분말 활성탄 및顆粒 활성탄: 알아야 할 차이점

물리적 구조의 기본적인 차이점

활성탄에 대해 이야기할 때, 다양한 유형을 구별하는 주요 방법 중 하나는 입자 크기를 살펴보는 것입니다. 분말 활성탄, 간단히 PAC라고 하는 것은 매우 미세합니다. 그들의 입자는 보통 직경이 0.2mm 이하입니다. 그것이 얼마나 미세한지 먼지와 같다고 볼 수 있습니다. 이는 액체 속의 물질을 빠르게 흡수하기에 매우 적합합니다. 반면에, GAC로 불리는顆립 활성탄은 입자가 더 큽니다. 크기는 0.2mm에서 5mm 사이입니다. 이러한 입자는 다공성과 불규칙한 구조를 가지고 있어 가스 여과 시스템에 완벽하게 맞습니다. 이는 가스와의 접촉 시간을 더 길게 해줍니다. 크기의 차이는 또한 유체에서의 행동에도 영향을 미칩니다. PAC는 액체 용액에서 떠다니며, GAC는 고정상 반응기에서 사용될 때 가장 잘 작동합니다.

수처리 시스템에서의 운영 효율성

PAC와 GAC의 물리적인 차이에 대해 알았으니 이제 어떻게 수처리 시스템에서 작동하는지 살펴보겠습니다. 도시 상수도 시설에서는 종종 어떤 오염물질이 물에 있는지에 따라 PAC를 사용할지 GAC를 사용할지 결정해야 합니다. 긴급 상황에서 오염 물질을 신속히 제거해야 할 때 PAC는 매우 효과적입니다. 예를 들어, 갑자기 물에 나타날 수 있는 계절성 녹조 독소나 의약품 잔여물을 처리하는 데 매우 적합합니다. 그것은 물에 즉시 퍼져서 제거 과정을 돕습니다. 반면 GAC는 장기적인 해결책입니다. 영구적인 여과층을 가지고 있어 지속적인 보호를 제공합니다. 특히 농약과 같은 지속적인 유기 화합물을 제거하는 데 매우 효과적입니다. 최근 연구들에 따르면 PAC는 단 15분 만에 자발적 유기 화합물(VOCs)을 85-92%까지 줄일 수 있습니다. 하지만 GAC는 더 긴 접촉 시간, 일반적으로 약 48시간이 필요하지만 95% 이상의 제거율을 달성할 수 있습니다.

라이프사이클 단계별 비용 고려사항

우리는 PAC와 GAC가 수처리에서 어떻게 작동하는지 봤지만, 비용도 중요한 요소입니다. 처음 구매할 때는 PAC가 더 저렴합니다. 보통 킬로그램당 1.50달러에서 2.50달러 사이인데 반해, GAC는 킬로그램당 3달러에서 5달러로 더 비싸습니다. 하지만 이 활성탄들을 사용하는 전체 라이프사이클을 살펴보면 상황이 달라집니다. GAC는 재생될 수 있습니다. 열적 재활성 시스템에서는 3~5번 다시 사용할 수 있습니다. 이는 특히 계속해서 운영되는 과정에서 장기적인 비용을 크게 절감시킬 수 있습니다. 반면 PAC는 일회용 제품입니다. 따라서 오염 사건이 자주 발생하지 않는 배치 프로세스에서는 PAC가 더 경제적일 수 있습니다. 산업 사용자가 어느 것을 사용할지 고려할 때, 탄을 추가해야 하는 빈도, 폐기물 처리 비용, 그리고 탄을 재활성화하기 위한 인프라를 설치해야 하는지 여부 등을 고려해야 합니다.

산업별 응용 특성

비용은 중요하지만, 다양한 산업에서는 PAC와 GAC를 다른 방식으로 사용합니다. 식품 및 음료 산업에서는 탈색을 위해 PAC가 자주 선택됩니다. 이는 배치 처리에서 얼마나 많은 양의 PAC를 추가할지 쉽게 제어할 수 있기 때문입니다. 석유화학 산업에서는 GAC 캐니스터가 매우 유용합니다. 이들은 연속 증기 회수 시스템에 사용됩니다. GAC는 강한 구조 때문에 고압 조건을 잘 견딜 수 있습니다. 바이오가스 정화 같은 새로운 응용 분야에서는 GAC가 6개월에서 9개월 동안 황화수소(H2S)의 98%를 지속적으로 제거할 수 있습니다. 하지만 바이오가스 정화를 위한 스크러버 시스템에서 PAC를 사용할 경우 매 시간 소량씩 추가해야 합니다. 따라서 산업적 용도에서 PAC와 GAC 사이의 선택은 과정이 얼마나 연속적인지 그리고 오염 정도에 따라 달라집니다.

유지 관리 및 취급 요구 사항

우리는 다양한 산업이 어떻게 PAC와 GAC를 사용하는지 다뤘지만, 이들을 유지하고 처리하는 방식에도 차이가 있습니다. GAC 시스템은 많은 인프라가 필요합니다. GAC를 담을 압력 용기, 이를 청소하기 위한 역세척 펌프, 그리고 그 효율성을 되찾기 위한 열 재활성화 장치가 필요합니다. 이는 모든 장비를 위한 공장 내 전용 공간과 이를 사용할 수 있는 기술자가 필요하다는 것을 의미합니다. 반면, PAC 응용에는 정밀한 현탁액 준비 시스템과 고장 나지 않는 특수 주입기가 필요합니다. 하지만 좋은 점은 장비에 그렇게 많은 돈을 들이지 않아도 된다는 것입니다. 안전 요소도 각각 다릅니다. PAC 작업 중에는 분진 폭발을 예방해야 합니다. GAC의 경우 주요 문제는 입자들이 유량 시스템에서 마모되는 것을 막는 것입니다. 또한 사용된 탄소를 처리할 때, PAC는 폐기하기 전에 탈수 처리가 필요하지만, GAC는 대규모 재생 과정을 통해 재사용할 수 있습니다.

최적의 탄소 형식 선택

유지 보수와 취급은 중요한 요소이지만, 실제로 PAC와 GAC 사이에서 어떻게 선택해야 할까요? 공정 엔지니어는 일곱 가지 핵심 사항을 고려해야 합니다. 첫째, 물에 어떤 종류의 오염물질이 포함되어 있으며 그 양은 얼마나 되는지 알아야 합니다. 둘째, 제거해야 할 오염물질의 양을 파악해야 합니다. 셋째, 물 또는 가스의 유량이 어떻게 변화하는지 고려해야 합니다. 넷째, 탄소가 오염물질과 접촉할 수 있는 시간이 얼마나 되는지 확인해야 합니다. 다섯째, 폐기물을 처리할 방법을 생각해야 합니다. 여섯째, 예산 범위 내에서 작업해야 합니다. 그리고 일곱째로, 사용 가능한 공간을 고려해야 합니다. 배치 작업에서 오염이 간헐적으로 증가하는 경우 PAC의 유연성 때문에 좋은 선택이 될 수 있습니다. 그러나 지속적인 흐름이 있는 연속 프로세스에서는 GAC가 더 나은 투자 수익을 제공할 수 있습니다. 일부 사람들은 하이브리드 시스템도 사용하기 시작했습니다. 그들은 정상적인 지속적인 보호를 위해 GAC를 사용하고, 수요가 높은 기간에는 PAC를 주입할 수 있도록 합니다.