KR101322050B1 - 촉매체 및 상기를 사용한 포름알데히드의 제거 방법 - Google Patents

촉매체 및 상기를 사용한 포름알데히드의 제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다공질 세라믹 페이퍼를 함유하는 세라믹 구조체; 및 상기 세라믹 구조체에 담지된 촉매 성분을 포함하는 촉매체 및 상기를 사용하여 포름알데히드를 제거하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 기공률 또는 비표면적 등의 특성이 우수한 세라믹 페이퍼로 제조된 구조체를 촉매 성분의 담체로 사용함으로써, 담지된 촉매 성분 및 처리 대상 물질이 반응할 수 있는 유효 면적을 극대화시킴으로써, 보다 탁월한 성능을 나타내는 촉매체 및 그 사용 방법을 제공할 수 있다.
유해 화학 물질, 포름알데히드, 세라믹 섬유, 세라믹 페이퍼, 세라믹 구조체, 제올라이트, 귀금속 물질, 활성 금속

Description

촉매체 및 상기를 사용한 포름알데히드의 제거 방법{Catalystic structures and formaldehyde-eliminating method using the same}
본 발명은 포름알데히드 등의 유해 가스를 효율적으로 제거할 수 있는 촉매체 및 그를 사용한 포름알데히드의 제거 방법에 관한 것이다.
아파트, 빌딩, 주택, 학교, 병원 또는 사무실 등과 같은 주거 환경 내에 부설된 벽재 또는 바닥재 등으로부터 방출되는 화학 물질은 인체에 매우 큰 악영향을 미칠 수 있고, 이에 따라 상기와 같은 화학 물질을 효율적으로 제거하기 위한 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.
이와 같은 유해 화학 물질의 대표적인 예로는 포름알데히드 등의 알데히드 화합물을 들 수 있는데, 이와 같은 화합물은 페인트, 벽지, 플라스틱 또는 합성 수지제 바닥재, 카페트, 창 또는 도어 등의 내장재에 주로 함유되어 있다.
위와 같은 유해 화학 물질을 제거하는 방법의 대표적인 예로서는 이산화티탄과 같은 금속 산화물 담체에, 팔라듐, 금 또는 은 등의 귀금속을 담지시킨 촉매 물 질을 사용하는 것이며, 이와 같은 촉매 물질은 주로 코디어라이트 계열의 세라믹 구조체에 담지된 상태로 사용되고 있다.
예를 들면, 일본특허공개공보 제1997-94436호는 포름알데히드 가스 산화용 촉매로서, 귀금속이 담지된 금속 산화물 담체을 코디어라이트 계열의 세라믹 구조체에 담지시킨 촉매를 개시하고 있다.
그러나, 상기와 같이 압출 방식으로 주로 제작되는 코디어라이트 계열의 구조체를 촉매의 담체로 사용할 경우, 촉매 반응이 구조체 상에서 노출된 표면에만 국한되어 일어나게 되고, 이에 따라 전체적인 유해 물질 분해능이 현저히 떨어지게 되는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 담지된 촉매 성분의 분해능을 극대화할 수 있는 다공성 세라믹 구조체 및 상기 구조체 내에 담지된 촉매 성분을 포함하는 촉매체 및 그 사용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 다공성 세라믹 페이퍼를 함유하는 세라믹 구조체; 및 상기 세라믹 구조체에 담지된 촉매 성분을 포함하는 촉매체를 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 상기 본 발명의 촉매체를 포름알데히드와 접촉시키는 단계를 포함하는 포름알데히드의 제거 방법을 제공한다.
본 발명에서는 촉매 성분을 기공률 및 비표면적 등의 특성이 탁월한 세라믹 페이퍼로 제조된 구조체에 담지시킴으로써, 담지된 촉매 성분 및 처리 대상 물질이 반응할 수 있는 유효 면적을 극대화시켜, 보다 탁월한 성능을 나타내는 촉매체를 제공할 수 있다.
본 발명은, 다공성 세라믹 페이퍼를 함유하는 세라믹 구조체; 및 상기 세라믹 구조체에 담지된 촉매 성분을 포함하는 촉매체에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 촉매 조성물을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에서는 촉매 성분을 담지하는 지지체로서 다공성 세라믹 페이퍼를 사용하여 제조된 세라믹 구조체를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 다공성 세라믹 페이퍼는, 예를 들면, 각종 세라믹 섬유를 원료로 한 일반적인 제지 공법을 통해 제조될 수 있다. 이와 같이 다공성 세라믹 페이퍼 등을 통하여 제조된 세라믹 구조체는, 압출 방식으로 제조되는 기존 코디어라이트 계열의 구조체에 비해 생산성이 우수하고, 그 기공 특성(ex. 기공 크기 및 기공률 등)도 용이하게 제어할 수 있는 이점이 있다.
