KR101726722B1

KR101726722B1 - 공기 정화 기능을 갖는 황토-탄소입자 복합성형체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101726722B1
Application number: KR1020150036793A
Authority: KR
Inventors: 이경숙
Original assignee: 바이오세라 주식회사; 이경숙
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2017-05-11
Also published as: KR20160111740A

Abstract

본 발명은 공기 정화 기능을 갖는 황토-탄소입자 복합성형체 및 그 제조방법으로서, 황토와 탄소입자를 가소성 점토와 혼합하여 성형된 것으로서, 기존 활성탄 필터, 황토 필터에 비해 공기 정화 성능이 우수하고, 장기간 사용이 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

공기 정화 기능을 갖는 황토-탄소입자 복합성형체 및 그 제조방법{YELLOW SOIL-CARBON POWDER MOLDED ARTICLE FOR PURIFYING AIR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 공기 정화 기능을 갖는 황토-탄소입자 복합성형체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 우수한 공기 정화 기능을 가질 뿐만 아니라 정화 기능이 발현되는 시간이 개선된 황토-탄소입자 복합성형체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 우리가 숨쉬는 공기에는 미세먼지, 세균 등이 존재하며, 악취를 퍼트린다. 특히 황사가 발생하면 많은 모래와 미세먼지 등에 의하여 공기가 매우 오염되어 사람의 기관지 등에 악영향을 준다. 또한, 휘발성 유기화합물(Volatile organic compounds, VOC)은 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되고, 대기 중에서 질소산화물과 공존 시 태양광의 작용을 받아 광화학반응을 일으켜 오존 및 PAN 등 광화학 산화성 물질을 생성시켜 광화학스모그를 유발하는 물질의 총칭이다. 이러한 휘발성 유기화합물은 발암성 물질이며, 대기오염 및 지구온난화의 원인물질이므로 국가마다 배출을 줄이기 위해 정책적으로 관리하고 있다. 이때 유기용매는 액체 상태이므로 배출 관리를 용이하게 할 수 있으나, VOC 가스는 기체 상태로 존재하므로 이를 관리하는 것이 어렵다.

이러한 공기 또는 수질에 존재하는 미세먼지, 세균, 악취, VOC 등을 제거하기 위하여 공기청정기 및 정화장치 등을 사용한다. 이에 사용되는 재료로서 현재 가장 광범위하게 사용되는 것이 활성탄이다.

활성탄은 탄화된 내부 메쉬구조를 이루고 있는 특성상 원적외선방사효과와 더불어 각종 이물질의 흡착율이 우수하여 가정은 물론, 산업현장의 공조기, 역삼투방식 혹은 중공사막방식의 여과필터를 이용하는 정수장치, 탈취제 등 다양한 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 하지만, 활성탄은 내부 기공이 오염물질로 포화되면 더 이상 필터로서의 기능을 하지 못하므로 주기적으로 새로운 활성탄으로 교체가 필수적이다. 따라서, 경제적인 측면이나 환경적인 측면에서 이러한 활성탄의 수명을 향상시키는 것이 필요하다.

본 발명의 목적은 공기 중에 존재하는 미세먼지, 세균, 악취, VOC 등을 제거할 수 있는 황토-탄소입자 복합성형체를 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 다른 목적은 황토-탄소입자 복합성형체의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적은 정화기능을 갖는 황토-탄소입자 복합성형체로서, 황토 100 중량부에 대하여, 가소성점토 5 내지 15 중량부, 탄소입자 3 내지 15 중량부를 포함하며, BET법으로 측정한 비표면적이 60 m²/g 이상이고, 밀도가 5.1~7.4 g/cc 인 것에 의해 달성된다.

상기 복합성형체는 음이온광물 1중량부 내지 10중량부를 더 포함하며, 상기 음이온광물은 P₂O₅, Ce₂O₃, La₂O₃, Nd₂O₃, ThO₂,Pr₂O₃, SiO₂, Sm₂O₃, CaO, Fe₂O₃, TiO₂, ZrO₂, Y₂O₃, Gd₂O₃, Dy₂O₃, 및 SO₃ 중에서 선택되는 적어도 2개를 더 포함할 수 있다.

