KR100214444B1

KR100214444B1 - 탈취제용 입상 복합 분자체와 그 제조방법

Info

Publication number: KR100214444B1
Application number: KR1019970031732A
Authority: KR
Inventors: 이정민; 서정권; 정순용; 박춘희; 박중환; 박석준; 임창환
Original assignee: 이서봉; 재단법인한국화학연구소
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1999-08-02
Also published as: KR19990009359A

Abstract

본 발명은 탈취제용 입상 복합 분자체와 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 형태의 제올라이트와 활성탄의 혼합물에 알칼리 금속 실리케이트 수용액을 배합하여 입상화시킨 복합 분자체 조성물에 구리, 철, 아연 및 알루미늄 등의 활성금속을 담지시킴으로써 악취 원인 가스를 흡착 제거하는 흡착 특성이 우수하고, 획기적인 흡착량 증가로 인한 장기간 사용이 가능하며, 식품 사용에 있어서 신선도 유지 기능 등의 매우 유용한 특성을 가지고 있어서 냉장고, 음식물 쓰레기 처리기, 화학 공장 및 동물 사육장 등에서 발생하는 악취 제거 및 공기 정화에 유용한 탈취제용 입상 복합 분자체와 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

탈취제용 입상 복합 분자체와 그 제조방법

본 발명에서 '탈취제'라 함은 대기환경보전법에서 악취로 정의되는 황화수소, 메르캅탄류, 아민류, 기타 자극성이 있는 기체성 물질이 사람의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새를 제거할 목적으로 사용되는 물질을 일컫는다. 악취는 일반적으로 여러 화합물들의 혼합물에 의해 야기되며 이들 모두는 불쾌한 냄새를 유발할 뿐만 아니라 인체에도 나쁜 영향을 미친다.

지금까지 알려진 공지의 탈취방법으로는 탈취원에 대해 강한 향을 분사시켜 악취 은폐효과를 보이는 마스킹제를 사용하는 방법, 중화제를 일정 농도로 대기 중에 휘산시켜 냄새 성분을 중화시키는 방법, 활성탄, 실리카겔 및 제올라이트 등의 분자체를 이용하여 탈취원을 흡착시키는 방법이 이용되고 있다.

상기 탈취방법 중 마스킹제를 이용한 방법은 강한 향으로 인한 인체유해의 우려가 있고, 휘산 방식에 의한 중화방법은 중화제 자체가 냄새를 가지고 있으며 대상 가스의 농도와 무관하게 소멸되고 반응에 의한 부생가스의 발생으로 인체 유해의 우려가 있다. 이에 전형적인 탈취방법으로는 분자체를 이용한 흡착방법을 채택하고 있다.

탈취용 분자체로서의 제올라이트는 다음의 화학식 1로 표시되는 결정성 알루미노실리케이트이다.

M_x/n[(AlO₂)_x(SiO₂)_y]·wH₂O

상기 화학식 1에서 M은 양이온이고; n은 원자가이고; w는 결정수의 분자를 나타내며; x 및 y는 제올라이트의 결정 구조에 따른 상수이다.

일반적으로 제올라이트는 3∼10 Å 정도의 세공 직경을 지니고 있어 분자체 효과(molecular sieving effect)를 나타내며, 특히 친수성 흡착제로서 물과 같은 극성 분자에 대한 흡착력이 강하며 낮은 분압, 고온 하에서도 우수한 흡착력을 나타낸다. 또한 제올라이트는 이온교환능을 가지고 있어 수용액 중에서 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 전이 금속 등으로 교환이 가능하며, 이러한 특정 성분으로 교환된 경우 현저하게 흡착능을 증가시키므로 종래부터 촉매나 이온교환제로도 이용되어 왔다.

