KR100544693B1 - 휘발성 유기 화합물 및 일산화탄소 제거용 촉매 조성물 및이를 이용한 휘발성 유기 화합물의 산화제거 방법 - Google Patents

휘발성 유기 화합물 및 일산화탄소 제거용 촉매 조성물 및이를 이용한 휘발성 유기 화합물의 산화제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휘발성 유기 화합물(VOC)과 일산화탄소(CO) 제거용 촉매 조성물 및 이를 이용한 휘발성 유기 화합물의 산화제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ⅰ) 구리(Cu), 코발트(Co), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)으로 이루어진 군으로부터 선택된 2 종 이상의 금속의 혼합물 및 ⅱ) 포타슘(K)으로 이루어진 활성 금속이 담지된 무기 다공성 담체를 포함한 VOC/CO 제거용 촉매 조성물 및, 상기 조성물을 VOC 및 CO와 접촉시켜 이를 물과 이산화탄소로 분해·제거하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 촉매 조성물의 경우, 귀금속류가 포함되지 않음에도 불구하고 VOC 및 CO의 분해에 높은 촉매활성을 제공할 수 있으며, 아울러 브롬화메틸 등 할로겐화 유기화합물에 대한 내피독성이 강하여 상기 화합물이 포함된 VOC 분해시에도 장기간 높은 활성을 유지하여 산화분해할 수 있다.

Description

휘발성 유기 화합물 및 일산화탄소 제거용 촉매 조성물 및 이를 이용한 휘발성 유기 화합물의 산화제거 방법 {Catalytic Composition for Destroying Volatile Organic Compound and Carbon Monoxide and Method of Catalytic Conversion using the Same}
본 발명은 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compound: VOC) 및 일산화탄소(Carbon monoxide: CO) 제거용 촉매 조성물 및 이를 이용한 VOC/CO의 산화제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ⅰ) 구리(Cu), 코발트(Co), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)으로 이루어진 군으로부터 선택된 2 종 이상의 금속의 혼합물 및 ⅱ) 포타슘(K)으로 이루어진 활성 금속이 담지된 무기 다공성 담체를 포함한 VOC/CO 제거용 촉매 조성물 및 상기 조성물을 접촉시켜 VOC 및 CO를 물과 이산화탄소로 분해·제거하는 방법에 관한 것이다.
각종 정밀화학제품의 생산이나, 섬유, 플라스틱 또는 전자부품재료의 제조 및 도금 또는 도장공정을 수행하는 공장에서 발생하는 휘발성 유기 화합물과, 각종 열기관의 불완전 연소에 의해 발생하는 일산화탄소는 대기오염의 주요원인 중 하나로서, 고도의 산업화에 따라 그 배출량이 증가하고 있는 추세이다. 그 결과, 상기 휘발성 유기화합물 및 일산화탄소를 효과적으로 제거할 수 있는 방법에 대한 연구가 활발한데, 이 분야의 대표적 방법으로는 직접 열분해법, 흡착법 및 촉매산화법이 있다. 이들 중 직접 열분해는 800℃ 이상의 높은 처리온도를 요구하기 때문에 경제적이지 못하며, 흡착법은 오염물질을 근본적으로 파괴하는 것이 아니라 이를 농축시키는 것에 불과하며, 아울러 오염기체 성분 농도에 따라 흡착능이 크게 변하고, 사용된 흡착제를 폐기해야 문제가 있다.
