KR101756193B1 - Manufacturing method of activated carbon filter for purification of indoor air pollution and activated carbon filter manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다공질 형태의 여과공이 형성된 고형타입 활성탄 블록를 준비하는 단계; 바인더 고분자, 세라믹 혼합분말, 활성탄 분말, 및 용매를 포함하는 다공성 표면코팅용 용액을 사용하여, 상기 준비된 고형타입 활성탄 블록의 표면을 다공성 코팅하는 단계; 및 상기 표면이 다공성 코팅된 고형타입 활성탄 블록을 열처리하는 단계를 포함하여, 활성탄에서 미분진이 발생하는 것을 원천적으로 차단할 수 있고, 공기 정화용 활성탄 필터의 높은 수명 및 정화 효율을 유지할 수 있는 공기 정화용 활성탄 필터의 제조방법 및 그로부터 제조되는 공기 정화용 활성탄 필터에 관한 것이다.The present invention provides a method for preparing a solid type activated carbon block, comprising the steps of: preparing a solid type activated carbon block having a porous filtration hole; Porous coating the surface of the prepared solid type activated carbon block using a solution for porous surface coating comprising a binder polymer, a ceramic mixed powder, an activated carbon powder, and a solvent; And a step of heat treating the solid type activated carbon block having the porous coating on the surface thereof to prevent the generation of undifferentiated from the activated carbon and to maintain the lifetime and purification efficiency of the activated carbon filter for air purification, And an activated carbon filter for air purification produced therefrom.
Description
본 발명은 다공질 형태의 여과공이 형성된 고형타입 활성탄 블록를 준비하는 단계; 바인더 고분자, 세라믹 혼합분말, 활성탄 분말, 및 용매를 포함하는 다공성 표면코팅용 용액을 사용하여, 상기 준비된 고형타입 활성탄 블록의 표면을 다공성 코팅하는 단계; 및 상기 표면이 다공성 코팅된 고형타입 활성탄 블록을 열처리하는 단계를 포함하는 공기 정화용 활성탄 필터의 제조방법 및 그로부터 제조되는 공기 정화용 활성탄 필터에 관한 것이다.The present invention provides a method for preparing a solid type activated carbon block, comprising the steps of: preparing a solid type activated carbon block having a porous filtration hole; Porous coating the surface of the prepared solid type activated carbon block using a solution for porous surface coating comprising a binder polymer, a ceramic mixed powder, an activated carbon powder, and a solvent; And a step of heat treating the solid type activated carbon block having the porous coating on the surface thereof, and an activated carbon filter for air purification manufactured therefrom.
일반적으로 물 또는 공기를 걸러 정화하는데 사용되고 있는 활성탄 소재는 탄화된 내부에 메쉬구조를 이루고 있는 특성상 원적외선 방사효과와 더불어 각종 이물질의 흡착율이 우수하여 가정은 물론, 산업현장의 공조기, 역삼투방식 혹은 중공사막방식의 여과필터를 이용하는 정수장치, 탈취제의 용도 등 각종 화학물질을 제거하는 능력이 있어 광범위하게 사용되고 있다.Generally, the activated carbon material used for purifying water or air is composed of carbonized inside mesh structure, so it has a far infrared ray radiation effect and excellent adsorption rate of various foreign matters. Therefore, it can be used as an air conditioner, reverse osmosis A purification device using a desiccant-type filtration filter, and a deodorant, and is widely used.
이러한 활성탄은 분말로 형성된 활성탄을 일정한 형상을 지니도록 바인더를 통해 성형시키는 것이 일반적인데, 일정한 형상으로 형성이 된 활성탄이라고 하여도, 활성탄을 구성하는 미세한 분말은 사용 전 후에 일부는 파손된 미분진으로 발생하게 된다. 이러한 경우 파손된 미분진으로 인해 활성탄의 미세공들이 빨리 막히게 되어 활성탄의 수명이 저하되고 정화 효율도 떨어지게 되는 문제점이 있었다. 더욱이 위생적으로도 바람직하지 못한 문제점이 있었다.Such active carbon is generally formed by forming a powder of activated carbon through a binder so as to have a predetermined shape. Even if the activated carbon is formed into a certain shape, the fine powder constituting activated carbon may be partially decomposed . In such a case, the micropores of the activated carbon are quickly clogged due to the broken microfibrillation, so that the lifetime of the activated carbon is lowered and the purification efficiency is lowered. Moreover, there is a problem that it is not preferable to sanitary.