한편, 활성탄은 야자각, 석탄계, 목재 등을 탄화하는 과정중에 환원 분위기에서 활성화시켜 제조하게 되는데, 그 형태는 입상, 파쇄상 및 분말상 등이 있으며, 그 세공 직경은 1∼100 ㎚이며 대부분 2 ㎚ 이하의 미세 기공으로 이루어져 있다. 활성탄은 친유성 흡착제로 비극성 분자의 흡착력이 강하고 비표면적은 특별히 한정되어 있지는 않지만 800∼1400 ㎡/g을 가지는 것이 가장 바람직하다. 이러한 활성탄은 전형적인 악취 흡착제로서 광범위한 악취 원인 가스에 대하여 보편적인 흡착 제거 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다. 그러나, 벤젠, 톨루엔 등 비극성 탄화수소류의 흡착에는 효과적인 흡착 성능을 나타내지만, 암모니아와 같은 저비점 화합물이나 극성 분자 등을 포함하는 악취가스에는 충분한 흡착능을 나타내지 못하는 단점이 있다.

그래서 최근에는 친수성 흡착제인 제올라이트와 친유성 흡착제인 활성탄의 상호 흡착능력 보완을 위하여 제올라이트와 활성탄을 혼합 사용하여 복합 기능을 갖는 흡착제의 제조방법과, 활성탄화될 수 있는 물질, 제올라이트 또는 그 유사체와의 결합 또는 실리케이트 화합물과 활성탄 혼합 조성물의 제조방법이 많이 보고되어 있다.

예를 들면 일본공개특허공보 소 54-53669 호에는 제올라이트와 활성탄 혼합물에 벤토나이트와 설탕을 첨가하여 성형시킨 후 건조 및 소성하여 오존 분해용 제품을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 상기 제조방법은 무기계 결합제로서 천연 점토류인 벤토나이트를 사용하기 때문에 협작된 불순물이 제품에 그대로 함유되고, 결합제로 사용되는 천연 점토계 바인더가 물에 대하여 불용성이기 때문에 물과의 혼합시 가소성이 저하되어 성형성이 불량해지므로 원하는 모양으로 성형시키기 위하여는 반드시 유기계 결합제인 수용성 고분자 계통의 화합물을 첨가하여 가소성을 유지시켜야만 하는 단점이 있다. 또한 벤토나이트가 물속에서 팽윤하여 조성물의 풀림 현상이 나타나므로 이를 방지해야 하고, 유기결합제인 설탕 성분을 탄화시키기 위하여 반드시 건조 공정과 환원 분위기 하에서 소성시키는 공정을 거쳐야 하는 단점이 있다. 이에 따라 복잡한 소성장치와 막대한 에너지가 소요되어 제조원가가 상승하고, 소성에 의한 벤토나이트의 수축 현상으로 인하여 입상 조성물의 내마모도가 감소되어 분진 발생이 심하며 비표면적이 감소되어 흡착 성능이 저하되고 또한 유기결합제의 탄화 과정에서 다량의 휘발 성분이 발생되어 대기오염을 야기하므로 이를 별도로 처리하는 시스템을 필요로 하는 등 제조공정상 많은 문제점이 지적되어 왔다.

한편 제올라이트에 고로 슬러그 분말을 가하여 흡유성 수처리제를 제조하는 방법이 일본공개특허공보 평 4-4039 호에 보고되어 있는데, 이 기술은 고로 슬러그 성분의 생태학적인 안전성 문제가 야기되며, 성형성이 좋지 않아 입상화 공정이 용이하지 않고, 친유성 흡착 특성이 낮은 문제가 있었다.

그리고, 활성탄에 규산염화물을 가하여 필터상 흡착제를 제조하는 방법이 일본공개특허공보 소 59-69146 호에 보고되어 있는데, 이 기술 또한 규산염화물에 의하여 활성탄 기공이 막힐 염려가 있으며 분자체 효과에 의한 친수성 흡착능이 낮은 문제점이 있었다.

이에 본 출원인은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하여 제올라이트와 활성탄 혼합물에 무기결합제인 알칼리 토금속 실리케이트와 유기결합제인 당밀을 혼입하여 제품의 성형성과 내마모성을 개선한 복합 분자체를 특허출원한 바도 있으나[대한민국특허출원 제 94-18327 호], 이 기술 또한 공정 중에 소성과정을 거침으로써 이로 인하여 여전히 상기의 문제점이 야기되고 흡착능과 비표면적의 개선에도 한계가 있었다.

