KR101648551B1 - 마이크로캡슐화된 흡착물질을 이용한 다공성 흡착제 및 이의 제조방법 - Google Patents

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고정곤
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Abstract

본 발명은 마이크로캡슐화된 흡착물질을 이용한 다공성 흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로는 복수의 흡착물질이 코팅된 다공성 흡착제 및 이의 제조방법으로, 제1흡착물질을 캡슐화하여 제2흡착물질과 반응하는 것을 미연에 방지함으로써 한 번의 코팅으로 복수의 흡착물질을 포함하는 다공성 흡착제를 제조하는 것을 특징으로 한다. 따라서 흡착물질을 여러 번 코팅하는 제조방법과 비교하였을 때, 각 코팅 단계 사이에 긴 건조시간을 둘 필요가 없으므로 흡착제의 생산성이 향상된다.
또한, 캡슐화한 제1흡착물질은 다공성 구조체의 기공에 깊숙이 스며들도록 하고, 제2흡착물질은 다공성 구조체의 표면에 코팅되도록 하여 각각의 흡착 성능을 십분 발휘할 수 있도록 한다.

Description

마이크로캡슐화된 흡착물질을 이용한 다공성 흡착제 및 이의 제조방법{A POROUS ABSORBENT USING MICRO-CAPSULATED ABSORBING MATERIAL AND A MANUFACTURING METHOD OF IT}
본 발명은 마이크로캡슐화된 흡착물질을 이용한 다공성 흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로는 복수의 흡착물질이 코팅된 다공성 흡착제 및 이의 제조방법으로, 어느 하나의 흡착물질을 캡슐화하여 다른 흡착물질과 반응하는 것을 미연에 방지함으로써 한 번의 코팅으로 복수의 흡착물질을 포함하는 다공성 흡착제를 제조하는 것을 특징으로 한다.
최근 환경과 건강에 대한 관심이 높아지면서 공기 중의 악취를 제거하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
이하의 [표 1]은 흡착제의 용도에 따라 각국에서 정한 악취제거의 대상을 나타낸 것이다.
국가 규격 용도 악취제거 대상가스
대한민국 CA 공기청정기 아세트알데히드, 암모니아, 아세트산
대한민국 KS 공기청정기 포름알데히드, 암모니아, 톨루엔
일본 JEMA 공기청정기 아세트알데히드, 암모니아, 아세트산, 오존
중국 GB 공기청정기 포름알데히드, 벤젠, 암모니아
독일 DIN 자동차 포름알데히드, 벤젠, n-부탄, 이산화항, 암모니아, NOx
[표 1]을 참조하면, 다양한 악취제거의 대상 물질 중 아세트 알데히드(Acetaldehyde), 포름 알데히드(Formaldehyde) 등의 알데히드(Aldehyde)류, 암모니아(Ammonia)가 대표적이라는 것을 알 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0091526호는 1차 아민(Amine)을 코팅한 흡착제를 사용하여 알데히드류를 제거하는 방법을 개시하고 있다. 이는 도 1에 도시된 화학식과 같은 쉬프 반응(Schiff reaction)을 일으켜 알데히드류를 제거하는 방법이다.
1차 아민을 사용하면 알데히드류를 높은 효율로 제거할 수 있다. 그러나 아민은 염기성의 물질이므로 암모니아를 제거하는데에는 적합하지 않다.
암모니아는 약염기(Weak base)이기 때문에 주로 염산, 황산 등의 강산(Strong acid)을 사용하여 제거한다.
이와 같이 제거대상에 따라 흡착제가 작용하는 메커니즘이 달라지기 때문에 단일 성분의 흡착제로는 다양한 악취물질을 제거할 수 없다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0091115호는 염산, 황산, 질산과 같은 산(Acid)을 첨착한 활성탄과, 아민기를 포함하는 구형 입자를 혼합하여 제조한 공기 정화용 필터에 관한 것이다.
이는 알데히드류를 제거할 수 있는 활성탄과 암모니아를 제거할 수 있는 입자를 개별적으로 제조하여 단순 혼합한 것이다. 따라서 알데히드류와 암모니아를 동시에 제거할 수 있으나, 활성탄과 입자를 별도로 제조해야 하는 번거로움이 있다.
또한 이와 같이 혼합된 흡착제는 단독으로 사용할 때와 비교해 성능이 떨어지는 문제가 있다. 예를 들면, 상기 활성탄 70중량%와 상기 입자 30중량%를 혼합하여 제조한 흡착제는 상기 활성탄 100중량%인 흡착제와 비교해 알데히드류의 제거 성능이 70% 밖에 되지 않는다. 흡착제는 주로 필터, 케이스 등에 충전되어 사용되기 때문에 정해진 함량 이상으로는 사용하기 어려운 경우가 많다. 따라서 이와 같이 혼합된 흡착제는 제품화하였을 때 성능 면에서 여러모로 불리한 점이 많았다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 구조체에 알데히드를 제거할 수 있는 아민(Amine)을 1차로 코팅하고, 암모니아를 제거할 수 있는 산(Acid)을 2차로 코팅하여 흡착제를 제조하고자 하는 시도가 있었다. 그러나 아민과 산이 혼합되면 염(Salt)이 만들어져 성능이 떨어지기 때문에 1차 코팅 후 아민을 완전히 건조시키기 위해 굉장히 긴 시간이 필요하다는 문제가 있었다.
따라서 다양한 악취물질을 효과적으로 제거할 수 있으면서도 제조하기 쉬운 흡착제의 개발이 절실히 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0091526호 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0091115호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다음과 같은 목적이 있다.
본 발명은 다양한 악취물질을 동시에 제거할 수 있는 다공성 흡착제를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 다양한 흡착물질을 구조체에 간단히 코팅할 수 있는 다공성 흡착제의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 아래와 같은 구성을 포함한다.
