KR100502838B1 - Air treatment apparatus using photocatalytic filter and adsorption photocatalytic filter and use thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소정공간을 갖는 하우징(12), 상기 하우징(12)의 일측에 구비되어 상기 하우징(12)의 외부로부터 공기가 유입되는 공기 유입구(2), 상기 공기 유입구(2)로부터 유입된 공기 중에 존재하는 악취 및 미생물 등의 오염물질을 광촉매 산화반응으로 산화분해시키기 위한 적어도 하나 이상의 광촉매 필터(6), 상기 오염물질을 광촉매 산화반응으로 산화분해시킴과 동시에 상기 광촉매 산화반응에 의하여 발생하는 2차 오염물질을 흡착시키기 위한 적어도 하나 이상의 흡착성 광촉매 필터(8), 상기 광촉매 필터(6) 및 흡착성 광촉매 필터(8)에 빛을 조사하여 광촉매 산화반응이 발생하도록 하는 적어도 하나 이상의 램프(10), 상기 램프(10)에 전류를 공급하기 위한 전원 공급부(16) 및 상기 광촉매 산화반응에 의하여 처리된 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출구(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화장치에 관한 것이다.According to the present invention, a housing 12 having a predetermined space, an air inlet 2 provided at one side of the housing 12, and air introduced from the outside of the housing 12, air introduced from the air inlet 2 is provided. At least one photocatalyst filter (6) for oxidatively decomposing contaminants such as odors and microorganisms in the photocatalytic oxidation reaction, and oxidatively decomposing the contaminants in the photocatalytic oxidation reaction and at least two photocatalytic oxidation reactions. At least one adsorbent photocatalyst filter 8 for adsorbing secondary pollutants, at least one lamp 10 for irradiating light to the photocatalyst filter 6 and the adsorbent photocatalyst filter 8 to cause a photocatalytic oxidation reaction, A power supply 16 for supplying current to the lamp 10 and an air supply for discharging the air treated by the photocatalytic oxidation to the outside It relates to an air purification system comprising: a sphere (4).
본 발명에 따르면 상기 공기정화장치를 대기 환경오염물질 처리시스템이나 에어컨, 공기조화 시스템, 공조용 덕트 등에 적용하여 외부로부터 유입되는 공기중에 존재하는 악취 및 미생물 등을 제거하는 효과가 있다.According to the present invention, the air purifier is applied to an air pollutant treatment system, an air conditioner, an air conditioning system, an air conditioning duct, and the like to remove odors and microorganisms present in the air from the outside.
Description
본 발명은 오염공기를 정화하는 공기정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대기환경오염물질처리 시스템이나 공기청정기, 가정용 및 차량용 에어콘, 환기팬 등의 공조기기 또는 공조시스템의 내부에 장착되어 사용될 수 있는 공기정화장치에 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터를 설치하고, 빛이 조사하는 램프를 설치하여 상기 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터에 빛을 조사하여 상기 공기정화장치로 유입되는 공기중에 존재하는 악취 및 미생물 등의 오염물질을 처리하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to an air purifying apparatus for purifying polluted air, and more particularly, may be used in an air conditioner or an air conditioning system such as an air pollutant treatment system, an air purifier, an air conditioner for a home or a vehicle, a ventilation fan, or the like. A photocatalyst filter and an adsorptive photocatalyst filter are installed in an air purifier, and a lamp for irradiating light is irradiated to the photocatalyst filter and the adsorptive photocatalyst filter to irradiate light to cause odors and microorganisms present in the air flowing into the air purifier. It is about treating pollutants in.
현대인들은 시간의 90%를 실내에서 보내고 있으며, 실내에 있는 동안 휘발성 유기화합물, 라돈 및 생물학적 유기체와 같은 기상의 다양한 오염물질에 노출되어 있다. 그러므로, 상기 실내공기를 정화시켜 깨끗한 공기를 실내로 공급하는 것은 현대인의 생활에 있어 매우 중요하게 여겨지고 있다.Modern people spend 90% of their time indoors, and while they are indoors, they are exposed to various meteorological pollutants such as volatile organic compounds, radon and biological organisms. Therefore, purifying the indoor air and supplying clean air to the room is considered to be very important in modern life.
특히, 대기오염이 심각해지고, 건물의 외관 구조를 더욱 더 빈틈없이 건설하여 난방, 환기 및 공기조화 시스템에 보다 적은 양의 외부 공기를 사용하고 있고, 폐쇄적인 공기조화 시스템으로 운영되고 있는 현대적인 건물 등을 고려하여 볼 때, 건물내부에 또는 자동차 실내에 깨끗한 공기를 공급하는 것이 중요한 과제로 부각되고 있다.In particular, modern buildings are becoming more serious due to air pollution, building the exterior structure of the building more tightly, using less external air for heating, ventilation, and air conditioning systems, and operating a closed air conditioning system. In consideration of the above, supplying clean air to the inside of a building or the interior of a car has emerged as an important problem.
이러한 현실을 감안하여 최근들어 다양한 종류의 필터를 공기조화 시스템의 내부에 설치하여 공기중에 존재하는 미세먼지입자, 악취, 세균 등의 오염물질을 제거하는 기술이 개발되었다.In view of this reality, recently, various types of filters have been installed in the air conditioning system to remove contaminants such as fine dust particles, odors and bacteria in the air.
특정 공기조화 시스템의 경우 상기 미세입자, 악취 및 세균 등의 오염물질을 제거하기 위하여 프리필터, 카본필터, 헤파필터(HEPA; High Efficiency Particulate Air Filter), 집진기 등을 공기조화 시스템의 내부에 설치하여 사용하고 있지만 상기 카본필터 등이 설치된 공기조화 시스템의 경우 미세먼지입자, 악취 및 세균 등을 영구적으로 제거하는 것이 아니라 단지 특정 매체 즉 필터로 상기 미세먼지입자, 악취 및 세균 등의 오염물질을 포집하는 것으로서 일정시간 후에는 효율이 감소하게 되는 문제점이 있다.In the case of a specific air conditioning system, in order to remove contaminants such as fine particles, odors and bacteria, a pre-filter, a carbon filter, a HEPA (High Efficiency Particulate Air Filter), and a dust collector are installed inside the air conditioning system. However, in the case of an air conditioning system in which the carbon filter is installed, it does not permanently remove fine dust particles, odors and bacteria, but collects contaminants such as fine dust particles, odors and bacteria with a specific medium, that is, a filter. As a certain time there is a problem that the efficiency is reduced.
한편, 상기 세균 등의 생물학적 오염물질을 제거하기 위한 방법으로 자외선 램프를 이용하여 세균 등을 박멸하는 방법이 과거에 폭넓게 사용되었으나 상기 자외선 램프를 이용하는 방법은 단지 세균 등을 제거할 뿐 악취 등은 제거할 수 없는 문제점이 있다.On the other hand, as a method for removing the biological contaminants, such as bacteria, has been widely used in the past to eradicate bacteria, etc. by using an ultraviolet lamp, but the method using the ultraviolet lamp only removes bacteria and the like and removes bad smells. There is a problem that cannot be done.
상술한 문제점들을 해결하기 위하여 고급산화기술 중의 한 방법인 광촉매를 이용한 오염물질 및 악취를 제거하는 방법에 대한 관심이 높아지고 있다.In order to solve the above problems, there is increasing interest in a method of removing contaminants and odors using a photocatalyst, which is one of advanced oxidation techniques.
광촉매 산화반응이란 띠 간격에너지(band gap energy) 이상의 빛 에너지를 광촉매에 조사하였을 때 전자와 정공이 발생하고, 정공에 의해 생성되는 수산화라디칼(·OH)의 강력한 산화력으로 광촉매 표면에 흡착된 기상 또는 액상의 유기물이 분해되는 반응을 일컫는다.The photocatalytic oxidation reaction is generated by electrons and holes generated when light energy above band gap energy is irradiated to the photocatalyst, and the gas phase adsorbed on the surface of the photocatalyst by the strong oxidizing power of radicals (· OH) produced by the holes. It refers to a reaction in which a liquid organic matter is decomposed.