따라서, 본 발명자들은 상기의 문제점을 개선하고자 광범위한 탈취성능을 갖는 탈취제 개발에 노력을 기울인 결과, 친수성 및 극성 분자를 잘 흡착하는 제올라이트와 친유성 및 비극성 화합물 흡착에 우수한 성능을 갖는 활성탄을 적절히 결합시킨 후 그 자체 또는 결합물에 활성 금속 성분을 담지하여 특정 성분에 대해 획기적으로 증가된 흡착 용량과 선택도가 부여된 탈취제용 입상 복합 분자체를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 친수 및 친유성, 극성 및 비극성 흡착능력을 동시에 보유하고 있으며 폭 넓은 특성을 갖는 탈취제용 입상 복합 분자체와 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 탈취제용 입상 복합 분자체에 있어서, 제올라이트 10∼70 중량%, 활성탄 10∼70 중량%, 알칼리 토금속 실리케이트 10∼35 중량%, 그리고 구리, 아연, 철 및 알루미늄 중에서 선택된 1종 이상의 활성금속 2∼30 중량%가 입상화되어 있는 탈취제용 입상 복합 분자체에 특징이 있다.

또한 본 발명은 탈취제용 입상 복합 분자체의 제조방법에 있어서,

제올라이트와 활성탄의 혼합물에 알칼리 금속 실리케이트 수용액을 주입하고 혼련시켜서 입상화하는 과정; 그리고

상기 입상화된 조성물에 알칼리 토금속염 수용액을 첨가한 후, 구리, 아연, 철 및 알루미늄 중에서 선택된 1종 이상의 활성금속을 담지하는 과정을 포함하는 탈취제용 입상 복합 분자체의 제조방법을 포함한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 제올라이트와 활성탄 혼합물에 무기계 결합제로 성형성이 우수한 알칼리 금속 실리케이트 수용액을 사용하여 입상화하고, 건조 또는 소성과정이 없이 그리고 별도의 유기계 결합제를 사용하지 않고 단지 알칼리 토금속염 수용액을 상기 입상화된 조성물에 첨가하여 무기계 결합제로 사용된 수용성 알칼리 금속 실리케이트를 물에 대하여 불용성인 알칼리 토금속 실리케이트로 전환시켜 입상 복합 분자체의 내마모도를 높이고, 수용액에서의 풀림 현상을 방지하도록 하며, 결합제 자체가 흡착 특성을 갖도록함과 동시에 입상화된 조성물중에 함유되어 있는 제올라이트를 알칼리 토금속형 제올라이트로 전환시켜 입상 복합 분자체의 비표면적을 획기적으로 증가시킨 것에 그 특징이 있으며, 또한 여기에 구리, 철, 아연, 알루미늄 등의 활성금속을 투입하여 물리·화학적 흡착특성이 복합적으로 나타나 극성분자 뿐만 아니라 불포화 지방산 등에도 큰 흡착 용량을 나타내어 각종 악취가스의 흡착 용량이 증대되는 탈취제용 입상 복합 분자체에 관한 것이다.

본 발명에 따른 탈취제용 입상 복합 분자체의 제조방법을 각 과정별로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제 1 과정은 제올라이트와 활성탄의 혼합물에 알칼리 금속 실리케이트 수용액을 주입하고 혼련시켜서 입상화하는 과정이다.

제올라이트 분말과 분말상 활성탄을 플로우 쉐어 혼합기에 넣고 100∼300 rpm의 속도로 2∼30 분동안 충분히 혼합한 후 계속하여 노즐을 통하여 알칼리 금속 실리케이트 수용액을 분사 주입시키면서 혼련시킨 다음, 이 혼합물을 0.2∼5 ㎜ 크기로 입상화시킨다.

본 발명에서 사용한 제올라이트는 분말상으로서 4A형 이외에도 X, Y 및 ZSM형 제올라이트 또는 천연 제올라이트 등도 사용할 수 있다. 제올라이트는 본 발명의 입상 복합 분자체를 구성하는 전체 성분에 대하여 10∼70 중량% 범위내에서 사용하는 것이 바람직한 바, 그 사용량이 10 중량% 미만이면 결합력이 약해지고 친수성 흡착특성이 저하되며, 70 중량%를 초과하면 친유성 흡착특성이 저하된다.

