KR100537421B1 - 광전자 촉매 시스템을 이용한 오염물질의 정화 장치 및 방법 - Google Patents

광전자 촉매 시스템을 이용한 오염물질의 정화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본원 발명은 광촉매를 이용한 광전자 촉매 정화기에 관한 것으로, 광촉매를 코팅한 양극(+)의 성질을 갖는 방전판과 방전판에 평행하게 위치하는 음극(-)의 성질을 갖는 방전부에 직류 전류(DC current)를 공급하여 광촉매의 가전자대(valence band)에서 여기(excitation)되어 전도대(conduction band)로 이동한 전자(electron)들이 가전자대의 정공(hole)에 빠른시간내에 재결합되는 것을 억제하여 광촉매의 산화반응활성점(oxidative reaction active site)을 최대로 지속시킴으로써, 휘발성 유기물질이나 담배연기 등과 같은 오염물질이 함유된 공기와 같은 유체를 정화하는 방법을 제공한다.

Description

광전자 촉매 시스템을 이용한 오염물질의 정화 장치 및 방법{Method And Apparatus For Purifying Pollutants Using Photoelectrocatalytic System}
본 발명은 공기와 같은 유체(fluid) 중에 함유된 각종의 오염 물질, 예를 들어 휘발성 유기물질, 담배 연기와 같은 입자성 물질, 음식 냄새 기타 악취성 물질(stink ingredients) 등과 같은 오염물질을 광전자 촉매 시스템을 이용하여 제거하는 정화기에 관한 것으로, 구체적으로 광촉매 박막 필름이 코팅된 고전압 방전판을 구비한 광전자 촉매 정화기 (photoelectrocatalytic purifier)에 관한 것이다.
일반적으로, 광촉매 공기 정화기는 자외선 램프 및 광촉매로 구성되어 있다. 자외선 램프로부터 적어도 밴드갭(band gap) 이상의 광에너지를 가진 자외선이 조사되면, 광촉매의 가전자대(valeance band)에 채워진 전자들이 여기(excitation)하여 전도대(conduction band)로 이동한다. 이로 인해 전도대에 자유 전자(free electrons)가 생기고 동시에 가전자대에 양으로 하전된 정공이 생기게 되는 데, 이 때 주위에 자유 전자 수여체나 공여체가 존재하면 물질의 환원 및 산화 반응이 일어나게 된다.
양으로 하전된 정공은 주위의 물질들을 산화시킨다. 예를 들어 휘발성 유기물질(volatile organic compound: VOC) 및 담배연기와 같은 각종 오염물질은 전자 도너(donor)로서 가전자대에 남아있는 정공에 전자를 제공하고 자신들은 산화 및 분해되는데, 이러한 조작에 의하여 공기와 같은 유체에 포함된 오염 물질들이 산화 또는 제거된다. 자유 전자는 환원 반응을 일으키는데, 주로 산소를 활성 산소종(reactive oxygen species)으로 전환시킨다.
이와 같이, 광촉매 상에서의 반응은 주로 정공과 전자에 의해 수행되므로 전자-정공의 재결합을 방지하여 그들의 수명을 연장시키는 것은 곧 광촉매의 활성을 높이는 것과 같다. 광촉매 상의 이들 전자-정공의 수명은 전도대로 여기된 전자가 광촉매 표면에 흡착된 수용체(acceptor)에 전달되는 속도 및 가전자대에 형성된 정공에 도너의 전자가 전달되는 속도에 의해 결정된다.
그런데, 지금까지 공기 등의 정화에 많이 사용되어 온 광반도체 시스템(photo-semiconductor system), 일명 광촉매 시스템은 일반적으로 시간이 지남에 따라 여기된 전자들이 가전자대의 정공에 재결합하여 광촉매의 활성이 감소되는 문제점이 있었다. 전자와 정공이 재결합하면 광반도체가 오염물질을 산화 분해하는 능력이 상실되므로 결과적으로 광촉매 시스템의 공기 정화 능력이 감소하게 된다. 따라서, 전자와 정공의 재결합을 방지하는 방법들이 개발되고 있다. 미국특허 제5,126,111호는 전자-정공의 결합(electron-hole recombination)을 줄이기 위하여 전자 수용체(electron acceptor)인 오존 또는 오존화된 산소(ozonized oxygen)와 하이드로겐 퍼록사이드(hydrogen peroxide) 하에서 광촉매 반응을 수행하는 방법을 개시하고 있다.