촉매 산화법은 에너지 및 비용면에서 높은 효율을 가지는 방법으로서, 직접 열분해보다는 훨씬 낮은 온도하에서 조작이 가능하고 비교적 저렴한 소재로 이루어진 작은 반응기에서 운영된다는 이점이 있는 바, 촉매 산화법에서 주로 사용되는 촉매는 크게 귀금속계 촉매와 비귀금속 (또는 전이금속)계 촉매로 구별할 수 있다. 귀금속계 촉매의 예로서, 미국특허 3,972,979호 및 4,053,577호는 크롬산화물 또는 보헤마이트상에 담지된 백금촉매에 의한 할로겐화 탄화수소화합물의 산화 분해에 대해 개시하고 있고, 미국특허 4,059,675호 및 4,059683호는 산화제의 존재하여 350℃ 이상의 온도에서 루테늄, 루테늄-백금 및 백금을 함유한 촉매를 사용하여 할로겐화 유기화합물을 분해하는 방법을 개시하고 있다. 한편, 비귀금속계 촉매의 예로서, 미국특허 5,283,041호는 바나듐 산화물 및 지르코늄 산화물과, 망간, 세륨 또는 코발트 산화물로 이루어진 3상 화합물로 할로겐화 유기물을 처리하는 것을 개시하고 있고, 대한민국공개특허 2002-0028791호는 구리, 망간 및 La와 같은 희토류 금속의 혼합산화물로 휘발성 유기화합물을 처리하는 것을 개시하고 있다. 그러나, 상기 공지된 기술 중, 귀금속계 촉매의 경우, 비교적 저온에서 활성이 높은 장점이 있으나 원료 금속이 고가이고, 해당 금속의 희소성 및 수요 증가로 인해 가격이 안정적이지 못하며, 할로겐화 VOC(즉, 염소화 화합물)의 분해시 촉매독 (Catalyst Poisoning)이 심각한 경우가 많은 문제가 있다. 나아가, 비귀금속계 촉매의 경우 비교적 저가에 제조될 수 있는 점에서 유리하지만, 저온촉매활성이 좋지 않아 운전 에너지가 높은 문제가 있으며, 특히 할로겐함유 VOC의 경우 분해효율이 매우 낮다.
한편, 상기 문제들을 해결하기 위해, 귀금속과 비귀금속을 혼합한 혼합촉매도 공지되어 있는 바, 미국특허 6,458,741호는 세륨과 지르코늄을 반드시 포함하고, Gd, La, Sc, Cr, Ti, V, Mn, Pd 또는 Pt 의 금속을 포함한 VOC 분해용 촉매 조성물을 개시하고 있으며, 미국특허 5,851,943호는 알루미늄 또는 실리카상에 코발트, 크롬, 구리, 세륨 또는 철산화물이 담지되고, 그 위에 팔라듐, 백금, 루테늄 또는 로듐의 귀금속 박막으로 피복된 촉매를 개시하고 있다. 나아가, 대한민국공개특허 2001-60857호는 티타니아 담체에 백금 및/또는 팔라듐을 담지시키고 다시 란타늄 및/또는 지르코니아를 담지시킨 촉매를 개시하고 있으며, 대한민국공개특허 2001-44002호는 팔라듐 이온과 구리, 망간, 니켈 또는 크롬을 함유한 금속염을 제올라이트에 담지시켜 소성시킨 촉매조성물을 개시하고 있다. 상기 기술들의 경우 귀금속과 비귀금속을 병행하여 사용함으로써 귀금속 또는 비귀금속을 단독으로 사용하였을 경우의 문제점을 해소하고자 하였으나, 촉매 효율면에서 만족스럽지 못하며, 특히 본 발명자들의 연구에 따르면 대상 VOC에 할로겐 화합물(특히, 브롬 화합물)이 포함되어 있을 경우 촉매독이 매우 현저한 문제가 있다. 따라서, 테레프탈산(TPA)의 제조와 같이 배출 기체 내에 메틸브로마이드가 혼합된 경우에는 촉매 조성물 내에 포함된 귀금속 성분이 피독되어 활성이 급격히 떨어지므로 상기 기술을 사용할 수 없다.
나아가, VOC와 일산화탄소가 혼합되어 있는 경우, 상기 물질들이 촉매 표면상 반응 사이트를 공유하는 경향이 있어 양자의 경쟁을 피할 수 없으며 그 결과 반응간 우선순위를 정해야 하는 문제가 있다. 이러한 경우, VOC 용 촉매 및 CO 용 촉매를 각각 단계별로 나누어 사용할 수 있으나 장치설치 및 운영 면에서 바람직하지 않다.
따라서, 당해 기술분야에는 메틸브로마이드를 포함한 할로겐화 유기화합물의 분해시에도 촉매독의 문제가 없고, 비교적 낮은 온도범위에서도 높은 촉매활성을 가질 뿐만 아니라 VOC와 일산화탄소가 혼합된 경우에도 양자를 효과적으로 산화분해할 수 있는 촉매 시스템에 대한 요구가 있어왔다.
본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 2종 이상의 특정 전이금속의 혼합물과 포타슘으로 이루어진 활성금속이 담지된 무기 다공성 담체를 포함한 촉매 조성물의 경우, 메틸브로마이드가 혼합된 VOC의 분해시에도 촉매독 문제가 없어 내구성이 탁월하며, VOC와 일산화탄소가 효율적으로 동시에 산화하여 이산화탄소 및 물로 분해됨을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
결국, 본 발명은 염소화 또는 브롬화 탄화수소 등 할로겐화 유기화합물의 분해에 따른 촉매독 문제 없이 VOC 및 일산화탄소를 동시에 산화제거할 수 있는 촉매 시스템을 제공하기 위한 것이다.
