KR101891512B1 - Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof - Google Patents

Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101891512B1
KR101891512B1 KR1020157019545A KR20157019545A KR101891512B1 KR 101891512 B1 KR101891512 B1 KR 101891512B1 KR 1020157019545 A KR1020157019545 A KR 1020157019545A KR 20157019545 A KR20157019545 A KR 20157019545A KR 101891512 B1 KR101891512 B1 KR 101891512B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
titanium dioxide
glass beads
photocatalytic
photocatalytic element
dioxide powder
Prior art date
Application number
KR1020157019545A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150118108A (en
Inventor
이고르 르보비치 바리킨
빅토르 이바노비치 베레스텐코
이고르 아나토레비치 도마쉬네브
에브제니 니코라에비치 카바치니코브
에브제니 니코라에비치 쿠르킨
브라디미르 니코라에비치 트로이트스키
Original Assignee
오오오 ˝크라스노에 포레˝
이프크프 란
네쓰취 란
오오오 ˝티오크라프트˝
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오오오 ˝크라스노에 포레˝, 이프크프 란, 네쓰취 란, 오오오 ˝티오크라프트˝ filed Critical 오오오 ˝크라스노에 포레˝
Priority claimed from PCT/RU2012/001086 external-priority patent/WO2014098641A1/en
Publication of KR20150118108A publication Critical patent/KR20150118108A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101891512B1 publication Critical patent/KR101891512B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39Photocatalytic properties
    • B01J35/004
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18Radiation
    • A61L9/20Ultraviolet radiation
    • A61L9/205Ultraviolet radiation using a photocatalyst or photosensitiser
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8668Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/88Handling or mounting catalysts
    • B01D53/885Devices in general for catalytic purification of waste gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/615100-500 m2/g
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/64Pore diameter
    • B01J35/657Pore diameter larger than 1000 nm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • B01J37/0217Pretreatment of the substrate before coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/06Washing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/725Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10Apparatus features
    • A61L2209/14Filtering means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/20Method-related aspects
    • A61L2209/21Use of chemical compounds for treating air or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20707Titanium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/80Type of catalytic reaction
    • B01D2255/802Photocatalytic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92Dimensions
    • B01D2255/9202Linear dimensions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92Dimensions
    • B01D2255/9205Porosity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92Dimensions
    • B01D2255/9207Specific surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/70Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/704Solvents not covered by groups B01D2257/702 - B01D2257/7027
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/90Odorous compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/708
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/91Bacteria; Microorganisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/06Polluted air
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/45Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4508Gas separation or purification devices adapted for specific applications for cleaning air in buildings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/45Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4533Gas separation or purification devices adapted for specific applications for medical purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/80Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/804UV light
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/04Disinfection
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/10Photocatalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은 공기 및 수 정화 소독 분야에 관한 것이다. 광촉매성 요소는 20 % 내지 40 % 기공 부피 분획 및 0.1 내지 0.5 mm 기공 크기를 가진 소결된 유리 비드들로 구성되어 있고, 이의 표면은 150-400 ㎡/g 의 비 표면적을 가진 이산화 티탄으로 코팅되어 있고, 이산화 티탄은 상기 광촉매성 요소의 총 질량의 0.5 - 2 %로 사용된다. 또한, 상기 유리 비드들의 0.5-10 미크론의 양감 오목부를 가진 양감 형태를 가진다. 상기 광촉매성 요소를 제조하는 방법은 상기 유리 비드들을 유리 연화점보다 5-20℃ 더 높은 온도에서 소결하는 단계, 상기 비드 표면을 화학 에칭제로 개질하는 단계, 및 pH 2.9± 0.1의 수 현탁액으로부터의 이산화 티탄 분말로 상기 비드 표면을 코팅하는 단계를 포함한다. 본 발명은 광촉매성 요소의 제조를 제공하는 것으로, 정화 처리되는 매체의 흐름 속에서 담체의 표면 상에 이산화 티탄 분말을 강하게 접착하고 보유하는 것과 높은 광촉매성 활성을 가지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to the field of air and water disinfection. The photocatalytic element is composed of sintered glass beads having a pore volume fraction of 20% to 40% and a pore size of 0.1 to 0.5 mm, the surface of which is coated with titanium dioxide having a specific surface area of 150-400 m < 2 > / g And titanium dioxide is used at 0.5 - 2% of the total mass of the photocatalytic element. Also, the glass beads have a cup shape with a cup-shaped concave portion of 0.5 to 10 microns. The method of making the photocatalytic element comprises sintering the glass beads at a temperature greater than the glass softening point by 5-20 ° C, modifying the bead surface with a chemical etchant, And coating the bead surface with titanium powder. The present invention provides the production of a photocatalytic element, characterized in that it strongly bonds and retains the titanium dioxide powder on the surface of the carrier in the flow of the medium to be purified, and has a high photocatalytic activity.

Description

공기 및 수 정화 소독용 광촉매성 요소 및 이의 제조 방법{PHOTOCATALYTIC ELEMENT FOR PURIFICATION AND DISINFECTION OF AIR AND WATER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photocatalytic element for air and water purification and disinfecting, and a method for manufacturing the same. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 > Photocatalytic < / RTI >

본 발명은 공기와 물의 정화 및 소독의 분야에 관한 것으로, 더 상세하게는 광촉매를 이용하는 분자적 및 통합적 처리 장치에서 일차적 기능 부로서 사용할 수 있는 광촉매성 요소의 제조 설계 및 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the field of purification and disinfection of air and water, and more particularly, to a method of manufacturing and designing a photocatalytic element that can be used as a primary functional part in a molecular and integrated processing apparatus using photocatalyst.