그리고 활성탄은 그 비표면적이 1000 ㎡/g 이상, 바람직하기로는 1000∼1200 ㎡/g 인 분말상으로 야자각을 원료로 하여 제조된 것, 유연탄계 및 목재계 활성탄 등을 사용할 수 있다. 활성탄은 본 발명의 입상 복합 분자체를 구성하는 전체 성분에 대하여 10∼70 중량% 범위내에서 사용하는 것이 바람직한 바, 그 사용량이 10 중량% 미만이면 친유성 흡착특성이 저하되고, 70 중량%를 초과하면 친수성 흡착능이 저하되며 원하는 내마모도를 가진 입상 조성물을 얻기 어렵다.

또한, 알칼리 금속 실리케이트로는 예컨대 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트 등을 사용하나, 바람직하기로는 SiO₂/Na₂O의 몰비가 2.2∼3.8인 나트륨 실리케이트 15∼38 중량%가 함유된 수용액을 사용하는 것이다. 알칼리 금속 실리케이트는 본 발명의 입상 복합 분자체를 구성하는 전체 성분에 대하여 10∼35 중량% 범위내에서 사용하는 것이 바람직한 바, 그 사용량이 10 중량% 미만이면 결합력이 미약하여 내마모도와 경도가 약하고, 35 중량%를 초과하면 미세기공이 막혀 비표면적이 감소되어 흡착특성이 저하된다.

이상과 같은 조성물을 입상화함에 있어서 그 크기가 0.2 ㎜ 미만이면 고정층 흡착 반응기에 충전 후 가스 흐름 저항이 증가하여 에너지 손실이 크고, 5 ㎜를 초과하면 가스 흐름 저항이 감소되어 제거 효율이 떨어지는 문제가 있다.

제 2 과정은 상기 입상화된 조성물에 알칼리 토금속염과 활성금속을 투입하고 100∼300 rpm으로 교반하면서 1∼24 시간동안 방치한 후 침적액을 여과하여 제거하고, 유동층 건조기에서 4시간동안 110±5℃에서 건조시켜 본 발명의 입상 복합 분자체를 제조하는 과정이다.

즉, 입상화된 조성물을 알칼리 토금속염으로 처리하여 결합제로서 함유되어 있는 알칼리 금속 실리케이트 성분을 물에 불용성인 알칼리 토금속 실리케이트로 전환시킴과 동시에 4A형 제올라이트를 칼슘 A형(5A형) 제올라이트로 전환하고, 여기에 구리, 철, 아연, 알루미늄 등의 활성금속을 첨가하여 활성탄에 첨착시키고 제올라이트에 이온교환하여 고도로 분산시킴으로써 특정성분에 대해 우수한 흡착특성과 선택도를 가지는 입상 복합 분자체를 제조하는 과정이다.

이때, 알칼리 토금속염으로는 염화칼슘 또는 염화마그네슘 등이 사용되고, 바람직하기로는 염화칼슘이 10∼35 중량%, 보다 바람직하기로는 염화칼슘이 15∼30 중량% 함유되어 있는 수용액을 사용하는 것이다. 알칼리 토금속염은 본 발명의 입상 복합 분자체를 구성하는 전체 성분에 대하여 10∼35 중량% 범위내에서 사용하는 것이 바람직한 바, 그 사용량이 10 중량% 미만이면 제올라이트의 이온교환이 불충분하여 비표면적이 감소되고, 알칼리 금속 실리케이트가 알칼리 토금속 실리케이트로의 전환율이 감소하며, 35 중량%를 초과하면 수용액상의 과다한 염농도로 입상 복합 분자체내에 생성된 염화나트륨 성분이 수용액상으로 확산이 원활치 않아 알칼리 금속 실리케이트가 알칼리 토금속 실리케이트로의 전환율이 감소하게 된다.