따라서, 본 발명의 한 특징적 구현예에 따르면, ⅰ) 구리(Cu), 코발트(Co), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)으로 이루어진 군으로부터 선택된 2 이상의 금속의 혼합물 및 ⅱ) 포타슘(K)으로 이루어진 활성 금속이 담지된 무기 다공성 담체를 포함한 VOC/CO 제거용 촉매 조성물이 제공된다.
본 발명의 다른 한 특징적 구현예에 따르면, 본 발명의 상기 촉매 조성물을 산소 존재하에 250 내지 450℃의 온도에서 휘발성 유기 화합물 및 일산화탄소로 이루어진 기체 혼합물과 접촉시켜 산화분해하는 VOC 및 일산화탄소의 제거 방법을 제공된다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 촉매 조성물에 있어 활성 금속은 ⅰ) 구리(Cu), 코발트(Co), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)으로 이루어진 군으로부터 선택된 2 이상의 금속의 혼합물 및 ⅱ) 포타슘(K)으로 이루어지며, 상기 활성 금속은 다공성 무기 담체에 담지되어 제공된다.
제 ⅰ) 성분으로서의 금속의 조합은 특히 제한되지는 않으나, 구리/크롬, 코발트/크롬, 구리/망간 또는 코발트/망간의 조합이 바람직하며, 제 ⅱ) 성분인 포타 슘 은 본 발명에 따른 촉매 조성물의 필수성분으로서, 촉매 활성을 크게 향상시키고, 메틸브로마이드에 대한 내피독성을 높이는 역할을 한다.
상기 담체는 특별히 제한되지는 않으나, 알루미나, 알루미늄-실리케이트, 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2) 지르코니아(ZrO2), 세리아(CeO2), MgO, CaO 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 담체를 단독으로 또는 2 종이상의 조합으로 사용하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 알루미나를 사용한다. 담체의 형상은 특별히 제한되지는 않으나, 고정상 반응기에서 사용하기 위해서는 평균직경 3 내지 10㎜ 인 형태가 바람직하며, 담체의 BET 표면적은 50 내지 900㎡/g 인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 촉매 조성물에 있어, 상기 활성 금속 중 제 ⅰ) 성분은 촉매 조성물의 총 중량을 기준으로 4 내지 40 중량%의 양으로 존재하고, 제 ⅱ) 성분은 촉매 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%의 양으로 존재하는 것이 좋다. 제 ⅰ) 성분의 양이 4 중량% 미만이면 VOC 제거가 충분히 일어나지 못하는 문제가 있고, 40 중량% 초과이면 금속성분이 담체의 기공을 막을 수 있고 촉매의 VOC 제거 활성이 적정 요구치에 도달하지 못하게 된다. 나아가, 제 ⅱ) 성분의 양이 0.1 중량% 미만인 경우 촉매활성 향상 및 메틸브로마이드에 대한 내피독성 향상의 효과가 미미하고, 10 중량% 초과인 경우 ⅰ) 성분의 VOC 촉매활성을 저하시키는 문제가 있다. 제 ⅰ) 성분으로서 2가지 금속의 조합을 이용하는 경우, 양자의 비율은 사용 금속 조합을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 바람직하게는 양 금속의 중량 비는 1:0.33 내지 1:3 의 범위로 하나 이에 한정되는 것은 아니다. 각각의 금속의 중량비는 3 내지 35 중량%로 조절할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 촉매 조성물에서 활성 금속은 무기 다공성 담체에 담지되어 제공되므로, 높은 촉매 활성을 보장되고 내구성이 우수하며, 제조비용이 절감되어 유리하다. 본 발명에 따른 촉매 조성물을 제공하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 공지된 모든 기술 (예를 들어, 함침, 밀링 등)을 사용하여 제조할 수 있다. 바람직하게는 담체에 담지하고자 하는 활성금속의 금속염 용액을 이용하여 금속염 전구체를 담체에 함침하고, 이를 건조 및 소성하여 제조할 수 있다. 금속염 용액으로서는 질산염, 포름산염, 아세트산염, 황산염 등을 사용한다. 금속염의 함침순서, 건조온도 및 소성온도는 제조하고자 하는 촉매에 따라 적절히 조절할 수 있다. 예를 들어 3종의 금속을 모두 함침하고자 하는 경우, 1종의 금속염 용액을 순차적으로 함침하고 건조·소성하는 과정을 반복하여 제조할 수도 있고 2 이상의 금속염 혼합용액을 함침하고, 건조·소성하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 촉매 조성물은 백금, 팔라듐 등의 귀금속류를 포함하지 않아 제조비용이 낮은 반면, 비교적 낮은 온도에서도 촉매활성이 우수하여 VOC 및 일산화탄소를 효율적으로 산화제거할 수 있을 뿐만 아니라 브롬화 메틸 또는 염화 메틸 등의 할로겐화 VOC의 분해시에도 촉매독 문제없이 내구성이 탁월하여 장기간 높은 활성을 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한, VOC 와 일산화탄소가 경쟁적으로 반응하지 않고 동시에 효율적으로 산화 분해되는 점에서 유리하다.