이러한 문제점을 개선하기 위하여, 대한민국 공개특허 제2009-0009625호에서는 활성탄에서 발생되는 미분진을 제거할 수 있는 마이크로 필터가 포함된 활성탄 블록에 대하여 공지하고 있다. 그러나 이러한 기술은 그 제조 방법이 복잡하고, 이미 활성탄에서 발생된 미분진을 정화하는 기술에 대해서만 기재하고 있을 뿐, 미분진의 발생을 원천적으로 차단하는 기술에 대해서는 전혀 제시하지 못하고 있는 실정이다.In order to solve such a problem, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0009625 discloses an activated carbon block including a microfilter capable of removing fine particles generated from activated carbon. However, this technology is complicated in its manufacturing method, and only the technology for purifying the fine powders already generated in the activated carbon is described, and no technology for totally preventing the generation of the fine powder is presented at all.
본 발명의 일 구현예는 활성탄에서 미분진이 발생하는 것을 원천적으로 차단하면서도, 활성탄 필터의 높은 수명 및 정화 효율을 유지할 수 있는 공기 정화용 활성탄 필터의 제조방법을 제공하는 것이다.An embodiment of the present invention is to provide a method for manufacturing an activated carbon filter for air purification, which is capable of maintaining a high lifetime and a purification efficiency of an activated carbon filter while originally preventing the generation of undifferentiated from activated carbon.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 공기 정화용 활성탄 필터의 제조방법으로부터 제조되는 공기 정화용 활성탄 필터를 제공하는 것이다.According to another aspect of the present invention, there is provided an activated carbon filter for air purification, which is manufactured by the method for manufacturing an activated carbon filter for air cleaning.
본 발명의 일 구현예는 다공질 형태의 여과공이 형성된 고형타입 활성탄 블록를 준비하는 단계; 바인더 고분자 100 중량부에 대하여, 세라믹 혼합분말 40 내지 100 중량부, 활성탄 분말 10 내지 50 중량부, 및 용매 50 내지 200 중량부를 포함하는 다공성 표면코팅용 용액을 사용하여, 상기 준비된 고형타입 활성탄 블록의 표면을 다공성 코팅하는 단계; 및 상기 표면이 다공성 코팅된 고형타입 활성탄 블록을 열처리하는 단계를 포함하는 공기 정화용 활성탄 필터의 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of preparing a solid type activated carbon block, comprising: preparing a solid type activated carbon block having a porous filter; A porous surface coating solution containing 40 to 100 parts by weight of a ceramic mixed powder, 10 to 50 parts by weight of an activated carbon powder, and 50 to 200 parts by weight of a solvent, based on 100 parts by weight of the binder polymer, Porous coating the surface; And heat treating the solid type activated carbon block having the porous coating on the surface thereof.
상기 바인더 고분자는 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-cohexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.The binder polymer may be at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-cohexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene, polymethylmethacrylate, But are not limited to, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, cellulose acetate Cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylcellulose, Cyanoethyl sucrose hylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, and mixtures thereof may be used.
상기 세라믹 혼합분말은 세라믹을 포함한 무기물{α-, β-삼인산칼슘 (β-TCP, β-tri-calcium phosphate), 합성/천연 수산화아파타이트(HA), 칼슘메타포스페이트(CMP, Calcium metaphosphate)나 금속(알루미나) 분말 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.The ceramic mixed powder may be an inorganic material containing ceramics such as β-TCP, β-tri-calcium phosphate, synthetic / natural hydroxyapatite (HA), calcium metaphosphate (CMP) (Alumina) powder, and a mixture thereof, may be used.
상기 용매는 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드 (methylene chloride), 클로로포름 (chloroform), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산 (cyclohexane), 물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.The solvent may be selected from the group consisting of acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, pyrrolidone, NMP), cyclohexane, water, and mixtures thereof.
