가스의 이동(물 방향) 및 만남 :
가스상 오염물질이 흡수 처리되기 위해서는 흡수액과 만나야만 합니다.
흡수액과 가스(오염물질)가 많이 만나야 흡수 제거가 잘 되는데, 많이 만나는 조건은
우선 흡수액의 표면적이 커야(넓어야) 합니다. 그래야 그 표면으로 오염물질이 많이 녹아들어 가겠지요.
또 오랫동안 흡수액과 만나면 또한 많이 녹아들어 가겠지요.
이 두가지를 만족시키기 위해 흡수탑의 위에 노즐을 두고, 흡수액을 작은 방울로 만들어 아랫쪽으로 뿌려 주지요.
작은 방울로 만드는 것이 흡수액의 표면적을 크게 만들어 가스를 많이 흡수하기 위한 것입니다.
또 질문하신 충전물을 많이 채워주면 가스는 충전물 사이로 구불부굴 올라가면서 흡수탑 내에 머무는 시간(체류시간)이 길어지게 되어 흡수액과 만나는 시간이 길어집니다. 또 충전물은 되도록 표면적이 넓도록 만드는데, 이곳에 위에서 떨어진 흡수액 방울들이 얇은 막을 이루고 아래로 흘러가게 되면
가스와 만나는 시간도 길어지고 표면적도 넓어지게 되어 흡수되는 양이 많아지게 됩니다.
이러한 이류로 충전물을 흡수탑내에 넣고, 흡수액을 위에서 뿌려 주는 것이지요.
오염물질의 흡수 :
가스상 오염물질은 흡수액 표면에서 흡수액으로 녹아 들어가 이온 형태를 띠게 됩니다.
위에 설명드린 바와 같이 오랫동안 넓은 면적으로 서로 접촉하면 많이 녹아들어가게 되고
원 오염가스의 오염물질 농도는 낮아지게 되지요.
그러나 흡수액 중에 이온 농도가 어느 정도가 되면 더 이상 녹아들어가지 않습니다.
그렇기 때문에 흡수액을 보충해주거나, 흡수액 중의 오염물질 농도를 낮춰주기 위해
화학적 반응을 일으키지요.
흡수탑 하부로 물을 계속 공급해 주는 이유가 바로 이것입니다.
이 흡수액은 탑 주변에 있는 펌프를 통하여 흡수탑 상부로 올라가 아래로 뿌려질 것입니다.
물 속에서의 화학반응 :
흡수액은 대부분 물을 사용하기 때문에 물이라 표현 했지만,
흡수액 중의 오염물질 농도가 높아지면 더이상 가스상 오염물질을 흡수를 하지 못하게 되기 때문에
흡수된 오염물질 이온들을 다른 화합물을 흡수액에 넣어주어
반응을 시켜 흡수액 중 가스상 오염물질 이온을 없애줍니다.
그렇게 되면 흡수액 중의 가스상 오염물질 이온이 없어지기 때문에
액 중으로 가스상 오염물질의 흡수가 계속되는 것이지요.
이러한 방법을 화학 흡수라하며, 보통 산성 가스의 처리에 많이 쓰이고,
이때 첨가되는 화합물은 알칼리성물질로서 수산화나트륨(가성소다, NaOH), 탄산나트륨(소다회, Na2CO3)석회류[생석회CaO, 소석회Ca(OH)2] 같은 물질을 쓰지요.
일어나는 반응은 중화반응이구요.
물론 흡수량을 최대로하기 위해 알칼리의 농도를 처리하려는 산성 가스의 농도보다 더 높게 합니다.
이상이 기본적인 원리이구요.
질문하신 것 중에서 창문이 있는 것은 흡수탑 내부에서 산, 알칼리 반응에서 생기는 중화물이
찌꺼기 형태로 충전물에 쌓이게 되면 가스가 올라 갈 길과 흡수액이 내려올 길이 좁아지면서,
흡수탑 내의 압력이 높아지고 가스의 흐름도 좋아지지 않으며, 물과 가스의 만남이 잘 이루어지지 않게되고
결과적으로 처리가 잘되지 않아 굴뚝으로 나가는 오염물질 농도가 높아집니다.
이 창문으로 충전물의 상태를 잘 살펴야 합니다.
그리고 충전물을 주기적으로 꺼내서 청소를 하고 다시 넣어줘야 하지요.
그리고 흡수액을 위에서 뿌려주는 이유는 여러가지가 있는데
가스가 흡수탑 상부로 나가기 때문에 가장 오염물질이 낮아진 상태에서 배출되게 하기 위해서이지요.
그 이유는 탑 상부로 공급되는 흡수액은 온도도 가장 낮고, 액 중 가스상 오염물질의 농도도 가장 낮기 때문에
가스상 오염물질을 가장 잘 흡수합니다.
가스는 낮은 온도에서 잘 흡수되고, 액 중 오염물질이 없어야 잘 흡수됩니다.
그런데 오염물질 함유 가스는 보통 온도가 높고, 탑 상부로 올라가면서 흡수액에 의해 온도가 낮아집니다.
탑 중에서 흘러 내리는 흡수액은 오염물질을 흡수한 상태라서 새로운 흡수액 보다는 흡수가 잘 안됩니다.
산 가스가 흡수되는 원리는 위에서 말씀드린대로 흡수, 중화 반응에 의해 제거가 되는 것입니다.
그리고 물은 반드시 적절하게 보충해 주어야 하는데,
그 이유는 흡수탑의 물은 일부가 가스와 함께 흡수탑 상부로 나가기 때문에 물이 줄어들게 됩니다.
위에서 뿌려주는 물방울이 너무 작게되면 가스와 함께 나가게 되고,
또 일부는 증발하여 수증기 형태로 나가기 때문에 흡수탑의 물은 계속 줄어 듭니다.
또 한가지 이유는 물을 보충함으로써 흡수액의 적절한 pH를 맞춰주게 되는데
물이 없다면 흡수액의 pH가 달라져서 흡수가 잘 될수도 있습니다.