본 발명에 따른 상기 촉매 조성물을 산소 존재하에서 휘발성 유기화합물(VOC) 및 일산화탄소(CO)와 접촉시키면 상기 VOC 및 CO가 산화되어 물 및 이산화탄소로 완전 분해된다. 접촉시 기체류의 온도는 200 내지 450℃, 바람직하게는 250 내지 350℃로 한다.
상기 방법에서, 본 발명의 촉매 조성물은 고정상 및 유동상 반응기를 포함한 공지된 어떠한 반응기에도 사용될 수 있으며, 반응기 형태에 따라 분말상으로 제공되거나 혹은 플러그(plug), 펠렛형태로 압축되어 제공될 수 있다. 바람직하게는 세라믹 모노리스와 같이 적절한 지지체에 코팅되어 제공될 수 있다. 본 발명에서 사용가능한 세라믹 모노리스의 예는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 코어디어라이트(cordierite), 뮤라이트 (mulite) 또는 α-알루미나의 하니콤 (honeycomb) 등을 사용할 수 있다. 지지체에 코팅된 형태로 촉매 조성물을 제공하기 위한 방법은 특별히 제한되지 않으며, 공지된 모든 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 먼저 촉매 조성물을 제조하고, 이를 적절한 용매에 선택에 따라 바인더와 함께 분산시키고 상기 분산액을 모노리스상에 코팅하여 고정시키거나, 혹은 1 종 또는 2종의 금속이 담지된 담체와 제 3의 금속염으로 이루어진 분산액을 제조하고 이를 모노리스 상에 코팅하고 소성시켜 제조할 수 있다. 본 발명에서 분해 가능한 휘발성 유기화합물의 예는 지방족 혹은 방향족 탄화수소, 일산화탄소, 에스테르, 에테르, 알데히드, 알코올, 에테르, 케톤, 할로겐화 탄화수소 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 방법은 특히, 메틸브로마이드 및 일산화탄소가 포함된 테레프탈산 제조공정에서 발생되는 배출 폐기체를 산화·분해하는 데에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통해 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
1) 알루미나에 담지된 구리/크롬-포타슘 촉매의 제조:
평균입경 4㎜인 구형 알루미나 9.35g 을, 질산구리 1.33g 을 물 50ml에 녹인 구리염 수용액에 함침시키고, 110℃에서 건조한 다음 450℃에서 소성하였다. 이어서, 상기 알루미나를 다시, 질산크롬 2.30g을 물 50ml에 녹인 크롬염 수용액에 함침시키고 상기와 동일한 방법으로 건조 및 소성한 후, 다시 수득한 알루미나를, 질산칼륨 0.129g을 물 50ml에 녹인 포타슘 수용액에 함침시키고, 건조 및 소성하여 촉매 조성물을 수득하였다. 수득된 촉매 조성물의 성분은, 총 촉매 조성물의 중량을 기준으로, 구리 3wt%, 크롬 3wt%, 포타슘 0.5wt% 였다.