상기 복합성형체에는 기공이 형성되어 있으며, 상기 기공 내에 위치하는 카탈리아제, 디페놀옥시디아제, 사카리제, 프로테아제, Bacillus속, Pseudomonas속 및 Nitrosomonas속 중 1종 이상의 효모 또는 미생물을 더 포함할 수 있다.

상기 탄소입자는 활성탄, 숯, 탄소나노튜브, 흑연, 및 카본블랙 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.

상기 황토-탄소입자 복합성형체는 VOC 제거 성능 시험에서 VOC 농도가 2시간 이후 초기값 대비 70% 이상 감소시킬 수 있다.

또한, 공기 정화의 목적을 달성하기 위해 황토-탄소입자 복합성형체를 이용하여 공기 정화 장치를 구성할 수 있으며, 황토-탄소입자 복합성형체를 일부 또는 전부를 이용하여 타일을 만들 수 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 황토-탄소입자 복합성형체 제조방법으로서, 황토 100 중량부에 대하여, 가소성점토 5 내지 15 중량부, 탄소입자 3 내지 15 중량부를 혼합하여 황토-탄소입자 혼합체를 만드는 단계, 상기 황토-탄소입자 혼합체를 탈수시키는 단계, 상기 탈수된 황토-탄소입자 혼합체를 성형하는 단계, 상기 성형된 황토-탄소입자 혼합체를 20 내지 120℃ 에서 2시간 이상 건조하여 황토-탄소입자 복합성형체를 얻는 단계를 포함하는 방법에 의해 달성된다.

상기 제조방법에서, 황토-탄소입자 혼합체를 만드는 단계는 음이온광물 1중량부 내지 10중량부를 더 포함할 수 있으며, 상기 음이온광물은 P₂O₅, Ce₂O₃, La₂O₃, Nd₂O₃, ThO₂,Pr₂O₃, SiO₂, Sm₂O₃, CaO, Fe₂O₃, TiO₂, ZrO₂, Y₂O₃, Gd₂O₃, Dy₂O₃, 및 SO₃ 중에서 선택되는 적어도 2개를 포함할 수 있다.

상기 제조 방법 중 건조하여 황토-탄소입자 복합성형체를 얻는 단계 이후, 상기 건조된 황토-탄소입자 복합성형체를 카탈리아제, 디페놀옥시디아제, 사카리제, 프로테아제, Bacillus속, Pseudomonas속 및 Nitrosomonas속 중 1종 이상의 효모 또는 미생물 혼합액을 이용하여 침지하는 단계 및 상기 침지된 황토-탄소입자 복합성형체를 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제조방법에서, 탄소입자는 활성탄, 숯, 탄소나노튜브, 흑연 및 카본블랙 중의 1종 이상으로 이루어질 수 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 상기 황토-탄소입자 복합성형체 제조방법으로 만들어진 성형체를 포함한 공기 정화장치로 구현할 수 있으며, 상기 황토-탄소입자 복합성형체 제조방법을 이용하여 타일로 구현할 수 있다.

본 발명의 황토-탄소입자 복합성형체는 소성하지 않아 다량의 미생물이 존재하며, 다공성이므로 항균작용 및 탈취작용이 우수할 뿐만 아니라, 다량의 원적외선이 방사된다. 그러므로 황토-탄소입자 복합성형체가 공기청정기, 솔벤트(Solvent) 세척기, 타일 등에 적용되면 공기 및 수질에 존재하는 미세먼지, 세균, 악취 및 VOC 등을 제거할 수 있다.

특히, 이렇게 인체에 위해를 가하는 물질(미세먼지, 세균, 악취, VOC 등)들이 제거됨으로써 사용자의 건강, 대기오염 및 지구온난화를 방지할 수 있다. 또한 본 발명의 황토-탄소입자 복합성형체는 공기를 정화하는데 다른 에너지가 필요하지 않으며 2차 환경오염이 발생되지 않는다. 이렇게 소성공정을 거치지 않으므로 황토-탄소입자 복합성형체의 제조공정이 간단해지고 단가가 낮아진다. 또한 본 발명의 황토-탄소입자 복합성형체는 분쇄하고 다시 성형함으로써 재활용될 수 있다.