이산화 티타늄을 사용하여 및 자외선의 작용 하에서 유기 오염물을 광활성된 촉매 산화적으로 파괴하는 것은 공기와 물 정화 및 소독에 대한 진보된 방법이다. 이러한 방법은 효율적이고, 가격 효과적이며, 친환경적이어서, 거의 모든 유기 오염물을 물과 이산화 탄소로 미네랄화 함으로써 제거하게 한다. 효능과 내구성이 확실한 광촉매성 처리 장치의 일차적 기능부는 나노결정성 촉매 및, 자외선 수용 구역에 장착된 일정 형태의 담체를 조합한 구성의 형태로 있는 광촉매성 요소다.Photoactive, catalytic oxidative destruction of organic contaminants using titanium dioxide and under the action of ultraviolet radiation is an advanced method for air and water purification and disinfection. This method is efficient, cost effective, and environmentally friendly, thereby eliminating almost all organic contaminants by mineralizing them with water and carbon dioxide. The primary function of the photocatalytic treatment device is to ensure the efficacy and durability is a photocatalytic element in the form of a combination of a nanocrystalline catalyst and a certain type of carrier mounted in a UV receiving zone.

상기 광촉매성 요소는 호흡기 감염, 독성 오염물, 및 불쾌한 냄새 제거의 효율적인 제어를 위한 건강관리 시설, 탁아 센터, 학교, 사무실, 극장, 거실 등에 사용된 공기 정화 및 소독의 부분으로서 사용될 수 있다.The photocatalytic element can be used as part of air purification and disinfection used in health care facilities, day care centers, schools, offices, theaters, living rooms, etc. for effective control of respiratory infections, toxic contaminants, and unpleasant odor removal.

광촉매성 물질을 제조하는 방법이 공지되어 있는 바 (미국 특허 번호; 5,919,726; 특허일: 1999년 7월 6일), 이의 제1 단계는 20 내지 50 미크론의 대략적인 입자 크기를 가진 실리카 겔을 포함하는 0,05 내지 2 미크론 두께를 가진 서브 층의 임의의 물질 (금속, 시멘트, 진흙, 모래, 자갈, 세라믹, 플라스틱, 나무, 돌, 유리, 등)로 만든 기재 상에 임의의 물질의 적용 (스프레이, 브러싱 등)을 구성되며, 다음, 상기 서브층을 100 내지 900℃에서 3 내지 30분 간 열처리함으로써 고정된다. 제2 단계에서, 상기 서브 층을 액체 또는 증기상 사염화 티타늄으로 처리한다 (수증기가 첨가될 수 있다. 제3 단계에서, 상기 수득된 물질을 산소 존재 하에서 150 내지 500℃에서 1 내지 10 분간 열처리 하고, 이의 결과로 아나타제 이산화 티탄층이 상기 표면 상에 형성된다. 실리카 서브 층의 존재로 인해, 결과된 이산화 티탄이 상기 기재 상에 고정되고, 그의 광촉매성 특성을 지니고 있다. 이러한 방법은 광촉매성 공지 정화 및 소독 효과를 가진 빌딩 물질 (세라믹 타일, 벽 패널, 등)을 제조하는 데 일차적으로 추천된다.(U.S. Patent No. 5,919,726, filed July 6, 1999), the first step of which includes the silica gel with an approximate particle size of 20 to 50 microns Application of any material on a substrate made of any material (metal, cement, mud, sand, gravel, ceramic, plastic, wood, stone, glass, etc.) of the sublayer with a thickness of 0,05 to 2 microns Spraying, brushing, etc.), and then the sub-layer is fixed by heat treatment at 100 to 900 占 폚 for 3 to 30 minutes. In a second step, the sub-layer is treated with liquid or vaporous titanium tetrachloride (water vapor may be added. In a third step, the obtained material is heat treated at 150 to 500 DEG C for 1 to 10 minutes in the presence of oxygen As a result of this, an anatase titanium dioxide layer is formed on the surface. Due to the presence of the silica sublayer, the resultant titanium dioxide is fixed on the substrate and has its photocatalytic properties. It is primarily recommended for the production of building materials (ceramic tiles, wall panels, etc.) with purification and disinfection effects.

살균 작용 시험은 상기 생성된 세라믹 타일 상에서 세포 현탁액 (0.5 ml)을 적용하는 것을 포함하였다. 상기 타일들을 페트리 디쉬에 놓고, 수정 유리 덮개로 덮었다. 1200 룩스 형광 빛 아래 25℃에서 3 시간 동안 멸균 챔버에서 항온처리하였다. 결과가 표 2에 표시되어 있다. 참조용으로, 이산화 티탄 층이 없는 타일을 또한 시험하였다. 최상의 시험 편은 스타릴로코커스 아우레우스 생 세포의 농도를 3100에서 135으로, 크렙시엘라 뉴모니아의 농도를 1725에서 400으로 감소시키는 것을 나타냈다.The sterilization test included applying the cell suspension (0.5 ml) on the resulting ceramic tile. The tiles were placed in a petri dish and covered with a quartz glass cover. And incubated in a sterilization chamber at < RTI ID = 0.0 > 25 C < / RTI > for 3 hours under 1200 lux fluorescence light. The results are shown in Table 2. For reference, tiles without a titanium dioxide layer were also tested. The best test showed that the concentration of Stirylococcus aureus cells decreased from 3100 to 135 and the concentration of Krebsiella nuumonia decreased from 1725 to 400.

상기 광촉매성 물질 제조 방법의 주요 단점은 복잡하고, 고도로 휘발성이고 독성인 사염화 티탄의 사용으로 인한 환경적으로 위험한 제조 방법이라는 것이다. 또한, 상기 이산화 티탄 층을 적용하는 동안, 독성 및 부식성 염화수소가 TiCl4 가수분해의 결과로서 생성된다.A major disadvantage of the photocatalytic material manufacturing method is that it is an environmentally dangerous manufacturing method due to the use of complex, highly volatile and toxic titanium tetrachloride. Also, during application of the titanium dioxide layer, toxic and corrosive hydrogen chloride is produced as a result of TiCl 4 hydrolysis.

생성된 물질 시험편의 살균 활성은 공기 정화 및 소독 장치에 적용하기에는 충분하지 않다.The bactericidal activity of the resulting material test specimens is not sufficient for application to air purification and disinfection equipment.