본 발명에 따른 다공성 흡착제는 활성탄 또는 제올라이트인 다공성 구조체, 상기 다공성 구조체의 기공에 코팅되고, 알데히드(Aldehyde)를 제거 대상으로 하는 제1흡착물질 및 상기 다공성 구조체의 표면에 코팅되고, 암모니아(Ammonia)를 제거 대상으로 하는 제2흡착물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 제1흡착물질은 1차 아민(Amine) 또는 술폰산(Sulfonic acid)일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예는 상기 다공성 구조체 100 중량부를 기준으로 상기 제1흡착물질을 3 내지 15 중량부로 포함하는 다공성 흡착제일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 제2흡착물질은 질산, 인산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 산(Acid)일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 제2흡착물질은 란타늄 클로라이드(lanthanum chloride), 바나듐 클로라이드(vanadium chloride), 황산망간(Manganese sulfate), 질산망간(Manganase nitrate), 요오드화 칼륨(potassium iodide) 또는 카본 콜로이드(Carbon colloid)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예는 상기 다공성 구조체 100 중량부를 기준으로 상기 제2흡착물질을 1 내지 15 중량부로 포함하는 다공성 흡착제일 수 있다.
본 발명에 따른 다공성 흡착제의 제조방법은 비극성용매와 제1흡착물질을 혼합하여 제1용액을 준비하는 단계, 극성용매와 제2흡착물질을 혼합하여 제2용액을 준비하는 단계, 상기 제1용액을 교반하여 비극성용매가 제1흡착물질을 에워싼 형태의 캡슐을 제조하는 단계, 상기 캡슐과 제2용액을 혼합하여 혼합용액을 준비하는 단계, 상기 혼합용액을 다공성 구조체에 코팅하는 단계, 상기 캡슐이 상기 다공성 구조체의 기공에 유입될 수 있도록 상기 다공성 구조체를 에이징(Aging)하는 단계 및 상기 다공성 구조체를 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 캡슐은 상기 제1용액을 3,000 내지 10,000 RPM으로 10 내지 30 분 교반하여 제조될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 코팅하는 단계는 상기 다공성 구조체를 코팅팬에 투입한 뒤, 상기 혼합용액을 25 내지 60℃의 온도 조건에서 다공성 구조체에 분사하는 스프레이 코팅(Spray coating)법으로 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 다공성 구조체로 친유성의 활성탄 또는 제올라이트를 사용하여, 상기 에이징하는 단계에서 상기 캡슐이 상기 다공성 구조체의 기공에 원활하게 유입될 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 건조하는 단계는 비극성용매의 끓는점(Boiling point)보다 높은 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 다공성 흡착제 및 이의 제조방법은 상기의 구성을 포함하여 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 다공성 흡착제는 다양한 악취물질을 동시에 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 다공성 흡착제는 단순 혼합 흡착제와 비교해 제품화하였을 때 흡착 성능이 떨어지지 않는다.
본 발명에 따른 다공성 흡착제의 제조방법은 아민(Amine)과 산(Acid)의 직접적인 접촉을 막아 염(Salt)이 생성되지 않으므로 흡착제의 성능이 떨어지지 않는다.
본 발명에 따른 다공성 흡착제의 제조방법은 한 번의 코팅으로 다양한 흡착물질을 구조체에 간단히 로딩(Loading)할 수 있다.
본 발명에 따른 다공성 흡착제의 제조방법에 따르면 다공성 흡착제의 악취물질 제거성능 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 1차 아민을 코팅한 흡착체가 알데히드류를 제거할 때 일어나는 1차 아민과 알데히드류 간의 쉬프 반응(Schiff reaction)을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명인 다공성 흡착제의 제조방법을 간략히 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명인 다공성 흡착제의 제조방법에 있어서, 제1용액의 캡슐제조단계 및 혼합용액 준비단계를 간략히 도시한 것이다.
도 4는 본 발명인 다공성 흡착제의 제조방법에 있어서, 혼합용액 코팅단계의 스프레이 코팅법을 설명하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명인 다공성 흡착제의 제조방법에 있어서, 혼합용액 코팅단계 및 에이징 단계에서 캡슐이 다공성 구조체의 기공에 스며드는 것을 설명하기 위한 것이다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 발명의 요지가 변경되지 않는 한 다양한 형태로 변형될 수 있다. 그러나 본 발명의 권리범위가 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되면 공지 구성 및 기능에 대한 설명은 생략한다. 본 명세서에서 "포함"한다는 것은 특별한 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명에 따른 다공성 흡착제는 다공성 구조체, 상기 다공성 구조체의 기공에 코팅되고 알데히드(Aldehyde)를 제거 대상으로 하는 제1흡착물질 및 상기 다공성 구조체의 표면에 코팅되고 암모니아(Ammonia)를 제거 대상으로 하는 제2흡착물질을 포함할 수 있다.
