이는 MEK가 친수성이기 때문에 습도가 높은 조건에서는 MEK 흡착 과정에서 수분도. Fig. 4. Adsorptive capacities for toluene (Tol), 1,2,4-trimethylbenzene (TMB), and methyl ethyl ketone (MEK) by zeolite Y at relative humidities of 20, 50 and 80%.. 함께 흡수되기 쉬운 것으로 판단된다 곡선을 함께 제시하였다. 그림 4에 제시한 바와 같이. 3. 2. 3 혼합 VOCs에 대한 제올라이트 Y 흡착 성능 비교. 개별물질을 흡착할 때에는 동일 상대습도 조건에서 toluene과 MEK가 약 240분 전후에서 완전 파과되었. 그림 6은 상대습도 50% 조건에서 TMB, toluene,. 으나, 3개 물질이 혼합 유입되는 경우 toluene은 약. MEK이 혼합되어 유입될 때의 컬럼 흡착 실험 결과. 60분, MEK는 약 75분에서 완전 파과되었다. 유출구. 이다. 240분간의 대상 물질별 흡착곡선과 수분 흡수. 농도가 유입농도에 도달한 이후에는 toluene과 MEK. 한국대기환경학회지 제 36 권 제 6 호.
(8) 제올라이트 기반 흡착제의 혼합 VOCs 경쟁 흡착과 상대습도의 영향. 781. Fig. 6. Adsorptive capacities for the mixture of three VOCs (toluene, 1,2,4-trimethylbenzene, and methyl ethyl ketone) by zeolite Y at relative humidity of 50%.. 교해보면, TMB, toluene, MEK이 혼합 유입될 경우 경쟁 흡착에 의해서 TMB에 의해 toluene과 MEK의 흡착능이 낮아졌다. 등온흡착계수 k를 비교해 보았을 때 두 물질 (toluFig. 5. VOCs adsorption amount and water absorption amo. unt for zeolite Y.. ene 65.82, MEK 57.51)에 비해서 TMB의 등온흡착계 수 k 값은 85.38로 현저하게 높았고, 실제 개별 VOCs 흡착 실험에서도 TMB의 흡착량이 가장 높았다. 이를. 의 유출농도가 유입농도에 비해 15~40%까지 더 상 승하였는데, 이 현상은 파과되기 이전에 흡착되었던 toluene과 MEK가 경쟁흡착에 밀려 탈착되어 나오는 것으로 판단된다. 반면 TMB는 3개물질이 혼합된 조건에서도 개별 물질 유입 실험 결과와 유사한 파과곡선을 보였으며, 수분의 흡수곡선도 동일 상대습도 조건에서 TMB 개 별 유입 실험 결과와 유사한 추세였다. 표 3은 240분. 통해 TMB가 본 연구에서 사용한 흡착제를 대상으로 흡착능이 가장 높은 것으로 판단된다. 혼합 물질 유 입 시에 TMB와 다른 두 물질 간의 흡착력의 차이에 의해 경쟁 흡착이 되어 Toluene과 MEK의 흡착량이 낮아진 것으로 판단된다. 3. 3 수치 모델을 이용한 흡착 성능 검토. 3. 3. 1 혼합 물질 연속 유입 조건의 수치 모델 결과. 간 혼합 물질 유입 실험의 VOC 물질별 누적흡착량. 제올라이트 Y를 대상으로 PSDM 수치 모델에 표 4. 과 수분 흡수량을 계산한 결과이다. Toluene과 MEK. 와 5에 제시된 변수값을 적용하여 상대습도 50% 조. 의 흡착량은 TMB 흡착량의 각각 7%와 30% 수준으. 건에서 toluene, TMB, MEK이 혼합 유입될 때의 파과. 로 현저하게 낮았다.. 곡선을 예측하였다. 그림 7은 수치해석 결과 (선)와. 단일 물질 유입 실험과 비교했을 때도 혼합 물질의. 실제 컬럼 흡착 실험 결과 (점)를 나타낸다. 수치해석. 물질별 흡착량은 toluene 5%, MEK 29%, TMB 66%. 결과 3가지 물질이 혼합될 경우의 toluene과 MEK의. 수준으로 감소하였다. 그림 4와 5의 개별물질 유입. 파과곡선은 컬럼 실험 결과와 마찬가지로 빠르게 상. 실험 결과와 그림 6의 혼합 물질 유입 실험 결과를 비. 승하였으며, TMB의 파과곡선은 컬럼 실험과 유사하. J. Korean Soc. Atmos. Environ., Vol. 36, No. 6, December 2020, pp. 774-784.