광촉매성 공기 처리 필터가 공지되어 있다 (미국 특허 번호: US 6,491,883 B2; 특허일: 2002년 12월 10일). 상기 필터는:Photocatalytic air treatment filters are known (U.S. Patent No. 6,491,883 B2; issued on Dec. 10, 2002). The filter comprising:

- 0.2 내지 50 미크론의 초소 크기를 지닌 5 내지 60 중량 % 양의, 자외선 통과를 허용하는 입자 (유리 입자 또는 섬유와 같은);Particles (such as glass particles or fibers) that permit passage of ultraviolet light, in an amount of from 5 to 60% by weight, having a micro size of from 0.2 to 50 microns;

- 0.001 미크론 내지 0.02 미크론의 평균 크기를 지니고, 20 내지 80 중량 %의 양으로 있는 광촉매성 TiO2 입자;- photocatalytic TiO 2 particles having an average size of from 0.001 microns to 0.02 microns and in an amount of from 20 to 80% by weight;

- 0.002 내지 0.2 미크론의 평균 크기를 지니고, 10 내지 60중량 %의 양으로 있는 이산화 실리콘 입자;Silicon dioxide particles having an average size of from 0.002 to 0.2 microns and in an amount of from 10 to 60% by weight;

- 조건적으로, 2 내지 20 중량 % 양의 클레이 미네랄을 포함하는, 5 내지 60 미크론 두께의 코팅을 가진 기재로 구성된다.- conditionally consisting of a substrate having a coating of 5 to 60 microns thick, comprising clay minerals in an amount of from 2 to 20% by weight.

상기 코팅은 기재 물질에 양호한 점착력을 특징으로 하고, 자외선을 통과시킬 수 있으나, 잘게 나눠진 성분의 사용, 특히 클레이 결합제를 가진 것은 상기 코팅이 양호하게 가스를 통과시키는 것 또는 상기 코팅 내에 함유된 상기 광촉매성 TiO2 입자의 효과적인 작용을 보장하지 않는다. 공기 및 수 정화 소독 장치의 광촉매성 요소를 생성하기 위해, 높은 다공성 물질이 광촉매로 처리되는 매개체의 확산을 방해하지 않도록 하는 것에 필요하다.The coating is characterized by good adhesion to the substrate material and allows the passage of ultraviolet light, but the use of finely divided components, especially those with clay binders, is advantageous for the coating to pass through the gas well, It does not guarantee the effective action of the stannic TiO 2 particles. In order to create a photocatalytic element of the air and the water disinfection device, it is necessary to ensure that the highly porous material does not interfere with the diffusion of the medium treated with the photocatalyst.

수송 담체용 공기 정화 시스템이 공지되어 있다 (미국 특허 출원 공개 번호 US 2012/0128539 Al, 공개일: 2012년 5월 24일). 상기 시스템은 공기 입구, 공기 출구 및 이들 사이의 공기 흐름을 위한 공간으로 구성된다. 반응 표면을 가진 하나 이상의 요소 및 하나 이상의 자외선원이 상기 공간에 장착된다. 상기 반응 표면은 촉매물질을 함유하고, 상기 장치의 내부 표면의 적어도 50%를 차지한다. 이산화 티탄 또는 이를 함유하는 물질이 상기 촉매성 물질로 사용된다. 발광 튜브 또는 발광 다이오드들이 상기 자외선원으로서 사용된다. 공기는 팬에 의해 강제로 상기 장치의 공간으로 진입한다. 상기 반응 표면과의 공기 접촉의 표면적과 시간을 증가시키기 위해, 필터 케이스 내에 고정된, 예를 들어, 물결, 나선, 별, 손가락 등의 다양한 모양의 요소, 및 공기가 통하는 전체 공간을 채우면서 고정되지 않는 물질의 형태로 있는 요소 (예, 단유리 및 플라스틱 튜브, 볼등)을 사용하는 것이 제안된다. 공기 정화 효율을 더 향상시키기 위해, 상기 요소의 반응 표면은 나노-제올라이트 및/또는 나노 실버를 포함할 수 있다. 촉매로 코팅된 매어져 있지 않은 요소들을 사용하는 것은 처리되는 공기와 접촉하는 반응 표면을 크게 하지만, 그러나, 고정되지 않은 요소들이 각자에 대하여 이동할 수 있기 때문에, 마찰로 인하여 상기 촉매 베드의 기계적 마모 및 상기 장치로부터 먼지가 나오게 되는 것은 물론 촉매 작용 수명이 짧아지는 결과를 낳을 수 있다. 상기 장치가 효율적인 성능을 하기 위해, 높은 내부 다공성 및 가스 투과성을 지닌 통합된 광촉매성 요소가 요구된다. 상기 촉매는 상기 내부 기공 표면을 위시한 담체 전 표면에 적용되어야 한다.An air purification system for a transport carrier is known (U.S. Patent Application Publication No. US 2012/0128539 A1, published on May 24, 2012). The system consists of an air inlet, an air outlet and a space for air flow therebetween. One or more elements having a reaction surface and one or more ultraviolet sources are mounted in the space. The reaction surface contains catalytic material and occupies at least 50% of the internal surface of the device. Titanium dioxide or a material containing it is used as the catalytic material. Emitting tube or light-emitting diodes are used as the ultraviolet ray source. The air is forced into the space of the device by the fan. To increase the surface area and time of the air contact with the reaction surface, various elements of various shapes such as, for example, waves, spirals, stars, fingers, etc., fixed in the filter case, It is proposed to use elements in the form of non-existent materials (eg, short glass and plastic tubes, balls, etc.). In order to further improve the air purification efficiency, the reaction surface of the element may comprise nano-zeolite and / or nanosilver. The use of untouched elements coated with catalysts increases the reaction surface in contact with the air to be treated, but the mechanical wear and tear of the catalyst bed due to friction, as the unfixed elements can move relative to each other, and Dust may be discharged from the apparatus, and the catalytic service life may be shortened. In order for the device to perform efficiently, there is a need for an integrated photocatalytic element with high internal porosity and gas permeability. The catalyst should be applied to the entire surface of the support, including the inner pore surface.