2) VOC 및 일산화탄소의 분해:
상기 1) 에서 제조된 촉매를 사용하여 주로 수백 ppm 농도의 휘발성 유기화합물의 제거를 위한 파일럿 설비에서 촉매활성을 평가하였다. 보다 상세하게, 헬륨기체를 바탕기체로 하고, 총 기체부피를 기준으로 일산화탄소 0.5%, TPA 제조 공정에서 많이 발생하는 VOC 성분인 메틸아세테이트 350ppm, 산소 3%, 수증기 0.76% 및 메틸브로마이드 30ppm를 포함한 기체류를 촉매층이 충진된 반응기에 공간속도 45,000hr-1의 속도로 흘려주었고, 촉매층이 통과하는 기체류 온도는 전기로에 의해 변화시켰다. 실험을 시작하여 2시간 후에 촉매층을 통과한 기체류를 분석하여 하기 식에 의해 메틸아세테이트 및 이산화탄소의 전화율을 구하고 그 결과를 표 1에 나타내었다:
메틸 아세테이트 전화율(%) = (([MeAc]0 - [MeAc]1)/[MeAc]0)×100
일산화탄소 전화율(%) = (([CO]0 - [CO]1)/[CO]0)×100
(상기 식에서, [MeAc]0 는 촉매층 통과 전 메틸 아세테이트 농도를 나타내고, [MeAc]1 는 촉매층 통과 후 메틸 아세테이트 농도를 나타내며, [CO]0 는 촉매층 통과 전 일산화탄소 농도를 나타내고, [CO]1 은 촉매층 통과 후 일산화탄소 농도를 나타냄).
실시예 2
구리염 수용액 대신, 질산코발트 1.48g을 물50ml에 녹인 코발트염 수용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 알루미나에 담지된 코발트/크롬-포타슘 촉매 조성물을 제조하였다. 제조된 촉매의 성분은, 조성물 총 중량을 기준으로 코발트 3wt%, 크롬 3wt%, 포타슘 0.5wt% 였다.
실시예 1과 동일한 방법으로 제조된 촉매 조성물의 활성을 평가하고 그 결과 를 표 1에 나타내었다.
실시예 3
크롬염 수용액 대신, 아세트산 망간 1.46g을 물 50ml에 녹인 망간염 수용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 알루미나에 담지된 구리/망간-포타슘 촉매 조성물을 제조하였다. 제조된 촉매의 성분은, 조성물 총 중량을 기준으로 구리 3wt%, 망간 3wt%, 포타슘 0.5wt% 였다.
실시예 1과 동일한 방법으로 제조된 촉매 조성물의 활성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 4
구리염 수용액 대신, 질산코발트 1.48g을 50ml에 녹인 코발트염 수용액을 사용하고, 크롬염 수용액 대신, 아세트산 망간 1.46g을 물 50ml에 녹인 망간염 수용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 알루미나에 담지된 코발트/망간-포타슘 촉매 조성물을 제조하였다. 제조된 촉매의 성분은, 조성물 총 중량을 기준으로 코발트 3wt%, 망간 3wt%, 포타슘 0.5wt% 였다.
실시예 1과 동일한 방법으로 제조된 촉매 조성물의 활성을 평가하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 1 내지 4
포타슘 염의 함침 및 건조·소성을 생략한 것을 제외하고는 실시예 1 내지 4와 동일한 방법을 사용하여 구리/크롬, 코발트/크롬, 구리/망간 및 코발트/망간 촉매 조성물을 제조하였다. 제조된 촉매 조성물을 가지고 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매활성을 측정한 후 그 결과를 표 1에 나타내었다:
Figure 112003050949093-pat00001
(상기 표에서, 전화율의 단위는 % 이다)
상기 표의 결과로부터, 본 발명에 따른 촉매 조성물의 경우 비교예에 비하여 높은 촉매활성을 가지므로 보다 낮은 온도에서 VOC 및 일산화탄소가 효율적으로 산화분해하는 것을 알 수 있다.
메틸브로마이드 피독 실험
실시예 3 및 비교예 3의 촉매를 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 VOC 및 일산화탄소 제거시험을 24 시간동안 수행하고, 2시간 후의 전화율 및 24시간 후의 CO 및 메틸아세테이트 전화율은 비교하여 메틸브로마이드에 의한 촉매 피독성을 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 2와 같다.
Figure 112003050949093-pat00002
상기 표로부터 본 발명에 따른 촉매의 경우 초기 활성이 높을 뿐만 아니라, 24시간 경과 후에도 메틸 브로마이드에 의한 피독이 거의 없어, 메틸 브로마이드에 대한 내피독성이 우수함을 알 수 있다.