또한 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 상기 다공성 흡착제의 제조방법은 비극성용매와 제1흡착물질을 혼합하여 제1용액을 준비하는 단계, 극성용매와 제2흡착물질을 혼합하여 제2용액을 준비하는 단계, 상기 제1용액을 교반하여 비극성용매가 제1흡착물질을 에워싼 형태의 캡슐을 제조하는 단계, 상기 캡슐과 제2용액을 혼합하여 혼합용액을 준비하는 단계, 상기 혼합용액을 다공성 구조체에 코팅하는 단계, 상기 캡슐이 상기 다공성 구조체의 기공에 깊숙이 유입될 수 있도록 상기 다공성 구조체를 에이징(Aging)하는 단계 및 상기 다공성 구조체를 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 특징은 다음과 같다.
상기 다공성 흡착제는 제1흡착물질과 제2흡착물질을 포함하므로 알데히드와 암모니아를 동시에 제거할 수 있다.
상기 다공성 흡착제는 하나의 다공성 구조체에 제1흡착물질과 제2흡착물질이 코팅되어 있는 것이다. 제1흡착물질이 코팅된 다공성 구조체와 제2흡착물질이 코팅된 다공성 구조체를 일정 함량으로 혼합하여 사용하는 것이 아니므로 제품화하였을 때 흡착 성능이 저하되지 않는다.
상기 제1흡착물질과 제2흡착물질은 코팅된 위치가 명확히 구분된다. 따라서 서로 알데히드와 암모니아의 흡착을 방해하지 않으므로 각각의 흡착 성능을 십분 발휘할 수 있다.
상기 다공성 흡착제의 제조방법에 따르면 제1흡착물질을 캡슐화하여 제2흡착물질과 혼합한 혼합용액을 사용하기 때문에 한 번의 코팅으로 제1흡착물질과 제2흡착물질을 상기 다공성 구조체에 로딩할 수 있다. 따라서 흡착물질을 여러 번 코팅하는 제조방법과 비교하였을 때, 각 코팅 단계 사이에 긴 건조시간을 둘 필요가 없으므로 흡착제의 생산성이 향상된다.
이하 본 발명의 기술적 특징에 대한 이해를 돕기 위해 다공성 흡착제의 각 제조단계를 구체적으로 설명한다.
도 2의 제1용액 준비단계는 비극성용매와 제1흡착물질을 혼합하여 제1용액을 제조하는 단계이다.
상기 비극성용매는 그 종류가 특별히 한정되지 않으나 바람직하게는 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate)를 사용할 수 있다.
상기 제1흡착물질은 아세트알데히드(Acetaldehyde), 포름알데히드(Formaldehyde) 등의 알데히드를 제거 대상으로 하는 흡착물질이다. 1차 아민(Amine) 또는 술폰산(Sulfonic acid)을 사용할 수 있으나, 1차 아민을 사용하는 것이 더 바람직할 수 있다.
상기 1차 아민은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 의미로서, 아민기(NH3)에서 하나의 수소가 알킬기(Alkyl)로 치환된 것을 말한다.
본 발명에서 상기 1차 아민은 사이클로헥실 아민(Cyclohexyl amine), 옥타데실아민(Octadecylamine), 에틸렌 아민(Ethylene amine), p-아미노벤조산(p-aminobenzoic acid) 또는 타우린(Taurine)일 수 있다.
본 발명에서 상기 술폰산은 술팜산(Sulfamic acid) 또는 술파닐산(Sulfanilic acid)일 수 있다.
상기 다공성 흡착제는 상기 다공성 구조체 100 중량부를 기준으로 상기 제1흡착물질을 3 내지 15 중량부 포함할 수 있다. 3 중량부 미만이면 상기 제1흡착물질의 알데히드 제거 효과가 미미할 수 있다. 15 중량부 초과이면 후술할 캡슐이 불안정할 수 있다. 게다가 상기 제1흡착물질이 상기 다공성 구조체에 과다하게 첨착되어 기공이 막혀버릴 수 있다. 이는 흡착 비표면적의 감소로 이어지므로 알데히드의 제거 효과가 낮아질 수 있다.
도 2의 캡슐제조단계는 상기 제1용액을 빠른 속도로 교반하여 비극성용매가 제1흡착물질을 에워싼 형태의 캡슐을 제조하는 단계이다. 바람직하게는 마이크로캡슐을 제조하는 기술을 이용할 수 있다.
상기 제1용액은 극성의 제1흡착물질(1차 아민 또는 술폰산)과 비극성용매를 혼합한 것이다. 상기 제1흡착물질은 성질이 다른 비극성용매에 녹지 않는다. 따라서 상기 제1용액을 빠른 속도로 교반하면 마이크로캡슐화 또는 에멀젼화된다.
도 3은 상기 제1용액(10)을 교반하여 제조한 캡슐(20)을 도시한다. 상기 캡슐을 형성하는 벽물질(벽재물질, 21)은 비극성용매이고, 상기 벽물질에 봉입되는 심물질(중심물질, 23)은 제1흡착물질이다.
상기 캡슐의 입자 크기는 교반 속도 및 시간에 큰 영향을 받는다. 일반적으로 교반 속도가 크면 입자가 작은 캡슐을 얻을 수 있다. 본 발명에서 상기 캡슐은 다공성 구조체의 기공에 유입될 수 있어야 한다. 따라서 교반 속도와 시간을 조절하여 상기 캡슐의 입자 크기를 상기 다공성 구조체의 기공 크기에 맞추는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에서는 상기 캡슐의 입자 크기가 마이크로 단위가 될 수 있도록 교반 속도 3,000 내지 10,000 RPM, 교반 시간 10 내지 30 분의 조건으로 상기 제1용액을 교반하는 것이 바람직할 수 있다.
도 2의 제2용액 준비단계는 극성용매와 제2흡착물질을 혼합하여 제2용액을 제조하는 단계이다.
상기 극성용매는 그 종류가 특별히 한정되지 않으나 바람직하게는 물을 사용할 수 있다.
상기 제2흡착물질은 암모니아(Ammonia)를 제거 대상으로 하는 흡착물질이다. 바람직하게는 질산, 인산 또는 황산을 사용할 수 있다.
또한 상기 제2흡착물질은 추가적인 극성용질을 더 포함할 수 있다. 상기 극성용질을 더 포함함으로써 제거할 수 있는 악취물질의 폭을 넓힐 수 있다. 상기 제2흡착물질은 극성용매, 그 중에서도 물과 혼합된다. 물은 용해도가 좋기 때문에 제2흡착물질이 극성용질을 더 포함하더라도 고르게 분산되지 않는 등의 문제가 생기지 않는다.