본 발명에 대한 필수적 특징의 가장 유사한 조합은 광촉매성 요소 및 이의 제조 방법에 관한 것으로 (러시아 연방 특허 번호 2151632, 1998년 10월 20일), 소결 유리 구슬의 5 내지 10층으로 만든 일정 모양의 다공성 담체 (바람직하게는 튜브 또는 플레이트 모양으로 있는) 및 상기 담체의 표면 상에 적용된, 100 내지 150㎡/g 의 비표면적을 가진 아나타제 이산화 티탄 분말을 포함한다. 그러한 광촉매성 요소 제조 방법은:The most similar combination of essential features of the present invention relates to a photocatalytic element and a method of manufacturing the same (Russian Federation Patent No. 2151632, October 20, 1998), a certain shape of porous structure made of 5 to 10 layers of sintered glass beads (Preferably in the form of a tube or a plate) and anatase titanium dioxide powder having a specific surface area of from 100 to 150 m < 2 > / g, applied on the surface of the carrier. Such photocatalytic element manufacturing methods include:

직경 0.1 내지 1.5 mm의 유리 비드를 금속, 그래파이트 또는 깨지기 쉬운 물질로 만든 껍질 안에서 유리연화점 이하의 온도에서 소결하고, 냉각시키고, 상기 껍질로부터 담체를 꺼내고, 불화 수소산 증기 또는 1 내지 2 % 용액으로 담체 표면을 활성화시키고, 이산화 티탄의 수성 현택액을 상기 담체의 표면에 적용하고, 및 상기 담체를 공기 건조시킴으로써 일정 형태의 담체를 제조하는 것을 포함한다.Glass beads having a diameter of 0.1 to 1.5 mm are sintered in a shell made of metal, graphite or fragile material at a temperature below the softening point of the glass, cooled, and the carrier is taken out of the shell, Activating the surface, applying an aqueous suspension of titanium dioxide to the surface of the carrier, and air drying the carrier to produce a carrier in a certain form.

상기 광촉매성 요소 및 이의 제조 방법은 하기와 같은 단점을 가진다:The photocatalytic element and its manufacturing method have the following disadvantages:

- 상기 유리 비드가 유리 연화점 미만의 온도에서 소결되는 사실로 인해, 상기 결과된 광촉매성 요소는 충분한 기계 강도를 가지지 않고, 따라서 광촉매성 장치 수송, 조립 및 운행시 상당한 비율의 광촉매성 요소 파괴가 있다;Due to the fact that the glass beads are sintered at temperatures below the glass softening point, the resultant photocatalytic elements do not have sufficient mechanical strength, and thus there is a significant proportion of photocatalytic element destruction during transport, assembly and operation of the photocatalytic device ;

- 상기 사용된 이산화 티탄 분말의 불충분한 높은 비표면적 (100 내지 150 ㎡/g )은 공기 및 수 정화 과정에서 상기 광촉매성 요소의 최대 성취가능한 활성을 제한시킨다;- The insufficient high specific surface area (100 to 150 m < 2 > / g) of the titanium dioxide powder used limits the maximum achievable activity of the photocatalytic element during air and water purification;

- 상기 방법에 의한 담체 표면 활성화 (불화수소산 증기 또는 1 내지 2 % 용액으로 처리)는 상기 유리 비드와 결합하는 이산화 티탄 분말, 특히 수 정화 장치에 사용된 광촉매성 요소의 강도를 향상시키는 데 적절하게 효율적인 것이 아니다. 수 흐름에서 광촉매성 요소가 작용하는 동안, 상기 이산화 티탄 분말의 일부가 상기 담체의 표면으로부터 제거되어, 상기 광촉매성 요소의 활성을 저하시키고 수명을 짧게하는 결과를 가져온다;- Carrier surface activation (treatment with hydrofluoric acid vapor or 1-2% solution) by the above method is suitable for enhancing the strength of the titanium dioxide powder, especially the photocatalytic element used in the water purifier, It is not efficient. A part of the titanium dioxide powder is removed from the surface of the carrier during the operation of the photocatalytic element in the water stream, resulting in a reduction in the activity of the photocatalytic element and a shortening of its life;

- 상기 이산화 티탄을 적용하는 동안, 상기 수성 현탁액 pH에 대한 제어를 상실하게 됨에 따라 최대 활성의 광촉매성 요소를 지속적으로 생산하지 못하게 된다.During the application of the titanium dioxide, the control over the aqueous suspension pH is lost so that it can not continuously produce the maximum active photocatalytic element.

본 발명의 목적은 향상된 기계적 강도, 증가된 촉매 활성, 연장된 작용 수명을 갖는 신규 광촉매성 요소를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide novel photocatalytic elements having improved mechanical strength, increased catalytic activity, and extended operating life.

상기 목적은 하기를 가진 광촉매성 공기 및 수 정화 소독 요소를 제공함으로써 성취된다:This object is achieved by providing a photocatalytic air and a water disinfection element having the following:

일정한 모양과 0.1 mm 내지 0.5 mm의 기공 크기를 지니고, 기공 부피 분율이 20% 내지 40%이며, 0.5 내지 5 미크론의 표면 양감 깊이(surface relief depth)를 가진 소결된 유리 비드, 및 상기 유리 표면에 총 광촉매성 요소 중량의 0.5 내지 2 %의 양으로 적용된, 150 내지 400 ㎡/g 의 비표면적을 지닌 이산화 티탄 분말로 구성되는 다공성 담체.A sintered glass bead having a constant shape and a pore size of 0.1 mm to 0.5 mm, a pore volume fraction of 20% to 40%, a surface relief depth of 0.5 to 5 microns, A porous carrier composed of a titanium dioxide powder having a specific surface area of 150 to 400 m < 2 > / g, applied in an amount of 0.5 to 2% of the total photocatalytic element weight.