(9) 782. 안해영, 조윤정, 송지현. Fig. 7. Normalized effluent concentrations of VOCs determi. ned from the column experiments (symbols) and the PSDM simulations (lines) at continuous flow.. Fig. 8. Normalized effluent concentrations of VOCs estimated by the PSDM simulations (lines) at a dynamic loading scenario.. Table 5. Cumulative adsorption amounts of each VOC in the three mixture at relative humidity of 50% for 240 minutes.. Cumulative adsorption amount. Toluene. TMB. MEK. Water. 6 mg/g. 85 mg/g. 25 mg/g. 5 mg/g. 석을 진행하기 위해, VOCs 변동 부하 조건은 다음과 같이 구성하였다. 우선 처음 40분간 혼합 VOCs 농도 총 1,500 ppm (각각 500 ppm)으로 유입된 후 20분간 은 VOCs가 함유되지 않은 신선한 외부공기만 동일 유량으로 유입되며, 이 과정을 3회 반복한다고 운전. 게 예측되었다. 다만 toluene은 예측곡선에 비해 컬럼. 시나리오를 구성하였다. 설정한 시나리오 조건에서. 실험에서 경쟁 흡착에 의해서 더 많은 농도가 탈착되. PSDM을 적용하여 흡착컬럼에서 배출되는 각각의. 어 나왔으며, MEK은 예측곡선에 비해 컬럼 실험에. VOC 농도를 예측하였다.. 서는 탈착량이 더 적았다. 수치 모델에서 사용한 등. 초기 40분간은 toluene>MEK>TMB 농도 순으로. 온흡착계수는 상대습도 50% 조건에서 등온흡착 실. VOCs가 배출되었고, 이는 연속 유입 조건과 유사한. 험을 진행하여 얻은 결과로, 상대습도에 따른 개별물. 경향이다. 40분 이후 20분 동안에는 유입되는 VOCs. 질의 흡착능 영향은 반영이 되었다. 다만 본 연구에. 는 없었으나 (수치 모델에 유입농도 C o = 0 ppm 적. 서 활용한 수치 모델의 한계로 혼합 물질 조건에서. 용), 3가지 물질 모두 탈착되어 지속적으로 유출되는. 상대습도에 따른 물질별 흡착능에 미치는 영향을 충. 것을 확인하였다. 2회 반복 유입에서 toluene은 유입. 분히 검토하지 못했다. 따라서 수치 모델 결과와 실. 농도 대비 더 높은 농도가 배출되었고, MEK은 유입. 험 결과와 다소 차이가 있는 것으로 판단된다.. 농도와 유사한 농도가 배출되었다. 이후 VOCs 유입 이 중단된 20분 동안에는 3가지 물질 모두 탈착되었. 3. 3. 2 혼합 물질 변동 부하 조건의 수치 모델 결과. 다.. 그림 8은 실제 산업현장과 유사하게 유입되는 혼. 변동 부하 유입을 반복함에 따라 TMB의 유입농도. 합 VOCs 농도가 변화하는 변동 부하 조건을 가정하. 대비 배출농도가 점점 높아져 toluene과 MEK와의. 고 3개 VOCs의 파과곡선을 수치해석을 통해 예측한. 유입농도 대비 배출농도의 차이가 점점 작아졌다. 특. 결과이다. 실제 산업 현장과 유사한 조건에서 수치해. 히 TMB의 배출농도가 높아짐에 따라 VOCs가 유입. 한국대기환경학회지 제 36 권 제 6 호.
수치
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