상기 극성용질로 란타늄 클로라이드(lanthanum chloride), 바나듐 클로라이드(vanadium chloride)를 사용하면 벤젠을 흡착할 수 있고, 요오드화 칼륨(potassium iodide)을 사용하면 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx)을 흡착할 수 있으며, 황산망간(Manganese sulfate)및 질산망간(Manganese nitrate)을 사용하면 메틸 메르캅탄(Methyl mercaptan)을 흡착할 수 있고, 카본 콜로이드(Carbon colloid)를 사용하면 라돈(Radon)을 흡착할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면 상기 제2흡착물질에 다양한 극성용질을 더 첨가함으로써 알데히드, 암모니아뿐만 아니라 다른 악취물질도 함께 제거할 수 있는 다공성 흡착제를 제조할 수 있다.
상기 다공성 흡착제는 상기 다공성 구조체 100 중량부를 기준으로 상기 제2흡착물질을 1 내지 15 중량부 포함할 수 있다. 1 중량부 미만이면 상기 제2흡착물질이 암모니아 등의 목적 물질 제거 효과가 미미할 수 있다. 15 중량부 초과이면 상기 제2흡착물질이 상기 다공성 구조체에 과다하게 첨착되어 기공이 막혀버릴 수 있다. 이는 흡착 비표면적의 감소로 이어지므로 목적 물질의 제거 효과가 낮아질 수 있다.
도 2의 혼합용액 준비단계는 상기 제1용액을 교반하여 제조한 캡슐과 상기 제2용액을 혼합하는 단계이다. 이에 따라 도 3과 같은 혼합용액(40)을 제조할 수 있다.
전술한 바와 같이 1차 아민(제1흡착물질)과 산(제2흡착물질)이 만나면 염(Salt)을 생성하는 반응이 일어난다. 따라서 종래에는 다공성 구조체에 상기 두 물질을 코팅할 때, 1차 아민을 먼저 코팅하고 이를 완전히 건조시킨 뒤 산을 코팅하는 방법을 사용하였다.
반면에 본 발명은 1차 아민이 비극성용매에 봉입되어 있는 캡슐과 제2용액을 혼합하여 혼합용액을 제조하기 때문에, 1차 아민과 산이 접촉하지 않는다. 따라서 혼합용액을 만들어도 종래와 같이 염(Salt)이 형성되지 않기 때문에, 한 번의 코팅으로 1차 아민과 산을 다공성 구조체에 로딩할 수 있다.
도 2의 혼합용액 코팅단계는 상기 혼합용액을 다공성 구조체에 코팅하는 단계이다. 상기 혼합용액의 코팅은 다양한 방법으로 수행될 수 있으나, 상기 혼합용액이 상기 다공성 구조체에 고르게 코팅될 수 있도록 스프레이 코팅(Spray coating)법을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
도 4는 상기 혼합용액(40)을 스프레이 코팅법으로 상기 다공성 구조체(50)에 코팅하는 과정을 간략히 도시한 것으로, 코팅팬(60)의 단면도이다. 상기 다공성 구조체(50)를 코팅팬(60)에 투입한 뒤 상기 코팅팬(60)을 회전시키고, 상기 혼합용액(40)을 25 내지 60℃의 온도 조건에서 다공성 구조체(50)에 분사할 수 있다.
상기 혼합용액 코팅단계에서 상기 혼합용액에 포함된 제2용액의 극성용매는 그 일부가 공기 중으로 증발된다. 본 발명에서는 상기 극성용매로 물을 사용하고, 도 3과 같이 상기 극성용매(31)가 상기 혼합용액(40)의 베이스를 이루고 있기 때문에 공기 중에 쉽게 증발될 수 있다. 상기 스프레이 코팅법을 사용하면 상기 혼합용액이 미세 입자로 분사되기 때문에 상기 극성용매가 더 쉽게 증발될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 극성용매가 증발됨에 따라 캡슐과 제2용액의 젖음(Wetting) 정도에 차이가 생겨 다공성 구조체(50)의 기공(51)으로의 침투 정도가 달라진다. 캡슐(20)의 유동성이 제2용액의 유동성보다 커지기 때문에 상기 캡슐(20)이 상기 다공성 구조체(50)의 기공(51)으로 먼저 유입된다.
도 2의 에이징 단계는 캡슐이 상기 다공성 구조체의 기공에 더 깊숙이 스며들게 하고, 제2용액이 상기 다공성 구조체의 표면에 위치할 수 있도록 상기 다공성 구조체를 일정 시간 동안 보존하는 단계이다.
본 발명에서 상기 다공성 구조체는 친유성의 활성탄 또는 제올라이트를 사용할 수 있다. 상기 캡슐은 벽물질이 비극성용매이므로 제2용액보다 상기 다공성 구조체와 친하다. 같은 친유성의 성질이 있기 때문이다. 따라서 도 5에 도시된 바와 같이, 에이징 단계에서 상기 캡슐(20)은 상기 다공성 구조체(50)의 기공(51)으로 더욱 깊숙이 침투하게 된다.
상기 에이징 단계에서 캡슐(20)은 상기 다공성 구조체(50)의 기공(51)에 깊숙이 스며들고, 제2용액은 (일부는 상기 기공의 입구에 위치할 수 있으나) 대부분 상기 다공성 구조체의 표면에 코팅된다.
이와 같이 제1흡착물질이 코팅된 부분과 제2흡착물질이 코팅된 부분이 명확히 구분되므로 각 흡착물질의 악취물질에 대한 흡착 성능이 충분히 발휘될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 캡슐이 상기 다공성 구조체의 기공에 스며들게 하는 원리는 두 가지이다. 첫째는, 혼합용액 코팅단계에서 극성용매가 증발함에 따라 캡슐(제1용액)의 유동성이 제2용액의 유동성보다 커지기 때문이고, 둘째는 친유성인 비극성용매를 포함하는 캡슐(제1용액)이 제2용액보다 상기 다공성 구조체와 더 친하기 때문이다.
도 2의 건조 단계는 제1용액(캡슐)의 비극성용매와 제2용액의 극성용매를 완전히 건조시키는 단계이다.
상기 제1흡착물질이 다공성 구조체의 기공에 완전히 코팅되기 위해서는 상기 캡슐이 터져야 한다. 따라서 상기 건조 단계는 상기 비극성용매의 끓는점보다 높은 온도에서 수행하는 것이 바람직할 수 있다.
일예로 상기 비극성용매로 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate)를 사용하는 경우, 이의 끓는점이 약 90℃이기 때문에, 상기 건조 단계는 이보다 높은 온도에서 수행해야 한다.
이 때 상기 제2용액의 극성용매도 완전히 건조되므로 상기 제2흡착물질도 상기 다공성 구조체의 표면에 코팅된다.
상기 건조 단계까지 완료하면 도 5에 도시된 바와 같이 기공에는 제1흡착물질이 코팅되고, 표면에는 제2흡착물질이 코팅된 다공성 흡착제를 얻을 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 제시한다. 다만 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것이며, 이로써 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