상기 목적은 또한 하기를 포함하는 광촉매성 요소를 제공함으로써 달성된다:This object is also achieved by providing a photocatalytic element comprising:

담체에 요구되는 형상과 크기를 부여하는 껍질 내에서 유리 비드를 유리 연화점보다 5 내지 20℃ 높은 온도에서 소결함으로써 담체를 제조하는 단계;Preparing a carrier by sintering the glass beads in a shell giving a shape and size required for the carrier at a temperature higher by 5 to 20 캜 than the glass softening point;

담체를 냉각시키고 상기 껍질로부터 제거하는 단계;Cooling the carrier and removing it from the shell;

상기 담체를 농축된 불화 수소산으로 1 내지 5 분간 처리 후, 농축된 황산으로 1 내지 5 분간 처리하여 담체의 유리 표면 양감을 0.5 내지 5 미크론의 깊이로 형성하는 단계;Treating the carrier with concentrated hydrofluoric acid for 1 to 5 minutes and treating the carrier with concentrated sulfuric acid for 1 to 5 minutes to form a glass surface of the carrier at a depth of 0.5 to 5 microns;

담체를 수세하고 80 내지 120℃의 온도의 건조 오븐에서 건조시키는 단계;Washing the carrier and drying in a drying oven at a temperature of 80 to 120 캜;

150 내지 400 ㎡/g 의 비표면적을 지닌 이산화티탄의, pH= 2.9±0.1의 수성 현탁액을 상기 담체에 적용함으로써 상기 이산화 티탄을 총 광촉매성 요소 중량의 0.5 내지 2 %의 양으로 상기 소결된 비드의 유리 표면에 코팅하는 단계.By applying an aqueous suspension of titanium dioxide having a specific surface area of 150 to 400 m < 2 > / g to the carrier, wherein the titanium dioxide is present in an amount of 0.5 to 2% of the total photocatalytic element weight, To the glass surface.

상기 결과된 광촉매성 요소를 150 내지 200 ℃의 온도의 건조 오븐에서 건조시키는 단계.Drying the resultant photocatalytic element in a drying oven at a temperature of from 150 to 200 < 0 > C.

상기 유리 연화점 보다 5 내지 20℃ 높은 온도에서 유리 비드를 소결하면, 담체에 높은 기계 강도를 제공할 수 있으면서, 높은 개방 다공성(20% 내지 40%의 0.1 내지 0.5 mm 기공)을 지니게 할 수 있다.Sintering the glass beads at a temperature 5 to 20 ° C above the glass softening point can provide a high mechanical strength to the carrier while having a high open porosity (20% to 40% of 0.1 to 0.5 mm pores).

본 발명은 향상된 기계적 강도, 증가된 촉매 활성, 연장된 작용 수명을 갖는 신규 광촉매성 요소를 제공할 수 있게 된다.The present invention provides a novel photocatalytic element having improved mechanical strength, increased catalytic activity, and extended operating life.

도 1은 산성 개질 전 (1) 및 후 (2)의 담체 표면을 나타낸다.
도 2는 상기 현탁액의 pH 값의 함수로서 이산화 티탄의 광촉매성 활성을 나타낸다.
Fig. 1 shows the carrier surface before (1) and after (2) the acidic reforming.
Figure 2 shows the photocatalytic activity of titanium dioxide as a function of the pH value of the suspension.

농축된 불화수소산과 황산 용액으로 소결된 유리 비드 표면을 개질함으로써, 강한 이산화 티탄 분말 결합 및 정화되는 공기나 물의 흐름에서 담체 표면에 유지하게 하는 0.5 내지 5 미크론의 유리 표면 양감 깊이를 제공할 수 있다. 하기 도면은 산 처리 전 (1) 및 후 (2)의 소결된 비드들의 표면을 나타내는 현미경 사진이다. 그러한 양감은 증기 또는 묽은 불화수소산 용액에 의한 통상적인 표면 활성화로는 성취되지 않는다.By modifying the surface of the glass bead sintered with the concentrated hydrofluoric acid and sulfuric acid solution, it is possible to provide a glass surface wetting depth of 0.5 to 5 microns which is maintained on the carrier surface in the stream of air or water to be bound and cleaned by strong titanium dioxide powder . The following figures are photomicrographs showing the surfaces of sintered beads before (1) and after (2) acid treatment. Such a reduction is not achieved with conventional surface activation by steam or dilute hydrofluoric acid solution.

도 1은 산성 개질 전 (1) 및 후 (2)의 담체 표면을 나타낸다.Fig. 1 shows the carrier surface before (1) and after (2) the acidic reforming.

이산화 티안 분말을 담체 표면에 적용할 때, 광촉매성 요소의 최종 활성을 결정하는 가장 중요한 요인은 그로부터 상기 분말이 적용되는 수성 현탁액의 pH 값이다. 최대 활성은 pH =2.9±0.1에서 얻어진다. 상기 매체의 pH 값에 대한 광촉매 활성의 극단적인 의존성의 관점에서 (도 2), 상기 현탁액의 특정 산도 (pH =2.9±0.1)는, 상기 이산화 티탄 분말 적용 중에 반드시 지켜져야 한다. 높은 비표면적(150 내지 400 ㎡/g )을 지닌 이산화 티탄 분말을 사용하는 것과의 조합한 이러한 기술은 최대 활성의 광촉매성 요소를 생성하게 한다. When applying the TiO2 powder to the surface of the carrier, the most important factor determining the final activity of the photocatalytic element is the pH value of the aqueous suspension to which the powder is applied. The maximum activity is obtained at pH = 2.9 ± 0.1. In view of the extreme dependence of the photocatalytic activity on the pH value of the medium (Figure 2), the specific acidity of the suspension (pH = 2.9 ± 0.1) must be observed during the application of the titanium dioxide powder. This technique, combined with the use of titanium dioxide powder with a high specific surface area (150 to 400 m < 2 > / g), produces the most active photocatalytic element.

도 2는 상기 현탁액의 pH 값의 함수로서 이산화 티탄의 광촉매성 활성을 나타낸다.Figure 2 shows the photocatalytic activity of titanium dioxide as a function of the pH value of the suspension.

본 발명의 본질은 하기 구체예에서 설명될 것이다.The essence of the present invention will be described in the following embodiments.

