KR100424788B1 - 층상 실리케이트와 유기양이온, 금속양이온을 이용한나노구조 냄새제거제 - Google Patents

층상 실리케이트와 유기양이온, 금속양이온을 이용한나노구조 냄새제거제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노형 복합 탈취제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차아염소산, 황산, 염산, 질산 등의 산용액 또는 산용액과 산화제 혼합용액(이하 "활성화용액"으로 칭함.)으로 활성화된 벤토나이트와 유기양이온 및 금속양이온을 이용하여 제조된 나노구조 냄새제거제에 관한 것이다.
본 발명은 활성화 용액으로 활성화된 벤토나이트 분말을 제조한 후, 유기물 염 수용액 또는 금속이온 수용액에 상기 활성화 벤토나이트를 첨가하고 환류 교반하여, 여과액의 pH를 조절한 한 후 건조함으로써 제조된다.
본 발명은 활성화 용액으로 활성화된 벤토나이트의 물리적 및 화학적 냄새 흡착작용을 통하여 짧은 시간에 유해물질과 냄새성분 제거에서 탁월한 효과를 나타낸다.

Description

층상 실리케이트와 유기양이온, 금속양이온을 이용한 나노구조 냄새제거제 {A nano-structured deodorant based on organic cations, metallic cations and layered silicate}
본 발명은 천연 Silicate Nano 구조 제어를 통한 새로운 형태의 냄새제거제로, 더욱 상세하게는 활성화 용액으로 활성화된 벤토나이트와 유기양이온·금속양이온을 이용하여 제조된 나노형 복합 냄새제거제 조성물에 관한 것이다.
2000년대에 접어들면서 환경오염해결이라는 세계적인 관심사가 표면화되면서 생활환경뿐만 아니라 주요 생필품에 대해서도 소비자들은 보다 쾌적하고 인체에 무해한 환경 친화적인 제품을 요구하고 있다. 특히, 현대인의 주거공간으로부터 생활필수품, 자동차 산업에 이르기까지 다양하게 사용되고 있는 고분자 소재는 인체에 유해한 물질과 정신적 불쾌감을 주는 많은 물질을 발생시키고 있어 국외에서 많은 Claim이 제기되고 있다. 그리하여 유럽연합(EU)에서는 최근 신화학물질관리제도(REACH System) 도입을 추진하는 등 내년부터 화학물질 관련 환경규제를 강화하고 있다. 또한 국내에서는 2003년부터 다중이용시설(공동주택, 도서관, 터미널 등)에 유해물질 또는 냄새물질 방출에 대한 법적인 규제가 강화될 예정에 있어 고분자 소재 산업에 큰 파장이 예상되고 있다. 기존 고분자 소재에서 발생되는 물질의 가장 큰 문제점은 성형된 제품에 잔존하고 있는 포름알데히드, 휘발성 유기화합물 등의 유해물질이나 냄새 성분이 지속적으로 기화되면서 발생되기 때문에, 노출된 정도에 따른 차이는 있지만 다양한 질병 발생률이 증가하는 추세에 있다. 이로인해 냄새 및 유해물질 제거제의 개발이 절실히 요구되어 왔으며, 최근에 여러 분야에서 다양한 연구가 진행되고 있다. 이러한 제거제로서 응용이 가능한 방법의 대표적인 예로 나노포러스 물질을 들 수 있다. 본 연구는 다공성물질에 유기 또는 무기물질을 첨가 합성함으로써 다공성 물질의 나노 구조를 제어하여 선택적으로 물질을 제거할 수 있는 제거제를 개발한 것이다.
냄새 제거제에 관한 비슷한 예로 대한민국 공개특허 제98-013721호는 금속염 산화제를 흡착제로 사용하는 냉장고용 탈취 필터의 제조방법에 관한 것이고, 제99-016787호는 구리, 망간, 금등의 촉매와 활성탄을 흡착제로 사용하는 냉장고용 탈취 필터에 관한 것이며, 제99-0071045호는 이산화망간과 산화구리 및 인공효소 촉매가 일정 비율로 담지된 벌집 형상의 활성탄을 흡착제로 사용하는 냉장고용 탈취 필터에 관한 것이다.