실시예1
(1) 제1용액의 제조
비극성용매인 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate)에 제1흡착물질로서 p-아미노벤조산(p-aminobenzoic acid)을 혼합하여 제1용액을 제조하였다.
후술할 조립활성탄소 100 중량부를 기준으로 상기 디메틸카보네이트는 10 중량부, 상기 p-아미노벤조산은 4 중량부를 사용하였다.
(2) 제1용액의 캡슐화
상기 제1용액을 3,000 ~ 10,000 RPM으로 10 ~ 30 분 동안 교반하여 캡슐을 제조하였다.
(3) 제2용액의 제조
극성용매인 물(Water)에 제2흡착물질로서 인산을 혼합하여 제2용액을 제조하였다.
후술할 조립활성탄소 100 중량부를 기준으로 상기 물은 20 중량부, 상기 인산은 10 중량부를 사용하였다.
(4) 혼합용액의 제조
상기 캡슐과 상기 제2용액을 혼합하여 혼합용액을 제조하였다.
(5) 혼합용액의 코팅
조립활성탄소(스리랑카 Haycarb 社의 야자계 3Φ)를 코팅팬에 투입한 뒤 상기 혼합용액을 45℃의 온도 조건에서 상기 조립활성탄소에 스프레이 코팅하였다.
(6) 에이징 단계
혼합용액이 코팅된 조립활성탄소를 10 분 동안 에이징(Aging)하였다.
(7) 건조 단계
상기 조립활성탄소를 140℃에서 5 시간 동안 건조하여 다공성 흡착제를 완성하였다.
(8) 필터 제조 단계
상기 다공성 흡착제 200g을 310×280×10T의 허니컴(honeycomb) 모양의 플라스틱에 넣고 메쉬망을 붙여 필터를 제조하였다.
실시예2
(1) 제1용액의 제조
비극성용매인 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate)에 제1흡착물질로서 p-아미노벤조산(p-aminobenzoic acid)을 혼합하여 제1용액을 제조하였다.
후술할 조립활성탄소 100 중량부를 기준으로 상기 디메틸카보네이트는 15 중량부, 상기 p-아미노벤조산은 10 중량부를 사용하였다.
(2) 제1용액의 캡슐화
상기 실시예1과 동일한 방법으로 제1용액을 캡슐화하였다.
(3) 제2용액의 제조
극성용매인 물(Water)에 제2흡착물질로서 인산을 혼합하여 제2용액을 제조하였다.
후술할 조립활성탄소 100 중량부를 기준으로 상기 물은 25 중량부, 상기 인산은 5 중량부를 사용하였다.
(4) 혼합용액의 제조
상기 캡슐과 상기 제2용액을 혼합하여 혼합용액을 제조하였다.
(5) 혼합용액의 코팅
조립활성탄소(일본 JEC 社의 석탄계 2Φ)를 코팅팬에 투입한 뒤 상기 혼합용액을 30℃의 온도 조건에서 상기 조립활성탄소에 스프레이 코팅하였다.
(6) 에이징 단계
상기 실시예1과 동일한 방법으로 상기 조립활성탄소를 에이징하였다.
(7) 건조 단계
상기 실시예1과 동일한 방법으로 상기 조립활성탄소를 건조하여 다공성 흡착제를 제조하였다.
(8) 필터 제조 단계
상기 다공성 흡착제를 사용하여 실시예1과 동일한 방법으로 필터를 제조하였다.
실시예3
(1) 제1용액의 제조
비극성용매인 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate)에 제1흡착물질로서 술파닐산(Sulfanilic acid)을 혼합하여 제1용액을 제조하였다.
후술할 조립활성탄소 100 중량부를 기준으로 상기 디메틸카보네이트는 20 중량부, 상기 술파닐산은 15 중량부를 사용하였다.
(2) 제1용액의 캡슐화
상기 실시예1과 동일한 방법으로 제1용액을 캡슐화하였다.
(3) 제2용액의 제조
극성용매인 물(Water)에 제2흡착물질로서 인산을 혼합하여 제2용액을 제조하였다.
후술할 조립활성탄소 100 중량부를 기준으로 상기 물은 20 중량부, 상기 인산은 6 중량부를 사용하였다.
(4) 혼합용액의 제조
상기 캡슐과 상기 제2용액을 혼합하여 혼합용액을 제조하였다.
(5) 혼합용액의 코팅
조립활성탄소(태국 Carbokarn 社의 야자계 8×16메쉬)를 코팅팬에 투입한 뒤 상기 혼합용액을 25℃의 온도 조건에서 상기 조립활성탄소에 스프레이 코팅하였다.
(6) 에이징 단계
상기 실시예1과 동일한 방법으로 상기 조립활성탄소를 에이징하였다.
(7) 건조 단계
상기 실시예1과 동일한 방법으로 상기 조립활성탄소를 건조하여 다공성 흡착제를 제조하였다.
(8) 필터 제조 단계
상기 다공성 흡착제를 시트형태로 제작하여 310×280 크기로 자르고 메쉬망을 붙여 필터를 제조하였다.
실시예4
(1) 제1용액의 제조
비극성용매인 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate)에 제1흡착물질로서 옥타데실아민(Octadecylamine)을 혼합하여 제1용액을 제조하였다.
후술할 조립활성탄소 100 중량부를 기준으로 상기 디메틸카보네이트는 10 중량부, 상기 옥타데실아민은 3 중량부를 사용하였다.
(2) 제1용액의 캡슐화
상기 실시예1과 동일한 방법으로 제1용액을 캡슐화하였다.
(3) 제2용액의 제조
극성용매인 물(Water)에 제2흡착물질로서 인산을 혼합하여 제2용액을 제조하였다.
후술할 조립활성탄소 100 중량부를 기준으로 상기 물은 20 중량부, 상기 인산은 15 중량부를 사용하였다.
(4) 혼합용액의 제조
상기 캡슐과 상기 제2용액을 혼합하여 혼합용액을 제조하였다.
(5) 혼합용액의 코팅
조립활성탄소(태국 CGC 社의 야자계 30×140메쉬)를 코팅팬에 투입한 뒤 상기 혼합용액을 35℃의 온도 조건에서 상기 조립활성탄소에 스프레이 코팅하였다.
(6) 에이징 단계
상기 실시예1과 동일한 방법으로 상기 조립활성탄소를 에이징하였다.
(7) 건조 단계
상기 실시예1과 동일한 방법으로 상기 조립활성탄소를 건조하여 다공성 흡착제를 제조하였다.
(8) 필터 제조 단계
상기 다공성 흡착제를 바인더를 사용하여 310×280×10T 크기의 콜게이트 형태로 만들어 필터를 제조하였다.
실시예5
(1) 제1용액의 제조
비극성용매인 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate)에 제1흡착물질로서 p-아미노벤조산(p-aminobenzoic acid)을 혼합하여 제1용액을 제조하였다.