구체적으로, 촉매 성분의 담지체로서 기존 압출 방식의 코디어라이트계 구조체를 사용할 경우에는, 촉매 반응이 구조체의 표면에 촉매 성분이 존재하는 부분에만 국한되어 일어나게 되나, 다공성 세라믹 페이퍼의 경우, 그 자체의 기공 특성을 우수하게 제어할 수 있기 때문에 담지된 촉매가 페이퍼 내부에 고정된 상태로 존재하고, 처리 대상 가스가 상기 페이퍼 내부로 확산되어 들어옴으로써, 촉매 성분 및 반응 물질의 유효 접촉 면적을 극대화시킬 수 있다.
본 발명의 세라믹 구조체는, 예를 들면, 첨부된 도 1에 나타난 바와 같이 세라믹 파형 페이퍼(112) 및 상기 파형 페이퍼에 부착된 세라믹 판형 페이퍼(111)를 포함하는 구조를 가질 수 있다. 세라믹 구조체가 위와 같이 3차원 망목 구조를 가짐으로 해서, 포함되는 촉매 성분의 반응 영역을 보다 극대화시킬 수 있다. 상기에서 세라믹 판형 및 파형 페이퍼(이하 「세라믹 페이퍼」로 통칭되는 경우가 있다.)는 세라믹 섬유를 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명에서 세라믹 페이퍼의 제조에 사용되는 세라믹 섬유는 일반적으로 1 ㎛ 내지 6 ㎛의 직경을 가질 수 있고, 그 평균 길이는 0.6 mm 내지 10 mm인 것이 바람직하다. 상기 길이가 0.6 mm 미만이면, 세라믹 페이퍼의 강도가 저하되거나, 목적하는 기공 특성이 얻어지지 않을 우려가 있고, 10 mm를 초과하면, 원료인 슬러리 내에서 섬유를 균일하게 분산시키는 것이 어려워져서 페이퍼의 불균일화가 야기되거나, 목적하는 기공 특성이 얻어지지 않을 우려가 있다.
본 발명에서 사용되는 세라믹 섬유는 내열성이 우수한 소재인 것이 바람직하다. 이와 같은 소재의 예로는 알루미늄 및/또는 규소를 포함하는 소재로서, 구체적으로는 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나, 알루미노 실리케이트, 알루미노 보로실리케이트 및 뮬라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 세라믹 페이퍼는 또한 상기 세라믹 섬유 100 중량부에 대하여, 5 중량부 내지 30 중량부의 유기 섬유를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 유기 섬유의 예로는 침엽수 펄프, 우드 섬유 또 는 헴프(hemp) 등의 천연 섬유; 및 나일론, 레이욘, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 아라미드 또는 아크릴 등의 합성 섬유를 들 수 있으며, 상기 중 일종 또는 이종 이상의 혼합을 사용할 수 있다.
상기와 같은 유기 섬유는 세라믹 페이퍼 내에서 세라믹 섬유 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 30 중량부의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 5 중량부 미만이면, 세라믹 그린 페이퍼의 인장 강도의 유지가 어려워 제조 과정에서 파형화가 곤란해질 우려가 있고, 30 중량부를 초과하면, 세라믹 구조체의 기공률이 과도하게 증가하거나, 구조체의 강도가 저하될 우려가 있다.
본 발명의 세라믹 페이퍼는 또한 전술한 세라믹 섬유 및 유기 섬유와 함께 5 중량부 내지 20 중량부의 바인더를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서는 사용할 수 있는 바인더의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 유기 바인더를 사용하는 것이 바람직하다.
사용될 수 있는 바인더의 예로는 에폭시계 바인더, 소듐 카복시메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리에틸렌옥시드(PEO), 메틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 정제 녹말, 덱스트린, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜, 파라핀, 왁스 에멀션 및 미결정 왁스(microcrystalline wax)의 일종 또는 이종 이상의 혼합을 들 수 있다.
이와 같은 바인더는 세라믹 섬유 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 20 중량부의 양으로 세라믹 페이퍼 내에 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 5 중량부 미만이면, 섬유간의 결합력이 저하될 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면, 세 라믹 그린 페이퍼의 유동성 및 접착성이 증가하여 작업성이 저하될 우려가 있다.
상기와 같은 성분을 포함하는 본 발명의 세라믹 페이퍼는 그 두께가 200㎛ 내지 500㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다. 상기 세라믹 페이퍼의 두께가 200㎛ 미만이면, 촉매 성분이 담지될 공간 및 구조체의 사용 시에 반응 물질이 확산되는 영역이 줄어들어 촉매 활성이 떨어질 우려가 있으며, 500㎛를 초과하면, 반응 물질이 확산되어야 할 영역이 지나치게 커져서 촉매 반응에 참여하지 못하는 촉매 성분의 양이 증가할 우려가 있다.
