나노기술-엔한화화학공업구의 공기정화 공정

소개: 산업 지역에 있는 진보된 공기 정화를 위한 성장 필요

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Air Purification의 나노 기술 이해

나노 기술은 원자 또는 분자 규모에서 재료를 조작하는 데 일반적으로 100 나노 미터 미만입니다. 이 크기에서 재료는 극적으로 다른 특성을 전시하며 표면이 증가하는 반면 양자 효과, 양자 효과 및 향상된 반응성. 이 특성은 나노 물질을 사용하여 대량 재료보다 효과적으로 오염 물질과 상호 작용할 수 있기 때문에 공기 정화 응용 프로그램에 중요합니다. 예를 들어, 나노 입자의 그램은 표면 영역과 같은 영역이 있으며, 화학 반응성 분야를 제공하는 역할을 할 수 있습니다.

나노 물질 캡처 및 파괴 오염 물질

나노 입자는 여러 가지 메커니즘을 통해 기능을 할 수 있습니다 : 표면에 대한 가스 오염 물질의 흡착, 유해 화합물의 촉매 산화, 빛 에너지로 유해한 화합물 및 광 촉매 분해. 이 과정은 종종 고급 정제 시스템에 결합되어 휘발성 유기 화합물 (VOCs), 질소 산화물 (NOx), 유황 이산화 (SO2) 및 미세 입자 물질 (PM2.5)의 복잡한 혼합물의 제거를 가능하게합니다.

핵심 나노기술-Enhanced Chemical Processs

활성탄 필터 또는 젖은 스크러버와 같은 전통적인 공기 정화 방법, 종종 제한된 용량, 높은 에너지 수요 또는 이차 폐기물의 발생을 겪고 있습니다. 나노 기술은 오염 물질을 더 효과적으로 중화시키는 고급 촉매 물질을 소개합니다.

Nanocatalytic 산화

나노 촉매는 기존 촉매보다 훨씬 낮은 온도에서 VOCs 및 CO의 산화를 촉진하는 금속 산화물에 지원되는 백금 그룹 금속 나노 입자와 같은. 예를 들어, cerium 산화물 (CeO2) 나노 입자는 전환 금속으로 완전히 CO2 및 물로 포름알데히드와 toluene을 파괴 할 수 있습니다. 이 극적으로 열 산화제와 비교된 에너지 소비를 감소시킵니다.

Nanostructured Adsorbents의 장점

금속 무기 프레임 워크 (MOFs), 탄소 나노 튜브 (CNT) 및 흑연 산화물 에어로젤과 같은 재료는 가스 오염 물질 및 미립자 물질을 포착하기위한 탁월한 높은 표면 영역을 제공합니다. 이 흡착제는 지속적인 산업 작동을 위해 비용 효율적인 최소한의 에너지 손실로 현장 재생 될 수 있습니다. 일부 하이브리드 흡착제는 쉽게 수집 및 재사용을 가능하게 자석 나노 입자를 결합합니다.

광분석 Nanomaterials

이산화 티타늄 (TiO2) 및 산화 아연 (ZnO)와 같은 나노 입자는 광 촉매 역할을합니다. 자외선이나 눈에 띄는 빛에 노출되면 유기 오염 물질, 박테리아 및 특정 무기 가스를 산화하는 민감성 산소 종을 생성합니다. 질소 또는 탄소로 도핑하는 최근 개발은 자연 햇빛 또는 저 에너지 LED 램프의 효율성 향상을 위해 광 촉매 활동을 확장합니다.

나노 소재의 플라즈마 보조 촉매

새로운 접근법은 나노 구조상 촉매와 비열 플라즈마를 결합합니다. 플라즈마는 부분적으로 오염 물질을 파괴하는 고에너지 전자 및 민감성 급진기를 생성하며 나노 물질 촉매는 산화를 완료합니다. 이 시너지는 플라즈마 촉매로 알려진 이 시너지는 산업 배기에 고 유량, 저 농도 스트림을 치료하기위한 탁월한 약속을 보였습니다.

Real Industrial Zones의 응용

화학 제조 공장

이 제품은 벤젠, 스티렌, 아세톤과 같은 용해력이 있는 수지, 접착제 방출 VOCs를 일으키고 있습니다. TiO2 광 촉매를 통합하는 Nanotechnology-enhanced 스크러버 및 나노 구조화한 zeolite는 더 낮은 압력 하락과 더불어 분야 예심에 있는 >95% 제거 효율성 및 몇몇 위험한 폐기물 교류가 유도해 달성했습니다.