후술할 조립활성탄소 100 중량부를 기준으로 상기 디메틸카보네이트는 10 중량부, 상기 p-아미노벤조산은 4 중량부를 사용하였다.
(2) 제1용액의 캡슐화
상기 실시예1과 동일한 방법으로 제1용액을 캡슐화하였다.
(3) 제2용액의 제조
극성용매인 물(Water)에 제2흡착물질로서 인산 및 란타늄 클로라이드(Lanthanum chloride)를 혼합하여 제2용액을 제조하였다.
후술할 조립활성탄소 100 중량부를 기준으로 상기 물은 20 중량부, 상기 인산은 10 중량부, 상기 란타늄 클로라이드는 1 중량부를 사용하였다.
(4) 혼합용액의 제조
상기 캡슐과 상기 제2용액을 혼합하여 혼합용액을 제조하였다.
(5) 혼합용액의 코팅
조립활성탄소(스리랑카 Haycarb 社의 야자계 3Φ)를 코팅팬에 투입한 뒤 상기 혼합용액을 60℃의 온도 조건에서 상기 조립활성탄소에 스프레이 코팅하였다.
(6) 에이징 단계
상기 실시예1과 동일한 방법으로 상기 조립활성탄소를 에이징하였다.
(7) 건조 단계
상기 실시예1과 동일한 방법으로 상기 조립활성탄소를 건조하여 다공성 흡착제를 제조하였다.
(8) 필터 제조 단계
상기 다공성 흡착제를 사용하여 실시예1과 동일한 방법으로 필터를 제조하였다.
상기 실시예1 내지 실시예5의 실험 조건은 이하의 [표 2]와 같다.
조건 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
제1흡착물질
 p-아미노벤조산 p-아미노벤조산 술파닐산 옥타데실아민 p-아미노벤조산
4 중량부 10 중량부 15 중량부 3 중량부 4 중량부
제2흡착물질
 인산 인산 인산 인산 인산
란타늄 클로라이드
10 중량부 2 중량부 6 중량부 15 중량부 10중량부,
1 중량부
다공성구조체 스리랑카 Haycarb 社의
야자계 3Φ		 일본 JEC 社의 석탄계 2Φ 태국 Carbokarn 社의 야자계 8×16메쉬 태국 CGC 社의 야자계 30×140메쉬 스리랑카 Haycarb 社의 야자계 3Φ
스프레이
코팅온도		 45℃ 30℃ 25℃ 35℃ 60℃
비교예1
혼합용액을 코팅하지 않은 조립활성탄소(스리랑카 Haycarb 社의 야자계 3Φ) 200g을 310×280×10T의 허니컴(honeycomb) 모양의 플라스틱에 넣고 메쉬망을 붙여 필터를 제조하였다.
비교예2
극성용매인 물(Water)에 인산을 혼합하여 용액을 제조하였다. 후술할 조립활성탄소 100 중량부를 기준으로 상기 물은 40 중량부, 상기 인산은 6 중량부를 사용하였다.
조립활성탄소(일본 JEC 社의 석탄계 2Φ)를 코팅팬에 투입한 뒤 상기 용액을 60℃의 온도 조건에서 상기 조립활성탄소에 스프레이 코팅하였다.
상기 조립활성탄소를 140℃에서 5 시간 동안 건조하였다.
상기 조립활성탄소 200g을 310×280×10T의 허니컴(honeycomb) 모양의 플라스틱에 넣고 메쉬망을 붙여 필터를 제조하였다.
비교예3
비극성용매인 디메틸카보네이트(Dimethylcarbonate)에 p-아미노벤조산(p-aminobenzoic acid)을 혼합하여 용액을 제조하였다. 후술할 조립활성탄소 100 중량부를 기준으로 상기 디메틸카보네이트는 30 중량부, 상기 p-아미노벤조산은 10 중량부를 사용하였다.
조립활성탄소(일본 JEC 社의 석탄계 2Φ)를 코팅팬에 투입한 뒤 상기 용액을 25℃의 온도 조건에서 상기 조립활성탄소에 스프레이 코팅하였다.
상기 조립활성탄소를 140℃에서 5 시간 동안 건조하였다.
상기 조립활성탄소 200g을 310×280×10T의 허니컴(honeycomb) 모양의 플라스틱에 넣고 메쉬망을 붙여 필터를 제조하였다.
비교예4
비교예2와 비교예3의 조립활성탄소를 7 : 3의 질량비로 혼합한 뒤, 200g을 취하여 310×280×10T의 허니컴(honeycomb) 모양의 플라스틱에 넣고 메쉬망을 붙여 필터를 제조하였다.
비교예5
실시예3과 동일한 방법으로 제1용액과 제2용액을 제조하였다. 다만 본 비교예5에서는 상기 제1용액의 캡슐화를 수행하지 않았다.
조립활성탄소(태국 Carbokarn 社의 야자계 8×16메쉬)를 코팅팬에 투입한 뒤 상기 제1용액을 10℃의 온도 조건에서 상기 조립활성탄소에 스프레이 코팅하였다. 상기 조립활성탄소를 140℃에서 5 시간 동안 건조하여 상기 제1용액을 완전히 건조시켰다.
상기 조립활성탄소를 코팅팬에 투입한 뒤 상기 제2용액을 70℃의 온도 조건에서 상기 조립활성탄소에 스프레이 코팅하였다. 상기 조립활성탄소를 140℃에서 5 시간 동안 건조하여 상기 제2용액을 완전히 건조시켰다.
상기 조립활성탄소를 시트형태로 제작하여 310×280 크기로 자르고 메쉬망을 붙여 필터를 제조하였다.
비교예6
실시예5와 동일한 방법으로 제1용액과 제2용액을 제조하였다. 다만 본 비교예6에서는 제1흡착물질인 p-아미노벤조산을 16 중량부 사용하였다.
비교예7
실시예5와 동일한 방법으로 제1용액과 제2용액을 제조하였다. 다만 본 비교예7에서는 제2흡착물질인 인산을 16 중량부 사용하였다.
측정예1 - CA 규격 시험 (SPS-KACA002-132)
상기 실시예와 비교예에서 제조한 필터의 악취물질 흡착성능을 측정하였다. 한국공기 청정협회의 실내공기청정기 CA 인증규격(SPS-KACA002-132)에 의거하여 실험하였다.
가스발생기를 이용하여 4m3의 챔버(Chamber) 내의 암모니아, 아세트알데히드, 아세트산 초기 농도를 10±1 ppm으로 설정하였다. 상기 실시예와 비교예에서 제조한 필터를 장착한 공기청정기를 30분간 작동시킨 뒤 각 가스의 농도를 측정하였다.
초기 및 30분 후 가스 농도는 검지관으로 측정하였다.
CA 규격에서 탈취 효율은 아래와 같이 정의한다.
Figure 112015085044427-pat00001
Figure 112015085044427-pat00002
Figure 112015085044427-pat00003
Figure 112015085044427-pat00004
Figure 112015085044427-pat00005
Figure 112015085044427-pat00006
측정예1의 결과는 아래의 [표 3]과 같다.
가스 제거율(%) 탈취율(%)