또한, 본 발명의 입상 복합 분자체에 대한 활성금속의 총 담지량은 전체 함량에 대하여 2∼30 중량%, 보다 바람직하기로는 5∼20 중량% 정도가 가장 적합하다. 활성금속의 담지량이 2 중량% 미만이면 흡착량 증가가 미약하고, 담지량이 30 중량%를 초과하게 되면 활성금속에 의해 활성탄 및 제올라이트의 세공을 막아버리므로 오히려 역효과를 가져올 우려가 있다. 상기 활성금속을 함유하는 금속염 용액으로는 황산아연(ZnSO₄·6H₂O), 황산제일철(FeSO₄·7H₂O), 황산알루미늄(Al₂(SO₄)₃·13H₂O)의 수용액 등이 사용될 수 있고, 본 발명의 활성금속염은 황산염에만 국한되는 것은 아니며 수용성인 것이라면 모두 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용된 플로우 쉐어 혼합기 이외의 입상화 장치로는 원판 조립기, 사출성형 조립기, 유동층 조립기 및 압착파쇄조립기 중에서 어느 것이든 사용할 수 있다.

이와 같은 제조과정에 의해 제조된 본 발명의 입상 복합 분자체는 고형분을 기준으로 제올라이트 10∼70 중량%, 활성탄 10∼70 중량%, 알칼리 토금속 실리케이트 10∼35 중량% 및 구리, 아연, 철 및 알루미늄 중에서 선택된 1종 이상의 활성금속 2∼30 중량%를 포함한다. 이들 각 성분의 함량이 상기 범위를 벗어나면 친유 및 친수성 흡착 특성을 공유하기 어렵거나 또는 원하는 내마모도를 가진 입상 복합 분자체를 얻기 어려운 경우가 발생할 수 있고, 그리고 흡착제 내부의 미세기공이 막혀 흡착 특성이 저하되는 문제가 있어 바람직하지 않다.

예컨대 황산아연염을 활성금속염으로서 함유하고 있는 본 발명의 입상 복합 분자체를 탈취제로 사용하였을 때의 유해가스성분 및 악취성분에 대한 화학 반응은 다음 반응식 1∼4로 나타낼 수 있다.

암모니아(NH₃) :

(1) ZnSO₄(aq)↔ Zn²⁺+ SO₄ ^2-

Zn²⁺+ 4NH₃↔ Zn(NH₃)₄ ²⁺

(2) NH₃+ H₂O ↔ NH₄OH ↔ NH₄ ⁺+ OH^-

2NH₄ ⁺+ SO₄ ^2-→ (NH₄)₂SO₄

상기 반응식 1에 의하면 1 몰의 황산아연은 암모니아 또는 암모늄이온 6몰과 반응할 수 있다. 또한, 반응 가스 중에 소량의 물분자가 존재하면 암모늄 이온이 형성되어 제거하고자 하는 암모니아가 증가됨을 알 수 있다.

아민류(RNH₂; R은 알킬기) :

RNH₂+ 1/2 H₂SO₄→ RNH₂·1/2H₂SO₄

황화수소(H₂S) :

H₂S + H₂O ↔ H⁺+ SH^-+ H₂O

SH^-+ H₂O ↔ H⁺+ S^2-+ H₂O

Zn²⁺+ S^2-↔ZnS

지방산(ROOH; R은 알킬기) :

RCOOH → RCOO^-+ H⁺

Zn²⁺+ 2RCOO^-→ (RCOO)₂Zn

상기 반응식 1∼4에 나타낸 바와 같이, 황산아연이 담지된 입상 복합 분자체는 악취의 원인이 되는 가스와 다양하게 반응하여 제거시킴을 알 수 있으며, 그 밖의 다른 활성금속염이 담지된 입상 복합 분자체에서도 이와 유사한 원리로 암모니아, 아민 및 황화수소와 반응하여 제거한다.

이와 같은 본 발명의 입상 복합 분자체는 비표면적이 500 ㎡/g 이상이고, 암모니아 흡착능이 50 ㎎/g 이상이고, 황화수소 흡착능이 50 ㎎/g 이상이고, 메틸메르캅탄 흡착능이 60 ㎎/g 이상이고, 요오드 흡착력이 320 ㎎/g 이상이고, 메틸렌블루 탈색력이 65 ㎎/g 이상이고, 내마모도가 99.5% 이상이다.