즉, 광촉매는 빛 에너지를 흡수함으로써 촉매활성을 나타내게 되는데, 이때 발생하는 강력한 산화력으로 환경오염물질을 산화분해하는 것이다. 상기 광촉매 반응을 유도하는 물질로는 TiO2, ZnO2, ZnO, SrTiO3, CdS, GaP, InP, GaAs, BaTiO3, KNbO3, Fe2O3, Ta2O5, WO3, SnO2 , Bi2O3, NiO, Cu2O, SiO, SiO2, MoS2, InPb, RuO2, CeO2 등이 사용되고 있으며, 상기 광촉매에 Pt, Rh, Ag, Cu, Sn, Ni, Fe 등의 금속 및 이들의 금속산화물을 첨가하여 사용할 수도 있다. 이중에서도 이산화티타늄(TiO2)은 인체에 무해하고 광촉매활성이 탁월하며, 내광부식성이 우수하고 가격이 저렴하여 가장 많이 사용되고 있다.That is, the photocatalyst exhibits catalytic activity by absorbing light energy, and oxidatively decomposes environmental pollutants with the strong oxidizing power generated at this time. Materials for inducing the photocatalytic reaction include TiO 2 , ZnO 2 , ZnO, SrTiO 3 , CdS, GaP, InP, GaAs, BaTiO 3 , KNbO 3 , Fe 2 O 3 , Ta 2 O 5 , WO 3 , SnO 2 , Bi 2 O 3 , NiO, Cu 2 O, SiO, SiO 2 , MoS 2 , InPb, RuO 2 , CeO 2, etc. are used, and metals such as Pt, Rh, Ag, Cu, Sn, Ni, Fe, etc. are used for the photocatalyst. And these metal oxides can also be added and used. Among them, titanium dioxide (TiO 2 ) is harmless to the human body, has excellent photocatalytic activity, has excellent light corrosion resistance, and is inexpensive.
이산화티타늄은 파장 388㎚ 이하의 자외선을 흡수하여 반응함으로써 전자(전도대)와 정공(가전자대)이 생성되는데, 이때 빛으로 사용되는 자외선은 태양에너지 외에 형광등, 백열전등, 수은램프 등의 인공조명이 사용될 수 있다. 상기 반응에서 생성된 전자와 정공은 10-12 내지 10-9 초만에 재결합하지만, 재결합하기 전에 오염물질 등이 표면에 흡착하게 되면 상기 전자와 정공에 의해 분해된다. 이러한 광촉매의 반응 기전을 나타낸 것이 다음의 반응식 1 내지 5이다.Titanium dioxide absorbs and reacts with ultraviolet rays with a wavelength of 388 nm or less to generate electrons (conducting bands) and holes (gap bands) .In this case, the ultraviolet rays used for light are artificial lights such as fluorescent lamps, incandescent lamps, and mercury lamps. Can be used. The electrons and holes generated in the reaction recombine in 10 -12 to 10 -9 seconds, but are decomposed by the electrons and holes if contaminants or the like adsorb to the surface before recombination. The reaction mechanism of this photocatalyst is shown in the following reaction schemes 1 to 5.
이와 같이 오염물질을 흡착·분해시킬 수 있는 광촉매의 반응특성을 지닌 코팅물을 제공하기 위하여 광촉매(이산화티타늄)를 함유한 코팅용 졸의 개발을 위한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 특히 광촉매 층을 거울, 렌즈 및 판유리 등의 투명기재에 코팅시켜 기재가 뿌옇게 되거나 물방울이 형성되는 것을 방지하는 안티포깅(antifogging)에 관한 기술이 국제특허공개공보 제WO96/029375호에 개시되어 있다.In order to provide a coating having a reaction characteristic of a photocatalyst capable of adsorbing and decomposing contaminants, research has been actively conducted to develop a coating sol containing a photocatalyst (titanium dioxide). In particular, a technique related to antifogging for coating a photocatalytic layer on a transparent substrate such as a mirror, a lens, and a plate glass to prevent the substrate from becoming cloudy or water droplets is disclosed in WO96 / 029375.
또한, 이산화티타늄을 광촉매로 사용하여 담배연기와 같은 악취성분을 탈취하는 공기청정기용 필터, 수중 또는 공기중의 항균을 위한 필터, 유리와 타일 등의 방오 분야에서 실용화되고 있다. 그리고 광촉매가 코팅된 필터는 휘발성 유기화합물을 분해하기 위한 광촉매 시스템에도 적용 가능하다. In addition, the use of titanium dioxide as a photocatalyst has been put to practical use in the field of antifouling, such as filters for air cleaners that deodorize odorous components such as tobacco smoke, filters for antibacterial in water or in the air, glass and tiles. The photocatalyst coated filter is also applicable to photocatalyst systems for decomposing volatile organic compounds.
한편, 상기 광촉매를 이용하여 제조된 필터를 공조기기에 설치하여 공기에 포함되어 있는 오염물질을 제거하는 기술이 개발되어 왔는데, 상기 기술은 실내공기중이 먼지류나 악취물질 및 세균 등을 제거하는 목적으로 하는 장치들이 주류를 이루고 있다.Meanwhile, a technology for removing contaminants contained in air by installing a filter manufactured using the photocatalyst in an air conditioner has been developed, and the technique has the purpose of removing dust, odorous substances and bacteria in indoor air. The devices that make up the mainstream.
이러한 기술 중 대한민국특허공보 특2002-0059297호는 산화티탄으로 코팅된 여과망을 공기유동방향에 대해 수직으로 다수개 설치하고, 상기 여과망에 빛을 조사하기 위한 램프를 바닥면에 설치한 공기조화기용 공기정화장치가 기술되어 있으며, 대한민국특허공보 특2001-0000790호는 공조기의 덕트 내부에 적어도 하나 이상 구비되어 외부에서 유입된 오염공기를 정화하는 항균필터와 상기 항균필터의 사이사이에 빛을 조사하는 램프를 구비시켜 덕트로 유입되는 오염공기중에 존재하는 대장균, 레지오넬라균 및 곰팡이 균주 등을 제거하는 방법이 기술되어 있다.Among these technologies, Korean Patent Publication No. 2002-0059297 discloses a plurality of filter nets coated with titanium oxide vertically with respect to the air flow direction, and air for an air conditioner having a lamp on the bottom surface for irradiating light to the filter net. The purifier is described, and Korean Patent Publication No. 2001-0000790 is provided with at least one inside the duct of the air conditioner lamp for irradiating light between the antibacterial filter and the antibacterial filter for purifying the contaminated air introduced from the outside It is described a method for removing E. coli, Legionella and mold strains present in the contaminated air flowing into the duct.
한편, 대한민국실용신안등록 제20-0239591호는 광촉매가 코팅된 필터 및 빛을 조사하는 램프가 구비된 에어컨용 공기정화장치가 기술되어 있고, 대한민국실용신안공보 실2000-0004506호에는 산화티타늄이 코팅된 알루미늄망에 자외선을 조사하여 공기중에 포함되어 있는 악취물질 및 세균을 제거하는 장치가 기술되어 있다.On the other hand, the Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-0239591 describes an air purifier for air conditioning equipped with a photocatalyst coated filter and a lamp for irradiating light, and the Republic of Korea Utility Model Publication No. 2000-0004506 is coated with titanium oxide A device for removing malodorous substances and bacteria contained in the air by irradiating ultraviolet rays to the aluminum mesh has been described.
한편, 광촉매를 사용하여 환경오염물질이나 악취를 효율적으로 제거하기 위해서는 광촉매의 표면적을 넓게 하거나 빛의 세기를 강하게 할 필요가 있는데 특히, 악취물질 등을 제거하기 위한 공기청정기, 에어콘 등의 공조기용 필터에서는 그 처리시간이 수 10-3 초 정도를 요구하기 때문에 높은 흡착력 및 광촉매활성을 동시에 지니는 효율적 시스템 구성의 개발이 더욱더 절실히 요구되고 있는 실정이다.On the other hand, in order to effectively remove environmental pollutants and odors using photocatalysts, it is necessary to increase the surface area of photocatalysts or to increase the intensity of light. In particular, filters for air conditioners such as air cleaners and air conditioners to remove odorous substances, etc. Since the processing time requires about 10 -3 seconds, the development of an efficient system configuration having high adsorption power and photocatalytic activity at the same time is urgently required.
또한, 광촉매 반응은 표면반응이기 때문에 광촉매 표면에 유기오염물질 또는 악취물질을 다량 흡착시킬 수 있는 기술에 대한 연구 개발과 이를 이용한 효율적 시스템의 구성이 필요한 실정이다.In addition, since the photocatalytic reaction is a surface reaction, research and development of a technology capable of adsorbing a large amount of organic pollutants or odorous substances on the surface of the photocatalyst and the construction of an efficient system using the same are required.