실시예1
 암모니아 100
93
아세트알데히드 85
아세트산 100

실시예2
 암모니아 90
91
아세트알데히드 90
아세트산 95

실시예3
 암모니아 100
90
아세트알데히드 84
아세트산 91

실시예4
 암모니아 100
88
아세트알데히드 78
아세트산 96

실시예5
 암모니아 94
93
아세트알데히드 92
아세트산 95

비교예1
 암모니아 66
54
아세트알데히드 35
아세트산 80

비교예2
 암모니아 98
63
아세트알데히드 35
아세트산 85

비교예3
 암모니아 30
65
아세트알데히드 80
아세트산 70

비교예4
 암모니아 60
72
아세트알데히드 73
아세트산 82

비교예5
 암모니아 82
71
아세트알데히드 52
아세트산 96

비교예6
 암모니아 78
72
아세트알데히드 58
아세트산 92

비교예7
 암모니아 98
72
아세트알데히드 48
아세트산 94
표 3을 참조하면, 실시예의 필터는 암모니아와 아세트알데히드를 동시에 높은 제거율로 흡착한다는 것을 알 수 있다. 따라서 실시예의 필터는 비교예의 필터보다 높은 탈취율을 보인다.
측정예2 - KS 규격 시험
상기 실시예와 비교예에서 제조한 필터의 악취물질 흡착성능을 측정하였다. 한국 지식경제부(현 산업통상자원부) 산하 기술표준원의 공기청정기 KS 인증 규격(KS C 9314:2009)에 의거하여 실험하였다.
가스발생기를 이용하여 8m3의 챔버(Chamber) 내의 암모니아, 포름알데히드, 톨루엔 초기 농도를 10±1 ppm으로 설정하였다. 상기 실시예와 비교예에서 제조한 필터를 장착한 공기청정기를 30분간 작동시킨 뒤 각 가스의 농도를 측정하였다.
초기 및 30분 후 가스 농도는 GC6890/MS5973(Hewlett-Packard 社) 및 ppbRAE3000(RAE 社)로 측정하였다.
KS 규격에서 유해가스 제거율은 아래와 같이 정의한다.
Figure 112015085044427-pat00007
Figure 112015085044427-pat00008
Figure 112015085044427-pat00009
Figure 112015085044427-pat00010
Figure 112015085044427-pat00011
Figure 112015085044427-pat00012
측정예2의 결과는 아래의 [표 4]와 같다.
가스 제거율(%) 유해가스제거율(%)

실시예1
 암모니아 95
87
포름알데히드 80
톨루엔 85

실시예2
 암모니아 82
84
포름알데히드 82
톨루엔 87

실시예3
 암모니아 92
86
포름알데히드 80
톨루엔 85

실시예4
 암모니아 99
86
포름알데히드 78
톨루엔 82

실시예5
 암모니아 94
91
포름알데히드 85
톨루엔 94

비교예1
 암모니아 62
56
포름알데히드 28
톨루엔 78

비교예2
 암모니아 95
58
포름알데히드 25
톨루엔 55

비교예3
 암모니아 24
59
포름알데히드 75
톨루엔 79

비교예4
 암모니아 50
65
포름알데히드 66
톨루엔 79

비교예5
 암모니아 78
69
포름알데히드 50
톨루엔 80

비교예6
 암모니아 74
70
포름알데히드 62
톨루엔 80

비교예7
 암모니아 96
72
포름알데히드 52
톨루엔 86
표 4을 참조하면, 실시예의 필터는 암모니아와 포름알데히드를 동시에 높은 제거율로 흡착한다는 것을 알 수 있다. 따라서 실시예의 필터는 비교예의 필터보다 높은 탈취율을 보인다.
측정예3 - GB 규격 시험
상기 실시예와 비교예에서 제조한 필터의 악취물질 흡착성능을 측정하였다. 중국 공기청정기 규격 (GB/T 18801)에 의거하여 실험하였다.
가스발생기를 이용하여 30m3의 챔버(Chamber) 내의 포름알데히드 초기 농도를 1.0±0.2 mg/m3, 벤젠 초기 농도를 1.1±0.22 mg/m3으로 설정하였다. 상기 실시예와 비교예에서 제조한 필터를 장착한 공기청정기를 1시간 동안 작동시킨 뒤 각 가스의 농도를 측정하였다.
초기 및 1시간 후 가스 농도는 GC6890/MS5973(Hewlett-Packard 社) 및 ppbRAE3000(RAE 社) 및 Interscan4000(Interscan 社)으로 측정하였다.
GB 규격에서 가스상 유해물질 제거율은 아래와 같이 정의한다.
Figure 112015085044427-pat00013
Figure 112015085044427-pat00014
측정예3의 결과는 아래의 [표 5]와 같다.
가스 가스상유해물질제거율(%)
실시예1
 포름알데히드 90
벤젠 92
실시예2
 포름알데히드 92
벤젠 94
실시예3
 포름알데히드 88
벤젠 93
실시예4
 포름알데히드 95
벤젠 90
실시예5
 포름알데히드 93
벤젠 99
비교예1
 포름알데히드 24
벤젠 78
비교예2
 포름알데히드 25
벤젠 65
비교예3
 포름알데히드 54
벤젠 73
비교예4
 포름알데히드 47
벤젠 75
비교예5
 포름알데히드 43
벤젠 82
비교예6
 포름알데히드 55
벤젠 74
비교예7
 포름알데히드 47
벤젠 78
표 5를 참조하면, 제2흡착물질로 란타늄 클로라이드를 더 첨가한 실시예5의 벤젠 가스 제거율이 99%에 이르는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면 목적하는 유해가스(악취물질)에 따라 제2흡착물질에 극성용질을 더 첨가하여 이를 제거할 수 있는 다공성 흡착제를 손쉽게 제조할 수 있다.
측정예4 - 비표면적 측정
상기 실시예3, 비교예6 및 비교예7에서 제조한 다공성 흡착제의 비표면적을 측정하였다.
절대온도 77 K의 액체질소 0.2 g을 채취하고, 이를 흡착질로 하여 다공성 흡착제의 흡착량을 측정하였다. 이 때 시료는 시료 내의 잔류 압력이 10-3 torr 이하가 될 때까지 약 3 ~ 5 시간 동안 탈기(degassing)시켰다.
비표면적 및 기공용적은 nanoPOROSITY-XQ (MiraeSI 社)를 사용하여 측정하였다.
측정예4의 결과는 아래의 [표 6]과 같다.
흡착 비표면적 [m2/g]
실시예3 924
비교예6 718
비교예7 646
표 6을 참조하면, 제1흡착물질을 15 중량부로 포함하는 실시예3의 흡착 비표면적이 제일 크다는 것을 알 수 있다.
비교예6은 제1흡착물질을 16 중량부로 포함하고, 비교예7은 제2흡착물질을 16 중량부로 포함한다.
따라서 이를 통해 다공성 흡착제가 제1흡착물질 또는 제2흡착물질을 15 중량부를 초과하여 포함하면, 상기 제1흡착물질 또는 제2흡착물질이 상기 다공성 구조체에 과다하게 첨착되어 기공이 막히고 흡착 비표면적이 감소할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명에 대해 상세히 설명하였다. 다만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에 의해 정해진다.
10:제1용액
20:캡슐
21:벽재물질
23:심물질
30:제2용액
40:혼합용액
50:다공성 구조체
51:기공
60:코팅팬