구체예 1.Specific Example 1

외경 86 mm, 너비 6 mm 및 높이 420 mm를 가지는 탈착가능한 실린더 형 스테인레스 스틸 껍질에 유리 비드들 (0.8 내지 1 mm 분획)을 부어 채웠다. 상기 껍질을 오븐에 넣고 여기서 상기 비드들을 유리 연화점(약 690℃)보다 15℃ 높은 온도에서 1시간 20분 동안 소결한다. 실온으로 냉각한 후, 상기 껍질을 해체하고, 다공성 유리 관의 형태로 있는 담체를 제거한다.Glass beads (0.8 to 1 mm fraction) were poured into a detachable cylindrical stainless steel shell having an outer diameter of 86 mm, a width of 6 mm and a height of 420 mm. The shells are placed in an oven where the beads are sintered at a temperature 15 DEG C higher than the glass softening point (about 690 DEG C) for 1 hour and 20 minutes. After cooling to room temperature, the shell is disassembled and the carrier in the form of a porous glass tube is removed.

다음으로, 먼저 농축된 불화수소산에 1분간 침전시키고 난 후, 물로 세척하고, 농축된 황산으로 3분간 처리하고, 물로 세척하고 및 100℃의 건조 오븐에서 완전히 탈수될 때까지 건조시켜 담체 표면을 개질하였다.Next, the precipitate was first precipitated in concentrated hydrofluoric acid for 1 minute, washed with water, treated with concentrated sulfuric acid for 3 minutes, washed with water and dried in a drying oven at 100 DEG C until completely dehydrated to modify the carrier surface Respectively.

수성 현탁액은, 증류수 및 350 ㎡/g 의 표면적과 10 중량%의 이산화 티탄 함량을 가지는 아나타제 이산화 티탄으로 제조한다. 묽은 황산을 적가함으로써, 상기 현탁액의 pH 값을 pH =2.9±0.1으로 조정하였다. 상기 건조된 담체를 상기 현탁액에 침전시키고, 제거하고, 150℃의 건조 오븐에서 건조시켰다.The aqueous suspension is made from distilled water and anatase titanium dioxide having a surface area of 350 m < 2 > / g and a titanium dioxide content of 10% by weight. By adding dropwise sulfuric acid, the pH value of the suspension was adjusted to pH = 2.9 ± 0.1. The dried carrier was precipitated in the suspension, removed and dried in a drying oven at 150 ° C.

완성된 광촉매성 요소는 하기를 포함한다:Completed photocatalytic elements include:

개질된 표면, 420 mm 길이, 86 mm 직경 및 6 mm 두께의 벽을 가진 소결된 유리 비드들로 구성된 다공성 관형 담체;A porous tubular carrier composed of sintered glass beads having a modified surface, a length of 420 mm, a diameter of 86 mm and a wall of 6 mm thickness;

350 ㎡/g 의 비표면적을 가진, 요소당 12 g의 아나타제 이산화 티탄 분말.12 g of anatase titanium dioxide powder per urea with a specific surface area of 350 m 2 / g.

참조 샘플로서 하나의 추가적인 광촉매성 요소를 제조하였다. 이러한 샘플의 제조 공정은 표면 개질 작업이 수행되지 않는 것만 다르다. 상기 비드 표면 상에 어떠한 양감도 관찰되지 않았다. 마무리된 광촉매성 요소 내의 이산화 티탄 함량은 10 g 이었다.One additional photocatalytic element was prepared as a reference sample. The manufacturing process of these samples is different only in that the surface modification operation is not carried out. No appreciable amount was observed on the bead surface. The titanium dioxide content in the finished photocatalytic element was 10 g.

이러한 구체예에 따라 생성된 샘플들 (일차 샘플 번호 1 및 참조물 번호 2)을 장간균 (collibacillus) (대장균 Escherichia coli) 배양물을 포함하는 물의 정화 과정으로 시험하였다. 시험 패턴에 따라서, 대장균을 포함하는 물을 수직으로 장착된 광촉매성 요소의 벽을 통해 2ℓ/분의 유동 속도로 순환시켰다. 자외선 램프를 상기 튜브 내부에 장치하여 320 내지 405 나노미터의 파장을 가지는 자외선을 적외선 영역에서 9 W의 전력으로 상기 광촉매성 요소의 내부 표면에 조사하였다. 특정 시간 간격으로 물 샘플을 취하여 페트리 디쉬 내의 배양매체에 적용하였다. 48 시간 후에 상기 배양매체에서 성장한 콜로니들의 수를 계산하였다. 또한, 상기 물 흐름에 의한 이산화 티탄 엔트레인먼트 (entrainment)를 10 시간의 연속적인 물의 유동 후에, 상기 건조된 광촉매성 요소 무게를 측정함으로써 계산하였다. 측정 결과는 표 1에 나타낸다.Samples (primary sample no. 1 and reference no. 2) produced according to this embodiment were tested for the purification process of water containing cultures of colibacillus (Escherichia coli). According to the test pattern, water containing E. coli was circulated through the walls of the vertically mounted photocatalytic element at a flow rate of 2 L / min. An ultraviolet lamp was placed inside the tube and ultraviolet light having a wavelength of 320 to 405 nanometers was irradiated to the inner surface of the photocatalytic element at a power of 9 W in the infrared region. Water samples were taken at specific time intervals and applied to culture media in Petri dishes. The number of colonies grown in the culture medium after 48 hours was calculated. Also, the titanium dioxide entrainment by the water flow was calculated by measuring the weight of the dried photocatalytic element after 10 hours of continuous water flow. The measurement results are shown in Table 1.