상기 준비된 고형타입 활성탄 블록의 표면을 다공성 코팅하는 단계에서, 상기 코팅은 다공성 표면코팅용 용액을 스프레이 코팅한 것 또는 다공성 표면코팅용 용액을 침지용액으로 하여, 여기에 상기 준비된 고형타입 활성탄 블록을 침지시킴으로써 고형타입 활성탄 블록의 표면을 코팅한 것일 수 있다.In the step of porous coating the surface of the prepared solid type activated carbon block, the coating may be prepared by spray coating the porous surface coating solution or immersing the porous surface coating solution in an immersion solution, immersing the prepared solid type activated carbon block in the solution, The surface of the solid type activated carbon block may be coated.
상기 열처리는 600 내지 1200 ℃에서 수행하는 것일 수 있다.The heat treatment may be performed at 600 to 1200 ° C.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 정화용 활성탄 필터의 제조방법에 의하여 제조되는 공기 정화용 활성탄 필터를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an activated carbon filter for air purification, which is produced by the method for manufacturing an activated carbon filter for air purification according to an embodiment of the present invention.
상기 공기 정화용 활성탄 필터는 위험물질 보관함의 공기 정화용으로 사용될 수 있다.The activated carbon filter for air purification may be used for purifying air in a hazardous material storage box.
본 발명의 일 구현예에 따른 공기 정화용 활성탄 필터의 제조방법은 다공질 형태의 여과공이 형성된 고형타입 활성탄 블록의 표면을 간단하게 다공성 코팅하는 방법을 통하여, 활성탄에서 미분진이 발생하는 것을 원천적으로 차단할 수 있는 효과가 있다. 이로써, 공기 정화용 활성탄 필터의 높은 수명 및 정화 효율을 유지할 수 있는 효과가 있다.The method for manufacturing an activated carbon filter for air purification according to an embodiment of the present invention is a method for simply filtering the surface of a solid type activated carbon block in which a porous filter paper is formed, It is effective. Thereby, there is an effect that the lifetime and the purification efficiency of the activated carbon filter for air cleaning can be maintained.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 정화용 활성탄 필터의 단면 개략도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 공기 정화용 활성탄 필터를 제조하기 위하여 준비된 다공질 형태의 여과공이 형성된 고형타입 활성탄 블록을 나타낸 이미지이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 필터에 대한 기체상 유기오염원인 암모니아의 제거율 결과 그래프를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 필터에 대한 기체상 유기오염원인 아세트알데히드의 제거율 결과 그래프를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 필터에 대한 기체상 유기오염원인 톨루엔의 제거율 결과 그래프를 나타낸 것이다.1 is a schematic cross-sectional view of an activated carbon filter for air purification according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an image showing a solid type activated carbon block in which a porous filter paper prepared for manufacturing an activated carbon filter for air purification according to an embodiment of the present invention is formed.
FIG. 3 is a graph showing the results of the removal rate of ammonia as a gas-phase organic pollutant source for the filter prepared in Examples and Comparative Examples of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the results of removal of acetaldehyde as a gas phase organic pollutant for the filters prepared in Examples and Comparative Examples of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a toluene removal rate as a gaseous organic pollutant source for the filter prepared in Examples and Comparative Examples of the present invention.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.
본 발명의 일 구현예는 다공질 형태의 여과공이 형성된 고형타입 활성탄 블록를 준비하는 단계; 바인더 고분자 100 중량부에 대하여, 세라믹 혼합분말 40 내지 100 중량부, 활성탄 분말 10 내지 50 중량부, 및 용매 50 내지 200 중량부를 포함하는 다공성 표면코팅용 용액을 사용하여, 상기 준비된 고형타입 활성탄 블록의 표면을 다공성 코팅하는 단계; 및 상기 표면이 다공성 코팅된 고형타입 활성탄 블록을 열처리하는 단계를 포함하는 공기 정화용 활성탄 필터의 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of preparing a solid type activated carbon block, comprising: preparing a solid type activated carbon block having a porous filter; A porous surface coating solution containing 40 to 100 parts by weight of a ceramic mixed powder, 10 to 50 parts by weight of an activated carbon powder, and 50 to 200 parts by weight of a solvent, based on 100 parts by weight of the binder polymer, Porous coating the surface; And heat treating the solid type activated carbon block having the porous coating on the surface thereof.