도 1은 실시예 1 및 비교예 1~2에 따라 제조된 필터의 시간 경과에 따른 VOCs 농도 측정제거 효율 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 4에 따라 제조된 필터의 시간에 따른 VOCs 제거율을 도시한 그래프이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

종래의 황토 성형체는 건조공정 후 소성(800-1300℃ 로 가열)공정을 진행함으로써 우수한 강도를 가질 수 있었다. 그러나, 소성공정을 거치게 되면 성형체의 비표면적은 감소하게 되고, 내부에 있는 황토 유래의 미생물과 효소 등은 모두 고온을 견디지 못하고 소멸한다. 또한, 활성탄은 비표면적이 매우 넓어 미생물 및 VOC 등의 제거 능력이 우수하여, 각종의 공기여과 장치 및 오염된 수질 정화 장치 등에 사용되고 있으나, 일정 시간 이상 사용하게 되면 정화 능력이 크게 감소하며, 재생이 어려워 새로운 활성탄으로 교체를 해 주어야만 일정한 정화 성능을 얻을 수 있었다.

그러나 본 발명은 가소성 점토 및 황토를 활성탄과 혼합함으로서 소성공정을 거치지 않고 성형 후 건조공정만으로 우수한 강도를 가지며, 유해물질(악취, VOC, 미세먼지, 세균 등)을 제거할 수 있고, 일반 활성탄 필터에 비해 장시간 정화 성능이 유지되는 황토-탄소입자 복합성형체, 황토-탄소입자 복합성형체 제조방법, 이를 이용한 공기정화 장치 및 타일에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 황토-탄소입자 복합성형체는 황토 100 중량부, 가소성점토 5 내지 15 중량부, 탄소입자 3 내지 15 중량부를 포함한다. 상기 황토-탄소입자 복합성형체는 BET법으로 측정한 비표면적이 60 m²/g 이상이고, 밀도가 5.1~7.4 g/cc 일 경우, 황토만 사용한 성형체에 비해 VOC 분해 및 탈취효과가 우수한 것으로 나타났으며, 활성탄으로만 이루어진 정화장치에 비해 정화 성능이 유지되는 시간이 더욱 길게 유지되는 것으로 나타났다.

본 발명에 있어서의 황토(Yellow Soil, Hwangto)란 암석이 화학적 풍화작용을 받아 변질되어 토양화된 풍화잔류토(풍화토)를 의미한다(J. Miner. Soc. Korea, 13, 147-163 (2000) 참조). 황토는 토양의 일종으로서, 암석의 풍화산물이므로 본래의 암석(모암)의 종류와 풍화정도 등에 따라 색, 성분, 물리화학적 성질 등이 다양하게 나타날 수 있다. 예를 들면, 그 화학적 조성은 이산화규소 45-55 중량%, 알루미나 20-30 중량%, 삼이산화철 10-20 중량%를 주성분으로 하고 미량성분으로 이산화티타늄, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화나트륨 및 산화칼륨 등을 0~15% 포함할 수 있으나, 이는 단지 예시일 뿐 상기 함량 범위로 본 발명에 따른 황토가 제한되는 것은 아니다.

황토는 탄산칼슘, 실리카, 알루미나, 철, 마그네슘, 나트륨, 칼륨 등의 수많은 무기질, 카탈리아제, 디페놀옥시디아제, 사카리제, 프로테아제 등의 다양한 효소 및 Bacillus속, Pseudomonas속, Nitrosomonas속 등의 다양한 미생물을 함유하고 있다. 이때 효소는 독소제거, 분해력, 및 정화작용의 역할을 하며, 미생물은 VOC를 분해하며, 특히 악취를 이산화탄소와 물로 분해한다.

본 발명에서 사용되는 황토는 다공성 물질로서, 예컨대 표면적이 넓은 벌집구조로서 수많은 구간이 복층 구조를 이루고 있다. 황토의 기공 안으로 태양광선 중 원적외선이 다량으로 흡수 및 저장되고, 방출되는 것으로 알려져 있다. 또한, 황토는 다공성 물질로서 높은 비표면적에 의해 미세먼지, 세균, 악취 등을 흡착하는 능력이 우수하다.