유해한 물질을 제거하는데 사용되는 방법으로 광반도체 시스템 이외에도 고전압 방전 집진 시스템 (high voltage discharger & collector system or Electrostatic precipitator)의 전기 정화방법 (electronic cleaning method)이 있다. 이 방법은 주로 공기 중의 오염 물질의 제거에 사용되어 온 것으로, 공기 중의 먼지, 담배 연기 기타 입자가 큰 오염물질을 제거하는데는 우수한 효과를 보이지만, 흡착하기 어려운 휘발성 유기물질들은 제대로 분해할 수 없는 단점이 있다. 또한, 고전압 방전시 발생되는 O3은 저농도 (0.12 ppm 이하)에서는 공기 중 오염물질을 산화시키고 살균하는 기능을 갖지만 그 이상의 농도에서는 노약자, 유아 등 인간에게도 해를 줄 수 있어 밀폐된 공간에서의 장시간 운전은 매우 위험할 수도 있다.
이에 본 발명자들은 광촉매 시스템 및 고전압 방전 집진 시스템이 갖는 문제점을 인식하고 방전 집진판 (이하, "방전판")의 방전면 쪽에 광촉매 박막 필름을 코팅하여 집진 방전시 일부 발생하는 자외선을 이용하여 입자성 물질 뿐만이 아니라 기타 화학물질 특히 휘발성 유기 화합물도 분해할 수 있는 광전자 촉매 시스템을 개발하게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 광촉매내에서 여기된 전자들이 가전자대의 정공에 재결합되는 것을 억제하여 광촉매의 산화반응활성점을 최대로 지속시킴으로써, 휘발성 유기물질이나 담배연기등과 같은 오염물질이 함유된 실내공기의 정화능력을 향상시키는 광촉매를 이용한 공기정화기를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 방전판을 기재로 하고 그 방전면에 광촉매 박막필름을 코팅한 신규한 광전자 촉매 정화기 및 이를 이용하여 오염 물질을 제거하는 방법을 제공한다.
본 발명은 상기 광전자 촉매 정화기에 공기 오염정도를 측정하는 센서가 장착된 신규한 광전자 촉매 정화기를 제공한다.
본 발명은 방전판을 기재로 하고 그 방전면에 광촉매 박막필름을 코팅한 신규한 광전자 촉매 정화기를 제공한다. 본 발명의 정화기는 양극(+)의 성질을 갖는 방전판(discharge plate; Anode); 방전판과 평행하게 위치하는 음극(-)의 성질을 갖는 방전부(discharge section; Cathode); 방전판의 방전면쪽에 코팅된 광촉매(photocatalyst); 상기 방전판과 방전부에 전압(직류전압 및 고전압)을 공급하는 전원 및 승압부(power supply and booster)로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 정화기는 공기 순환용 팬(fan) 및/또는 공기오염 정도를 측정하는 센서(sensor), 집진용 필터, 활성탄을 기본 물질로 하는 필터를 추가로 구비할 수 있다.
본 발명의 정화기는 유체, 특히 공기의 오염 물질을 제거하는데 적합하다. 오염물질로는 담배 연기나 먼지 등과 같은 입자성 물질, 알데하이드, 벤젠과 같은 휘발성 유기물질, 음식 냄새 등과 같은 방향성 화학물질을 포함한다.