이러한 공기 정화용 활성탄 필터의 제조방법에 의하면, 상기 다공성 표면코팅용 용액이 열처리를 거치면서, 상기 세라믹 혼합분말은 단단한 지지체(101)를 형성하고, 상기 지지체의 사이사이에 활성탄 분말입자(102)가 박혀있는 구조를 형성하게 된다. 이 때, 상기 바인더 고분자 및 용매는 탄화 및 휘발되어 다공성 표면코팅층을 이루는 상기 세라믹 혼합분말과 활성탄 분말입자의 지지체 사이사이에 수많은 여과공(103)을 남기게 된다. 이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 정화용 활성탄 필터의 단면 개략도는 도 1에 나타낸 바와 같다.According to this method for manufacturing an air cleaning use activated carbon filter, the ceramic mixed powder forms a
이러한 다공성 표면코팅층(100)은 고형타입 활성탄 블록(200)으로부터 미분진이 발생하는 것을 원천적으로 차단할 수 있는 효과가 있다. 또한, 다공성 표면코팅층 자체가 다공성이고, 활성탄을 포함하기 때문에 공기 정화용 활성탄 필터의 높은 수명 및 정화 효율을 유지할 수 있는 효과가 있는 것이다.The porous
상기 다공질 형태의 여과공이 형성된 고형타입 활성탄 블록를 준비하는 단계에서 상기 다공질 형태의 여과공이 형성된 고형타입 활성탄 블록은 당분야에서 사용되는 공기 정화를 위한 활성탄 블록으로 그 종류를 특별히 한정하지 않는다. 보다 구체적으로 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 정화용 활성탄 필터의 제조방법은 표면을 용이하게 코팅하는 방법을 이용하기 때문에 통기공을 갖는 허니컴 구조와 같은 복잡한 구조의 고형타입 활성탄 블록에도 매우 용이하게 적용될 수 있는 효과가 있다.The solid type activated carbon block in which the porous type filtration hole is formed in the step of preparing the solid type activated carbon block having the porous type filtration hole is not particularly limited to the activated carbon block for air purification used in the art. More specifically, the method for manufacturing an activated carbon filter for air purification according to an embodiment of the present invention uses a method of easily coating a surface, so that it is very easily applied to a solid type activated carbon block having a complicated structure such as a honeycomb structure having a vent hole There is an effect that can be.
상기 바인더 고분자는 최종적으로 형성되는 다공성 표면코팅층의 유연성 및 탄성 등과 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있도록 다공성 표면코팅용 용액 내에 세라믹 혼합분말 및 활성탄 분말을 균일하게 분산시키는 역할을 한다. 이러한 바인더 고분자는 다공성 표면코팅용 용액 내에서 세라믹 혼합분말 및 활성탄 분말들 사이, 또는 상기 분말들과 고형타입 활성탄 블록 사이를 연결 및 안정하게 고정시켜 주는 바인더 역할을 수행한다. 이러한 바인더 고분자는 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg)가 -200 내지 200 ℃인 고분자를 사용하는 것이 바람직한데, 보다 구체적으로는 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-cohexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene) 및 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate)를 2: 1의 중량비율로 혼합한 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 발휘할 수 있다.The binder polymer serves to uniformly disperse the ceramic mixed powder and the activated carbon powder in the solution for the porous surface coating so as to improve mechanical properties such as flexibility and elasticity of the finally formed porous surface coating layer. Such a binder polymer acts as a binder to connect and stably fix the ceramic mixed powder and the activated carbon powder in the solution for the porous surface coating or between the powders and the solid type activated carbon block. The binder polymer is preferably a polymer having a glass transition temperature (Tg) of -200 to 200 ° C, and more specifically, polyvinylidene fluoride-cohexafluoropropylene (hereinafter abbreviated as polyvinylidene fluoride-cohexafluoropropylene ), Polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetate (also referred to as polyvinylpyrrolidone), polyvinyl pyrrolidone polyvinyl acetate, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate ), Cyanoethylpullulan lan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, and mixtures thereof. One or more selected from the group consisting of More specifically, the above-mentioned effect can be further exerted by mixing polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene and cellulose acetate in a weight ratio of 2: 1.