이에 따라, 본 발명에 따른 황토-탄소입자 복합성형체는 황토가 함유하고 있던 여러 유기물, 예를 들면 효소나 미생물 등이 상기 복합성형체의 표면 및 기공 내에 다량 존재하며, 활성탄 표면에 흡착된 오염 물질들을 제거 및/또는 분해함으로써 황토-탄소입자 복합성형체의 공기정화 성능 및 수명을 향상시킬 수 있다. 물론, 상기 언급한 명칭의 미생물 외에도 황토에 함유되어 있는 미생물 및 기타 유기물이라면 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명의 황토-탄소입자 복합성형체 내에 존재하는 효모 및 미생물 등은 복합성형체에서 채취한 시료를 미생물 배양하는 방법을 통해 용이하게 검출 가능하다.

상기의 가소성 점토는 황토가 물에 분해되지 않도록 하며, 황토의 점력을 더욱 증가시켜 소성공정을 거치지 않고 건조공정만으로도 황토-탄소입자 복합성형체가 우수한 강도를 갖도록 성형을 할 수 있도록 해준다. 또한 가소성 점토는 물을 첨가하여 원하는 형상으로 성형한 후 수분을 건조시키더라도 성형시 모양과 강도가 계속 유지되는 것이 바람직하며, 예를 들면 벤토나이트, 게르마늄, 몬모릴로나이트 및 견운모로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 또는 2종 이상이다. 이때 바람직하게는 벤토나이트나 몬모리로나이트를 사용하는 것이다.

상기의 가소성 점토는 이산화규소 71-73 중량%, 알루미나 14-16 중량%를 주성분으로 하며, 소량 성분으로서 삼이산화철, 이산화티타늄, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화나트륨, 산화칼륨 중에서 2종 이상이 11-15 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 자연에서 얻어지는 가소성 점토의 함량이 이에 미치지 못할 경우에는 필요한 성분을 추가하여 사용할 수 있다.

상기 탄소입자는 복합성형체에 포함되어 VOCs, 냄새입자 및 미세먼지 등을 포집하는 성능을 갖기 위해 비표면적이 클수록 좋으며, 일반적으로 활성탄, 숯, 탄소나노입자, 카본블랙, 그래핀, 흑연의 분말 중 하나 또는 2개 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에서의 황토-탄소입자 복합성형체는 음이온을 방출하여, 항균 및 냄새입자 제거 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 음이온광물을 1 중량부 내지 10 중량부를 더 포함시킬 수 있다. 본 발명에서 사용된 음이온 광물은 P₂O₅, Ce₂O₃, La₂O₃, Nd₂O₃, ThO₂, Pr₂O₃, SiO₂, Sm₂O₃, CaO, Fe₂O₃, TiO₂, ZrO₂, Y₂O₃, Gd₂O₃, Dy₂O₃, SO₃ 중에서 선택되는 적어도 2개를 포함하는 것을 의미한다.

선택적으로, 본 발명의 황토-탄소입자 복합성형체는 샤모트를 더 포함할 수 있다. 샤모트는 약 1450 ℃ 에서 소성된 물질로서 샤모트를 첨가시 건조공정만으로도 황토-탄소입자 복합성형체의 형상이 계속 유지될 수 있도록 뼈대역할을 한다. 본 발명의 황토-탄소입자 복합성형체는 가소성 점토 및 황토만으로도 성형된 형상을 유지할 수 있지만 샤모트가 추가되면 더욱 견고하게 성형된 형상이 유지된다. 이러한 측면에서 샤모트는 황토 100 중량부에 대하여 샤모트를 5 내지 10 중량부 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때 샤모트는 이산화규소 50-60 중량%, 알루미나 30-37 중량%, 삼산화철 1-5 중량%, 이산화티타늄 1-5 중량%, 산화마그네슘 0.1-2.0 중량%, 산화칼슘 0.01-0.1 중량%, 산화나트륨 0.01-0.1 중량%, 산화칼륨 0.1-2.0 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 황토-탄소입자 복합성형체의 형태에 특별한 제한은 없으나 예를 들면 각각 입자형, 원통형, 판상형 및 다각형 등으로 제조될 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 필터의 제조방법의 일 구현 예를 상세하게 설명하기로 한다.