상기 세라믹 페이퍼는 또한 그 기공률이 60 내지 90%인 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 용어 「기공률」은 세라믹 구조체 전체 부피에 대한 기공의 부피를 의미한다. 상기 세라믹 페이퍼의 기공률이 60% 미만이면, 담지될 수 있는 촉매 성분의 감소하고, 또한 반응 물질의 확산 효율이 저하될 우려가 있으며, 90%를 초과하면, 존재하는 기공이 지나치게 많아져서 오히려 확산 효율이나 유효 반응 면적이 줄어들 우려가 있다.
이상과 같은 본 발명의 다공성 세라믹 구조체를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않는다.
예를 들면, 상기 다공성 세라믹 구조체는, 세라믹 그린 페이퍼를 파형화하여 세라믹 파형 페이퍼를 제조하는 제 1 단계;
상기 파형 페이퍼를 세라믹 판형 페이퍼와 부착시키는 제 2 단계;
제 2 단계를 거쳐 제조된 세라믹 페이퍼를 바인더로 코팅하는 제 3 단계; 및
제 3 단계를 거친 세라믹 페이퍼를 소성하는 제 4 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
상기 제 1 단계에서 사용되는 세라믹 그린 페이퍼는 세라믹 섬유, 유기 섬유 및 바인더를 포함하는 슬러리를 사용하여 제조될 수 있다. 이 때 상기 세라믹 그린 페이퍼를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 일반적인 제지 공법을 사용하면 된다.
상기에서 슬러리를 구성하는 각 성분의 구체적인 종류 및 함량은 전술한 바와 같다. 상기 슬러리는 전술한 성분을 물과 같은 일반적인 용매에 용해시켜 제조될 수 있으며, 이 때 슬러리 내에 세라믹 섬유의 함량은 고형분 기준으로 50 중량% 내지 80 중량%일 수 있으며, 70 중량% 내지 80 중량%인 것이 보다 바람직하다. 그러나, 상기 세라믹 섬유의 함량은 슬러리의 농도가 전체적인 공정이 원활하게 유지될 수 있을 정도로 유지된다면 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 세라믹 그린 페이퍼를 제조하는 과정에서는 공정 중 물의 원활한 제거를 위해 제지 장치에 진공 펌프를 연결하여, 상기 펌프를 통해 과량의 물을 제거하고, 압착기 등의 추가적인 수단을 통해 잔존하는 과량의 물을 제거할 수도 있다.
세라믹 그린 페이퍼에 사용되는 슬러리는 또한 바인더 성분 및 섬유 성분의 부착력의 추가적인 개선의 관점에서, pH 조절제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 pH 조절제의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 암모늄 알루미늄 설페이트(알룸)과 같은 범용의 수단을 사용할 수 있다. 상기 pH 조절 제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 슬러리의 pH를 5.5 내지 6.5 사이의 범위로 유지시킬 수 있는 양으로 첨가될 수 있다.
세라믹 그린 페이퍼를 사용하여 상기 제 1 단계에서 세라믹 파형 페이퍼를 제조하는 파형화 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 범용의 파형화 기기를 사용하여 수행할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 파형화 기기는 드럼의 골의 깊이가 약 1 내지 5 mm이고, 피치(pitch)가 각각 약 1 내지 5 mm이며, 표면 온도와 페이퍼의 공급 속도가 조절 가능하도록 구성되어 있는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 2 단계는 전술한 바와 같은 방식으로 제조된 세라믹 파형 페이퍼를 세라믹 판형 페이퍼에 부착하는 단계이다. 상기 단계에서 판형 및 파형 페이퍼의 부착은, 예를 들면, 세라믹 파형 페이퍼의 하부에 세라믹 판형 페이퍼를 위치시키고, 접촉면에 접착제를 도포한 후, 접착시켜 제조할 수 있다. 이 때 접착제는 당업계에서 범용되는 접착제를 사용할 수 있으며, 이는 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에서는 상기와 같이 판형 및 파형 페이퍼가 부착되어 제조된 세라믹 그린 페이퍼를 달팽이관 모양 또는 원통형 등과 같은 형상으로 권취하는 등의 공정을 거쳐 제 3 단계로 진입할 수 있다.
그러나, 이는 본 발명에서 세라믹 구조체를 제조하는 방법의 일 태양에 불과하며, 본 발명에서는 상기와 같이 세라믹 그린 페이퍼의 성형체에 대하여 후술하는 코팅 및/또는 소성 공정 등을 거친 세라믹 페이퍼를 사용하여 상기와 같은 허니컴 구조체를 제조할 수도 있다.
본 발명의 제 3 단계는 위와 같이 제조된 세라믹 성형체를 바인더 물질로 코팅하는 단계이다. 이와 같은 바인더 코팅 공정을 거친 후에 후술하는 소성 과정을 거치면, 코팅된 바인더에 의해 세라믹 페이퍼 등이 강고하게 응집되어 최종 구조체가 제조될 수 있다.