먼지 집진기(dust collector electrodes), 방전선(discharging wire)으로 구성된 종래의 전기 집진 방식의 공기 정화기는 입자성 물질을 제거할 수 있으되 휘발성 유기물질과 같은 화학 물질을 제거하지 못하고 다량의 오존을 발생한다는 한계가 있었고, 반대로 광촉매를 이용한 공기 정화기는 입자성 물질을 잘 제거하지 못하는 문제점이 있었다. 그러나 본원 발명의 광전자 촉매 정화기는 입자성 물질 및 휘발성 유기 물질을 모두 제거함과 동시에 발생되는 오존의 양을 줄일 수 있는 특징이 있다.
본원 발명의 방전판은 광촉매층에서 여기된 전자를 흡수하여 전자-정공의 재결합을 방지함으로써 광촉매층의 활성을 장기간 유지시킬 뿐만 아니라 하전된 입자성 물질들을 포집하여 제거하고 방전 시스템에서 발생된 오존을 광산화 반응의 산화제로 이용함으로써 정화기 밖으로 배출되는 오존의 양을 줄이는 역할을 한다. 따라서, 방전판에 코팅된 광촉매층에 의하여 휘발성 화학물질들이 정화됨과 동시에 전기적 집진(electrostatic precipitator)에 의한 정화가 동시에 일어나게 된다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 나타내는 도 1을 참조하여 본 발명의 광전자 촉매 정화기를 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 광전자 촉매 정화기는 양극(+)의 성질을 갖는 방전판(10); 방전판에 평행하게 위치하는 음극(-)의 성질을 갖는 방전부(20); 방전판의 방전면쪽에 코팅된 광촉매층(40); 상기 방전판(10)과 방전부(20)에 전압(직류전압 및 고전압)을 공급하는 전원 및 승압부(30); 방전판의 앞쪽에 위치하는 공기 순환용 팬(50); 및 공기오염정도를 측정하는 센서(60)로 구성되는 것을 특징으로 한다. 오염된 유체는 유체 흡입구로부터 유입되며, 정화된 유체는 배출구를 통하여 배출한다.
방전판(10)은 광촉매층(40)에서 여기된 전자들을 흡수하여 광촉매의 산화 반응 활성점을 일정하게 유지시키는 역할을 하는 것으로서 전하를 전달할 수 있는 금속성 물질, 예를 들어 알루미늄이나 구리와 같은 전도성 물질로 구성되어 있다. 도 1은 평판형으로 도시하였으나, 광촉매의 표면적을 최대로 하고 유체의 흐름을 원활히 할 수 있는 한 어떠한 형태라도 무방하다. 실내공기의 흐름이 가능하도록 방전부의 뾰족한 침 부분(25)의 최소 넓이에 해당하는 면적의 구멍을 뚫어 주면 정화기내의 배압 부하를 줄여 공기의 흐름을 돕고 팬의 효율을 높여 에너지 소모를 감소시킨다.
방전부(20)는 구리 등과 같이 전기 전도성이 좋은 금속성의 물질로 이루어져 있으며, 휘발성 유기화합물이 이 방전부(20)를 지날 때 전기 에너지를 받아 방전판(10)으로의 코로나(corona) 방전에 의해 플라즈마 형태로 다소 변환되는데 이렇게 하전된 휘발성 유기화합물이 방전판의 광촉매층(40) 표면에 닿을 때 하전된 휘발성 유기화합물의 에너지가 광촉매층(40)의 전자를 여기시킬 수 있어 광촉매의 활성을 또한 증가시킬 수 있다.
광촉매는 광에너지를 화학 에너지로 전환할 수 있는 물질을 말하며 광촉매를 구성하는 금속 화합물(metallic compound)은 반도체이다. 광촉매 물질은 가전자대 E, 전도대 D, 밴드갭 G를 가진다. 밴드갭 G는 광촉매의 종류에 따라 다른 고유값이다. 광촉매제로는 금속산화물 계통으로서 TiO2, WO3, SrTiO3, a-Fe2 O3, SnO3, Au, ZnO 등이 있고 금속 황화물 계통인 CdS, ZnS, MoS2 등과 또한 α-Fe2O3, α-FeOOH, β-FeOOH, δ-FeOOH 등과 같은 철화합물을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 광촉매는 상기 다양한 광촉매를 혼합하여 사용할 수도 있고 단일 물질을 사용할 수도 있다.