이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

제올라이트 4A 분말(수분함량 5.6 중량%, 13㎏)과 활성탄 분말(수분함량 6.2 중량%, 6.5㎏)을 130ℓ크기의 플로우 쉐어 혼합기(독일, 뢰디게)에 넣고 주축 회전속도 200rpm과 초파 회전 속도 3600rpm 조건에서 6분간 분말 혼합한 후 계속하여 나트륨 실리케이트 수용액(K.S.규격, 물유리 3호, 12.5㎏)과 물(2.5㎏)을 배합하여 조제한 용액을 노즐을 통하여 8분간 주입하면서 혼련시킨다음 15분간 입상화시켜 평균 입경이 1.2㎜가 되는 입상 복합 분자체를 얻었다.

염화칼슘(6.2㎏)을 물(16.0㎏)에 가하고 용해시켜 제조한 수용액에 상기의 입상 복합 분자체를 넣고 75℃에서 1시간동안 처리 후 60메쉬 체(sieve)에 넣고 잔류액체를 배출시키고 70℃의 물(15.0㎏)을 두 번 가하여 수세하고 90℃의 유동층 건조기에서 건조시켜 다기능 입상 복합 분자체(수분함량 4.3 중량%, 24.1㎏)을 얻었다. 이 입상 복합 분자체에 황산제일철(FeSO₄·7H₂O, 2.41㎏)을 물(24㎏)에 가하여 용해시켜 제조한 수용액을 가하고 서서히 교반하여 50℃에서 24시간동안 처리한 후 잔류액체를 배출시키고 물(5㎏)을 두 번 가하여 세척한다음 120℃의 유동층 건조기에서 3시간 건조하여 황산제일철이 담지된 탈취제용 입상 복합 분자체를 얻었다.

실시예 2

황산아연(ZnSO₄·6H₂O, 2.34㎏)을 물(24㎏)에 가하고 용해시켜 제조한 수용액에 상기 실시예 1에서 염화칼슘으로 처리한 전처리 시료를 가하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 처리하여 황산아연이 담지된 탈취제용 입상 복합 분자체를 얻었다.

실시예 3

황산알루미늄(Al₂(SO₄)₃·13H₂O, 2.81㎏)을 물(24㎏)에 가하고 용해시켜 제조한 수용액에 상기 실시예 1에서 염화칼슘으로 처리한 전처리 시료를 가하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 처리하여 황산알루미늄이 담지된 탈취제용 입상 복합 분자체를 얻었다.

실시예 4

황산구리(1.38㎏)를 물(24㎏)에 가하고 용해시켜 제조한 수용액에 상기 실시예 1에서 염화칼슘으로 처리한 전처리 시료를 가하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 처리하여 황산구리가 담지된 탈취제용 입상 복합 분자체를 얻었다.

실험예

상기 실시예 1∼4와 비교예 1∼2에서 제조한 입상 분자체 각각에 대하여 다음과 같은 방법으로 비표면적과 흡착량을 측정하였고 그 결과는 다음 표 1에 나타내었다.

비표면적 측정

시료를 350℃ 정도에서 충분한 시간동안 탈기시킨 후 액체 질소 온도하에서 질소 흡착등온선을 구하여 BET식을 적용하여 비표면적을 계산하였다.

흡착량 측정

(1) 암모니아 흡착량 측정

시료(1.0g)를 흡착 칼럼에 장착하고 99.95%의 암모니아를 헬륨에 희석하여 3.25 중량%가 되도록 제조한 혼합 가스를 19.7 ㏄/min 유속으로 통과시키면서 배출구의 가스 농도를 열전도도 검출기가 부착된 가스크로마토그래프로 분석하였다. 입구 농도의 2%에 해당되는 농도가 검출되는 점을 파괴점으로하여 다음 수학식 1에 따라 흡착량을 계산하였다.