상기 세라믹 혼합분말은 다공성 표면코팅층을 이루는 단단한 지지체 역할을 하는 것으로, 공기 정화용 활성탄 필터의 정화 효율을 고려하여, 바인더 고분자 100 중량부에 대하여, 세라믹 혼합분말 40 내지 100 중량부가 포함되는 것이 좋다. 이러한 세라믹 혼합분말은 세라믹을 포함한 무기물{α-, β-삼인산칼슘 (α-, β-TCP, α-, β-tri-calcium phosphate)}, 합성/천연 수산화아파타이트(HA), 칼슘메타포스페이트(CMP, Calcium metaphosphate)나 금속(알루미나) 분말 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. The ceramic mixed powder serves as a solid support forming the porous surface coating layer. It is preferable that 40 to 100 parts by weight of the ceramic mixed powder be included in 100 parts by weight of the binder polymer in consideration of the purification efficiency of the air cleaning use activated carbon filter. These ceramic mixed powders are composed of an inorganic material (α-, β-TCP, α-, β-tri-calcium phosphate), synthetic / natural hydroxyapatite (HA), calcium methaphosphate CMP, calcium metaphosphate), metal (alumina) powder, and mixtures thereof.
또한, 상기 활성탄 분말은 공기 정화용 활성탄 필터의 정화 효율 및 다공성 표면코팅층의 기계적 강도를 고려하여, 바인더 고분자 100 중량부에 대하여, 활성탄 분말 10 내지 50 중량부가 포함되는 것이 좋다.In view of the purification efficiency of the activated carbon filter for air purification and the mechanical strength of the porous surface coating layer, the activated carbon powder preferably contains 10 to 50 parts by weight of activated carbon powder per 100 parts by weight of the binder polymer.
상기 용매는 다공성 표면코팅용 용액의 균일한 혼합과 이후 용매 제거를 용이하게 하기 위하여, 끓는점(boiling point)이 낮은 것을 사용하는 것이 좋다. 이러한 용매를 예로 들면, 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드 (methylene chloride), 클로로포름 (chloroform), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산 (cyclohexane), 물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 특히, 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 및 물을 2: 2: 1의 중량비로 혼합한 것을 사용하는 것이 좋다.It is preferable to use a solvent having a low boiling point in order to facilitate uniform mixing of the solution for porous surface coating and subsequent solvent removal. Such solvents include, for example, acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone -2-pyrrolidone, NMP), cyclohexane, water, and mixtures thereof. Particularly, it is preferable to use acetone, tetrahydrofuran, and water in a weight ratio of 2: 2: 1.
상기 다공성 표면코팅용 용액에서 상기한 성분들의 분산의 순서는 본 발명의 본질과는 관계없다. 그러나, 세라믹 혼합분말과 활성탄 분말입자가 균일하게 분산된 상태의 다공성 표면코팅용 용액을 얻기 위하여, 먼저 바인더 고분자를 용매에 용해시킨 다음, 별도의 용기에서 세라믹 혼합분말과 활성탄 분말입자를 각각 상기 용해액에 분산시킨 다음, 코팅 직전에 상기 세라믹 혼합분말 분산액 및 활성탄 분말입자 분산액을 혼합하여 코팅하는 것이 바람직하다.The order of dispersion of the above components in the solution for porous surface coating is independent of the nature of the present invention. However, in order to obtain a porous surface coating solution in which the ceramic mixed powder and the activated carbon powder particles are uniformly dispersed, the binder polymer is first dissolved in a solvent, and then the ceramic mixed powder and the activated carbon powder particles are separately dissolved It is preferable that the ceramic mixed powder dispersion and the powder dispersion of activated carbon powder are mixed and coated immediately before coating.