상기에서 사용될 수 있는 바인더의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야에서 공지된 일반적인 바인더 성분을 사용하면 된다. 본 발명에서는 특히 상기 바인더로서 무기 바인더 전구체 용액을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 바인더로서 무기 바인더 전구체 용액을 사용함으로 해서, 바인더가 다공성을 가지는 세라믹 그린 페이퍼의 모세관 효과를 통해 상기 페이퍼의 표면에 균일하게 도포될 수 있고, 후술하는 소성 과정에서 세라믹 섬유간의 결합력을 증진시켜, 구조체 전체의 기계적 강도를 현저히 개선할 수 있게 된다.
이 때 사용될 수 있는 무기 바인더 전구체 용액의 예로는 실리카 졸, 실란 용액, 실록산 용액, 알루미나 졸, 지르코니아 졸, 알루미늄 실리케이트 용액 또는 알루미늄 포스페이트 용액의 일종 또는 이종 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 3 단계에서 바인더를 세라믹 페이퍼에 코팅하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 함침, 도포 또는 분사 등의 통상의 방법으로 수행하면 된다.
본 발명에서는 상기와 같은 1차 코팅액으로의 도포 공정 후에 세라믹 그린 페이퍼를 건조하고, 이어지는 소성 공정에 적용할 수 있다. 이 때 건조 공정은 상온 내지 200℃의 온도에서 수행할 수 있으나, 건조 온도 및 시간은 충분한 건조가 이루어질 수 있도록 제어된다면 특별히 한정되지 않는다.
또한, 본 발명의 제 3 단계에서는 구조체의 기계적 강도 향상의 관점에서, 상기와 같은 바인더의 코팅 및 건조 공정을 수회 반복하여 수행할 수도 있다.
본 발명의 제 4 단계는 상기와 같은 코팅 처리를 거친 세라믹 그린 페이퍼를 소성하는 공정이며, 바인더 성분으로서 무기 바인더 전구체 용액을 사용한 경우, 이 과정에서 페이퍼에 균일하게 도포된 무기 바인더 전구체 용액이 섬유간의 강한 결합을 형성시켜, 구조체의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.
이 때 소성 공정의 조건은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 진공, 불활성 가스 또는 공기 중에서 400℃ 내지 1,200℃의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 온도가 400℃ 미만이면, 유기 성분의 제거가 불충분할 우려가 있고, 1,200℃를 초과하면, 코팅층에 포함되는 성분의 변형에 의해 강도가 저하될 우려가 있다.
또한, 이상 서술한 각 코팅 및/또는 소성 단계는 한번만 수행되어도 되지만, 구조체의 기계적 강도를 보다 개선하기 위하여는 전술한 각 코팅, 건조 및 소성 공정을 순차적으로 수회 반복하여 수행할 수도 있다.
본 발명의 촉매체는 이상과 같은 과정을 거쳐 제조될 수 있는 다공성 세라믹 구조체와 함께 상기 구조체에 담지된 촉매 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때 사용될 수 있는 촉매 성분의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 포름알데히드 등의 유해 물질의 제거에 사용되는 통상의 촉매 성분을 제한없이 사용할 수 있다.
본 발명에서는 특히 상기 촉매 성분으로서, 제올라이트; 상기 제올라이트에 담지된 귀금속 물질; 및 활성 금속을 포함하는 촉매 조성물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 촉매 조성물에서는 촉매 활성을 나타내는 귀금속 물질을 담지하는 담체로서 제올라이트를 사용한다. 본 발명에서 사용하는 용어 「제올라이트」는 결정성 알루미노 규산염을 총칭하는 용어로서, 천연적으로 생산되는 제올라이트 및 인공적으로 합성된 제올라이트를 포함하는 개념으로 사용된다.
본 발명에서는 이와 같이 제올라이트를 촉매 활성 물질의 담체로 사용함으로 해서, 적은 양을 촉매 활성 물질을 사용하면서도 우수한 촉매 활성을 나타내는 촉매 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 상기 제올라이트는 비표면적이 400m2/g 이상인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 600m2/g 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 용어 「비표면적」은 담체인 제올라이트의 단위 질량 당 표면적을 의미하는 것으로서, 상기 제올라이트의 비표면적이 400m2/g 미만이면, 흡착될 수 있는 촉매 활성 물질의 양이 줄어들게 되므로 촉매 활성이 저하될 우려가 있다.
상기에서 사용될 수 있는 제올라이트의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야에서 공지된 각종 제올라이트를 모두 사용할 수 있다.