그러나 상기의 기술에 주로 사용되는 금속 산화물이나 금속이온은 발생된 냄새성분을 제거하는 방법이지만, 본 발명은 제품 제조시에 원재료와 함께 투입되어 고분자 소재 제품에 균일하게 분포시켜, 소재에서 발생되는 냄새 및 유해 성분이 소재 밖으로 빠져나가지 못하고, 제거제 자체 입자별 성능이 없어질 때까지 계속 제거 되는 방법이다.
나노구조를 제어하는 방법으로 사용되는 물질로는 여러 가지가 사용되고 있으나 층상실리케이트의 일종인 벤토나이트가 가장 널리 사용되고 있다.
벤토나이트의 주성분은 몬모릴로나이트이며, SiO4사면체-양이온 팔면체-SiO4사면체가 기본단위가 되어 연속적으로 교호 반복되는 구조를 이루는 2:1형 점토광물로서, 이 기본단위 사이를 층간이라고 한다. 층간은 전기적 결합을 갖고 있기 때문에 층간결합력이 매우 약하여 교환성 양이온이 치환되기가 용이하다. 또한 벤토나이트는 물을 흡착하였을 때 높은 팽윤성을 가지며, 높은 흡착력, 점도력을 가진다.
최근에는 벤토나이트가 물을 흡착하여 팽윤하고 양이온 교환성이 뚜렷하고 내부 마찰저항이 작은 점, 응결성이 강한 점 등을 이용하여 수처리제, 금속이온을 담지하여 산화제 사용에 대한 촉매제등으로 사용되고 있다.
이에, 본 발명은 각종 고분자 소재에서 발생하는 유해 또는 냄새물질을 제거하기 위해, 벤토나이트에 함유되어 있는 몬모릴로나이트의 특성을 이용하여 벤토나이트의 층간을 유기 혹은 금속 양이온 물질을 첨가하여 활성화한 후 공정 및 원료에 투입하여 고분자 소재에서 발생되는 유해 성분이나 냄새물질을 선택적으로 제거할 수 있는 우수한 탈취제를 개발하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시 냄새 제거제의 분말사진도이다.
도 2는 본 발명에 따른 냄새제거제의 탈취효능을 시험하는 실시 방법을 나타내는 사진도이다.
도 3은 본 발명에 따른 냄새제거제의 탈취효능을 시험하는 다른 실시방법을 나타내는 사진도이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 벤토나이트를 산용액 또는 산용액 · 산화제 혼합용액에 의하여 활성화시켜 벤토나이트 층간에 담지되어 있던 기타성분을 제거 정제한 후, 유기물 수용액 또는 금속이온 수용액에 투입하여 환류교반하고 pH를 조절, 건조하여 천연 Silicate Nano 구조의 유해성분 및 냄새성분 제거제를 개발하였다.
이하, 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 활성화 용액으로 활성화된 벤토나이트 분말을 지지체로 이용하여 제조한 유해물질 및 냄새성분 제거제로서, 활성화된 벤토나이트 분말을 유기양이온 수용액 또는 금속이온 수용액에 투입하여 환류교반한 후, 수세를 통한 pH를 조절하여 건조함으로써 제조된다.