상기 준비된 고형타입 활성탄 블록의 표면을 다공성 코팅하는 단계에서, 상기 코팅은 다공성 표면코팅용 용액을 스프레이 코팅한 것 또는 다공성 표면코팅용 용액을 침지용액으로 하여, 여기에 상기 준비된 고형타입 활성탄 블록을 침지시킴으로써 고형타입 활성탄 블록의 표면을 코팅한 것일 수 있다. 이로써, 고형타입 활성탄 블록의 표면에 50 내지 500 μm의 얇은 두께의 다공성 표면코팅층을 용이하게 형성시켜, 활성탄에서 미분진이 발생하는 것을 원천적으로 차단하면서도, 정화 효율 및 필터 수명을 유지할 수 있는 효과가 있는 것이다. 따라서, 상기 다공성 표면코팅층의 두께가 너무 얇으면, 활성탄에서 미분진이 발생하는 것을 원천적으로 차단할 수 없는 단점이 있고, 너무 두꺼운 경우에는 정화 효율을 유지하거나, 이로 인한 필터 수명에 문제가 발생할 수 있으므로 상기한 두께를 유지하는 것이 바람직하다. In the step of porous coating the surface of the prepared solid type activated carbon block, the coating may be prepared by spray coating the porous surface coating solution or immersing the porous surface coating solution in an immersion solution, immersing the prepared solid type activated carbon block in the solution, The surface of the solid type activated carbon block may be coated. Thereby, it is possible to easily form a porous surface coating layer having a thickness of 50 to 500 탆 on the surface of the solid type activated carbon block, and it is possible to maintain the purification efficiency and the filter life while blocking the generation of undifferentiated from the activated carbon will be. Therefore, if the thickness of the porous surface coating layer is too small, it is impossible to prevent the generation of undifferentiated from the activated carbon. If the thickness is too large, the purification efficiency may be maintained or the life of the filter may be deteriorated. It is preferable to maintain one thickness.
상기 열처리는 600 내지 1200 ℃로 분당 0.01 내지 5 ℃로 승온하여 수행함으로써, 바인더 고분자 및 용매는 탄화 및 휘발시키고, 세라믹 혼합분말과 활성탄 분말입자가 보다 더 치밀하게 연결됨으로써, 요구하는 강도를 얻게 되고, 구조적으로 10 내지 200 ㎛의 미세기공과 200 내지 1000 ㎛의 거대기공이 서로 연결되어 있는 다공성 표면코팅층을 얻을 수 있는 것이다. The heat treatment is performed by raising the temperature to 600 to 1200 DEG C at a rate of 0.01 to 5 DEG C per minute, whereby the binder polymer and the solvent are carbonized and volatilized, and the ceramic mixed powders and the activated carbon powder particles are more densely connected to each other, , A porous surface coating layer structurally having a micropores of 10 to 200 μm and macropores of 200 to 1000 μm connected to each other can be obtained.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 정화용 활성탄 필터의 제조방법에 의하여 제조되는 공기 정화용 활성탄 필터를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an activated carbon filter for air purification, which is produced by the method for manufacturing an activated carbon filter for air purification according to an embodiment of the present invention.
특히, 상기 공기 정화용 활성탄 필터는 위험물질 보관함의 공기 정화용으로 매우 바람직하게 사용될 수 있다.Particularly, the activated carbon filter for air purification is preferably used for purifying air in a hazardous material storage box.
이로써, 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 정화용 활성탄 필터의 제조방법은 다공질 형태의 여과공이 형성된 고형타입 활성탄 블록의 표면을 간단하게 다공성 코팅하는 방법을 통하여, 활성탄에서 미분진이 발생하는 것을 원천적으로 차단할 수 있는 효과가 있다. 이로써, 공기 정화용 활성탄 필터의 높은 수명 및 정화 효율을 유지할 수 있는 효과가 있다.Thus, the method of manufacturing an activated carbon filter for air purification according to an embodiment of the present invention can prevent the generation of undifferentiated from activated carbon through a simple porous coating method of a surface of a solid type activated carbon block having a porous filter hole formed therein There is an effect that can be. Thereby, there is an effect that the lifetime and the purification efficiency of the activated carbon filter for air cleaning can be maintained.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
실시예 1Example 1
도 2에 나타낸 바와 같이 다공질 형태의 여과공이 형성된 고형타입 활성탄 블록을 준비하였다.As shown in Fig. 2, a solid type activated carbon block having a porous filter hole was prepared.