강철과 시멘트 생산

이 산업은 NOx, SOx 및 미립자 물질을 함유 한 고온 유성 가스를 방출합니다. 나노 촉매 입자로 코팅 된 세라믹 막 필터는 PM을 동시에 캡처하고 선택적 촉매 감소 (SCR)을 통해 NOx를 감소시켜 별도의 암모니아 주입 단위의 필요를 제거 할 수 있습니다.

정제 및 석유화학 복합물

수소 황화물 (H2S) 및 수소와 함께 얼굴의 도전을 정의합니다. 나노 구조화 된 철 산화물 소르븀은 이러한 황 화합물을 하위 ppm 수준으로 제거 할 수 있으며, 귀금속 나노 촉매는 원소 황으로 변환하여 귀중한 부산물.

Air Purification의 나노 기술 이점

nanotechnology-enhanced 프로세스를 구현하는 것은 기존의 방법보다 몇 가지 이점을 제공합니다.

고효율: 오염 물질의 더 빠른 그리고 더 완전한 제거, 종종 가까운 이소 배출 표적을 달성.
Lower Energy consumption:] Room Temperature catalysis 및 photocatalysis는 가열 또는 전기 비용을 삭감합니다.
Compact Systems: 고응율은 공간이 제한되는 조밀한 산업 지역에, 적합하 더 작은 반응기 양을 허용합니다.
Durability: 많은 나노 물질은 독감과 소결을 저항하고, 전통적인 촉매를 넘어 운영 수명을 연장합니다.
Multipollutant Capability: 단일 나노 소재 또는 복합재는 여러 오염물질을 동시에 대상으로 할 수 있습니다 (예: VOCs 및 PM).
초기 낭비를 감소: 슬러지 생성하는 젖은 스크러버와 달리 나노 촉매 프로세스는 종종 무해 가스를 생성하거나 쉽게 고체를 복구.

도전과 미래 방향

잠재적 인 잠재력에도 불구하고, 공기 정화에 나노 기술은 광범위한 산업 채택에 대한 해결되어야하는 여러 장애물을 직면.

나노 소재 생산의 높은 비용

높은 품질의 나노 물질의 합성 - 특히 귀금속을 함유 한 특히. 그러나, 불꽃 스프레이 열분해 및 연속 흐름 반응기와 같은 확장성 종합 방법의 급속한 진보는, 아래로 운전 비용입니다. 소유권의 총 비용은 에너지 및 유지 보수에 장기적인 절감을 고려할 때 호의가됩니다.

환경 및 건강 위험

나노 입자의 방출은 제조, 운영, 또는 처리가 불명한 위험을 초래하는 동안 환경에. 환경 연구는 진행되고, U.S. Environmental Protection Agency]와 ]유럽 화학기구]는 안전한 취급 및 수명주기 평가를 위한 프레임 워크를 개발하고 있습니다. 로버스 캡슐 및 복구 시스템은 노출을 완화 할 수 있습니다.

확장성 및 통합

산업 규모의 원자로에 대한 연구소의 성공은 대량 전송, 압력 강하 및 균일 한 촉매 유통의 조심 공학을 요구합니다. EU Horizon 2020 나노 Reg 프로젝트 ] - 철강 및 화학 산업에 대한 확장 가능한 모듈을 민주화하는 데있어.

규제 표준 및 인증

현재, 보편적으로 허용된 표준은 nanomaterial 기반 공기 정화 시스템을 인증하기위한 존재. [[FLT : 0]] ISO 기술위원회 229[FLT : 1]와 같은 산업 관성 나노 기술 표준에 작동하지만 국가 규제 지연에 의해 채택. 명확한 지침은 투자 및 배포를 가속화 할 것입니다.

미래 전망: 도로 Ahead

연구는 몇몇 정면에 묽게함입니다: 생물 자원에서 파생된 지속 가능한 nanomaterial 또는 재생된 낭비, 촉매 활동을 유지하는 각자 세척 표면, 및 nanoparticle 분산과 재생 주기를 낙관하는 인공 지능 몬 통제 시스템. 다른 진보된 분야와 가진 nanotechnology의 융합은 생물공학과 같은 물자와 플라스마 물리학을 - 더 강력하고, 튼튼한 해결책을 제공합니다.

향후 10년간, 우리는 나노 기술-엔진드 공기 정화가 유럽 연합과 아시아 부품과 같은 엄격한 배출 규범과 함께 지구에 새로운 산업 구조에 표준이 될 것으로 예상 할 수 있습니다. 기존 시설에 대한 나노 구조형 촉매 인서트로 개조하면 비용 효율적인 경로가 준수됩니다.