전체공정은 순차적인 연속투입방식으로 진행되는데 먼저 벤토나이트를 활성화 용액에 투입하여 환류교반, 여과, 수세, 건조하여 활성화시킨 후, 별도로 제조한 유기양이온 수용액 혹은 금속양이온 수용액(유해성분 및 냄새성분 제거물질)에 활성화된 벤토나이트를 투입하여 환류교반, 여과, 수세, 건조한다. 벤토나이트를 활성화 시키는 것은 벤토나이트의 층간간격을 넓히고, 벤토나이트의 CEC(Cationexchange capacity)를 증대시킨 후 냄새제거 효능이 있는 유기물을 벤토나이트의 내부에 효율적으로 담지 시키기 위함이다. 이하에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서 활성화 용액으로 활성화된 벤토나이트는 벤토나이트를 활성화 용액으로 활성화시킨 것이면 어느 것을 사용하여도 무방하나, 상기 산으로 활성화된 벤토나이트는 차아염소산, 황산, 질산, 인산, 염산 등의 산용액으로 활성화되거나, 상기 산용액에 ClO2, H2O2등 산화제를 투입하여 활성화 된 것(산용액 · 산화제 혼합용액)이 좋으며, 산의 종류에 따라 탈취효과가 달라지므로 산은 탈취대상에 따라 적절히 선택할 수 있다.
상기 벤토나이트와 활성화 용액의 중량비는 1 대 5 내지 1 대 10의 비율이 바람직하다. 상기 중량비가 1 대 5 미만이면, 벤토나이트의 팽창으로 인해 벤토나이트와 활성화 용액의 교반이 잘 일어나지 않으며, 상기 중량비가 1 대 10을 초과하면 수율이 낮아 손실이 크다.
가장 바람직하게는 벤토나이트를 1N의 질산용액에 2~4% 과산화수소를 첨가한 활성화 용액 100g당 10~20g 비율의 벤토나이트를 투입하여 24시간 환류 교반하여 여과하고, 여과액의 pH를 약산 또는 중성상태로 조절하고80 내지 120℃로 건조함으로써 제조된 것이 좋다.
활성화용액에서 질산용액 대 과산화수소의 비율은 33:1 내지 17:1이 바람직하다. 상기의 건조온도가 120℃를 초과하면 수분의 급격한 증발로 인해 벤토나이트 층간 간격이 감소한다. 또한, 80℃ 미만에서는 공정시간이 현저히 증가하는 문제가있다.
활성화용액에 의한 벤토나이트의 활성화는 벤토나이트의 층상에 담지되어 있는 기타성분을 제거하고 내부를 수소이온으로 치환함으로써 정제된 벤토나이트를 생산할 수 있고, 활성화 사이트(site)를 늘림으로써 표면적이 증대되어, 물리적 흡착을 통한 탈취능이 증대되는 효과를 낳는다. 또한, 표면적의 증대에 따라 더욱 많은 양의 냄새제거물질이 내부에 삽입되도록 하여 화학적 흡착을 통한 냄새제거 효율을 증대시키기도 한다.
따라서, 수소이온을 공여할 수 있는 활성화 용액은 어떤 것을 사용하여도 무방하고 그 예로 차아염소산, 염산, 질산, 황산, 인산 등과 산용액 혹은 산용액 · 산화제 혼합용액이 있으며, 각각 그 특성에 따라 탈취대상에 있어 제거 효율의 차이가 있음은 이미 설명한 바와 같다.
예컨대, 염산처리를 한 경우는 염기성 기체 즉 아민이나 암모니아 등의 기체에서는 효과가 뛰어났으며, 흡착속도 면에서도 매우 빠른 것으로 나타났다. 다만, 중성 또는 산성 가스에 대해서는 염기성 가스에서와 같은 탁월한 효과를 기대할 수 없었으나, ClO2, H2O2등의 산화제를 미량 첨가하면 중성 또는 산성 가스에 대한 흡착률의 개선 효과가 매우 뛰어났다. 질산처리를 한 경우에도 염산처리를 한 경우와 거의 동일하였다.
또한, 바람직스럽게 상기 활성화 용액으로 활성화된 벤토나이트는 그 내부에 냄새제거물질로서 유기양이온 혹은 금속양이온이 첨가되는 것이 좋다.
먼저, 유기양이온을 삽입한 경우는 페놀수지, 플라스틱, 고무를 비롯한 각종고분자 수지에서 발생하는 페놀 및 아민류 가스에 대한 흡착효율이 좋았다.