황토 100 중량부, 가소성점토 5 내지 15 중량부, 탄소입자 3 내지 15 중량부를 혼합하여 황토-탄수입자 혼합체를 만든다. 바람직하게는 혼합 전에 가소성 점토와 황토는 체거름 등을 통해 불순물을 제거한 후 볼밀 등의 분쇄 과정을 통해 각각 적절한 입자 크기를 갖도록 한다. 가소성 점토와 황토의 입자 크기는 예를 들어 각각 150 메쉬 내지 250 메쉬, 바람직하게는 각각 180-230 메쉬이다.

다음 상기의 황토-탄소입자 혼합체를 탈수시키며, 탈수는 탈수 장치를 이용하거나, 진동체나 여과지 등을 이용할 수도 있다. 탈수된 황토-탄소입자 혼합체를 진공 토련기로 토련하여 탈기시킴으로써 혼합 황토에 내재된 기포를 전부 제거할 수도 있다.

다음 탈수된 황토-탄소입자 혼합체를 펠렛 성형기를 통해 펠렛 형태로 성형하거나, 압출성형하거나, 몰드를 이용하여 성형하는 방법 등으로 성형한다. 성형하려는 형상은 이후 사용하려는 장치, 목적 등에 맞게 다양하게 제조 가능하다.

상기 성형된 황토-탄소입자 혼합체를 20 내지 120℃ 에서 건조한다. 건조 시간은 황토-탄소입자 복합성형체가 건조되면서 미생물 등이 황토-탄소입자 복합성형체에 안정적으로 부착될 수 있도록 충분한 시간을 갖는 것이 좋다.

황토-탄소입자 복합성형체에 미생물이 더 많이 포함시킬 수 있도록 미생물이 포함된 혼합액에 추가적으로 침지하는 공정을 추가할 수 있다.

이와 같이 제조된 황토-탄소입자 복합성형체는 대기 환경 오염 방지 설비 및 수처리 설비의 필터로써, 공기청정기, 환기팬, 가정용 및 차량용 에어콘, 선풍기, 청소기, 의류건조기, 식기건조기, 주방쓰레기 처리기, 난방기, 가습기, 탈취기, 솔벤트 세척기, 음식물 저장기, 지장수제조기 등에 장착될 수 있다.

실시예 1

<황토-탄소입자 복합성형체 제조>

각각 입자크기가 180 메쉬인 가소성 점토 9 중량부, 황토 100 중량부와 활성탄 7 중량부를 혼합하여 황토-탄소입자 혼합체를 만들었다. 상기 황토-탄소입자 혼합체와 물을 1: 1.5의 비율로 혼합하여 황토 혼합물을 희석한 후, 진동체로 180 메쉬의 스크린에 통과시켜 미세한 입자크기로 여과하였다. 여과된 황토 혼합물을 필터프레스로 50분 동안 10kg/cm² 의 압력을 가하여 탈수하고 이를 진공토련기로 탈기한 후 도판기로 22 kg/cm² 의 압력을 가하여 성형함으로써 판상형의 황토-탄소입자 복합성형체를 얻었으며, 그 후 자연건조시켜 건조된 황토-탄소입자 복합성형체를 제조하였다.

비교예 1

공기정화에 사용된 성형체로서 황토와 가소성점토로만 성형된 성형체를 사용하였다.

비교예 2

공기정화에 사용된 성형체로서 황토와 가소성점토를 혼합하여 평균직경 3~4 mm의 구 형상으로 만든 후 소성한 소성체를 사용하였다.

비교예 3

공기정화에 사용된 성형체로서 황토와 가소성점토를 혼합하여 평균직경 10~12 mm의 구 형상으로 만든 후 소성한 소성체를 사용하였다.