본 발명의 광촉매는 바람직하게는 이산화티탄(TiO2)이다. 이산화티탄(TiO2)은 광전자화학(phtoeletro-chemistry)의 워터 스프리팅(water splitting)공정에서 포토아노오드(photoanode)의 기본재료로 많이 사용되는데, 밴드 갭 에너지(band gap energy)로 비교적 타당하고 안정성도 우수한 것으로 알려져 있다.
본 발명의 광촉매는 방전판의 방전면 표면에 코팅한다. 광촉매를 코팅하는 방법에 관한 문헌들은 많다 (David A. Ward and Edmon I. Ko., Preparing Catalytic Materials by the Sol-Gel Method, Ind. Eng. Chem. Res. 34, 421-433 (1995)). 광촉매가 방전판의 표면에 잘 부착되도록 바인더(binder) 성분을 사용할 수 있다. 바인더 성분으로는 예를 들어 규소화합물 등과 같은 물질을 사용할 수 있다. 전도성 및 광촉매의 활성을 향상시키기 위하여 산화주석(SnO2)과 같은 전이금속 산화물 또는 백금 등과 같은 귀금속을 광촉매층(40) 표면에 촉매의 전체 중량에 대하여 1-10 중량%의 양으로 첨가할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 광촉매층(40)의 작용원리를 도시한 것이다. 상기 광촉매층(40)을 활성화하기 위한 자외선은 방전판(10)으로의 코로나(corona) 방전에 의해 발생하며, 상기 광촉매층(40)에 코로나 방전이 발생되면 내부에 전자 e-, 정공 h+ 쌍이 생성되고, 흡착물질과 반응시키면 A(electron acceptor)는 A- 로 환원되고 알칼리 R(electron donor)은 R+로 산화된다.
팬은 방전판 이후에 위치하며, 정화시킬 공기의 유량을 조절하는 역할을 한다. 센서는 공기 오염물질 농도를 감지하여 조절부에 전기적 신호를 보내는 역할을 한다.
본 발명은 상기 신규한 광전자 촉매 정화기를 이용하여 오염 물질을 제거하는 방법을 제공한다. 본 발명 전원의 양극은 방전판(10)에 연결시키고 음극은 방전부(20)에 연결시키면 상기 광촉매층(40) 내의 가전자대 E에 채워진 전자들이 도 2에 도시한 바와 같이 전도대 D로 이동하는 전자의 여기현상이 발생한다. 이때, 여기된 전자 e-가 갖는 환원력보다 정공 h+이 갖는 산화력이 훨씬 크다. 따라서 대부분의 경우 전자 e-가 여기되면 가전자대 E에 남아있는 정공 h+가 공기 중에 함유된 휘발성 유기물질이나 담배연기와 같은 오염물질로부터 전자를 받아 이들 오염 물질을 산화 분해시킨다. 휘발성 유기화합물의 경우에는 아래 화학식에서와 같이 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)로 산화되어 제거된다.
VOC (휘발성 유기화합물) → CO2 + H2O
광전자 촉매 정화기에서 특히 중요한 것은 전자와 정공을 활성 상태로 유지, 즉 서로 결합을 방지하는 것이다. 본 발명의 오염 제거장치는 고전압의 양극이 방전판(10)에, 음극이 방전부(20)에 연결되어 있다. 따라서, 도 3에 도시한 바와 같이 음극의 방전부(20)에서 생성된 전자가 양극의 방전판(10)으로 이동하게 되며 광촉매층(40) 내에서 여기된 전자 e-가 고전압의 방전판(10)으로 유입된다. 따라서, 본 발명의 광전자 촉매 정화기는 광촉매 활성을 감소시키는 여기된 전자 e-들이 정공 h+에 재결합하는 것을 억제하여 광촉매층(4)의 산화반응활성점을 최대로 지속할 수 있으므로 공기정화능력이 증가된다.