이와 같은 제올라이트의 예로는 모르데나이트(mordenite), 페리에라이트(ferrierite), ZSM-5, β-제올라이트, Ga-실리케이트, Ti-실리케이트, Fe-실리케이트 또는 Mn-실리케이트 등의 일종 또는 이종 이상을 들 수 있다. 본 발명에서는 특히 상기 중 β-제올라이트를 사용하는 것이 보다 바람직하다. β-제올라이트는 다른 종류의 제올라이트에 비하여 기공률 및 비표면적 등의 특성이 우수하여, 본 발명의 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명의 촉매 성분에서 상기 제올라이트에 담지되어 사용되는 귀금속 물질은 포름알데히드 등의 유해 가스를 분해, 제거하는 촉매 활성을 나타내는 것으로서, 그 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 본 발명에서는 상기 귀금속 물질로서, 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt) 또는 금(Au) 등의 일종 또는 이종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서는 특히 가격 대비 촉매 활성이 우수하다는 점에서 팔라듐을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 상기 귀금속 물질은 담체로 사용되는 제올라이트 100 중량부에 대하여 0.25 내지 1 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 상기 함량이 0.25 중량부 미만이면, 촉매 활성이 저하될 우려가 있고, 1 중량부를 초과하면, 제올라이트 담체의 상대적인 유효 면적이 줄어들어 역시 촉매 활성이 저하되거나, 최종 조성물 의 가격이 지나치게 고가가 될 우려가 있다.
본 발명의 촉매 성분은 또한 전술한 각 성분에 추가로 활성 금속을 포함할 수 있다. 이와 같이 활성 금속이 포함됨으로 해서, 촉매 조성물에 적은 양의 귀금속이 포함될 경우에도 우수한 촉매 활성을 나타낼 수 있게 된다.
본 발명에서 사용될 수 있는 활성 금속의 종류는, 전술한 특성을 나타낼 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 망간(Mn), 세륨(Ce) 및 코발트 (Co)의 일종 또는 이종 이상을 사용할 수 있다.
상기와 같은 활성 금속은 귀금속 물질과 함께 담체인 제올라이트에 담지된 상태로 촉매 조성물에 포함되어 있을 수 있으며, 이 때 그 함량은 제올라이트 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부일 수 있다. 상기 함량이 5 중량부 미만이면, 활성 금속이 촉매 활성에 기여하는 정도가 작아질 우려가 있고, 20 중량부를 초과하면, 귀금속 물질 등 촉매 활성 성분의 상대적 함량이 작아져서, 촉매 조성물의 성능이 저하될 우려가 있다.
본 발명에서 상기 각각의 성분을 포함하는 촉매 조성물을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 촉매 조성물은 상술한 각각의 성분 또는 그 전구체를 사용하여, 일반적인 함침법, 침전법 또는 솔겔(sol-gel)법 등의 과정을 거쳐 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기와 같은 방식으로 제조된 촉매 성분을 전술한 다공성 세라믹 구조체에 담지시키는 방법 역시 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 본 발명에서는 상기 촉매 성분을 포함하는 슬러리 또는 현탁액에 세라믹 구조체를 침지시키거나, 또는 촉매 성분을 구조체 표면에 도포, 코팅하는 방법 등을 통해 담지시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 적절한 바인더 물질을 사용하여 촉매 성분을 다공성 세라믹 구조체에 담지시킬 수 있다.
본 발명은 또한, 전술한 본 발명에 따른 촉매체를 포름알데히드와 접촉시키는 단계를 포함하는 포름알데히드 제거 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명에 따른 포름알데히드 제거 방법에서는 제거하고자 하는 알데히드 화합물을 포함하는 가스를 본 발명의 촉매체에 접촉시킴으로써 포름알데히드가 이산화탄소로 전환시킬 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 포름알데히드 제거 방법에서 반응기 공간 속도는 1000 내지 5000 h-1일 수 있고, 바람직하게는 1000 내지 3500 h-1일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1000 내지 2000 h-1일 수 있다.
여기서, 『반응기 공간 속도』란 반응기에 유입되는 공급 가스의 양(m3/h)을 반응기가 차지하는 부피(m3)로 나누었을 때 산출되는 값을 의미한다. 예를 들면, 본 발명에 따른 촉매체가 구비된 촉매 반응기 내에 주입되는 포름알데히드 함유 가스 의 공급양을 시간 당 가스가 차지하는 부피로 측정하고, 상기 공급양을 상기 촉매 반응기가 차지하는 부피로 나누어 반응기 내에 포름알데히드 함유 가스가 주입되는 속도를 계산할 수 있다.
상기 반응기 공간 속도가 1000 h-1 미만인 경우, 포름알데히드의 전환 효율에 비하여 반응 처리 시간이 너무 길어지기 때문에 효율성이 저하될 우려가 있고, 5000 h-1를 초과하는 경우, 포름알데히드의 제거를 위해서는 고온의 에너지가 요구되므로 에너지 효율성이 저하될 우려가 있다.
상기 반응기는 분해 촉매 반응에서 일반적으로 사용되는 공지된 촉매 반응기는 모두 포함할 수 있고, 상기 반응기를 이용한 반응공정도 당업계에서 공지된 분해 촉매 방식을 통하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 알데히드 화합물을 포함하는 가스와 촉매체의 접촉 온도는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 40 내지 300℃일 수 있고, 바람직하게는 40 내지 200℃ 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 150 내지 200℃일 수 있다.