이는 유기이온이 화학적 흡착을 통한 탈취제거효능을 발휘하게 됨으로써, 활성화된 벤토나이트를 단독으로 사용하는 것보다 전체적인 흡착도가 증대되기 때문이다. 특히 냄새제거물질이 상기 유기양이온인 경우, 바람직하게는 C10~C20의 양이온 계면활성제를 이용하는 것이 좋다. 이는 계면활성제가 냄새 제거능력의 증대에 있어 벤토나이트의 층간 간격을 증대시키며, 흡착효능을 높이는 작용을 하기 때문이고, C10미만의 계면활성제는 층간간격이 충분히 늘어나지 않아 부적합하고, C20초과의 계면활성제는 층간간격이 너무 과하게 벌어져 탈취대상이 벤토나이트에 흡착이 되지 않고 빠져 나가는 문제가 있다.
더욱 바람직스럽게, 상기 계면활성제는 세틸트리메틸암모니움 브로마이드(cetyltrimethylammonium bromide), 라우릴벤질암모늄 클로라이드(laurylbenzylammonium chloride), 스테아릴벤질암모늄 클로라이드, 스테아릴트리메틸암모늄 클로라이드, 디스테아릴 디메틸 암모늄 클로라이드인 것이 좋다.
계면활성제와 활성화된 벤토나이트의 중량비 1:20 내지 1:50인 것이 바람직하며, 1:30인 경우 가장 바람직함을 실험을 통하여 알 수 있다. 상기 비율이 1:20미만인 경우는 계면활성제가 벤토나이트의 흡착성능을 오히려 저해하며, 1:50을 초과하는 경우는 계면활성제가 벤토나이트의 층간간격을 충분히 넓힐 수 없다.
상기 유기물 염 수용액의 제조과정을 더욱 상세히 살펴보면, 500mL 물에 1당량의 C10내지 C20의 계면활성제를 투입하여 약 40 내지 80℃의 온도에서 약 30분간 환류 교반하였다. 이때 반응온도가 80℃를 초과하는 경우에는 유기물질의 분해를 유발할 우려가 있으며, 온도가 40℃미만인 경우에는 교반이 잘 일어나지 않는다.
상기와 같이 제조된 유기물 염 수용액에 상기의 활성화된 벤토나이트를 투입하여 24시간동안 환류교반을 실시하고, 반응이 끝나면 여과, 수세 후 60 내지 100℃의 온도에서 건조한다. 온도가 60℃미만이면 건조시간이 오래 걸리거나 반응이 완전히 일어나지 않으며, 온도가 100℃를 초과하면 유기물이 분해되어 갈색형태로 유기물이 탄화되며, 냄새를 유발하는 것을 확인 할 수 있다.
다른 냄새제거물질인 상기 금속 양이온의 경우에 대해 살펴보면, 금속은 상기 활성화된 벤토나이트의 내부에서 산성, 중성, 염기성 가스를 흡착하는 역할을 하며, 금속은 단일 금속 또는 금속이온 화합물의 형태로 첨가할 수 있다.
이는 금속이온이 화학적 흡착을 통한 탈취제거효능을 발휘하게 됨으로써, 활성화된 벤토나이트를 단독으로 사용하는 것보다 전체적인 흡착도가 증대되기 때문이다. 상기 금속이온은 구리, 아연, 칼슘, 마그네슘, 지르코늄인 것이 좋으며, 구리 또는 아연이 가장 바람직하다. 실험에 의하면 이들 금속이온을 사용하였을 경우, 벤토나이트의 흡착력, 탈취효능이 가장 증대되는 결과를 낳았다.
첨가되는 금속이온의 용량에 있어서, 상기 활성화용액으로 활성화된 벤토나이트와 금속이온의 비는 1 대 0.1 내지 1 대 5 당량비일 경우 우수한 탈취효능을발휘하는 것을 실험을 통하여 발견하였다. 본 발명에서 산으로 활성화된 벤토나이트 1당량의 의미는 벤토나이트 100g당 0.1mol의 치환물질을 의미한다.