또한, 본 발명 광전자 촉매 정화기의 고전압 방전은 전기 집진 효과가 있다. 이는 공기중의 먼지 입자들을 방전판(10)에 흡착시킬 수 있으며 O3를 발생시키는 데 이는 강력한 산화제로 작용하여 휘발성 유기화합물과 같은 오염물질을 산화시켜 공기를 정화한다.
또한 본 발명의 광전자 촉매 정화기의 광촉매층을 활성화하기 위한 자외선은 방전판으로의 코로나 방전에 의해 발생하므로 별도의 자외선 램프를 필요로 하고 있지 않아 구조를 간소화할 수 있다.
본 발명의 광전자 촉매 정화기의 성능은 팬(50)의 강약 및 전압의 세기에 따라 조절된다. 팬의 강약 및 전압의 세기는 공기오염도 측정센서(60)를 설치하여 자동적으로 조절할 수 있으므로 결과적으로 전원을 절약할 수 있다.
하기 실시예는 본 발명 정화기의 정화 능력을 시험한 것이다.
광촉매로는 시료 등급의 이산화티탄(TiO2) (anatase) 분말 (Aldrich Chemical Co.)을 사용하였다. 10L의 폐쇄된 반응기 안에 벤젠을 1 Vol%의 농도가 되도록 충진하고 본 발명의 광전자 촉매 정화기와 고전압 방전 정화기의 벤젠 분해 효과를 비교하였다. 반응기 안의 벤젠은 반응 시간 별로 가스 크로마토그라피 (HP-6890)에 의해 조성을 분석하였다. GC Detector는 FID 방식이고, 온도는 유입구에서 200℃, 오븐에서 50 - 150℃ (승온 속도: 5℃/min), Detector에서 250℃ 이었다. 가스 크로마토그라피 컬럼은 HP-5를 사용하였다. 캐리어 기체는 He이고 유속은 20ml/min이었다.
그 결과를 도 4에 도시하였다. 고전압 방전 정화기를 사용한 경우보다는 본 발명의 광전자 촉매 정화기를 사용한 경우 벤젠 분해 효과가 약 50% 이상의 높은 정화율을 나타내었다. 50% 정도의 정화율 상승을 위하여 소모된 추가 전력은 10% 미만에 불과하였다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광촉매를 코팅한 방전판 또는 방전부에 직류 전류를 공급하여 광촉매내에서 여기된 전자들이 정공에 재결합되는 것을 억제하여 광촉매의 산화반응활성점을 최대로 지속시킴으로써, 공기중의 휘발성 유기물질 및 담배연기와 같은 입자성 오염물질의 정화뿐만 아니라 김치 냄새의 제거 등에도 사용될 수 있다. 나아가 본 발명의 광전자 촉매 정화기는 도심에서 발생되는 오존 처리에도 활용될 수 있으며, 차세대 대체 에너지원인 수소를 광촉매 물 분해 반응으로부터 얻을 수 있으므로 청정 에너지 개발에도 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 광전자 촉매 정화기를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 광촉매의 작용원리를 설명한 개요도이다.
도 3은 본 발명 양극 방전판에서의 전자의 흐름을 나타내는 개요도이다.
도 4는 본 발명 광전자 촉매 정화기의 시간에 따른 벤젠 분해도를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
10: 방전판(discharge plate) 20: 방전부(discharge section)
25: 침 30: 전원 및 승압부(power supply & booster)
40: 광촉매층(photocatalyst) 50: 팬(fan)
60: 오염측정센서(pollution measuring sensor)

Claims (8)

  1. 양극(+)의 성질을 갖는 방전판(10); 방전판(10)에 평행하게 위치하는 음극(-)의 성질을 갖는 방전부(20); 방전판(10)의 방전면쪽에 코팅된 광촉매(40); 상기 방전판(10) 및 방전부(20)에 연결설치되어 방전판(10) 및 방전부(20)에 전압을 공급함으로써 방전판(10)으로 코로나 방전을 제공하는 전원 및 승압부(30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 광전자 촉매 정화기.