한편, 다공성 표면코팅용 용액으로서, 폴리비닐아세테이트 100 중량부에 대하여, HA (hydroxyapatite) 및 β-TCP(β-tri-calcium phosphate)이 6: 4 중량비로 혼합된 세라믹 혼합분말 50 중량부, 활성탄 분말 20 중량부, 및 아세톤 (acetone) 100 중량부를 혼합한 것을 homomixer 또는 고속 교반기를 이용하여 분산시켜 제조하였다.On the other hand, as a solution for porous surface coating, 50 parts by weight of a ceramic mixed powder in which HA (hydroxyapatite) and β-TCP (β-tri-calcium phosphate) were mixed at a weight ratio of 6: 4 to 100 parts by weight of polyvinyl acetate, 20 parts by weight of powder, and 100 parts by weight of acetone were dispersed using a homomixer or a high-speed stirrer.
상기 다공성 표면코팅용 용액을 침지용액으로 하여, 여기에 상기 준비된 고형타입 활성탄 블록을 약 3시간 동안 침지시킴으로써 고형타입 활성탄 블록의 표면을 코팅한 후, 이것을 0℃에서 200℃까지 3℃/분, 200℃에서 500℃까지 0.05℃/분, 500℃에서 900℃까지 1℃/분, 그리고 1200~1300℃구간에서 열처리하였다. 상기 열처리가 종료된 후 상온까지 자연 냉각된 전기로에서 샘플을 회수하여, 공기 정화용 활성탄 필터를 제조하였다.The surface of the solid type activated carbon block was coated by immersing the prepared solid type activated carbon block in the prepared solution for immersing the porous type surface active coating solution in an immersion solution, Treated at a rate of 0.05 ° C / min from 200 ° C to 500 ° C, 1 ° C / min from 500 ° C to 900 ° C, and 1200 ° C to 1300 ° C. After the heat treatment was completed, the sample was recovered in an electric furnace that was naturally cooled to room temperature to produce an activated carbon filter for air purification.
실시예 2Example 2
다공성 표면코팅용 용액으로서, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 100 중량부에 대하여, HA (hydroxyapatite) 및 β-TCP(β-tri-calcium phosphate)이 6: 4 중량비로 혼합된 세라믹 혼합분말 60 중량부, 활성탄 분말 40 중량부, 및 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 및 물을 2: 2: 1의 중량비로 혼합한 용매 150 중량부를 혼합한 것을 homomixer 또는 고속 교반기를 이용하여 분산시켜 제조하였다. 이것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 공기 정화용 활성탄 필터를 제조하였다.As a solution for the porous surface coating, a ceramic material in which HA (hydroxyapatite) and β-TCP (β-tri-calcium phosphate) were mixed in a weight ratio of 6: 4, relative to 100 parts by weight of polyvinylidene fluoride- 60 parts by weight of mixed powder, 40 parts by weight of activated carbon powder, and 150 parts by weight of a solvent in which acetone, tetrahydrofuran, and water were mixed at a weight ratio of 2: 2: 1 were mixed and homomixer or high- . An activated carbon filter for air purification was prepared in the same manner as in Example 1 except for this.
비교예 Comparative Example
다공성 표면코팅용 용액을 표면 처리하지 않은 다공질 형태의 여과공이 형성된 고형타입 활성탄 블록자체를 대조군으로 사용하였다.The solid type activated carbon block itself, in which a porous filter paper without surface treatment of the porous surface coating solution was formed, was used as a control.
실험예Experimental Example
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 필터에 대한 기체상 유기오염원인 암모니아, 아세트알데히드 및 톨루엔의 제거율을 ASTM P-3687의 기상 흡착법에 의한 증기상 유기화합물 분석을 통해 각각 측정하였으며 그 결과를 도 3 ∼ 도 5에 각각 나타내었다. 각 실시예의 시험에 앞서 필터 시료를 100℃에서 완전히 건조시킨 후 5 ℓ의 밀폐된 유리관에 시료를 주입하고 제거 대상기체를 약 300 ppm(톨루엔의 경우 100 ppm)의 초기농도로 한쪽 입구로 주입하고 시간의 경과에 따른 주입기체의 농도변화를 측정하였다.The removal rates of ammonia, acetaldehyde and toluene as gas phase organic pollutants for the filters prepared in the above Examples and Comparative Examples were respectively measured by analyzing vapor organic compounds by the vapor phase adsorption method of ASTM P-3687. 5 to 5, respectively. Prior to the test of each example, the filter sample was completely dried at 100 ° C., a sample was injected into a 5-liter sealed glass tube, and the gas to be removed was injected into one inlet at an initial concentration of about 300 ppm (100 ppm in case of toluene) Changes in the concentration of the injected gas over time were measured.