이에, 본 발명자들은 상술한 종래 기술의 문제점을 고려하여 지속적인 연구를 한 끝에 광촉매가 코팅된 광촉매 필터와 광촉매 및 흡착제가 코팅되어 있는 흡착성 광촉매 필터를 환경처리 시스템에 적용하여 흡착력과 광촉매활성이 우수한 필터장치를 개발함으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Therefore, the present inventors have continued research in consideration of the above-described problems of the prior art, applying a photocatalyst filter coated with a photocatalyst and an adsorptive photocatalyst filter coated with a photocatalyst and an adsorbent to an environmental treatment system, thereby providing excellent adsorption and photocatalytic activity. By developing the device, the present invention has been completed.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 공기조화 시스템으로 유입되는 공기중에 존재하는 악취 및 세균 등을 산화시켜 제거하는 광촉매 필터 및 상기 순간적인 광촉매 반응으로 인해 발생하는 2차 오염물질의 탈리를 방지하는 흡착성 광촉매 필터를 제공한다.The present invention was derived to solve the above problems, the photocatalyst filter for oxidizing and removing odors and bacteria in the air flowing into the air conditioning system and the secondary pollutants generated by the instant photocatalytic reaction Provided is an adsorptive photocatalyst filter that prevents detachment.
또한, 본 발명은 전술한 광촉매 필터, 흡착성 광촉매 필터가 공기의 흐름방향에 대하여 수평으로 설치되고, 상기 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터에 빛을 조사하기 위한 램프가 설치된 공기정화장치를 제공한다.The present invention also provides an air purifying apparatus in which the above-described photocatalyst filter and the adsorptive photocatalyst filter are installed horizontally with respect to the flow direction of air, and a lamp for irradiating light to the photocatalyst filter and the adsorptive photocatalyst filter.
또한, 본 발명은 상기 광촉매 필터, 흡착성 광촉매 필터 및 램프가 설치된 수평 다단식 필터장치를 이용하여 악취 및 세균, 곰팡이 등의 미생물 등의 오염물질을 포함하는 공기를 처리하는 방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a method for treating air containing contaminants such as odors and microorganisms such as bacteria and mold by using a horizontal multi-stage filter device provided with the photocatalyst filter, the adsorptive photocatalyst filter and a lamp.
한가지 관점에서, 본 발명은 소정공간을 갖는 하우징(12), 상기 하우징(12)의 일측에 구비되어 상기 하우징(12)의 외부로부터 공기가 유입되는 공기 유입구(2), 상기 공기 유입구(2)로부터 유입된 공기 중에 존재하는 악취 및 미생물 등의 오염물질을 광촉매 산화반응으로 산화분해시키기 위한 적어도 하나 이상의 광촉매 필터(6), 상기 오염물질을 광촉매 산화반응으로 산화분해시킴과 동시에 상기 광촉매 산화반응에 의하여 발생하는 2차 오염물질을 흡착시키기 위한 적어도 하나 이상의 흡착성 광촉매 필터(8), 상기 광촉매 필터(6) 및 흡착성 광촉매 필터(8)에 빛을 조사하여 광촉매 산화반응이 발생하도록 하는 적어도 하나 이상의 램프(10), 상기 램프(10)에 전류를 공급하기 위한 전원 공급부(16) 및 상기 광촉매 산화반응에 의하여 처리된 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출구(4)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one aspect, the present invention is a housing 12 having a predetermined space, the air inlet (2), which is provided on one side of the housing 12 inlet air from the outside of the housing 12, the air inlet (2) At least one photocatalyst filter (6) for oxidatively decomposing contaminants such as odors and microorganisms present in the air from the photocatalytic oxidation reaction, and oxidatively decomposing the contaminants in the photocatalytic oxidation reaction and at the same time At least one lamp for irradiating at least one adsorbent photocatalyst filter 8, the photocatalyst filter 6 and the adsorbent photocatalyst filter 8 to adsorb secondary contaminants generated by 10, a power supply 16 for supplying current to the lamp 10 and the air treated by the photocatalytic oxidation reaction is discharged to the outside Characterized by comprising an air outlet (4) for group.
또 다른 관점에서, 본 발명은 오염공기를 하우징(12) 일측에 형성되어 있는 공기 유입구(2)로 유입시키고, 상기 하우징(12)의 외부에 연결설치된 전원 공급부(16)에 전류를 인가하여 상기 전원 공급부(16)에 연결설치된 램프(10)에 전류를 공급하고, 상기 공급된 전류에 의하여 램프(10)로부터 빛을 발생되고, 상기 램프(10)에 의하여 발생된 빛을 상기 광촉매 필터(6) 및 흡착성 광촉매 필터(8)의 표면에 조사하여 광촉매 산화반응을 발생시키고, 상기 광촉매 산화반응에 의하여 상기 공기 유입구(2)로 유입된 오염공기 중에 존재하는 오염물질을 산화분해시키고, 상기 산화분해에 의하여 발생한 2차 오염물질을 상기 흡착성 광촉매 필터(8)에 흡착시켜 완전히 산화분해시키고, 상기 광촉매 필터(6) 및 흡착성 광촉매 필터(8)에 의하여 처리된 공기를 공기 배출구(4)로 배출하는 것을 포함하는 오염공기 처리방법을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is introduced into the air inlet (2) formed on one side of the housing 12, the current is applied to the power supply unit 16 is connected to the outside of the housing 12 The electric current is supplied to the lamp 10 connected to the power supply unit 16, light is generated from the lamp 10 by the supplied current, and the light generated by the lamp 10 is transferred to the photocatalyst filter 6. ) And irradiating the surface of the adsorptive photocatalyst filter 8 to generate a photocatalytic oxidation reaction, oxidatively decomposing contaminants present in the contaminated air introduced into the air inlet 2 by the photocatalytic oxidation reaction, and By adsorbing the secondary pollutants generated by the adsorbent photocatalyst filter 8 to completely oxidatively decompose the air treated by the photocatalyst filter 6 and the adsorptive photocatalyst filter 8 to the air outlet 4. Shipping is characterized by the contaminated air treatment method comprising.
본 발명의 광촉매 필터는 기재의 표면에 광촉매를 코팅하여 제조된 것으로서, 기재에 광활성을 나타내는 광촉매를 코팅한 것이라면 어느 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 Ti알콕사이드를 출발물질로 하는 졸-겔법으로 제조된 광촉매를 담그는 법(dipping method) 또는 스프레이법으로 기재에 박막코팅한 후 450 내지 500℃에서 30분 열처리한 것을 사용하는 것이 좋다. The photocatalyst filter of the present invention is prepared by coating a photocatalyst on the surface of the substrate, and may be used as long as it is a photocatalyst that exhibits photoactivity on the substrate. Preferably, the photocatalyst filter is a sol-gel method using Ti alkoxide as a starting material. After the thin film is coated on the substrate by a dipping method or a spray method, the prepared photocatalyst may be heat treated at 450 to 500 ° C. for 30 minutes.
본 발명에 따른 흡착성 광촉매 필터는 빛이 조사되면 광활성을 갖는 기능뿐만 아니라 대기에 존재하는 오염물질, 광촉매 산화반응에 의해 발생하는 2차 오염물질을 흡착시켜 산화분해시키는 기능을 갖는 것으로서, 용매, 광촉매, 무기흡착제, 금속화합물 그리고 바인더 등으로 구성된 광촉매 코팅용 졸을 담그는 법(dip) 또는 스프레이법으로 기재에 박막코팅한 후 80℃ 이하에서 5 내지 15분 동안 경화시켜 제조한다.The adsorptive photocatalyst filter according to the present invention has a function of adsorbing and oxidizing and decomposing secondary pollutants generated by photocatalytic oxidation as well as a function of photoactivity when light is irradiated, and a solvent and a photocatalyst. , Photocatalytic coating sol consisting of inorganic adsorbents, metal compounds and binders and the like by dipping or spraying a thin film on the substrate and is prepared by curing for 5 to 15 minutes at 80 ℃ or less.