본 발명에 따른 촉매 조성물의 경우, 귀금속류가 포함되지 않음에도 불구하고 VOC 및 일산화탄소의 분해에 높은 촉매활성을 제공할 수 있으며, 아울러 브롬화메틸 등 할로겐화 유기화합물에 대한 내피독성이 강하여 상기 화합물이 포함된 VOC의 경우에도 장기간 높은 활성을 유지하여 산화분해할 수 있다.

Claims (9)

  1. ⅰ) 구리(Cu), 코발트(Co), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)으로 이루어진 군으로부터 선택된 2 이상의 금속의 혼합물 및 ⅱ) 포타슘(K)으로 이루어진 활성 금속이 담지된 무기 담체를 포함한 촉매 조성물로서, 제 ⅰ) 성분은 촉매 조성물의 총 중량을 기준으로 4 내지 40 중량%의 양으로 존재하고, 제 ⅱ) 성분은 촉매 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 화합물 및 일산화탄소 제거용 촉매 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 무기 담체는 알루미나, 알루미늄-실리케이트, 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2) 지르코니아(ZrO2), 세리아(CeO2), MgO, CaO 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종이상의 무기물인 것을 특징으로 하는 촉매 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 활성금속 성분 중 제 ⅰ) 성분은 구리/크롬, 코발트/크롬, 구리/망간 또는 코발트/망간인 것을 특징으로 하는 촉매 조성물.
  4. 삭제
  5. 휘발성 유기 화합물 및 일산화탄소를 산소 존재하에 200 내지 450℃의 온도에서 제 1항에 따른 촉매 조성물과 접촉시키는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 및 일산화탄소의 산화 제거 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 휘발성 유기 화합물은 지방족 탄화수소, 방향족 탄화수소, 에스테르, 에테르, 알데히드, 알코올, 에테르, 케톤 및 할로겐화 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 촉매 조성물은 세라믹 모노리스(ceramic monolith)상에 코팅되어 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 세라믹 모노리스는 코어디어라이트(cordierite), 뮤라이트 (mulite), α-알루미나의 하니콤(honeycomb)인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 기체 혼합물은 테레프탈산 제조 공정에서 배출되는 기체 혼합물로서, 메틸브로마이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10792647B2 (en) 2009-04-21 2020-10-06 Johnson Matthey Public Limited Company Base metal catalysts for the oxidation of carbon monoxide and volatile organic compounds
US20140255284A1 (en) * 2013-03-08 2014-09-11 Basf Corporation Base Metal Catalyst And Method Of Using Same
KR101606767B1 (ko) * 2013-09-16 2016-03-28 한국생산기술연구원 휘발성 유기 화합물 흡착 제거용 촉매 제조 방법 및 그 활용.
US10213766B2 (en) * 2015-09-18 2019-02-26 Chevron Phillips Chemical Company Lp Methods of preparing a catalyst

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05317725A (ja) * 1992-05-25 1993-12-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガス処理触媒及び排ガス処理方法
JPH10235192A (ja) * 1997-02-24 1998-09-08 Nissan Motor Co Ltd 排ガス浄化用触媒
KR19990024504A (ko) * 1997-09-03 1999-04-06 김문찬 디젤엔진용 배출가스 정화장치
KR20010028216A (ko) * 1999-09-20 2001-04-06 주덕영 휘발성유기화합물 제거용 촉매 및 이의 제조방법
KR100404033B1 (ko) * 1995-06-02 2004-02-19 헌츠만 에틸렌아민 리미티드 아민의제조방법및이에사용되는촉매
KR20040061777A (ko) * 2002-12-31 2004-07-07 주식회사 효성 휘발성 유기화합물 제거용 금속산화물 촉매

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05317725A (ja) * 1992-05-25 1993-12-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガス処理触媒及び排ガス処理方法
KR100404033B1 (ko) * 1995-06-02 2004-02-19 헌츠만 에틸렌아민 리미티드 아민의제조방법및이에사용되는촉매
JPH10235192A (ja) * 1997-02-24 1998-09-08 Nissan Motor Co Ltd 排ガス浄化用触媒
KR19990024504A (ko) * 1997-09-03 1999-04-06 김문찬 디젤엔진용 배출가스 정화장치
KR20010028216A (ko) * 1999-09-20 2001-04-06 주덕영 휘발성유기화합물 제거용 촉매 및 이의 제조방법
KR20040061777A (ko) * 2002-12-31 2004-07-07 주식회사 효성 휘발성 유기화합물 제거용 금속산화물 촉매

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