활성화 벤토나이트에 금속 또는 금속화합물 수용액을 투입하여 교반한 후 여과하여, 여과액의 pH가 탈취대상의 pH와 동일한 상태로 될 때까지 수세한다. 예컨데, 알칼리성질의 냄새를 제거하고자 할 때에는 pH를 알칼 리가 될 때까지 수세한 경우 냄새제거 효능이 가장 우수하다. 수세 후 80 내지 200℃의 온도에서 건조한다.
본 발명에 의하여 제조된 나노구조 냄새제거제의 이용방법으로는 냄새 유발가스가 다량 함유된 환경에 직접 투입하여 냄새제거효능을 발휘하도록 하는 방법 또는 탈취대상소재의 합성시에, 특히 고분자수지의 제조과정에서 투입하여 대상소재의 냄새발생을 원천적으로 차단하는 방법이 있다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 하기 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하지만 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예1~2: 본 발명의 일실시 냄새제거제 조성물의 제조
실시예 1에서는 30g의 공업용 벤토나이트(한국수드케미, opazil)를 1N 질산 용액과 2~4% H2O2로 구성된 활성화용액 200g에 투입하여 24시간 동안 환류교반하고 반응이 끝나면 여과하였다. 여과 후, 수세하여 pH를 중성으로 맞춘 후, 100℃에서 24시간 동안 건조하였다. 이와는 별도로 200mL 물에 1당량의 세틸트리메틸암모니움 브로마이트를 투입하여 70℃의 온도에서 약 30분간 환류 교반하였다. 이후 여기에상기의 활성화된 벤토나이트 30g을 투입하여 24시간동안 환류교반을 실시하고, 반응이 끝나면 여과 후, 80℃의 온도에서 24시간 건조한다.
실시예 2에서는 상기 실시예1과 동일한 방법을 사용하되 다만, 계면활성제를 1당량의 세틸트리메틸암모니움 브로마이트 대신 라우릴벤질암모늄 클로라이드를 사용하였다.
실시예 3~8 : 본 발명의 다른 실시 냄세제거제 조성물의 제조
실시예 3에서는 30g의 공업용 벤토나이트(한국수드케미, opazil)를 1N 질산 용액과 2% H2O2로 구성된 활성화용액 300 mL에 투입하여 24시간 동안 환류교반하고 반응이 끝나면 여과하였다. 그 후, 100℃에서 24시간 동안 건조하였다. 상기와 같이 제조한 활성화 벤토나이트 30g을 1당량의 아연이온 수용액 200g에 투입하여 24시간 동안 환류 교반을 실시하였다. 반응이 끝나면 여과하고 여과액의 pH를 중성으로 조절한다. 그 후, 100℃에서 24시간 동안 건조하였다.
실시예 4에서는 상기 실시예3과 동일한 방법을 사용하되 다만, 벤토나이트의 활성화를 위한 산용액을 질산용액 대신 황산용액을 사용하였다.
실시예 5에서는 상기 실시예3과 동일한 방법을 사용하되 다만, 벤토나이트의 활성화를 위한 활성화용액을 질산용액 및 산화제의 혼합용액 대신 인산용액을 사용하였다.
실시예 6에서는 상시 실시예 3과 동일한 방법을 사용하되 다만, 첨가되는 금속을 아연이온 대신 구리이온을 각각 사용하였다.
실시예 7에서는 상시 실시예 4와 동일한 방법을 사용하되 다만, 첨가되는 금속을 아연이온 대신 구리이온을 각각 사용하였다.
실시예 8에서는 상시 실시예 5와 동일한 방법을 사용하되 다만, 첨가되는 금속을 아연이온 대신 구리이온을 각각 사용하였다.