상기 접촉 온도가 40℃ 미만인 경우, 반응기 공간 속도가 이에 따라 더 낮아져야 하므로 반응 시간에 따른 효율성이 저하될 우려가 있고, 300℃를 초과하는 경우, 온도 상승에 따른 에너지 소모가 크다는 점에서 효율성이 저하될 우려가 있다.
다만, 본 발명에 따른 포름알데히드의 제거 방법에서 반응기 공간 속도 및 포름알데히드와 촉매체의 접촉 온도는 반응 시간, 가열에 따른 에너지 소모, 요구되는 전환율에 따라 상기 범위 내에서 적절하게 선택하여 조절할 수 있으며, 반응 기의 공간 속도 및 접촉 온도가 상기 예시된 범위에 제한되는 것은 아니다.
이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하도록 한다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
제조예 1: 촉매 성분의 제조
β-제올라이트 100 중량부에 대하여 팔라듐(Pd) 0.25 중량부 및 망간(Mn) 20 중량부를 포함하는 촉매 성분을 증류수와 3:7의 중량비율로 혼합하여 슬러리 용액을 제조하였으며, 상기 슬러리 용액을 10 중량부의 알루미나 졸(alumina sol) 바인더(binder)가 포함된 용액과 1:4의 중량비율로 혼합하여 최종 슬러리 용액을 제조하였다.
제조예 2: 세라믹 구조체의 제조
(1) 파형화된 세라믹 그린 페이퍼의 제조
물 2000 ml에 평균 길이 600 내지 1000 ㎛인 알루미나-실리카 섬유 4 g을 넣은 후, 강하게 교반하여 상기 섬유를 분산시켰다. 이어서, 상기에 유기 섬유로서 침엽수 펄프를 상기 세라믹 섬유 100 중량부를 기준으로 25 중량부로 투입하고, 아크릴계 바인더를 상기 섬유를 기준으로 10 중량부의 양으로 첨가하였다.
그 후, pH 3의 1% 암모늄 알루미늄 설페이트 수용액 1 ml를 넣어 전체 슬러 리 용액의 pH를 약 5.5로 조절하였다. 그 후, 상기 슬러리 내의 고형분들이 고루 섞이도록 계속적으로 약하게 교반하고, 제지 장치를 이용하여 두께 400 ㎛의 세라믹 그린 페이퍼를 제조하였다. 그 후, 상기에서 제조된 세라믹 그린 페이퍼를 상온에서 30분 동안 자연 건조한 뒤, 100℃의 건조 오븐에서 잔존하는 수분을 건조시켰다.
제조된 그린 페이퍼를 파형화 기기 (모델명: KIER, 골: 2 mm, 피치: 3 mm, 화성기기(제))를 사용하여 표면온도 150℃ 하에서 2 내지 10 m/분의 공급 속도로 파형화하여, 세라믹 파형 페이퍼를 제조하였다.
(2) 세라믹 판형 페이퍼의 제조
파형화 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 상기 (1)과 동일한 방법으로 세라믹 그린 페이퍼를 제조하고, 이를 세라믹 판형 페이퍼로 사용하였다.
(3) 세라믹 구조체의 제조
(1) 및 (2)에서 제조된 세라믹 판형 페이퍼 및 파형 페이퍼를 부착하여 원지를 제조하고, 상기 원지를 직경 3.5 cm, 높이 5 cm의 원통형으로 제조하였다. 이어서 제조된 원통형 그린 성형체를 실리카졸 (고형분 농도: 20%)에 담지한 후, 꺼내어 120℃의 오븐에서 건조시켰다.
한편, 물 100g에 아세트산 알루미늄(aluminium acetate) 32g을 첨가하고, 교반하면서 인산 230g을 서서히 첨가하여 무기 바인더의 전구체인 2차 코팅액을 제조 하였다. 상기 건조된 원통형 그린 성형체를 제조된 2차 코팅액에 함침한 후, 꺼내어 골 사이에 남은 용액을 제거하였다.
그 후, 상온에서 1 시간 동안 자연 건조한 후, 950℃의 온도에서 60분 동안 소성하고, 로(furnace) 내에서 냉각시켜, 세라믹 구조체를 제조하였다.
실시예 1
제조예 1에서 준비된 촉매 성분의 최종 슬러리 용액을 제조예 2에서 준비된 세라믹 구조체에 코팅한 후 110℃에서 건조하였다. 이러한 과정을 반복하여 상기 촉매 성분이 세라믹 구조체에 20 중량%로 코팅되도록 조절하였다. 이와 같이 촉매 성분이 코팅된 세라믹 구조체를 300℃에서 5시간 동안 소성하여 촉매체를 제조하였다.