처리 시간 (분)Processing time (min) CFU 농도CFU concentration 중량 감소 (g)Weight reduction (g) 샘플 1Sample 1 샘플 2Sample 2 샘플 1Sample 1 샘플 2Sample 2 00 1000010000 1000010000 00 00 55 59505950 72507250 -- -- 1010 9090 750750 -- -- 3030 00 5050 -- -- 6060 00 00 -- 600600 00 00 0.30.3 2.12.1

상기 결과들은 상기 담체를 상기 유리 표면에 프로파일된 형상을 부여하는 것으로 개질하면, 상기 현탁액으로부터 적용될 때, 상기 이산화 티탄 분말 포획을 증가시키고, 촉매가 담체에 더 강하게 결합하는 것을 제공하며, 및 상기 광촉매성 요소의 전체 광촉매성 활성을 증가시키는 것을 나타낸다.The results show that modifying the carrier by imparting a profiled shape to the glass surface increases the titanium dioxide powder capture when applied from the suspension and provides for the catalyst to bind more strongly to the carrier, Lt; RTI ID = 0.0 > photocatalytic < / RTI >

구체예 2.Specific Example 2

길이 60 mm, 너비 5 mm 및 높이 400 mm를 가지는 탈착가능한 실린더 형 스테인레스 스틸 껍질에 유리 비드들 (0.8 내지 1 mm 분획)을 부어 채웠다. 소결, 담체 표면 개질, 및 촉매 적용 작용은 구체예 1과 동일한 방식으로 수행되었다. Glass beads (0.8 to 1 mm fraction) were poured into a detachable cylindrical stainless steel shell having a length of 60 mm, a width of 5 mm and a height of 400 mm. The sintering, the carrier surface modification, and the catalyst application operation were carried out in the same manner as in Example 1.

이러한 마무리된 광촉매성 요소는 하기를 포함한다:These finished photocatalytic elements include the following:

개질된 표면을 가진 소결된 유리 비드로 구성되어 있고, 400 x 60 x 5 mm의 사이즈를 가지는 직육면체의 형태로 있는 다공성 담체;A porous carrier comprised of sintered glass beads having a modified surface and in the form of a rectangular parallelepiped having a size of 400 x 60 x 5 mm;

350 ㎡/g 의 비표면적을 가진, 요소당 2 g의 아나타제 이산화 티탄 분말.2 g of anatase titanium dioxide powder per urea with a specific surface area of 350 m 2 / g.

상기 이산화 티탄 분말을 pH=4.5을 가진 현탁액으로부터의 상기 담체에 적용하는 것을 제외하고는 참조 시험 샘플을 동일한 방식으로 생성하였다.A reference test sample was produced in the same manner, except that the titanium dioxide powder was applied to the carrier from a suspension with pH = 4.5.

처리 시간 (분)
Processing time (min)
CFU 농도CFU concentration 중량 감소 (g)Weight reduction (g)
샘플 1Sample 1 샘플 2Sample 2 샘플 1Sample 1 샘플 2Sample 2 00 1000010000 1000010000 00 00 55 59505950 72507250 -- -- 1010 9090 750750 -- -- 3030 00 5050 -- -- 6060 00 00 -- 600600 00 00 0.30.3 2.12.1

이러한 구체예에 따라 생성된 샘플들 (일차 샘플 번호 3 및 참조물 번호 4)을 공기 내 아세톤 증기의 광촉매성 산화의 반응하에서 시험하였다. 상기 시험은 300ℓ부피의 밀봉 박스 내에서 수행되었고, 여기에는 상기 피험 샘플을 가진 반응 용기, 구체예 1에서 사용된 것과 유사한 자외선 램프, 및 공기를 움직이게 하는 팬이 장착되었다. 초기 증기 농도는 요구되는 양의 액체 아세톤을 증발시킴으로써 생성되었고, 100 ppm에 달하였다. UV 램프를 켠 후, 아세톤의 농도 및 이의 산화 말단 생성물 (CO2)의 농도를 시간에 걸쳐 가스 센서에 의해서 측정하였다. 그 시험 결과들은 표 2에 나타나 있다.Samples (Primary Sample No. 3 and Reference No. 4) produced according to this embodiment were tested under the reaction of photocatalytic oxidation of acetone vapor in air. The test was performed in a 300 l volume sealed box equipped with a reaction vessel with the sample to be tested, an ultraviolet lamp similar to that used in Example 1, and a fan to move the air. The initial vapor concentration was generated by evaporating the required amount of liquid acetone, reaching 100 ppm. After turning on the UV lamp, the concentration of acetone and its concentration of oxidation end product (CO 2 ) were measured over time by a gas sensor. The test results are shown in Table 2.

상기 결과들은 이산화 티탄이 pH =2.9±0.1을 가진 현탁액으로부터 적층된 샘플 1이 더 큰 촉매성 활성을 가진다는 것을 증명하고 있다.The results demonstrate that Sample 1, which is laminated from a suspension of titanium dioxide having a pH of 2.9 ± 0.1, has greater catalytic activity.

Claims (3)