실험예1 : 실시예1에서 제조한 냄새제거제 조성물의 성분 분석
실시예1에서 제조한 냄새제거제, 즉 계면활성제를 첨가한 활성화된 벤토나이트의 EPMA를 분석하였다. 그 결과 표1에서 보는 바와 같이 주성분은 Al, O, Si, P이고, Ca, Mg, Fe, C 등의 미량성분으로 구성되어 있다.
원소 무게%
O 64.908
Si 28.507
Al 3.138
Mg 0.982
Fe 0.753
C 0.720
P 20.604
K 0.140
Ca 0.137
Ti 0.111
도 1은 본 발명의 실시예1에 따라 제조한 탈취제 분말의 사진도이다.
실험예2 : 실시예 1, 2에서 제조한 냄세제거제의 탈취성능 조사
실시예1, 2에서 제조한 계면활성제가 첨가된 활성화된 벤토나이트를 페놀수지에 적용하여 냄새제거 평가를 실시하였다. 페놀수지의 경화과정에서 냄새의 주된 요인은 페놀과 아민이지만, 경화 후 냄새를 분석하면 페놀이 냄새의 원인물질임을알 수 있다. 탈취능 조사를 위해 5 g의 페놀수지를 일정한 크기의 용기에 투입하고 냄새제거제 1%를 페놀수지와 같이 혼합하여 경화하였다. 실험구1은 실시예1에서 제조된 냄새제거제를 첨가한 경우이며, 실험구 2는 실시예2에서 제조된 냄새제거제를 첨가한 경우이며, 대조구는 냄새제거제를 첨가하지 않은 것이었다.
경화가 끝나면 두 개의 용기(실험구1, 2와 대조구)에서 각각 1 mL의 공기를 채취하여 GC/MSD로 분석하였다.
페놀수지 냄새
종류 페놀 아민
대조구 508 ppm 248 ppm
실험구 1 142 ppm(72 %) 27 ppm(89 %)
실험구 2 82 ppm(84 %) 22 ppm(91 %)
상기에서 보듯이 실험구에서 페놀 및 아민의 제거효율이 매우 높음을 확인할 수 있었다.
한편, 활성화된 벤토나이트와 계면활성제를 사용한 본 발명은 상기 냄새 제거의 대상으로 표 2에서 제시한 폐놀, 아민등의 다양한 유해방향족 화합물의 냄새성분을 선택적으로 제거하는데 있어서 뛰어난 효과를 나타내었다.
실험예3 : 실시예3,6에서 제조한 아연 또는 구리함유 질산 벤토나이트의 탈취효능 측정
본 실시예3, 6에서 제조한 아연 또는 구리를 함유하는 활성화된 벤토나이트와, 벤토나이트를 활성화시키지 않고 아연 또는 구리를 첨가하여 제조한 아연 또는 구리 함유 벤토나이트의 흡착량을 상호 비교하였다(표 3).
제거효율의 측정은 테들라 백(Tedlar bag) 5L에 평가하려는 표준 악취물질(예: 암모니아 50 ppm)의 농도를 조절하고 아연 또는 구리를 함유하는 활성화된 벤토나이트와 종래의 기술에 따라 활성화 용액으로 활성화되지 않은 아연 또는 구리를 함유하는 벤토나이트 각각 1g씩을 투입하여 기기분석(GC-MS, GC-FID)과 관능법으로 조사하였다.
성분명 제거율(%)
Zn*처리 Zn처리 Cu*처리 Cu처리
H2S(500 ppm) 91 41 95 56
CH3SH(190 ppm) 93 62 96 52
(CH3)3N(125 ppm) 비검출 비검출 비검출 비검출
NH3(300 ppm) 78 53 86 49
C6H6(300 ppm) 86 23 78 28
C7H8(280 ppm) 88 26 82 33
*는 활성화된 벤토나이트를 사용한 경우
위의 표3은 본 발명에 따른 아연, 구리를 함유한 활성화 벤토나이트(*)와 종래 기술에 따라 제조한 아연, 구리를 함유한 벤토나이트의 냄새의 흡착량을 상호 비교한 결과이다.