시험예 1
실시예 1의 촉매체를 이용하여 반응기의 공간속도(1,000, 3,500 및 5,000 h-1)에 따른 포름알데히드(HCHO)의 분해반응 결과를 측정하였다. 여기서, 반응기 공간 속도는 반응기에 유입되는 공급가스 양을 반응기가 차지 하는 부피로 나누어서 계산하였다.
그 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, 반응기 공간 속도가 5,000 h-1일 경우 40℃에서 55%의 포름알데히드 전환율(HCHO conversion)을 보였으며, 공간속도가 낮 을수록 포름알데히드 전환율이 증가하는 경향을 나타내었다. 특히 공간속도가 1,000 h-1 경우 40℃의 저온에서도 100%의 전환율을 나타내었다.
도 1은 본 발명의 일 태양에 따른 다공성 세라믹 구조체를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 태양에 따른 포름알데히드의 제거 방법에 있어서, 반응기의 공간 속도 및 접촉 온도 변화에 따른 포름알데히드의 전환율을 나타낸 그래프이다.

Claims (15)

  1. 다공성 세라믹 페이퍼를 함유하는 세라믹 구조체; 및
    상기 세라믹 구조체에 담지된 촉매 성분을 포함하고,
    상기 촉매 성분은 제올라이트; 상기 제올라이트에 담지된 귀금속 물질; 및 망간, 세륨 및 코발트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 활성 금속을 포함하는 촉매체.
  2. 제 1 항에 있어서, 세라믹 구조체는 세라믹 파형 페이퍼 및 상기 파형 페이퍼에 부착된 세라믹 판형 페이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매체.
  3. 제 1 항에 있어서, 세라믹 페이퍼는 평균 길이는 0.6 mm 내지 10 mm인 세라믹 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매체.
  4. 제 1 항에 있어서, 세라믹 페이퍼는 두께가 200 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 촉매체.
  5. 제 1 항에 있어서, 세라믹 페이퍼는 기공률이 60 내지 90%인 것을 특징으로 하는 촉매체.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 제올라이트는 비표면적이 400m2/g 이상인 것을 특징으로 하는 촉매체.
  8. 제 1 항에 있어서, 제올라이트는 모르데나이트, 페리에라이트, ZSM-5, β-제올라이트, Ga-실리케이트, Ti-실리케이트, Fe-실리케이트 또는 Mn-실리케이트인 것을 특징으로 하는 촉매체.
  9. 제 1 항에 있어서, 귀금속 물질이 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 촉매체.
  10. 제 1 항에 있어서, 귀금속 물질은 제올라이트 100 중량부에 대하여 0.25 중량부 내지 1 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 촉매체.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서, 망간, 세륨 및 코발트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 활성 금속은 제올라이트 100 중량부에 대하여 5 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 촉매체.
  13. 제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 10 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 촉매체를 포름알데히드와 접촉시키는 단계를 포함하는 포름알데히드의 제거 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 반응기 공간속도는 1000 내지 5000 h-1인 것을 특징으로 하는 포름알데히드의 제거 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 접촉 온도는 40℃ 이상인 것을 특징으로 하는 포름알데히드의 제거 방법.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101417243B1 (ko) 2012-01-05 2014-07-09 (주)엘지하우시스 무기바인더를 포함한 유리섬유 보드 및 그의 제조 방법
CN102600838A (zh) * 2012-02-15 2012-07-25 河海大学 纳米银-二氧化钛负载多孔堇青石泡沫陶瓷催化剂及制备
CN103017465A (zh) * 2012-12-28 2013-04-03 合肥美的荣事达电冰箱有限公司 制冷设备
US10060632B2 (en) 2013-10-02 2018-08-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Cooking apparatus and method of controlling the same
WO2015185424A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-10 Haldor Topsøe A/S Gas treatment monolith article
CN104588127B (zh) * 2014-10-13 2018-06-05 宁波市雨辰环保科技有限公司 一种催化剂活化方法
JP6546738B2 (ja) * 2014-11-12 2019-07-17 日立造船株式会社 アルデヒド分解触媒および排ガス処理設備ならびに排ガス処理方法
JP6393591B2 (ja) 2014-11-12 2018-09-19 日立造船株式会社 アルデヒド分解触媒および排ガス処理設備ならびに排ガス処理方法
CN107377008A (zh) * 2017-07-25 2017-11-24 中国科学院城市环境研究所 一种载钯纤维基催化剂及其制备方法和用途
CN110496641A (zh) * 2018-05-18 2019-11-26 中国科学院大连化学物理研究所 一种室温下甲醛完全氧化催化剂和应用
CN109759080B (zh) * 2019-01-18 2021-11-05 湖北工业大学 甲醛氧化复合催化材料及其制备方法
CN111939974A (zh) * 2020-08-20 2020-11-17 江苏博霖环保科技有限公司 一种净化室内甲醛的钛硅分子筛复合材料的制备方法
CN113522354A (zh) * 2021-07-28 2021-10-22 几唯(苏州)新材料科技有限公司 一种分子筛负载型复合金属氧化物催化剂的制备及其应用
