해수와 저온 플라즈마를 이용한 폐플라스틱의 단량체 전환 방법
methods for depolymerization of waste plastics to their monomers using seawater and non-thermal plasma
특허 요약
본 발명은 해수와 저온 플라즈마를 이용한 폐플라스틱의 단량체 전환 방법에 관한 것으로, 원료로 해수 또는 소금물 만을 사용하고 모든 필요한 반응제를 해수로부터 생산해 냄으로써 종래의 방법에서와 같은 화학물질의 사용을 배제할 수 있고, 또한 최종 배출물로 해수의 주성분인 NaCl이 생성되므로 친환경적이며, 폐 PET를 플라즈마 전처리하여 반응속도를 크게 증가시키는 효과가 있다.
청구항
번호청구항
1

해수 전기분해 장치의 음극으로부터 수소 가스를 얻고, 양극으로부터 염화 가스를 얻으며, 또한 음극에서 NaOH 및 물 포함 배출수를 얻는 단계(단계 1);상기 단계 1에서 얻은 수소 가스 및 염화 가스를 유전체 배리어 방전 기반 저온 플라즈마 반응기에 투입하고 반응시켜 염화수소(HCl)를 얻는 단계(단계 2);상기 단계 1에서 얻은 NaOH 및 물 포함 배출수에 알코올을 혼합한 혼합액에 PET 분쇄물을 넣고, PET를 해중합(depolymerization)하여 테레프탈레이트 나트륨염 및 모노에틸렌글리콜로 분해하는 단계(단계 3); 및상기 단계 3의 해중합 반응을 마친 용액에 상기 단계 2에서 얻은 염화수소(HCl)를 첨가하여 테레프탈레이트 나트륨염을 테레프탈산 및 염화나트륨(NaCl)으로 전환하는 단계(단계 4);를 포함하는,PET의 해중합(depolymerization) 방법.

2

제1항에 있어서,상기 단계 3 이전에 PET 분쇄물을 플라즈마 전처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

3

제1항에 있어서,상기 단계 3에서 NaOH 및 물 포함 배출수에 알코올을 혼합한 혼합액의 부피비는 25-35:65-75인 것을 특징으로 하는 방법.

4

제3항에 있어서,상기 단계 3에서 NaOH 및 물 포함 배출수에 알코올을 혼합한 혼합액의 부피비는 29-31:69-71인 것을 특징으로 하는 방법.

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제1항에 있어서,상기 단계 3의 PET 분쇄물은 펠렛, 분말 또는 PET 용기를 1-5mm 크기로 분쇄한 형태인 것을 특징으로 하는 방법.

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제5항에 있어서,상기 단계 3의 PET 분쇄물은 분말 또는 PET 용기를 1-5mm 크기로 분쇄한 형태인 것을 특징으로 하는 방법.

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제2항에 있어서,상기 플라즈마 전처리는 평판형 유전체 장벽 방전 플라즈마 반응기를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.

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제7항에 있어서,상기 평판형 유전체 장벽 방전 플라즈마 반응기는,스테인레스 평판에 다수의 침이 부착되어 있는 400 Hz의 교류 고전압 전극, 알루미나 세라믹 유전체 장벽 평판 및 평판형 접지 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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제2항에 있어서,상기 플라즈마 전처리는 플라즈마 제트 발생 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.

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제9항에 있어서,상기 플라즈마 제트 발생 장치는 직사각형 단면의 유전체 관, 유전체 관을 감싸고 있는 한쌍의 전극, 한쌍의 전극을 둘러싼 오일 자켓, 10~30 kHz의 고주파 및 10 kV/cm의 고전압 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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제1항에 있어서,상기 단계 2의 유전체 배리어 방전 기반 저온 플라즈마 반응기의 세라믹 관에 석영 구슬 또는 세라믹 구슬을 충진하고, 반응물인 수소 및 염소 가스에 추가적으로 질소 가스를 희석제로 공급하여 급격한 반응을 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.