비교예 4

활성탄으로만 이루어진 필터를 사용하였다.

실험예 1: 시간 경과에 따른 VOC 농도 측정제거 효율 측정

각각 260 cc의 동일한 부피를 갖는 실시예 1 및 비교예 1-3의 성형체를 용량 30 L인 항온조 내에 배치하고, 초기 VOC 농도를 360 ppm 로 동일하게 한 후 시간 경과에 따른 VOC 농도(ppm)를 측정하여 제거 효율을 관찰하였으며, 그 결과를 도 1에 도시하였다.

본 발명에서 농도 제거 실험은 위 조건에서 수행한 것을 말한다.

도 1을 참고하면, 전체적으로 실시예 1의 성형체의 VOC 제거 성능이 가장 우수한 것을 알 수 있으며, 비교예 3의 필터가 성능이 가장 낮은 것을 알 수 있다.

구체적으로는, 비교예 2와 비교예 3 성형체의 경우는 성형체가 없이 실시한 측정값과 비교하였을 때, 초기 20분까지만 VOC 제거효율이 약간 높은 것으로 나타났고, 그 이후에는 오히려 시간이 지날수록 VOC 제거 효율이 낮게 나타나기도 하였는데, 이는 비교예 2와 비교예 3의 성형체가 소성을 하였기 때문에, 황토에 유래하는 미생물이 소멸된 상태이므로, 미생물에 의한 VOC의 분해 작용이 없었기 때문으로 보이며, 초기 20여 분간 더 효율이 높게 나타난 것은 성형체 외부의 기공에 의한 흡착 등에 기인한 것으로 보이고, 소성을 했을 경우 건조 성형체에 비해 기공이 매우 적기 때문에 흡착 능력이 빠르게 포화된 것으로 보인다.

비교예 1과 실시예 1을 비교하였을 때에도 실시예 1의 황토-탄소입자 복합성형체의 제거 성능이 10분 이후 지속적으로 더 좋았으며, 비교예 1의 경우 2시간이 경과하였을 때의 VOC 농도가 84 ppm 이었던 반면, 실시예 1의 경우는 29 ppm 으로 나타나, 실시예 1의 제거 성능이 월등히 높았다.

이를 통해, 황토와 가소성 점토만으로 이루어진 성형체에 비해 활성탄이 포함되었을 경우 활성탄의 흡착 능력 및 VOC 제거 성능에 기인하여 더욱 우수한 성능을 가지는 것으로 나타났다.

실험예 2: 사용 시간에 따른 VOC 처리 능력(%) 측정

각각 260 cc의 동일한 부피를 갖는 실시예 1 및 비교예 4의 필터를 장착한 27-32 ℃ 항온조(용량 30L)에 넣고 솔벤트를 40 ℃ 로 유지시켜 증발하는 솔벤트에서 나오는 VOCs를 3.2-3.5 m/s의 유속으로 실시예 1 및 비교예 4의 필터에 통과시켰다. 시간에 따른 VOCs 처리 능력을 %로 나타내었으며, 그 결과를 도 2에 도시하였다.

도 2를 참고하면, 전체적으로 실시예 1의 정화효과가 더욱 길게 유지되는 것을 알 수 있으며, 비교예 4의 필터는 172시간 이후 정화효과가 없는 것으로 나타났다.

실시예 1의 수명이 길게 유지되는 것은 황토-탄소입자 복합성형체 표면 및 기공 내에 존재하는 미생물이 포집된 VOCs 및 냄새 입자를 분해하여 배출하고 새로운 VOCs 및 냄새입자를 반복적으로 포집하여 분해하기 때문으로 생각된다. 이번 실험은 540 시간까지만 나와 있으나, 실제 시제품을 제작하여 사용해 본 결과 2개월 이상 VOCs 제거 성능이 유지되는 것을 확인하였으며, 활성탄만을 사용한 공기정화 필터에 비해 그 수명이 현격히 증가하는 것을 확인하였다.

환경오염이 점차로 심각해지고 이에 대한 관심과 연구가 활발한 당분야의 실정을 고려할 때 이러한 수준의 정화성능 개선은 현저한 수준임은 당업자에게 자명하다.