CN115870006A (zh) * 2022-11-29 2023-03-31 北京工业大学 一种用于低浓度甲醛降解的陶瓷基复合材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61230747A (ja) * 1985-04-05 1986-10-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 排ガス浄化用触媒担体
JPH09276709A (ja) * 1996-04-17 1997-10-28 Babcock Hitachi Kk 触媒ユニットと被処理ガス浄化装置
KR20080002881A (ko) * 2007-10-26 2008-01-04 즈도케미 쇼쿠바이 가부시키가이샤 암모니아 분해촉매 및 상기 촉매를 사용한 암모니아분해방법
KR20080113676A (ko) * 2007-06-25 2008-12-31 주식회사 엘지화학 신규한 촉매 담체 및 그를 사용하여 제조된 담지형 촉매

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5915028B2 (ja) * 1980-03-26 1984-04-07 ニチアス株式会社 触媒担体の製造法
JPS5910345A (ja) * 1983-06-06 1984-01-19 Nichias Corp 触媒の担体
JP2708631B2 (ja) * 1990-11-30 1998-02-04 株式会社日立製作所 臭い成分を含むガスの酸化、分解用触媒および応用製品
JPH06134307A (ja) * 1992-10-27 1994-05-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 触媒付きセラミックスシートとその製造方法
JP3221972B2 (ja) * 1993-04-22 2001-10-22 松下電器産業株式会社 触媒とそれを用いた触媒燃焼装置
PL327974A1 (en) * 1996-01-21 1999-01-04 Klaus Rennebeck Microlumenised ceramic material fibre, method of obtaining same and application thereof
JPH09313935A (ja) * 1996-05-31 1997-12-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 低級アルデヒド化合物の除去触媒および除去方法
JPH11276907A (ja) * 1998-03-30 1999-10-12 Nissan Motor Co Ltd 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法
ES2207134T3 (es) * 1998-05-06 2004-05-16 Institut Francais Du Petrole Catalizador a base de zeolita beta y de elemento promotor y procedimiento de hidrocraqueo.
JP2000015092A (ja) * 1998-07-02 2000-01-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガス処理用吸着剤、排ガス処理方法及び装置
KR100576985B1 (ko) * 1998-12-31 2006-07-19 주식회사 케이씨씨 연소배기가스 정화촉매 담체 제조용 세라믹 페이퍼
JP3715482B2 (ja) * 1999-11-04 2005-11-09 エヌ・イーケムキャット株式会社 水素含有ガス中の一酸化炭素選択酸化触媒並びに該触媒を用いた一酸化炭素除去方法及び固体高分子電解質型燃料電池システム
JP3829600B2 (ja) * 2000-01-31 2006-10-04 マツダ株式会社 吸着剤とそれを用いた吸着装置及びその他の物品並びに吸着方法
JP2002200150A (ja) * 2000-12-28 2002-07-16 Calsonic Kansei Corp 脱臭剤および脱臭フィルタ
US7060236B2 (en) * 2002-10-21 2006-06-13 Yan Tsoung Y Process for removing volatile organic compounds
JP2005278783A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 吸湿脱臭フィルタ及びそれを用いた除湿装置およびその製造方法
US7615194B2 (en) * 2005-01-26 2009-11-10 Nichias Corporation Purification composition and filter for ozone-containing exhaust gas
EP1890805A4 (en) * 2005-06-02 2010-03-03 Symyx Technologies Inc CATALYST FOR CO-OXIDATION, VOC COMBUSTION AND NOX REDUCTION, AND METHOD FOR ITS PREPARATION AND USE
JP2007144278A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Mitsubishi Electric Corp 脱臭装置およびそれを備えた空気調和装置
KR100817109B1 (ko) * 2006-03-23 2008-03-26 주식회사 엘지화학 허니컴 구조체용 세라믹 페이퍼의 제조방법 및 이를 이용한허니컴 구조체
US7910514B2 (en) * 2007-08-09 2011-03-22 Nissan Motor Co., Ltd. Inorganic fiber catalyst, production method thereof and catalyst structure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61230747A (ja) * 1985-04-05 1986-10-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 排ガス浄化用触媒担体
JPH09276709A (ja) * 1996-04-17 1997-10-28 Babcock Hitachi Kk 触媒ユニットと被処理ガス浄化装置
KR20080113676A (ko) * 2007-06-25 2008-12-31 주식회사 엘지화학 신규한 촉매 담체 및 그를 사용하여 제조된 담지형 촉매
KR20080002881A (ko) * 2007-10-26 2008-01-04 즈도케미 쇼쿠바이 가부시키가이샤 암모니아 분해촉매 및 상기 촉매를 사용한 암모니아분해방법

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