도 3 내지 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 공기 정화용 활성탄 필터는 다양한 기체상 유기오염원인 암모니아, 알데히드류 및 톨루엔 등의 휘발성 유기화합물 등의 효과적인 제거 효과, 즉, 높은 정화 효율을 갖는 것을 확인할 수 있었다.As shown in FIGS. 3 to 5, the activated carbon filter for air purification according to the embodiment of the present invention effectively removes ammonia, aldehydes, and volatile organic compounds such as toluene, that is, And it was confirmed that it has efficiency.
100: 다공성 표면코팅층 101: 세라믹 혼합분말 지지체
102: 활성탄 분말입자 103: 여과공
200: 고형타입 활성탄 블록100: Porous surface coating layer 101: Ceramic mixed powder support
102: Activated carbon powder particle 103: Filter ball
200: solid type activated carbon block
Claims (8)
폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 100 중량부에 대하여, HA (hydroxyapatite) 및 β-TCP(β-tri-calcium phosphate)이 6: 4 중량비로 혼합된 세라믹 혼합분말 60 중량부, 활성탄 분말 40 중량부, 및 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 및 물을 2: 2: 1의 중량비로 혼합한 용매 150 중량부를 혼합한 것을 호모믹서(homomixer) 또는 고속 교반기를 이용하여 분산시켜서 다공성 표면코팅용 용액을 제조하는 단계;
상기 다공성 표면코팅용 용액을 침지용액으로 하여, 상기 준비된 고형타입 활성탄 블록을 3시간 동안 침지시킴으로써 고형타입 활성탄 블록의 표면을 코팅하는 단계; 및
상기 단계에서 제조된 표면이 코팅된 고형타입 활성탄 블록을 0℃에서 200℃까지 3℃/분, 200℃에서 500℃까지 0.05℃/분, 및 500℃에서 900℃까지 1℃/분의 속도로 승온시킨 후, 1200~1300℃구간에서 열처리하는 단계; 및
상기 열처리가 종료된 후 상온까지 자연 냉각된 표면이 코팅된 고형타입 활성탄 블록을 회수하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 정화용 활성탄 필터의 제조방법.
Preparing a solid type activated carbon block having a porous-type filtration hole;
60 parts by weight of a ceramic mixed powder in which HA (hydroxyapatite) and β-TCP (β-tri-calcium phosphate) were mixed in a weight ratio of 6: 4 based on 100 parts by weight of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, 40 parts by weight of powder and 150 parts by weight of a solvent in which acetone, tetrahydrofuran and water were mixed at a weight ratio of 2: 2: 1 were mixed and dispersed using a homomixer or a high- Thereby preparing a solution for porous surface coating;
Coating the surface of the solid type activated carbon block by immersing the prepared solid type activated carbon block for 3 hours using the porous surface coating solution as an immersion solution; And
The solid-type activated carbon block coated with the surface prepared in the above step is heated at a rate of 3 DEG C / min from 0 DEG C to 200 DEG C, 0.05 DEG C / min from 200 DEG C to 500 DEG C, and a rate of 1 DEG C / min from 500 DEG C to 900 DEG C Followed by heat treatment in a temperature range of 1200 to 1300 占 폚; And
And recovering a solid type activated carbon block coated with a surface naturally cooled to a room temperature after the heat treatment is completed.
The activated carbon filter for air purification as claimed in claim 1, which is manufactured by the method for producing an activated carbon filter for air purification according to claim 1.
상기 공기 정화용 활성탄 필터는 위험물질 보관함의 공기 정화용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 공기 정화용 활성탄 필터.
8. The method of claim 7,
Wherein the activated carbon filter for air cleaning is used for air purification of a dangerous substance storage box.
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