상기의 표3에서 보는 바와 같이 모든 대상 가스에 대하여 본 발명에 따른 활성화 벤토나이트의 흡착량이 비활성화 벤토나이트의 흡착량에 비하여 월등히 높았다. 흡착대상의 농도가 낮은 경우, 즉 125ppm이 함유된 알카리가스 (CH3)3N의 흡착량은 실시예와 대조군이 비슷한 효과를 보인 반면에, 농도가 높아질수록 흡착량의 차이가 커지는 경향을 보임을 알 수 있다. 또한 전반적으로 산성(H2S, CH3SH) 또는 알칼리 가스((CH3)3N, NH3)에 대해서는 비활성화 벤토나이트의 냄새 제거효과도 일부 확인되었으나, 중성가스인 벤젠과 톨루엔은 그 농도에 상관없이 비활성화 벤토나이트의 흡착량과 본 발명에 따른 활성화 벤토나이트의 흡착량의 차이가 뚜렷이 구분됨을 확인할 수 있었다. 이 경우 종래의 기술로는 거의 흡착효과가 나타나지 않았다.
상기 표3에서 예를 들어 황화수소(H2S)의 냄새제거율을 흡착량으로 환산하여 설명하면 본 발명에 따른 구리 함유 활성화벤토나이트의 흡착량은 455ppm인데 반해 종래 기술에 의해 제조된 구리 함유 벤토나이트는 흡착량이 280ppm으로서 가스의 투여량이 많아질수록 많은 차이를 나타낸다.
한편 활성화 용액으로 활성화된 벤토나이트 CEC(Cation exchange capacity)가 비활성 벤토나이트에 비하여 증대되어 냄새제거 활성물질을 담지하는 능력이 향상되어 우수한 냄새 제거제로 기능할 수 있다. 문헌에 따르면 순수한 몬모릴로나이트만으로 제조했을 때 벤토나이트의 CEC는 120meq/100g까지 가능하다고 하나, 현재 사용하고 있는 또는 국내에서 유통되고 있는 벤토나이트의 CEC는 70~80meq/100g을 나타낸다. 그러나 본 발명에 따른 산으로 활성화된 벤토나이트는 CEC가 100meq/100g으로 상승하였기 때문이다.
이상, 상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 활성화 용액에 의한 벤토나이트의 활성화 과정과 유기양이온 혹은 금속양이온으로 구성된 냄새제거물질 첨가반응에 따라 벤토나이트의 층간간격이 확장되어 활성사이트가 비활성화 벤토나이트에 비해 확대되고, 물리적 흡착 표면적이 상승된 나노구조를 가지는 냄새제거제를 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 벤토나이트의 표면적의 증대에 따라 더욱 많은 양의 냄새제거 물질이 벤토나이트의 내부에 삽입되도록 하여 화학적 흡착을 통한 냄새제거 효율을 증대시킨다.
본 발명은 고분자 소재 및 환경에서 발생되고 있는 다양한 유해 성분 및 냄새유발물질에 대하여 물리적 및 화학적으로 뛰어난 탈취효능을 갖는 매우 효과적인 기술인 것이다.