전술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

공기 정화기능을 갖는 황토-탄소입자 복합건조성형체로서,
황토 100 중량부에 대하여, 가소성점토 5 내지 15 중량부, 탄소입자 3 내지 15 중량부를 혼합하여 소성을 하지 않은 상태로 포함하며,
BET법으로 측정한 비표면적이 60 내지 200 m²/g 이고, 밀도가 5.1 내지 7.4 g/cc 인 황토-탄소입자 복합건조성형체.
제1항에서,
음이온광물을 1중량부 내지 10중량부를 더 포함하며,
상기 음이온광물은 P₂O₅, Ce₂O₃, La₂O₃, Nd₂O₃, ThO₂, Pr₂O₃, SiO₂, Sm₂O₃, CaO, Fe₂O₃, TiO₂, ZrO₂, Y₂O₃, Gd₂O₃, Dy₂O₃ 및 SO₃ 중에서 선택되는 적어도 2개를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토-탄소입자 복합건조성형체.
제1항에서,
상기 복합건조성형체에는 기공이 형성되어 있으며,
상기 기공 내에 위치하는 카탈리아제, 디페놀옥시디아제, 사카리제, 프로테아제, Bacillus속, Pseudomonas속 및 Nitrosomonas속 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 황토-탄소입자 복합건조성형체.
제1항에서,
상기 탄소입자는 활성탄, 숯, 탄소나노튜브, 흑연 및 카본블랙 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토-탄소입자 복합건조성형체.
제1항에서,
상기 황토-탄소입자 복합건조성형체는 VOC 제거 성능 시험에서 VOC 농도가 2시간 이후 초기값 대비 70% 이상 감소시키는 것을 특징으로 하는 황토-탄소입자 복합건조성형체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 황토-탄소입자 복합건조성형체가 포함된 공기정화 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 황토-탄소입자 복합건조성형체를 포함하는 타일.
황토 100 중량부에 대하여, 가소성점토 5 내지 15 중량부, 탄소입자 3 내지 15 중량부를 혼합하여 황토-탄소입자 혼합체를 만드는 단계;
상기 황토-탄소입자 혼합체를 탈수시키는 단계;
상기 탈수된 황토-탄소입자 혼합체를 성형하는 단계;
상기 성형된 황토-탄소입자 혼합체를 20 내지 120 ℃ 에서 건조하여 황토-탄소입자 복합성형체를 얻는 단계;
를 포함하며 소성 단계를 포함하지 않는 황토-탄소입자 복합건조성형체 제조 방법.
제8항에서,
상기 황토-탄소입자 혼합체를 만드는 단계에서는,
음이온광물 1 중량부 내지 10중량부를 더 혼합하며,
상기 음이온광물은 P₂O₅, Ce₂O₃, La₂O₃, Nd₂O₃, ThO₂, Pr₂O₃, SiO₂, Sm₂O₃, CaO, Fe₂O₃, TiO₂, ZrO₂, Y₂O₃, Gd₂O₃, Dy₂O₃ 및 SO₃ 중에서 선택되는 적어도 2개를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토-탄소입자 복합건조성형체 제조방법.
제8항에서,
건조하여 황토-탄소입자 복합건조성형체를 얻는 단계 이후,
상기 건조된 황토-탄소입자 복합성형체를 카탈리아제, 디페놀옥시디아제, 사카리제, 프로테아제, Bacillus속, Pseudomonas속 및 Nitrosomonas속 중 1종 이상의 혼합액을 이용하여 침지하는 단계 및 상기 침지된 황토-탄소입자 복합건조성형체를 건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 황토-탄소입자 복합건조성형체 제조방법.
제8항에서,
상기 탄소입자는 활성탄, 숯, 탄소나노튜브, 흑연 및 카본블랙 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 황토-탄소입자 복합건조성형체 제조방법.
제8항 내지 제11항의 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 황토-탄소입자 복합건조성형체를 포함하는 공기 정화장치.
제8항 내지 제11항의 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 황토-탄소입자 복합건조성형체를 포함하는 공기정화용 타일.