Claims (14)

  1. 활성탄 또는 제올라이트인 다공성 구조체,
    상기 다공성 구조체의 기공에 코팅되고, 알데히드(Aldehyde)를 제거 대상으로 하는 제1흡착물질 및
    상기 다공성 구조체의 표면에 코팅되고, 암모니아(Ammonia)를 제거 대상으로 하는 제2흡착물질을 포함하는 다공성 흡착제.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1흡착물질은 1차 아민(Amine) 또는 술폰산(Sulfonic acid)인 다공성 흡착제.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 구조체 100 중량부를 기준으로 상기 제1흡착물질을 3 내지 15 중량부로 포함하는 다공성 흡착제.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2흡착물질은 질산, 인산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 산(Acid)인 다공성 흡착제.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2흡착물질은 란타늄 클로라이드(lanthanum chloride), 바나듐 클로라이드(vanadium chloride), 황산망간(Manganese sulfate), 질산망간(Manganase nitrate), 요오드화 칼륨(potassium iodide) 또는 카본 콜로이드(Carbon colloid)를 더 포함하는 다공성 흡착제.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 구조체 100 중량부를 기준으로 상기 제2흡착물질을 1 내지 15 중량부로 포함하는 다공성 흡착제.
  7. 비극성용매와 제1흡착물질을 혼합하여 제1용액을 준비하는 단계;
    극성용매와 제2흡착물질을 혼합하여 제2용액을 준비하는 단계;
    상기 제1용액을 교반하여 비극성용매가 제1흡착물질을 에워싼 형태의 캡슐을 제조하는 단계;
    상기 캡슐과 제2용액을 혼합하여 혼합용액을 준비하는 단계;
    상기 혼합용액을 다공성 구조체에 코팅하는 단계;
    상기 캡슐이 상기 다공성 구조체의 기공에 유입될 수 있도록 상기 다공성 구조체를 에이징(Aging)하는 단계; 및
    상기 다공성 구조체를 건조하는 단계를 포함하는 다공성 흡착제의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1흡착물질은 1차 아민(Amine) 또는 술폰산(Sulfonic acid)인 다공성 흡착제의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2흡착물질은 질산, 인산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 산(Acid)인 다공성 흡착제의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2흡착물질은 란타늄 클로라이드(lanthanum chloride), 바나듐 클로라이드(vanadium chloride), 요오드화 칼륨(potassium iodide) 또는 카본 콜로이드(Carbon colloid)을 더 포함하는 다공성 흡착제의 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 캡슐은 상기 제1용액을 3,000 내지 10,000 RPM으로 10 내지 30 분 교반하여 제조되는 다공성 흡착제의 제조방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 코팅하는 단계는 상기 다공성 구조체를 코팅팬에 투입한 뒤, 상기 혼합용액을 25 내지 60℃의 온도 조건에서 다공성 구조체에 분사하는 스프레이 코팅(Spray coating)법으로 수행되는 다공성 흡착제의 제조방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 다공성 구조체로 친유성의 활성탄 또는 제올라이트를 사용하여,
    상기 에이징하는 단계에서 상기 캡슐이 상기 다공성 구조체의 기공에 원활하게 유입될 수 있도록 하는 다공성 흡착제의 제조방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 건조하는 단계는 비극성용매의 끓는점(Boiling point)보다 높은 온도에서 수행되는 다공성 흡착제의 제조방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190040813A (ko) 2017-10-11 2019-04-19 주식회사 마디 알데히드류 가스 제거용 활성탄소의 제조방법
CN110983039A (zh) * 2019-12-31 2020-04-10 贵州合众锰业科技有限公司 一种去除软锰矿二氧化硫浸出液中杂质的方法
KR20240033496A (ko) 2022-09-05 2024-03-12 주식회사 씨씨유에스버스 다중 에멀젼법을 이용한 구형 메조 다공성 흡착제 및 그의 제조방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07136502A (ja) * 1993-09-03 1995-05-30 Osaka Gas Co Ltd アンモニアおよびアルデヒド類の吸着材ならびに空気清浄フィルターユニット
JP2001000522A (ja) * 1999-06-18 2001-01-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 脱臭材
JP2005152033A (ja) * 2003-11-20 2005-06-16 Cataler Corp 複合臭気脱臭剤
JP2007038106A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Japan Enviro Chemicals Ltd 脱臭方法
KR20120091526A (ko) 2011-02-09 2012-08-20 박종순 알데히드류 흡착 석고 타일 및 이의 제조 방법
KR20130091115A (ko) 2012-02-07 2013-08-16 주식회사 에코프로 공기 정화용 복합 필터

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07136502A (ja) * 1993-09-03 1995-05-30 Osaka Gas Co Ltd アンモニアおよびアルデヒド類の吸着材ならびに空気清浄フィルターユニット
JP2001000522A (ja) * 1999-06-18 2001-01-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 脱臭材
JP2005152033A (ja) * 2003-11-20 2005-06-16 Cataler Corp 複合臭気脱臭剤
JP2007038106A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Japan Enviro Chemicals Ltd 脱臭方法
KR20120091526A (ko) 2011-02-09 2012-08-20 박종순 알데히드류 흡착 석고 타일 및 이의 제조 방법
KR20130091115A (ko) 2012-02-07 2013-08-16 주식회사 에코프로 공기 정화용 복합 필터

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190040813A (ko) 2017-10-11 2019-04-19 주식회사 마디 알데히드류 가스 제거용 활성탄소의 제조방법
CN110983039A (zh) * 2019-12-31 2020-04-10 贵州合众锰业科技有限公司 一种去除软锰矿二氧化硫浸出液中杂质的方法
KR20240033496A (ko) 2022-09-05 2024-03-12 주식회사 씨씨유에스버스 다중 에멀젼법을 이용한 구형 메조 다공성 흡착제 및 그의 제조방법

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