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 벤토나이트를 활성화 용액에 투입하여 환류교반한 후 여과하여, 수세하여 pH를 중성 혹은 약산성으로 맞춘 후, 80 내지 120℃의 온도에서 건조하여 제조된 활성화된 벤토나이트;의 내부에 C10내지 C20의 계면활성제를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 나노구조 냄새제거제.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 활성화용액은 차아염소산, 질산, 염산, 황산, 인산용액에서 선택되어진 하나에 의하여 활성화된 것이거나; 상기 선택된 하나의 산용액과 과산화수소의 혼합용액 또는 상기 선택된 하나의 산용액과 과산화염소의 혼합용액에 의하여 활성화된 것을 특징으로 하는 나노구조 냄새제거제.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 벤토나이트와 상기 활성화 용액의 중량비가 1 대 5 내지 1 대 10인 것을 특징으로 하는 나노구조 냄새제거제.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 활성화된 벤토나이트에 상기 계면활성제를 첨가한 후 여과, 수세, 60 내지 100℃의 온도에서 건조과정을 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 나노구조 냄새제거제.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 계면활성제는 세틸트리메틸암모늄 브로마이드, 라우릴벤질암모늄 클로라이드, 스테아릴벤질암모늄 클로라이드, 스테아릴트리메틸암모늄 클로라이드, 디스테아릴디메틸암모늄 클로라이드로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 나노구조 냄새제거제.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 활성화된 벤토나이트와 계면활성제의 중량비가 20 대 1 내지 50 대 1 인 것을 특징으로 하는 나노구조 냄새제거제.
  8. a) 벤토나이트와 산용액 또는 산용액 · 산화제 혼합용액을 혼합교반하여 벤토나이트를 활성화하는 단계;
    b) 상기 활성화된 벤토나이트에 C10~ C20의 계면활성제를 밴토나이트 대 계면활성제의 비율을 20 대 1 내지 50 대 1의 중량비로 첨가하는 단계를 포함하는 나노구조 냄새제거제의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 벤토나이트를 산용액 또는 산용액 · 산화제 혼합용액에 투입하여 환류교반한 후 여과, 수세하여 pH를 중성 혹은 약산성으로 조절하고 80 내지 120℃의 온도에서 건조하여 제조된 활성화된 벤토나이트;의 내부에 냄새 제거 활성이 있는 금속이온을 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 나노구조 냄새제거제.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 활성화된 벤토나이트는 차아염소산, 질산, 염산, 황산, 인산용액에서 선택되어진 하나에 의하여 활성화된 것이거나; 상기 선택된 하나의 산용액과 과산화수소의 혼합용액 또는 상기 선택된 하나의 산용액과 과산화염소의 혼합용액에 의하여 활성화된 것을 특징으로 하는 나노구조 냄새제거제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 벤토나이트 대 상기 산용액 또는 산용액 · 산화제 혼합용액의 중량비가 1 : 5 내지 1 : 10인 것을 특징으로 하는 나노구조 냄새제거제.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 금속이온은 아연이온, 구리이온, 칼슘이온, 마그네슘이온, 지르코늄이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 나노구조 냄새제거제.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 활성화된 벤토나이트를 금속 또는 금속화합물 수용액에 투입하여 교반한 후 여과하여, 여과액을 수세, 건조하는 것을 특징으로 하는 나노구조 냄새제거제.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 활성화된 벤토나이트와 상기 금속이온의 비는 1 대 0.1 내지 1 대 5 당량비인 것을 특징으로 하는 나노구조 냄새제거제.
  16. a) 벤토나이트와 산용액 또는 산용액 · 산화제 혼합용액을 혼합교반하여 벤토나이트를 활성화하는 단계;
    b) 상기 활성화된 벤토나이트에 냄새제거 활성이 있는 금속이온을 활성화된벤토나이트와 금속이온의 당량비를 1 대 0.1 내지 1 대 5 당량비로 첨가하는 단계를 포함하는 나노구조 냄새제거제의 제조방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR102149548B1 (ko) * 2019-11-20 2020-08-31 대한민국 환경오염정화재 및 그 제조방법
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100977268B1 (ko) 2009-10-28 2010-08-23 주식회사 태성환경연구소 복합금속산화물 고무첨가제의 제조방법 및 이를 이용한 무기가황촉진제
KR101769842B1 (ko) 2015-11-30 2017-08-22 주식회사 태성환경연구소 유기 또는 무기 지지체를 이용한 나노 다공성 흡착제 제조방법 및 상기 제조방법에 따라 얻어진 나노 다공성 흡착제
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