  2. 제 1항에 있어서, 공기 순환용 팬(50), 공기오염정도를 측정하는 센서(60), 집진용 필터 또는 활성탄을 기본 물질로 하는 필터 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광전자 촉매 정화기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 방전판(10)은 알루미늄, 구리 또는 철과 이온 합금판 중에서 선택된 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광전자 촉매 정화기.
  4. 제 1항에 있어서, 광촉매(40)는 TiO2, WO3, SrTiO3, a-Fe2O 3, SnO3, Au, ZnO, CdS, ZnS, MoS2,α-Fe2O3, α-FeOOH, β-FeOOH, δ-FeOOH 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 광전자 촉매 정화기.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 광촉매(40)는 TiO2인 것을 특징으로 하는 광전자 촉매 정화기.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 광촉매(40)에 전이금속 산화물 또는 귀금속이 첨가된 것을 특징으로 하는 광전자 촉매 정화기.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 방전부(20)에는 정화기내의 배압 부하를 줄여 공기의 흐름을 돕고 팬(50)의 효율을 높여 에너지 소모를 감소시키기 위해 광촉매(40)의 대향부에 최소 넓이에 해당하는 면적의 구멍을 뚫은 뾰족한 침(25) 부분을 형성한 것을 특징으로 하는 광전자 촉매 정화기.
  8. 제 1항에 따른 광전자 촉매 정화기를 이용하여 오염물물질을 정화하는 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101016791B1 (ko) 2010-11-22 2011-02-25 한전산업개발 주식회사 선택적 촉매환원 탈질설비용 촉매기 플러깅 해소장치
CN111964172A (zh) * 2020-08-10 2020-11-20 刘肖 一种基于环保的光催化空气净化器

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100346839C (zh) * 2003-10-07 2007-11-07 陈锦星 等离子纳米催化消毒净化器
KR101005516B1 (ko) * 2009-10-01 2011-01-26 미륭이씨오 주식회사 코로나 방전을 이용한 악취처리장치 및 악취처리방법
CN104697079B (zh) * 2015-03-23 2017-04-12 宁波东大空调设备有限公司 自控节能除霾新风装置
CN111336611A (zh) * 2020-03-16 2020-06-26 王芝香 一种室内简易空气净化装置
CN115520940B (zh) * 2022-10-14 2024-03-19 常州大学 增强氧气利用的电催化氧化反应器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11221270A (ja) * 1998-02-06 1999-08-17 Kumagai Gumi Co Ltd 光触媒型空気浄化装置
JPH11285623A (ja) * 1998-02-02 1999-10-19 Ebara Corp 気体の清浄化方法及び装置
JP2000317312A (ja) * 1999-05-06 2000-11-21 Tohoku Ricoh Co Ltd 光触媒反応方法、情報記録方法及び光触媒反応を利用したフィルタ等の部材
JP2001187319A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Daido Steel Co Ltd ガス浄化方法およびガス浄化装置
JP2001293070A (ja) * 2000-04-12 2001-10-23 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti 脱臭殺菌装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11285623A (ja) * 1998-02-02 1999-10-19 Ebara Corp 気体の清浄化方法及び装置
JPH11221270A (ja) * 1998-02-06 1999-08-17 Kumagai Gumi Co Ltd 光触媒型空気浄化装置
JP2000317312A (ja) * 1999-05-06 2000-11-21 Tohoku Ricoh Co Ltd 光触媒反応方法、情報記録方法及び光触媒反応を利用したフィルタ等の部材
JP2001187319A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Daido Steel Co Ltd ガス浄化方法およびガス浄化装置
JP2001293070A (ja) * 2000-04-12 2001-10-23 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti 脱臭殺菌装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101016791B1 (ko) 2010-11-22 2011-02-25 한전산업개발 주식회사 선택적 촉매환원 탈질설비용 촉매기 플러깅 해소장치
CN111964172A (zh) * 2020-08-10 2020-11-20 刘肖 一种基于环保的光催化空气净化器

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