여기서, 상기 "기재"라 함은 상기 광촉매 코팅용 졸을 코팅하여 사용할 수 있는 것 예컨대, 항균, 탈취, 오염방지 등의 효과를 필요로 하는 다양한 담체나 각종 수처리 및 대기오염방지 설비에 필요한 필터류, 금속, 합금, 유리, 플라스틱류 등이라면 어느 것이라도 무방하지만, 광촉매 필터로 사용 가능한 기재로는 담그는 법 또는 스프레이법으로 기재에 광촉매 코팅막을 형성시킨 뒤 450 내지 500℃ 온도에서 소성하는 점을 고려하여 볼 때, 상기 온도에서 견딜 수 있는 금속을 메쉬(mesh) 형태로 제조한 금속메쉬 또는 세라믹 등이 사용 가능하고, 바람직하게는 알루미늄 메쉬가 좋다.Here, the term "substrate" may be used by coating the photocatalyst coating sol, for example, filters required for various carriers or various water treatment and air pollution prevention facilities requiring effects such as antibacterial, deodorization, pollution prevention, Any metal, alloy, glass, plastic, or the like may be used, but as a substrate that can be used as a photocatalyst filter, a photocatalyst coating film is formed on the substrate by dipping or spraying, and then fired at a temperature of 450 to 500 ° C. In view of the above, a metal mesh or ceramic prepared in the form of a mesh of a metal that can withstand the above temperature can be used, and preferably, an aluminum mesh is preferable.
한편, 상기 흡착성 광촉매 필터로 사용 가능한 기재로는 광촉매 코팅용 졸을 담그는 법 또는 스프레이법으로 기재에 박막코팅한 후 80℃ 이하의 온도로 경화시키므로 상기 80℃의 경화온도에서 견딜수 있는 기재라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 바람직하게는 금속메쉬, 세라믹 및 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌, 부직포 등의 플라스틱류 등이 있고, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 좋다.On the other hand, the substrate that can be used as the adsorptive photocatalyst filter is any substrate that can withstand the curing temperature of 80 ℃ because it is cured to a temperature of 80 ℃ or less after a thin film coating on the substrate by a sol for the photocatalyst coating or spray method It may be used. Preferably, there are metal meshes, ceramics and plastics such as polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene, and nonwoven fabric, and more preferably polyethylene or polypropylene.
본 발명에 따른 광촉매 필터는 광촉매를 주성분으로 하여 코팅된 기재를 의미하는 것으로서, 광촉매의 광촉매 산화반응으로 공기중에 포함되어 있는 오염물질을 제거하는데 그 목적이 있으며, 상기 흡착성 광촉매 필터의 경우에는 광촉매뿐만 아니라 흡착성능을 갖는 물질을 기재에 함께 코팅하여 광활성과 흡착성능을 동시에 갖는 것에 그 목적이 있다. 그러므로, 상기 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터의 목적에 맞는 것이라면 어느 것이라도 본 발명의 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터로 사용될 수 있다. The photocatalyst filter according to the present invention refers to a substrate coated with a photocatalyst as a main component, and is intended to remove contaminants contained in the air by photocatalytic oxidation of the photocatalyst, and in the case of the adsorptive photocatalyst filter, The purpose is to have a photoactive and adsorption at the same time by coating the substrate with a material having the adsorption performance. Therefore, any one suitable for the purpose of the photocatalyst filter and the adsorptive photocatalyst filter can be used as the photocatalyst filter and the adsorptive photocatalyst filter of the present invention.
한편, 상기 흡착성 광촉매 필터를 제조하기 위한 본 발명에 따른 광촉매 코팅용 졸은 광촉매, 무기흡착제, 무기바인더 및 유기용매를 포함하며, 경우에 따라서 금속산화물을 포함한다.On the other hand, the photocatalyst coating sol according to the present invention for producing the adsorptive photocatalyst filter includes a photocatalyst, an inorganic adsorbent, an inorganic binder, and an organic solvent, and optionally include a metal oxide.
본 발명에 따른 광촉매로는 일반적으로 광활성 금속산화물들 즉, TiO2, ZnO2, ZnO, CaTiO, WO3, SnO2, MoO3, Fe2O3 , InP, GaAs, BaTiO3, KNbO3, Fe2O3, 및 Ta2O5를 사용할 수 있으며, 특히 TiO2 또는 ZnO를 사용하는 것이 바람직하다.Photocatalysts according to the present invention are generally photoactive metal oxides, namely TiO 2 , ZnO 2 , ZnO, CaTiO, WO 3 , SnO 2 , MoO 3 , Fe 2 O 3 , InP, GaAs, BaTiO 3 , KNbO 3 , Fe 2 O 3 , and Ta 2 O 5 can be used, with preference being given to TiO 2 or ZnO.
한편, 상기 무기 흡착제는 광촉매 반응시 악취물질 및 미생물 등의 오염물질들을 흡착시킬 수 있는 고흡착성 무기물질이라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 특히, 나트륨 또는 칼슘이 함유된 실리케이트류, 활석, 규조토, 은 또는 구리이온을 담지한 제올라이트를 사용하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the inorganic adsorbent may be used as long as it is a highly adsorbent inorganic material capable of adsorbing pollutants such as odorous substances and microorganisms during the photocatalytic reaction. In particular, silicates, talc, diatomaceous earth, It is preferable to use a zeolite carrying silver or copper ions.
상기 무기바인더는 이소프로폭사이드 화합물, 실란(silane)화합물 등을 사용할 수 있으며, 특히 티타늄 이소프로폭사이드와 같은 이소프로폭사이드 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.As the inorganic binder, an isopropoxide compound, a silane compound, or the like may be used, and in particular, an isopropoxide compound such as titanium isopropoxide is preferably used.
상기 유기용매로는 저급 알킬기를 가진 알코올을 사용할 수 있으며, 특히 에탄올 또는 이소프로판올 등을 사용하는 것이 바람직하다.The organic solvent may be an alcohol having a lower alkyl group, it is particularly preferable to use ethanol or isopropanol.
상기 금속화합물로는 항균기능을 강화시킬 수 있는 특성을 가진 것이라면 그 어느 것을 사용하여도 무방하며, 특히 구리 아세틸아세토네이트(Copper(II) acetylacetonate)와 같은 구리화합물, 은 아세테이트(Silver Acetate)와 같은 은화합물 등을 사용하는 것이 바람직하다.The metal compound may be used as long as it has a property of enhancing antibacterial function, and in particular, a copper compound such as copper (II) acetylacetonate, and silver acetate (Silver Acetate). It is preferable to use a silver compound or the like.
한편, 전술한 광촉매를 기재에 코팅하여 제조되는 광촉매 필터 및/또는 상기 광촉매 코팅용 졸을 기재에 코팅하여 제조된 흡착성 광촉매 필터는 공기가 유입되고 배출될 수 있는 유입구 및 배출구가 구비된 소정 공간을 갖는 하우징의 내부에 공기흐름방향에 대하여 수평 방향으로 다수개 설치하여 공기정화장치를 제조할 수 있다. 이때, 상기 소정 공간을 갖는 하우징의 내부 일측에는 상기 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터에 빛을 조사하기 위한 램프가 구비되어 있다.On the other hand, the photocatalyst filter prepared by coating the photocatalyst on the substrate and / or the adsorptive photocatalyst filter prepared by coating the photocatalyst coating sol on a substrate may provide a predetermined space having an inlet and an outlet through which air may be introduced and discharged. It is possible to manufacture an air purifying apparatus by installing a plurality in the horizontal direction with respect to the air flow direction inside the housing having. At this time, the inner side of the housing having the predetermined space is provided with a lamp for irradiating light to the photocatalyst filter and the adsorptive photocatalyst filter.
이때, 상기 램프는 상기 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터에 빛을 조사하며, 상기 광촉매가 광촉매 산화반응을 충분히 발생시킬 수 있을 정도의 빛을 발생시키는 램프라면 어느 것을 사용하여도 무방하고, 바람직하게는 자외선 램프가 좋다.In this case, the lamp irradiates light to the photocatalyst filter and the adsorptive photocatalyst filter, and any lamp may be used as long as the photocatalyst generates a light sufficient to generate a photocatalytic oxidation reaction, preferably ultraviolet light. The lamp is good.
