HCl의 분석

본문내용

.3℃, 비등점 -84.8℃ 이다.
③ 염화수소는 화산가스중에 함유되기도 하고, 전지, 약품, 염료, 비료, 금속의 세척, 유기합성 , 부식사진, 도자기 제조, 식품처리등에 사용된다.
④ 물에 염화수소를 흡수시킬때 염화수소의 포화농도는 15℃에서 42.7%, 0℃에서 45.2% 이므로 그 이상의 수용액을 얻을수 없다.
7.2.2 염화수소의 발생 메카니즘
① 염화비닐의 연소
염화비닐이 산소 존재하에서 연소하면 다음과 같이 반응하여 염화수소를 생성한다.
CH2CHCl + 5/2 O2 -------> 2CO + HCl + H2O
② 금속 염화물 분해
금속염화물은 배기가스중에 포함되어있는 이산화황이나 이산화탄소와 반응하여 염화수소를 발생하고 황산염이나 탄산염으로 전환된다.
2NaCl + 1/2 O2 + H2O -------> Na2SO4 + 2HCl
2NaCl + CO2 + H2O -------> Na2CO3 + 2HCl
2CaCl + KHSO4 -------> K2SO4 + HCl
KCl + KHSO4 -------> K2SO4 + HCl
7.2.3 염화수소의 영향
① 금속의 부식
다음의 반응식에 의해 철의 부식이 일어난다.
4Fe + 12HCl + 3O2 ----> 2Fe2Cl6 + 6H2O
② 동식물에 대한 영향
염화수소와 유리염소가스가 인간생활 및 동식물에 그대로 노출 되면 지대한 영향을 미치게 된다. 유리염화가스의 식물에 대한 작용은 아황산가스보다 약 3배의 피해를 준다.
염화수소는 물에 쉽게 용해하여 염산이 되며 그 강산성 때문에 식물체에 현저하게 피해를 주지만 그 독성은 아황산 가스에 비해서 상당히 약한것이며 10ppm에 수시간 노출된 경우에 장해가 나타나는 것으로 보고되었다.
인체에 미치는 영향으로는 5ppm 이하에서는 영향이 거의 없으며 50～100ppm에서는 심한 고통을 수반하므로 작업이 거의 불가능하다.
저농도에서 장기간 노출된 경우 이의 부식원인이 될수 있다. 대기중 염화수소가 1 - 5 ppm경우 사람의 맛(감각)으로 감지가 가능하다. 농도가 대기 중에 50～100ppm이 경우 사람이 작업할 수 없으며 10～50ppm정도에서는 작업은 가능하나 어려움이 뒤따르며 또한 저농도에서 장시간 노출될 경우 이를 부식시킨다. 1～5ppm정도에서는 맛으로도 감지가 가능하다.HCl은 공기 중에서 0.1% 이상의 농도가 되면 몇 분간만 노출되어도 치명적이고, 한시간 동안 버틸 수 있는 농도는 0.01%이며 이 농도에서는 심각한 인후의 염증이 발생되기도 한다. 또 폐부종을 일으키기도 한다. 공기 중의 HCl은 aerosol형태나 직경 3㎛정도의 그을음 알갱이로 허파에 침입한다. 특히 염소화 중합체를 태워 재로 만들 때의 연기 입자들이 바로 이러한 것들이다. 아래표는 인체에 미치는 영향을 나타낸다.
표7-2 염화수소의 인체에 대한 영향
HCl의 농도(ppm)
인체에 대한 영향
0.5～1
가벼운 자극을 느낌
5
코를 자극하여 불쾌감을 수반
10
코를 강하게 자극, 30분간 견딜 수 있음
35
단시간에 목을 자극
50
단시간 동안 견딜 수 있는 한계
1000
생명이 위험
③ 인체 기관의 영향
호흡시 수증기와 결합, 염산이 되어 상기도의 점막 자극, 기침, 호흡곤란과 심할 경우 폐출혈, 폐부종을 일으켜 사망의 경우까지 이를수도 있음.
7.2.4 염화수소의 방지기술
염화수소의 제거방법으로는 건식, 습식, 반건식의 3가지 방법이 있으며 제거효율은 습식 >반건식법 > 건식법 순서이다.
① 건식법
알칼리성 물질을 염화수소와 반응시켜 반응생성물을 만들고 이를 전기집진기에서 분진과 함께 제거하는 방법으로 알칼리성 물질로는 소석회가 많이 사용됨.
2HCl + Ca(OH)2 > CaCl2 + 2H2O
< 장 점 >
- 설비 간단
- 배가스의 온도 강하가 없음.
② 반건식법
알칼리성 물질을 슬러지 상태로 사용하는 것으로 이를 위한 반응탑이 필요함.
반응생성물은 건식과 동일하며 전기집진기나 백필터등으로 제거.
알칼리성 물질로는 소석회가 많이 사용됨.
2HCl + Ca(OH)2 > CaCl2 + 2H2O
③ 습식법
일반적으로 95%이상의 높은 제거효율을 얻을 수 있으나 반응생성물이 액상으로 배출되므 로 폐수처리 설비가 별도로 필요하다. 염화수소는 물에 대한 용해도가 매우 높으므로 물이나 알칼리용액으로 세정라면 간단하에 용해된다. 가성소다(NaOH)용액에 대한 반응식은 다음과 같다.
HCl + NaOH > NaCl + H2O
SO2 + 2NaOH > NaSO3 + H2O
Na2SO3 + 1/2O3 > Na2SO4
④ 염화수소 제거방법 예(구체적 방안 제시)
(1) 프로세스 방식 : 수세법
(2) 제거방식 : 수세 흡수
(3) 반응물질 : 물
(4) 부산물 : 염산
(5) 처리 과정
a. 원리 : 물의 용해도가 크기때문에 물로 세정한다. b. 처리
누벽탑(wetted tower), 충전탑, 스크러버 등에 의하여 용이하게 제거 가능. 염화수소 의 용해열이 크고 온도가 상승시에는 염화수소의 분압이 상승하기 때문에 완전제거를 목적으로 할 경우에는 충분히 냉각할 것. 염화수소 농도가 높은 배기가스를 처리 하는 데는 관외냉각형, 염화수소 농도가 낮을때에는 충전탑이 사용됨. 충전탑은 탑내 Raschig ring 등을 충진한 기액 접촉장치로서 구조가 간단하고 압력손실도 그리 크지 않음.
염산의 부식성 때문에 장치는 플라스틱, 유리라이닝, 고무라이닝 등을 사용. 회전부를 갖는 접촉장치는 재질, 보수상의 문제가 많음.
주의할 점은 충전탑, 스크러버를 사용할 때는 반드시 미스트 캣챠를 설치하여 미스트를 방지하여야 함.
8. 참고문헌
1) 김 희강 외 7명 ,“대기 오염 개론”, 동화기술, 서울, 1993
2) 이 기 우, “환 경 법“, 학연사, 서울, 1993
3) 김학제 외 3인, “최신 이화학 사전”, 법경출판사, 1판, p.785～786, 1443～1445, 135, 792 (1983)
4) 장 철 현, “유해가스처리공학”, 동화기술, 서울, 1992
5) 환 경 처, “대기오염공정시험방법“, 동화기술, 서울, 1992
6) 노재직, “대기오염”, 산업공해연구소, 1판, p. 26 (1979)

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