(2) 황화수소 흡착량 측정

시료(1.0g)를 흡착 칼럼에 장착하고 99.5%의 황화수소를 헬륨에 희석하여 3.50 중량%가 되도록 제조한 혼합 가스를 19.7 ㏄/min 유속으로 통과시키면서 배출구의 가스 농도를 열전도도 검출기가 부착된 가스크로마토그래프로 분석하였다. 입구 농도의 2%에 해당되는 농도가 검출되는 점을 파괴점으로 하여 상기 수학식 1에 따라 흡착량을 계산하였다.

(3) 메틸메르캅탄의 흡착량 측정

시료(1.0g)를 흡착 칼럼에 장착하고 99.9%의 메틸메르캅탄을 헬륨에 희석하여 2.62 중량%가 되도록 제조한 혼합 가스를 19.7 ㏄/min 유속으로 통과시키면서 배출구의 가스농도를 열전도도 검출기가 부착된 가스크로마토그래프로 분석하였다.

입구 농도의 2%에 해당되는 농도가 검출되는 점을 파괴점으로 하여 상기 수학식 1에 따라 흡착량을 계산하였다.

구 분	비표면적(m²/g)	흡착량(㎎/g)
구 분	비표면적(m²/g)	암모니아	황화수소	메틸메르캅탄
실시예 1	570	72.7	60.4	65.8
실시예 2	565	54.4	52.3	62.5
실시예 3	560	98.0	100.9	70.4
실시예 4	530	110.4	123.8	107.9
비교예 1^a)	1130	3.0	39.2	165
비교예 2^b)	515	19.3	3.0	24.3
a) 입상 활성탄(SGF-100, (주)삼천리)b) 입상 제올라이트 5A(Molecular Sieve 5A, Aldrich)

본 발명의 입상 복합 분자체는 미세기공이 발달되어 수분, 유기용제류 및 유독성 기체류(암모니아, 황화수소, 메틸메르캅탄)에 대한 흡착이 우수하며, 상수 및 하수처리와 분자체 성질을 이용한 물질 분리 등에 이용될 수 있으며 냉장고용 탈취제, 신선도 유지제 및 공기 정화 탈취 필터의 소재 등에 매우 유용하다.

Claims

탈취제용 입상 복합 분자체에 있어서, 제올라이트 10∼70 중량%, 활성탄 10∼70 중량%, 알칼리 토금속 실리케이트 10∼35 중량% 및 구리, 아연, 철 및 알루미늄 중에서 선택된 1종 이상의 활성금속 2∼30 중량%가 입상화되어 있는 것임을 특징으로 하는 탈취제용 입상 복합 분자체.
제 1 항에 있어서, 상기 입상 복합 분자체는 비표면적 500 ㎡/g 이상, 암모니아 흡착능 50 ㎎/g 이상, 황화수소 흡착능 50 ㎎/g 이상, 그리고 메틸메르캅탄 흡착능 60 ㎎/g 이상인 것임을 특징으로 하는 탈취제용 입상 복합 분자체.
탈취제용 입상 복합 분자체의 제조방법에 있어서,

제올라이트와 활성탄의 혼합물에 알칼리 금속 실리케이트 수용액을 주입하고 혼련시켜서 입상화하는 과정; 그리고

상기 입상화된 조성물에 알칼리 토금속염 수용액을 첨가한 후, 구리, 아연, 철 및 알루미늄 중에서 선택된 1종 이상의 활성금속을 담지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취제용 입상 복합 분자체의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 알칼리 금속 실리케이트 수용액은 SiO₂/Na₂O의 몰비가 2.2∼3.8이고 고형분 함량이 15∼38 중량%이며, 입상 복합 분자체를 구성하는 전체 성분에 대하여 고형분 기준 10∼35 중량% 범위내에서 사용하는 것을 특징으로 하는 탈취제용 입상 복합 분자체의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 알칼리 토금속염 수용액은 염화칼슘 10∼35 중량%가 함유되어 있는 수용액인 것을 특징으로 하는 탈취제용 입상 복합 분자체의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 활성금속은 황산염의 형태로 첨가하는 것을 특징으로 하는 탈취제용 입상 복합 분자체의 제조방법.