본 발명에 따른 "공기정화장치"라 함은 자동차용 에어컨 시스템, 실내공기 정화기, 가정 및 산업용 에어컨 시스템, 하우스내 식물성장 유해물질 제거하기 위한 공기조화 시스템, 건물 등의 공기조화 시스템 등의 공기 이동경로에 설치하여 상기 공기정화장치를 통과하는 공기중에 존재하는 악취 및 미생물 등의 오염물질을 제거하는 장치를 통칭한다."Air purifier" according to the present invention is an air movement system such as a car air conditioning system, indoor air purifier, home and industrial air conditioning system, air conditioning system for removing plant growth harmful substances in house, building air conditioning system, etc. A device that is installed in a path and removes contaminants such as odors and microorganisms existing in the air passing through the air purifier is collectively referred to.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 공기정화장치의 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 공기정화장치의 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 공기정화장치를 사용하여 트리클로로에틸렌을 처리한 결과를 나타내는 도로서 함께 설명한다.1 is a configuration diagram of an air purifier according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the air purifier according to the present invention, and FIG. 3 is a road showing the result of treating trichloroethylene using the air purifier according to the present invention. Explain together.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공기정화장치(14)는 소정공간을 갖는 하우징(12), 상기 하우징(12)의 일측에 구비되어 상기 하우징(12)의 외부로부터 공기가 유입되는 공기 유입구(2), 상기 공기 유입구(2)로부터 유입된 공기 중에 존재하는 악취 및 미생물 등의 오염물질을 광촉매 산화반응으로 산화분해시키기 위한 적어도 하나 이상의 광촉매 필터(6), 상기 오염물질을 광촉매 산화반응으로 산화분해시킴과 동시에 상기 광촉매 산화반응에 의하여 발생하는 2차 오염물질을 흡착시키기 위한 적어도 하나 이상의 흡착성 광촉매 필터(8), 상기 광촉매 필터(6) 및 흡착성 광촉매 필터(8)에 빛을 조사하여 광촉매 산화반응이 발생하도록 하는 적어도 하나 이상의 램프(10) 및 상기 광촉매 산화반응에 의하여 처리된 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출구(4)로 구성되어 있다.1 to 2, the air purifier 14 according to the present invention is provided with a housing 12 having a predetermined space, one side of the housing 12 is air from the outside of the housing 12 At least one photocatalyst filter 6 for oxidatively decomposing contaminants such as odors and microorganisms in the air introduced from the air inlet 2, the air introduced from the air inlet 2, and photocatalytic oxidation, and the contaminants At least one adsorptive photocatalyst filter (8), photocatalyst filter (6) and adsorbent photocatalyst filter (8) for oxidatively decomposing the photocatalytic oxidation reaction and simultaneously adsorbing secondary pollutants generated by the photocatalytic oxidation reaction. At least one lamp 10 for irradiating light to generate a photocatalytic oxidation reaction and a ball for discharging air treated by the photocatalytic oxidation reaction to the outside Consists of an outlet (4).
여기서, 상기 공기정화장치(14)의 하우징(12) 내부에 구비되는 광촉매 필터(6)는 오염공기의 오염정도가 낮을 경우, 예를 들면, 상기 흡착성 광촉매 필터(8)만으로 상기 공기정화장치(14) 내부로 유입되는 오염물질을 제거할 수 있을 정도의 낮은 오염정도일 경우에는 생략하여 구성할 수 있다. Here, when the degree of contamination of the contaminated air is low, for example, the photocatalyst filter 6 provided in the housing 12 of the air purifier 14 may be, for example, only the adsorptive photocatalyst filter 8. 14) If the level of pollution is low enough to remove the pollutants entering the inside, it may be omitted.
또한, 본 발명에 따른 공기정화장치(14)는 상기 공기정화장치(14)의 내부로 유입되는 오염공기중에 존재하는 미세먼지 등을 제거하기 위하여 집진필터를 더 구비할 수 있다.In addition, the air purifier 14 according to the present invention may further include a dust collecting filter to remove fine dust and the like present in the contaminated air introduced into the air purifier 14.
본 발명에 따른 광촉매 필터(6) 및/또는 흡착성 광촉매 필터(8)는 램프(10)에서 조사되는 빛이 통과될 수 있는 형태 예를 들면, 메쉬형태로 제조되며, 전체적인 모양에 구애받는 것은 아니지만, 상기 공기정화장치(14)의 형태를 구성하는 하우징(12)의 모양에 따라 그 형태를 달리할 수 있고, 바람직하게는 일반적인 공기조화 시스템을 구성하는 덕트가 사각형으로 이루어진 점을 고려하여 볼 때 사각형이 좋다.The photocatalyst filter 6 and / or the adsorptive photocatalyst filter 8 according to the present invention are manufactured in a form in which the light irradiated from the lamp 10 can pass, for example, in the form of a mesh, but is not limited to the overall shape. According to the shape of the housing 12 constituting the shape of the air purifier 14, the shape can be varied, preferably considering the duct constituting the general air conditioning system made of a square. Square is good.
상기 하우징(12)의 내부로는 상기 광촉매 필터(6) 및/또는 흡착성 광촉매 필터(8)가 안착될 수 있는 체결수단(미도시) 예를 들면, 홈이 구비되어 상기 홈으로 광촉매 필터(6) 및/또는 흡착성 광촉매 필터(8)의 일측이 삽입되어 고정되는 방법이 구비되어 있으며, 상기 광촉매 필터(6) 및/또는 흡착성 광촉매 필터(8)는 상기 하우징(12)의 내부에 공기가 유입되는 방향에 대하여 수평으로 적어도 하나 이상 적층시켜, 상기 광촉매 필터(6) 및/또는 흡착성 광촉매 필터(8)에 의하여 공기의 이동이 방해되는 것을 억제하고, 상기 램프(10)로부터 발생되는 빛을 상기 광촉매 필터(6) 및/또는 흡착성 광촉매 필터(8) 표면에 효과적으로 조사될 수 있도록 한다. Inside the housing 12, a fastening means (not shown) for mounting the photocatalyst filter 6 and / or the adsorptive photocatalyst filter 8, for example, a groove is provided to the photocatalyst filter 6 And / or one side of the adsorptive photocatalyst filter 8 is inserted and fixed, and the photocatalyst filter 6 and / or the adsorptive photocatalyst filter 8 have air introduced into the housing 12. At least one or more stacked horizontally with respect to the direction to be prevented, the movement of the air by the photocatalytic filter 6 and / or the adsorptive photocatalyst filter 8 is prevented, and the light generated from the lamp 10 The photocatalyst filter 6 and / or the adsorptive photocatalyst filter 8 surface can be effectively irradiated.
특히, 본 발명에 따른 공기정화장치(14)는 상기 광촉매 필터(6) 또는 흡착성 광촉매 필터(8)만을 상기 공기정화장치(14)의 하우징(12)의 내부에 적어도 하나 이상 설치하여 공기정화장치(14)를 구성할 수 있으나, 바람직하게는 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터(8)를 함께 상기 하우징(12)의 내부에 적층하여 설치하는 것이 좋다. 또한, 필요에 따라서 상기 공기정화장치(14)의 하우징(12) 내부에 집진용 필터를 더 포함할 수 있다.In particular, the air purifier 14 according to the present invention is installed by at least one or more of the photocatalyst filter 6 or the adsorptive photocatalyst filter 8 in the housing 12 of the air purifier 14, the air purifier (14) can be configured, but preferably, the photocatalyst filter and the adsorptive photocatalyst filter 8 are laminated and installed together in the housing 12. In addition, a dust collecting filter may be further included in the housing 12 of the air purifier 14 as needed.
상기 집진용 필터는 상기 공기정화장치(14)로 유입되는 오염공기중에 존재하는 미세먼지, 먼지, 분진 등을 제거하기 위한 것으로서, 상기 미세먼지, 먼지, 분진 등을 제거할 수 있는 장치라면 어느 것을 사용하여도 무방하며, 일반적으로 카본필터, 헤파필터(HEPA; High Efficiency Particulate Air Filter) 등이 사용 가능하며, 정전기를 이용하여 먼지를 흡착제거하는 집진기 등을 설치하여 동일한 효과를 발휘할 수 있다.The dust collecting filter is for removing fine dust, dust, dust, etc. present in the contaminated air flowing into the air purifier 14, which device can remove the fine dust, dust, dust, etc. In general, a carbon filter, a HEPA filter (High Efficiency Particulate Air Filter) can be used, and the same effect can be achieved by installing a dust collector to adsorb and remove dust using static electricity.
한편, 광촉매의 산화반응은 상기 광촉매에 빛을 조사하는 빛의 세기 및 광촉매가 코팅된 표면적의 넓이에 비례하여 활성이 증가하는데, 제한적인 공간을 지니고 있는 상기 공기정화장치(14)의 하우징(12) 및 상기 하우징(12)에 삽입되어 고정될 수 있는 광촉매 필터(6) 및 흡착성 광촉매 필터(8)의 개수를 고려하여 볼 때, 램프(10)에서 발생하는 빛의 세기를 조절하는 것이 광촉매 산화반응의 활성을 조절하기에 용이하다. 따라서, 상기 하우징(12) 내부의 광촉매 산화반응을 증가시키기 위해서 적어도 하나 이상의 램프(10)를 구비하며, 상기 램프(10)는 빛을 광촉매 필터(6) 및 흡착성 광촉매 필터(8)의 표면에 다량 조사할 수 있도록 하우징(12)의 내부 일측에 설치되는 것이 좋으며, 추천하기로는 광촉매 필터(6) 및 흡착성 광촉매 필터(8)가 적층된 사이에 설치하는 것이 바람직하다.On the other hand, the oxidation reaction of the photocatalyst increases the activity in proportion to the intensity of light irradiating the photocatalyst and the area of the surface coated with the photocatalyst, the housing 12 of the air purifier 14 having a limited space Considering the number of photocatalyst filters 6 and adsorptive photocatalyst filters 8 that can be inserted into and fixed in the housing 12, it is possible to control the intensity of light generated from the lamp 10. It is easy to control the activity of the reaction. Thus, at least one lamp 10 is provided to increase the photocatalytic oxidation reaction inside the housing 12, wherein the lamp 10 transmits light to the surface of the photocatalyst filter 6 and the adsorptive photocatalyst filter 8. It is preferable to be installed on one side of the housing 12 so as to irradiate a large amount, and it is preferable to install between the photocatalyst filter 6 and the adsorptive photocatalyst filter 8 stacked.
여기서 상기 램프(10)는 전원 공급부(16)에 연결설치되어 상기 전원 공급부(16)에 전원을 공급하면 램프(10)가 발광하도록 구성되어 있고, 상기 전원 공급부(16)는 상기 램프(10)에 전원을 공급하여 주기 위한 것이라면 어떠한 형태로 구성되어도 무방하다.Here, the lamp 10 is connected to the power supply unit 16 and is configured to emit light when the power supply unit 16 supplies the power, and the power supply unit 16 is the lamp 10 It may be configured in any form as long as it is intended to supply power.
한편, 상기 광촉매 필터(6)는 기재의 표면에 광촉매를 주성분으로 하여 코팅한 것으로서 상기 광촉매, 무기흡착제, 무기바인더 및 경우에 따라서 금속산화물 등을 포함하는 흡착성 광촉매 필터(8)에 비하여 광촉매 산화반응이 더욱 잘 일어나므로 상기 광촉매 필터(6)는 상기 흡착성 광촉매 필터(8) 보다 상기 램프(10)에 근접하도록 설치하고, 상기 흡착성 광촉매 필터(8)는 상기 광촉매 필터(6)에 비하여 흡착성이 우수하므로 상기 광촉매 필터(6) 보다 램프(10)로부터 멀리 이격되도록 설치하여 상기 광촉매 필터(6)에 의하여 발생하는 빠른 산화반응에 의하여 처리된 오염물질 중 일부가 환원되어 발생하는 2차 오염원 예를 들면, 호스겐 등을 흡착시켜 상기 2차 오염원을 충분한 시간에 걸쳐 완전히 산화시켜 오염물질의 발생을 억제하게 된다.On the other hand, the photocatalyst filter 6 is coated on the surface of the substrate with a photocatalyst as a main component, and compared with the adsorptive photocatalyst filter 8 containing the photocatalyst, an inorganic adsorbent, an inorganic binder, and optionally a metal oxide. The photocatalyst filter 6 is more preferably installed closer to the lamp 10 than the adsorptive photocatalyst filter 8, and the adsorptive photocatalyst filter 8 has better adsorption than the photocatalyst filter 6. Therefore, the secondary pollutant, for example, is installed to be spaced farther from the lamp 10 than the photocatalyst filter 6 so that some of the pollutants treated by the rapid oxidation reaction generated by the photocatalyst filter 6 are reduced. And adsorbing Hosgen to completely oxidize the secondary contaminant over a sufficient time to suppress the generation of contaminants.
한편, 경우에 따라서 상기 광촉매 필터(6) 및 흡착성 광촉매 필터(8)를 서로 순차적으로 적층하여 구성할 수 있으며 이는 설치자의 선택에 따라 결정된다.On the other hand, in some cases, the photocatalyst filter 6 and the adsorptive photocatalyst filter 8 may be sequentially stacked on each other, which is determined by the installer's choice.
이와 같은 구성을 갖는 공기정화장치(14)의 작동 기작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation mechanism of the air purifying device 14 having such a configuration as follows.
먼저 상기 공기정화장치(14)의 하우징(12) 일측에 형성되어 있는 공기 유입구(2)로 유입된 오염공기는 상기 하우징(12) 내부에 설치되어 있는 다수개의 광촉매 필터(6) 및 흡착성 광촉매 필터(8)를 통과하게 된다. 이때, 상기 하우징(12) 내부 일측에 구비되어 있는 전원(16)에 전류가 인가되고, 상기 전원(16)에 연결 설치된 램프(10)가 빛을 발생시켜 상기 광촉매 필터(6) 및 흡착성 광촉매 필터(8)에 상기 빛을 조사하게 된다.First, the contaminated air introduced into the air inlet 2 formed at one side of the housing 12 of the air purifier 14 is provided with a plurality of photocatalyst filters 6 and an adsorptive photocatalyst filter installed inside the housing 12. Pass (8). At this time, a current is applied to the power source 16 provided on one side of the housing 12, and the lamp 10 installed to the power source 16 generates light to generate the light and the photocatalyst filter 6 and the adsorptive photocatalyst filter. The light is irradiated to (8).
한편, 상기 빛이 조사된 광촉매 필터(6) 및 흡착성 광촉매 필터(8)의 표면에서는 상기 공기 유입구(2)로 유입된 오염공기에 존재하는 오염물질이 상기 광촉매 필터(6) 및 흡착성 광촉매 필터(8)의 표면과 접촉 및/또는 흡착되어 광촉매 산화반응을 함으로써 산화분해된다.On the other hand, on the surfaces of the photocatalyst filter 6 and the adsorptive photocatalyst filter 8 irradiated with light, contaminants present in the contaminated air introduced into the air inlet 2 are absorbed by the photocatalyst filter 6 and the adsorptive photocatalyst filter ( Oxidative decomposition is achieved by contact with and / or adsorption on the surface of 8) for photocatalytic oxidation.
그 다음, 상기 산화분해된 오염물질 중 일부가 환원되어 2차 오염물질을 생성하게 되는데, 상기 2차 오염물질은 흡착성 광촉매 필터(8)에 흡착되어 장시간에 걸친 광촉매 산화반응으로 완전히 산화분해된다.Then, some of the oxidatively contaminated contaminants are reduced to produce secondary contaminants, which are adsorbed on the adsorptive photocatalyst filter 8 and completely oxidatively decomposed by a long time photocatalytic oxidation reaction.
그 다음, 상기 광촉매 산화반응에 의하여 처리된 청정공기는 상기 하우징(12)의 일측에 구비된 공기 배출구(4)를 통과하여 외부로 배출된다.Then, the clean air treated by the photocatalytic oxidation is discharged to the outside through the air outlet 4 provided on one side of the housing 12.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이를 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention in detail and do not limit the scope of the present invention by the examples.
<실시예 1><Example 1>
광촉매 코팅용 졸의 제조Preparation of Sol for Photocatalyst Coating
5중량%의 티타늄 이소프록폭사이드[Junsei Chemical Co., Ltd.]와 78.8중량%의 무수에탄올, 0.2중량%의 염산을 혼합한 후 20분 동안 상온에서 1200rpm으로 교반하였다. 그 다음 10중량%의 이산화티타늄 분말[Degussa P25, 독일]을 첨가하였다. 5 wt% of titanium isopropoxide [Junsei Chemical Co., Ltd.], 78.8 wt% of anhydrous ethanol and 0.2 wt% of hydrochloric acid were mixed, followed by stirring at 1200 rpm for 20 minutes at room temperature. Then 10% by weight of titanium dioxide powder [Degussa P25, Germany] was added.
상기 혼합용액에 6중량%의 활석[DUKSAN PURE CHEMICAL Co., Ltd.]을 첨가한 후 초음파장치[BRANSON Ultrasonic Co., DHA-1000]에서 30분 이상 초음파처리하여 광촉매 코팅용 졸을 제조하였다. 6 wt% of talc [DUKSAN PURE CHEMICAL Co., Ltd.] was added to the mixed solution, followed by sonication for 30 minutes in an ultrasonic apparatus [BRANSON Ultrasonic Co., DHA-1000] to prepare a photocatalyst coating sol.
<실시예 2><Example 2>
광촉매 코팅용 졸의 제조Preparation of Sol for Photocatalyst Coating
5중량%의 티타늄 이소프록폭사이드[Junsei Chemical Co., Ltd]와 78.5중량%의 무수에탄올, 0.2중량%의 염산을 혼합한 후 20분 동안 상온에서 1200rpm으로 교반하였다. 그 다음 10중량%의 이산화티타늄 분말[Degussa P25, 독일]을 첨가하였다.5 wt% of titanium isopropoxide [Junsei Chemical Co., Ltd], 78.5 wt% of anhydrous ethanol and 0.2 wt% of hydrochloric acid were mixed, followed by stirring at 1200 rpm for 20 minutes at room temperature. Then 10% by weight of titanium dioxide powder [Degussa P25, Germany] was added.
상기 혼합용액에 6중량%의 활석[DUKSAN PURE CHEMICAL Co., Ltd.]을 첨가한 후 초음파장치[BRANSON Ultrasonic Co., DHA-1000]에서 30분 이상 초음파처리를 한 후 0.3중량%의 구리아세테이트 수화물[Junsei chemical. Co., Ltd., 일본]을 첨가함으로써 광촉매 코팅용 졸을 제조하였다. After adding 6% by weight of talc [DUKSAN PURE CHEMICAL Co., Ltd.] to the mixed solution and sonicating for 30 minutes or more in an ultrasonic apparatus [BRANSON Ultrasonic Co., DHA-1000] 0.3% by weight of copper acetate Hydrates [Junsei chemical. Co., Ltd., Japan] to prepare a photocatalyst coating sol.
<실시예 3><Example 3>
광촉매 코팅용 졸의 제조Preparation of Sol for Photocatalyst Coating
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되 6중량%의 활석 대신 5중량%의 규조토[DUKSAN PURE CHEMICAL Co., Ltd.]를 사용하여 광촉매 코팅용 졸을 제조하였다.A photocatalyst coating sol was prepared in the same manner as in Example 1, but using 5% by weight of diatomaceous earth [DUKSAN PURE CHEMICAL Co., Ltd.] instead of 6% by weight of talc.
<실시예 4><Example 4>
광촉매 코팅용 졸의 제조Preparation of Sol for Photocatalyst Coating
실시예 2와 동일한 방법으로 실시하되 0.3중량%의 구리아세테이트 수화물 대신 0.3중량%의 은아세테이트[Junsei Chem. Co., Ltd., 일본]를 사용하여 광촉매 코팅용 졸을 제조하였다.The same method as in Example 2, except that 0.3% by weight of silver acetate instead of 0.3% by weight of copper acetate hydrate [Junsei Chem. Co., Ltd., Japan] to prepare a photocatalyst coating sol.
<실시예 5>Example 5
광촉매 코팅용 졸의 제조Preparation of Sol for Photocatalyst Coating
3중량%의 이산화티타늄[Degussa P25, 독일]과 93중량%의 에탄올, 0.2중량%의 염산을 혼합한 후 20분 동안 상온에서 1200rpm으로 교반하였다.After mixing 3% by weight of titanium dioxide [Degussa P25, Germany], 93% by weight of ethanol, 0.2% by weight of hydrochloric acid and stirred at 1200rpm at room temperature for 20 minutes.
상기 용액에 3.8중량%의 마그네슘실리케이트[Aldrich, 미국]를 첨가한 후 초음파장치[BRANSON Ultrasonic Co., DHA-1000]에서 30분 이상 초음파처리하고 0.3중량%의 구리아세틸아세토네이트[Junsei Chem. Co., Ltd., 일본]를 첨가함으로써 광촉매 코팅용 졸을 제조하였다.3.8% by weight of magnesium silicate [Aldrich, USA] was added to the solution, followed by sonication for 30 minutes in an ultrasonic apparatus [BRANSON Ultrasonic Co., DHA-1000] and 0.3% by weight of copper acetylacetonate [Junsei Chem. Co., Ltd., Japan] to prepare a photocatalyst coating sol.
<실시예 6><Example 6>
광촉매 필터의 제조Preparation of Photocatalyst Filter
티타늄 이소프록폭사이드[Junsei Chemical Co., Ltd]를 금속메쉬[Al싸롱 4x8mm, 0.4T, 형제메탈라스, 한국]에 상온에서 스프레이법(1.5구경, 압력:4KG)로 코팅한 뒤 120 내지 150℃의 온도로 건조시켜 광촉매 필터를 수득하였다.Titanium isopropoxide [Junsei Chemical Co., Ltd] was coated on a metal mesh [Al Sarong 4x8mm, 0.4T, Brother Metallas, Korea] at room temperature by spray method (1.5 diameter, pressure: 4KG) and then 120 to 150 Drying to a temperature of 캜 gave a photocatalyst filter.
<실시예 7><Example 7>
흡착성 광촉매 필터의 제조Preparation of Adsorbent Photocatalyst Filter
실시예 1에 의하여 제조된 코팅용 졸을 폴리에틸렌 필터[SW80M, 신우, 한국]에 상온에서 스프레이법[1.5구경, 압력:4KG]으로 코팅한 뒤 온도 60℃에서 건조시켜 흡착성 광촉매 필터를 수득하였다.The coating sol prepared in Example 1 was coated on a polyethylene filter [SW80M, Shinwoo, Korea] at room temperature with a spray method [1.5 diameter, pressure: 4KG] and dried at a temperature of 60 ° C. to obtain an adsorptive photocatalyst filter.
<실시예 8><Example 8>
흡착성 광촉매 필터의 제조Preparation of Adsorbent Photocatalyst Filter
실시예 7과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 실시예 1에 의하여 제조된 코팅용 졸 대신, 실시예 2에 의하여 제조된 코팅용 졸을 사용하였다.It was carried out in the same manner as in Example 7, except that the coating sol prepared in Example 2 was used instead of the coating sol prepared in Example 1.
<실시예 9>Example 9
흡착성 광촉매 필터의 제조Preparation of Adsorbent Photocatalyst Filter
실시예 7과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 실시예 1에 의하여 제조된 코팅용 졸 대신, 실시예 2에 의하여 제조된 코팅용 졸을 사용하였다.It was carried out in the same manner as in Example 7, except that the coating sol prepared in Example 2 was used instead of the coating sol prepared in Example 1.
<실시예 10><Example 10>
흡착성 광촉매 필터의 제조Preparation of Adsorbent Photocatalyst Filter
실시예 7과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 실시예 1에 의하여 제조된 코팅용 졸 대신, 실시예 3에 의하여 제조된 코팅용 졸을 사용하였다.A coating sol prepared according to Example 3 was used instead of the coating sol prepared according to Example 1, except that it was prepared in Example 7.
<실시예 11><Example 11>
흡착성 광촉매 필터의 제조Preparation of Adsorbent Photocatalyst Filter
실시예 7과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 실시예 1에 의하여 제조된 코팅용 졸 대신, 실시예 4에 의하여 제조된 코팅용 졸을 사용하였다.A coating sol prepared according to Example 4 was used instead of the coating sol prepared according to Example 1, except that it was prepared in Example 7.
<실시예 12><Example 12>
흡착성 광촉매 필터의 제조Preparation of Adsorbent Photocatalyst Filter
실시예 7과 동일한 방법으로 실시하되, 상기 실시예 1에 의하여 제조된 코팅용 졸 대신, 실시예 5에 의하여 제조된 코팅용 졸을 사용하였다.The same method as in Example 7, except that instead of the coating sol prepared in Example 1, a coating sol prepared in Example 5 was used.
<실시예 13>Example 13
공기정화장치의 제조Manufacture of air purifier
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 27L의 부피를 갖는 스테인레스 하우징(12) 내부 중간에 블랙라이트 램프(파장 300 내지 368㎚, 최대파장 400㎚)[4W BLB, Sankyo denki, 일본]을 길이방향으로 하여 3개를 수평으로 설치하였다.As shown in Figs. 1 and 2, a black light lamp (wavelength 300 to 368 nm, maximum wavelength 400 nm) [4W BLB, Sankyo denki, Japan] is longitudinally disposed in the middle of the stainless housing 12 having a volume of 27L. The three were installed horizontally.
그 다음, 상기 블랙라이트 램프의 상하에 상기 실시예 7에 의하여 제조된 광촉매 필터를 2장을 설치한 뒤 상기 광촉매 필터의 외부로 상기 실시예 8에 의하여 제조된 흡착성 광촉매 필터를 2장씩 적층하였다.Next, two photocatalyst filters prepared in Example 7 were installed above and below the black light lamp, and then two adsorptive photocatalyst filters prepared in Example 8 were laminated to the outside of the photocatalyst filter.
그 다음, 상기 블랙라이트램프에 전원을 인가하여 상기 스테인레스 하우징 내부의 광촉매 필터 및 흡착성 광촉매 필터에 빛을 조사하며 트리클로로에틸렌(TCE)을 초기 농도 610ppm, 유입유량 4L/min으로 하여 상기 공기청정기의 내부로 주입시켰으며, 상기 트리클로로에틸렌의 분해속도를 FTIR 분광기[Perkin Elmer, Spectrum one FT-IR spectrometer]로 측정하였다.Then, power is applied to the black light lamp to irradiate light to the photocatalyst filter and the adsorptive photocatalyst filter inside the stainless housing, and trichloroethylene (TCE) at an initial concentration of 610 ppm and an inflow flow rate of 4 L / min. It was injected internally, and the decomposition rate of the trichloroethylene was measured by a FTIR spectrometer [Perkin Elmer, Spectrum one FT-IR spectrometer].
그 결과를 도 3에 나타냈다.The result is shown in FIG.
<비교실시예 1>Comparative Example 1
상기 실시예 13과 동일한 방법으로 실시하되 상기 흡착성 광촉매 필터 대신 광촉매 필터를 사용하여 상기 공기청정기의 하우징 내부에 구비된 블랙라이트 램프의 상하로 실시예 7에 의하여 제조된 광촉매 필터를 4장씩 적층되도록 하였으며, 트리클로로에틸렌의 분해속도를 FTIR 분광기[Perkin Elmer, Spectrum one FT-IR spectrometer]로 측정하였다.The photocatalyst filter prepared in Example 7 was stacked on top and bottom of the black light lamp provided in the housing of the air cleaner using the photocatalyst filter instead of the adsorptive photocatalyst filter. The decomposition rate of trichloroethylene was measured by a FTIR spectrometer [Perkin Elmer, Spectrum one FT-IR spectrometer].
그 결과를 도 3에 나타냈다.The result is shown in FIG.
<비교실시예 2>Comparative Example 2
상기 실시예 13과 동일한 방법으로 실시하되 상기 광촉매 필터 대신 흡착성 광촉매 필터를 사용하여 상기 공기청정기의 하우징 내부에 구비된 블랙라이트 램프의 상하로 실시예 8에 의하여 제조된 흡착성 광촉매 필터를 4장씩 적층되도록 하였으며, 트리클로로에틸렌의 분해속도를 FTIR 분광기[Perkin Elmer, Spectrum one FT-IR spectrometer]로 측정하였다.The adsorption photocatalyst filter prepared in Example 8 is stacked on top of and under the black light lamp provided in the housing of the air cleaner by using the adsorption photocatalyst filter instead of the photocatalyst filter. The decomposition rate of trichloroethylene was measured by a FTIR spectrometer [Perkin Elmer, Spectrum one FT-IR spectrometer].
그 결과를 도 3에 나타냈다.The result is shown in FIG.
도 3에 도시된 바와 같이, 광촉매 필터만을 사용한 경우보다 흡착성 광촉매필터를 사용한 경우에 트리클로로에틸렌의 제거 효율이 증가하였고, 상기 실시예 13과 같이 광촉매 필터와 흡착성 광촉매필터를 혼용하여 공기정화장치를 구성한 경우 제거효율의 증가되는 것을 확인하였다. As shown in FIG. 3, the removal efficiency of trichloroethylene was increased when the adsorptive photocatalyst filter was used than when only the photocatalyst filter was used. As shown in Example 13, the air purifier was mixed with the photocatalyst filter and the adsorptive photocatalyst filter. When configured, it was confirmed that the removal efficiency is increased.
특히, 순수광촉매 활성만을 가진 광촉매 필터를 사용하였을 경우 트리클로로에틸렌이 소정량 분해제거되나 중간생성물인 호스겐 피크(C-Cl :856cm-1, C=O : 1825cm-1)가 검출되었다. 이는 상기 광촉매 필터가 특정유기물인 트리클로로에틸렌을 분해하는 속도는 빠르나 유해한 생성물(호스겐)이 공기 중으로 배출되는 단점이 있다는 것을 의미한다. In particular, when a photocatalyst filter having only pure photocatalytic activity was used, a predetermined amount of trichloroethylene was decomposed and removed, but an intermediate Hosgen peak (C-Cl: 856cm-1, C = O: 1825cm-1) was detected. This means that the photocatalyst filter decomposes trichloroethylene, which is a specific organic matter, but has a disadvantage in that harmful products (hosgene) are discharged into the air.
따라서, 광촉매 필터만으로 공기정화장치를 구성하기에는 오염물의 완전한 제거가 쉽지 않으므로, 흡착력이 우수한 흡착성 광촉매 필터를 상기 광촉매 필터와 함께 사용하여 광촉매 필터에 의하여 배출되는 호스겐을 상기 흡착성 광촉매 필터에 흡착한 후 광촉매 산화반응으로 서서히 분해시켜 오염물을 완전히 제거할 수 있다.Therefore, since it is not easy to completely remove contaminants in the air purifying device using only the photocatalyst filter, the adsorbent photocatalyst filter having excellent adsorption power is used together with the photocatalyst filter to adsorb the hosgene discharged by the photocatalyst filter onto the adsorptive photocatalyst filter. The photocatalytic oxidation can be slowly decomposed to completely remove contaminants.
본 발명은 상술한 바와 같이 광촉매 필터 및/또는 흡착성 광촉매 필터를 공기정화장치의 내부에 공기흐름방향에 수평하도록 하여 다수개 설치함으로써, 기존 공기정화장치의 내부에 공기흐름방향에 수직으로 설치되는 광촉매 필터에 비하여 공기의 흐름을 방해하는 저항을 최소할 수 있고, 광촉매 산화반응에 의하여 발생하는 2차 오염원을 흡착성 광촉매 필터에 흡착시켜 완전 산화분해시켜 공기중에 포함되어 있는 오염공기를 배출하지 않는 효과가 있다.According to the present invention, a plurality of photocatalyst filters and / or adsorptive photocatalyst filters are installed in the air purifier so as to be horizontal in the air flow direction, thereby providing a photocatalyst installed perpendicular to the air flow direction in the existing air purifier. Compared to the filter, the resistance to disturb the flow of air can be minimized, and the secondary pollutant generated by the photocatalytic oxidation reaction is adsorbed to the adsorptive photocatalyst filter to completely oxidatively decompose and thus not to release polluted air contained in the air. have.
한편, 본 발명에 따른 공기정화장치는 대기 환경오염물질 처리시스템이나 에어컨, 공기조화 시스템, 공조용 덕트 등에 적용되어 외부로부터 유입되는 공기중에 존재하는 악취 및 미생물 등을 제거하는 효과가 있다. On the other hand, the air purifier according to the present invention is applied to the air pollutant treatment system, air conditioner, air conditioning system, air conditioning ducts, etc. has the effect of removing odors and microorganisms in the air flowing from the outside.
도 1은 본 발명에 따른 공기정화장치의 구성도,1 is a block diagram of an air purifier according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 공기정화장치의 단면도,2 is a cross-sectional view of an air purifier according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 공기정화장치를 사용하여 트리클로로에틸렌을 처리한 결과를 나타내는 도이다.3 is a view showing the result of treating trichloroethylene using an air purifier according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
2 : 공기 유입구 4 : 공기 배출구2: air inlet 4: air outlet
6 : 광촉매 필터 8 : 흡착성 광촉매 필터6: photocatalyst filter 8: adsorptive photocatalyst filter
10 : 램프 12 : 하우징10 lamp 12 housing
14 : 공기정화장치 16 : 전원 공급부14 air purifier 16 power supply
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