이산화 티탄이 부여된 소결된 유리 비드들로 구성된, 공기 및 수 정화 소독용 광촉매성 요소에 있어서, 상기 소결된 유리 비드들은 일정한 모양과 0.1 mm 내지 0.5 mm 기공 크기와, 20% 내지 40%의 기공 부피 분율을 갖는 개방된 다공성을 가지며; 상기 소결된 유리 비드들의 표면은 0.5 내지 10 미크론의 표면 양감 깊이의 양감 형상을 가지며; 이산화 티탄 분말 비표면적은 150 내지 400 ㎡/g 이고, 상기 유리 표면에 적용된 이산화 티탄 분말은 상기 광촉매성 요소의 중량의 0.5 내지 2 중량 %인 것을 특징으로 하는 광촉매성 요소.A photocatalytic element for air and water disinfection comprising sintered glass beads having titanium dioxide applied thereto, wherein the sintered glass beads have a constant shape, a pore size of 0.1 mm to 0.5 mm, a porosity of 20% to 40% Having open porosity with a volume fraction; Wherein the surface of the sintered glass beads has a convex shape with a surface wear depth of 0.5 to 10 microns; Wherein the titanium dioxide powder has a specific surface area of 150 to 400 m < 2 > / g, and the titanium dioxide powder applied to the glass surface is 0.5 to 2 wt% of the weight of the photocatalytic element. 유리 비드들을 소결하는 단계, 소결된 유리 비드들의 표면을 개질하는 단계, 및 상기 소결된 유리 비드들의 개질된 표면 상에 이산화 티탄 분말을 적용하는 단계를 포함하는, 제1항에 따른 광촉매성 요소를 제조하는 방법에 있어서, 상기 유리 비드들은 유리 연화점보다 5 내지 20℃ 높은 온도에서 소결되고, 상기 이산화 티탄 분말 적용 전에, 상기 소결된 유리 비드들의 표면을 에칭 화학물로 개질하고, 및 상기 이산화 티탄 분말을 pH 값 = 2.9±0.1를 가지는 이산화 티탄 분말 수성 현탁액으로부터 상기 소결된 유리 비드들의 표면 상에 적용하는 것을 특징으로 하는 광촉매성 요소 제조방법.A method of manufacturing a photocatalytic element, comprising: sintering glass beads, modifying the surface of sintered glass beads, and applying titanium dioxide powder on the modified surface of the sintered glass beads. Wherein the glass beads are sintered at a temperature 5 to 20 占 폚 above the glass softening point and before the application of the titanium dioxide powder the surface of the sintered glass beads is modified with an etching chemistry and the titanium dioxide powder Is applied on the surface of the sintered glass beads from a titanium dioxide powder aqueous suspension having a pH value of 2.9 ± 0.1. 제2항에 있어서, 상기 소결된 유리 비드들의 표면을 에칭 화학물로 개질하는 것은 불화 수소로 1 내지 5 분간 및 황산을 1 내지 5 분간 연속 처리하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광촉매성 요소 제조방법.3. The method according to claim 2, wherein the modification of the surface of the sintered glass beads with an etching chemical comprises treating with hydrogen fluoride for 1 to 5 minutes and sulfuric acid for 1 to 5 minutes continuously .
KR1020157019545A 2012-12-20 2012-12-20 Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof KR101891512B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012201201 2012-12-20
RUPCT/RU2012/001086 2012-12-20
PCT/RU2012/001086 WO2014098641A1 (en) 2012-12-20 2012-12-20 Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150118108A KR20150118108A (en) 2015-10-21
KR101891512B1 true KR101891512B1 (en) 2018-08-24

Family

ID=55168045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157019545A KR101891512B1 (en) 2012-12-20 2012-12-20 Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101891512B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200034396A (en) 2018-09-21 2020-03-31 주식회사 나노코리아 Photocatalysis composite and method for preparing the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102341519B1 (en) 2021-07-27 2021-12-21 허찬 Photocatalyst Filter Manufacturing Mold and Manufacturing Method for Photocatalyst Filter using It, and The Photocatalyst Filter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006501020A (en) * 2002-09-30 2006-01-12 ノースロップ グラマン コーポレーション Activated microorganism destruction sintered glass bead filter

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5686372A (en) * 1995-05-26 1997-11-11 University Technologies International Inc. Photocatalyst with modified alkyl silicate ester support and process for production thereof
US6135838A (en) * 1998-10-07 2000-10-24 Chung Shan Institute Of Science And Technology Method of making UV lamp for air cleaning
RU2151632C1 (en) * 1998-10-20 2000-06-27 Балихин Игорь Львович Photocatalytic element and method for manufacture thereof
US20080268229A1 (en) * 2006-08-09 2008-10-30 Daeyeon Lee Superhydrophilic coatings
RU98134U1 (en) * 2010-04-15 2010-10-10 Учреждение Российской Академии Наук Институт Проблем Химической Физики Ран (Ипхф Ран) HOUSEHOLD PHOTOCATALYTIC AIR CLEANER

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006501020A (en) * 2002-09-30 2006-01-12 ノースロップ グラマン コーポレーション Activated microorganism destruction sintered glass bead filter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200034396A (en) 2018-09-21 2020-03-31 주식회사 나노코리아 Photocatalysis composite and method for preparing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150118108A (en) 2015-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8709341B2 (en) System for purifying air through germicidal irradiation and method of manufacture
CN1187097C (en) Process and apparatus for purification of oxygen-containing gas
KR101800219B1 (en) air purificating apparatus for VOC and radiation in everyday life
Keller et al. Biological agent inactivation in a flowing air stream by photocatalysis
US9925529B2 (en) Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof
CN102574036A (en) Fibrous filter and air purification device
KR20220115593A (en) Method for manufacturing photocatalytic device, photocatalytic device, photocatalytic composition and gas decontamination device
Bianchi et al. A new frontier of photocatalysis employing micro-sized TiO2: Air/water pollution abatement and self-cleaning/antibacterial applications
KR101596401B1 (en) Inorganic hollow beads coated photocatalyst for a water treatment and method for manufacturing the same
CN107149872A (en) The preparation method of light catalytic purifying gas self-stick notes
KR101891512B1 (en) Photocatalytic element for purification and disinfection of air and water and method for the production thereof
KR101910569B1 (en) A Photocatalytic Filter for Efficient Removal of Mixed Gas and Manufacturing Method thereof
WO2021224358A1 (en) A filter and a method for manufacturing thereof
RU2151632C1 (en) Photocatalytic element and method for manufacture thereof
RU104460U1 (en) PHOTOCATALYTIC FILTER AIR CLEANER
CN111153658A (en) Diatom ooze for catalytically degrading formaldehyde by using visible light and preparation method thereof
CN113045913B (en) Nano composite coating with porous bridging structure and preparation method thereof
KR101668694B1 (en) Inorganic hollow beads coated photocatalyst for a water treatment and method for manufacturing the same
Domashnev et al. 12, Patent Application Publication o Pub. No.: US 2016/0008804A1
JP2000262909A (en) Product having photocatalytic function
KR102663639B1 (en) Air purifier system using visible-light sensitive photocatalytic materials
TW200821511A (en) Method and miniaturized structure of dust filtration and purification
CN102697223A (en) Photo-catalyst simulation flower
JP2002186832A (en) Cleaning device for gas/liquid, washing method for article and cleaning catalyst for gas/liquid
KR100403097B1 (en) Photocatalyst Bodies Having a Photocatalyst Supported on a Metal Foam, Processes for Preparing The Same, and Processes for Treating Contaminants Using The Same

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant