KR101909151B1 - Heat renewable porous absorbent coating electrode for removal of volatile material manufacturing mehtod and electrode by the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극 제조방법에 대한 것으로서, 금속판의 일면에 다공성물질과 전도체를 바인더와 함께 일정비율로 혼합하여 도포하고, 금속판을 일정시간동안 건조시킴으로써 코팅전극을 제조하고, 제조된 코팅전극의 금속판과 흡착제층을 각각 전기적으로 연결하면 흡착제층 내의 부도체인 다공성물질에 의해 저항열이 발생하고 그 저항열에 의해 다공성물질 내에 흡착된 휘발성물질이 탈리되도록 할 수 있다.The present invention relates to a method for producing a porous adsorbent coated electrode for removing volatile substances capable of thermal regeneration, comprising the steps of mixing a porous material and a conductor on one side of a metal plate together with a binder at a predetermined ratio and drying the metal plate for a predetermined time, When the metal plate of the coated electrode is electrically connected to the adsorbent layer, resistance heat is generated by the porous material, which is an insulator in the adsorbent layer, and the volatile material adsorbed in the porous material is desorbed by the resistance heat .
Description
본 발명은 열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극 제조방법 및 이에 의해 제조된 전극에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기오염에 함유된 휘발성 물질 제거용 다공성 흡착제에 흡착된 휘발성 물질을 제거하기 위하여 부도체인 다공성 흡착제에 전도성이 높은 흑연 또는 블랙카본과 혼합하여 도체표면위에 코팅하고 전류를 공급함으로써 발생하는 열을 이용하여 다공성 흡착제를 재생하는 열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극 제조방법 및 이에 의해 제조된 전극에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a porous adsorbent coated electrode for removing volatile substances that can be thermally regenerated and an electrode manufactured thereby, and more particularly, to a method for removing volatile substances adsorbed on a porous adsorbent for removing volatile substances contained in air pollution Porous adsorbent for removal of volatile substances which can regenerate porous adsorbent by using heat generated by coating on conductor surface by mixing with graphite or black carbon which is high in conductivity and nonconductive porous graphite or black carbon. And electrodes made thereby.
일반적으로 활성탄은 활성표면의 견인력과 흡착력에 의해 수중 또는 대기로부터 소수성 물질인 휘발성 유기물질을 제거하는데 사용된다. 특히, 유기물질의 제거 흡착에 가장 중요한 요소는 활성탄의 높은 비표면적과 세공에 있으며 전형적인 활성탄의 비표면적은 500-1400 m2/g 에 이른다. 이러한 세공의 선택성 때문에 유기물 제거가 매우 용이하며, 세공의 형성은 활성화 과정에서 만들어진다. In general, activated carbon is used to remove volatile organic substances, which are hydrophobic substances, from water or air, depending on the pulling force and adsorption force of the active surface. In particular, the most important factors for the removal of organic materials are the high specific surface area and pore size of activated carbon, and the specific surface area of typical activated carbon is 500-1400 m 2 / g. The selectivity of these pores makes it very easy to remove organics, and the formation of pores is made during the activation process.
이와 같이 휘발성물질을 제거하기 위하여 활성탄을 이용하는 방법 중에 활성탄을 박판전극에 코팅하는 제조방법에 대한 특허가 국내 등록특허 제1109747호로 개시되어 있다. 상기 특허는 본 출원인이 2011.4.6.자로 출원하여 2012.1.18.자로 등록받은 특허로서 전극 표면에 슬러리 활성탄을 도포하고 전극에 전기를 가함으로써 휘발성 유기물 및 악취가스를 제거할 수 있는 기술이 개시되어 있다.A patent for a method of coating activated carbon on a thin plate electrode in the method of using activated carbon to remove volatile substances is disclosed in Korean Patent No. 1109747. The above-mentioned patent is a patent of the present applicant filed on Apr. 6, 2011 and registered as Jan. 18, 2012, discloses a technique capable of removing volatile organic substances and odor gas by applying slurry activated carbon to the electrode surface and applying electricity to the electrode have.
이와 같이 알루미늄 또는 철판을 이용하여 양전극과 음전극으로 사용시 두 전극간에는 전기장에 의한 유도전류로 인하여 전극표면은 정전기(electrostatic)가 발생하며 정전기를 이용하여 대기중의 먼지를 부착시키는 표면으로 사용할 수 있다. When aluminum or iron plate is used as a positive electrode and a negative electrode, the surface of the electrode is electrostatically generated between the two electrodes due to an electric current induced by an electric field, and can be used as a surface for attaching dust in the atmosphere using static electricity.
특히, 양극 및 음극에 먼지가 부착할 수 있는 정전표면을 확대하기 위하여 에폭시(epoxy), 폴리에스테르(polyester), 폴리비닐알콜(polyvinylalcohol), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate) 등 고분자 접착제와 다공성 흡착제를 혼합하여 전극표면에 박막으로 코팅시 다공성 흡착제의 높은 비표면적과 균일한 정전류 유지에 의하여 먼지부착효율의 증진 뿐만 아니라 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene), 에틸벤젠(ethylbenzene), 톨루엔(toluene) 등과 같은 휘발성물질의 흡착이 동시에 가능하다. Particularly, a polymer adhesive such as epoxy, polyester, polyvinylalcohol, and polyvinylacetate is mixed with a porous adsorbent in order to enlarge the electrostatic surface to which dust can adhere to the anode and the cathode. When coated with a thin film on the surface of the electrode, the high specific surface area of the porous adsorbent and the uniform constant current maintenance can improve the dust adhesion efficiency, as well as improve the adhesion efficiency of benzene, toluene, ethylbenzene, toluene Adsorption of volatile substances is possible at the same time.
하지만, 세공에 유기물질 흡착량이 초과되면 세공에 축적된 휘발성 물질을 제거하는 재생과정이 필요하다. 전극표면에 부착된 분진은 수세, 진동 등 물리적인 방법에 의해 탈리는 가능하지만 활성탄 세공에 흡착된 소수성(hydrophobic) 휘발성 물질의 탈착은 매우 어려우며 휘발성 물질의 탈착없이 그대로 사용 시 일회용으로 밖에 사용할 수 없다. However, if the adsorption amount of the organic substance is exceeded in the pores, a regeneration process for removing the volatile substances accumulated in the pores is required. The dust attached to the electrode surface can be removed by physical methods such as washing, vibration, etc. However, it is very difficult to desorb hydrophobic volatile substances adsorbed on activated carbon pores and can be used only for disposable use without detaching volatile substances .
따라서, 활성탄의 재사용을 위해서는 스팀재생, 화학적재생, 열재생 등과 같은 재생방법을 사용해야 한다.Therefore, for the reuse of activated carbon, a regeneration method such as steam regeneration, chemical regeneration, and thermal regeneration should be used.
먼저, 스팀재생은 수증기, 공기, 탄산가스 등 산화성가스를 이용하며 활성화 온도는 800 ℃ - 900 ℃ 의 온도가 필요할 뿐만 아니라 재생시간이 약 8시간 걸린다. First, the steam regeneration uses an oxidizing gas such as steam, air, and carbon dioxide. The activation temperature is 800 ° C. to 900 ° C., and the regeneration time is about 8 hours.
약품재생은 황산, 인산, 수산화나트륨과 같은 약품에 침적시키고 약 400℃의 온도를 가열하면 침식이 일어나 약 3시간 이내에 빠르게 재생이 되지만 가장 큰 문제점은 약품세정공정이 필요하며 폐수발생이 많다는 것이다. Regeneration of medicines is carried out in chemicals such as sulfuric acid, phosphoric acid, and sodium hydroxide, and when heated at about 400 ° C, erosion occurs and is rapidly regenerated within about 3 hours. However, the biggest problem is that a chemical cleaning process is required and waste water is generated.
열재생 방법은 전기로를 건설하여 간접열을 이용하며 재생시간이 10시간 이상으로 매우 길며 전기로 건설비가 고가라는 문제점이 있다. The heat regeneration method uses an indirect heat by constructing an electric furnace, and has a problem that the regeneration time is as long as 10 hours or more and the electric furnace construction cost is high.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 활성탄과 같은 흡착제를 열재생방법을 이용하여 보다 용이하고 비용절감이 될 수 있는 재생방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a regeneration method that can more easily and economically reduce an adsorbent such as activated carbon by using a thermal regeneration method.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명의 열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극은 다공성 물질에 흡착된 휘발성물질을 열재생방식에 의해 제거할 수 있는 다공성 흡착제 코팅전극에 있어서, 금속판;및 상기 금속판의 일면에 형성되고, 다공성물질과 전도체를 바인더에 의해 일정두께로 도포하여 형성되는 흡착제층을 포함하고, 상기 흡착제층과 상기 금속판을 전기적으로 서로 연결하여 발생되는 저항열에 의해 상기 다공성물질에 흡착된 휘발성물질을 제거하는 것이 바람직하다.According to an aspect of the present invention, there is provided a porous adsorbent coating electrode for removing volatile substances, which is capable of thermal regeneration, according to the present invention includes a porous adsorbent coating capable of removing a volatile substance adsorbed on a porous material by a heat regeneration method The electrode includes a metal plate and an adsorbent layer formed on one surface of the metal plate and formed by coating a porous material and a conductor with a binder to a predetermined thickness. The adsorbent layer is formed by electrically connecting the adsorbent layer and the metal plate It is preferable to remove the volatile matter adsorbed to the porous material by the resistance heat.
본 발명의 흡착제층은 상기 금속판 일면의 적어도 일부에 형성되고, 상기 전도체 및 상기 바인더가 혼합되어 도포되는 제1 흡착제층과, 상기 금속판 일면의 나머지 일부에 형성되고, 상기 다공성물질과 상기 바인더가 혼합되어 도포되는 제2 흡착제층을 포함하는 것이 바람직하다.The adsorbent layer of the present invention is formed on at least a part of one surface of the metal plate and is formed on the other part of one surface of the metal sheet, and the porous material and the binder are mixed And a second adsorbent layer applied to the first adsorbent layer.
본 발명의 제1 흡착제층은 일부가 상기 제2 흡착제층 영역에 부분적으로 위치하는 것이 바람직하다.It is preferable that a part of the first adsorbent layer of the present invention is partially located in the region of the second adsorbent layer.
본 발명의 제1 흡착제층은 상기 제2 흡착제층 영역에 그리드 형태로 배치되는 것이 바람직하다.The first adsorbent layer of the present invention is preferably arranged in a grid form in the second adsorbent layer region.
본 발명의 열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극 제조방법은 다공성 물질에 흡착된 휘발성물질을 열재생방식에 의해 제거할 수 있는 다공성 흡착제 코팅전극의 제조방법에 있어서, 금속판, 다공성물질, 및 전도체를 준비하는 준비단계; 상기 금속판, 상기 다공성물질, 및 상기 전도체를 바인더와 함께 혼합하여 금속판의 일면에 도포하여 흡착제층을 형성하는 도포단계;및 상기 금속판을 일정시간 건조시키는 건조단계를 포함하는 것이 바람직하다.A method for manufacturing a porous adsorbent coated electrode for removing volatile substances, which can be thermally regenerated, according to the present invention is a method for producing a porous adsorbent coated electrode capable of removing volatile substances adsorbed on porous materials by a heat regeneration method, And preparing a conductor; A coating step of mixing the metal plate, the porous material, and the conductor together with a binder and applying the coating to one surface of the metal plate to form an adsorbent layer; and drying the metal plate for a predetermined time.
본 발명의 도포단계는 상기 다공성물질, 상기 전도체, 및 상기 바인더의 중량비가 5 : 1.5 : 1가 되도록 혼합하는 것이 바람직하다.The coating step of the present invention is preferably performed such that the weight ratio of the porous material, the conductor and the binder is 5: 1.5: 1.
본 발명의 도포단계는 상기 전도체와 상기 바인더를 포함하는 제1 흡착제층 도포단계와, 상기 다공성물질과 상기 바인더를 포함하는 제2 흡착제층 도포단계를 포함하는 것이 바람직하다.The applying step of the present invention preferably includes a first adsorbent layer application step including the conductor and the binder, and a second adsorbent layer application step including the porous material and the binder.
본 발명의 도포단계는 상기 금속판 일면의 적어도 일부에 상기 제1 흡착제층을 도포하고, 상기 금속판 일면의 나머지 일부에 상기 제2 흡착제층을 도포하는 것이 바람직하다.In the applying step of the present invention, it is preferable that the first adsorbent layer is applied to at least a part of one surface of the metal plate, and the second adsorbent layer is applied to the remaining part of the surface of the metal plate.
본 발명의 도포단계는 상기 제1 흡착제층이 상기 제2 흡착제층 영역의 일부에 위치하도록 도포하는 것이 바람직하다.The application step of the present invention is preferably applied so that the first adsorbent layer is located in a part of the second adsorbent layer region.
본 발명의 도포단계는 상기 제1 흡착제층이 상기 제2 흡착제층 영역에 그리드 형태로 배치되도록 도포하는 것이 바람직하다.The application step of the present invention is preferably carried out so that the first adsorbent layer is arranged in the form of a grid in the second adsorbent layer region.
이와 같은 본 발명에 의한 열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극 제조방법 및 이에 의해 제조된 전극에 의하면, 금속판 일면에 도포된 흡착제층과 금속판 각각을 전기적으로 연결하여 통전시키면 흡착제층 내부의 부도체 성분에 의해 흡착제층이 발열되고, 그로 인해 다공성물질 내의 휘발성물질이 탈리됨으로써 저비용으로 지속적으로 코팅전극을 재사용할 수 있는 이점이 있다.According to the method of manufacturing a porous adsorbent-coated electrode for removing volatile substances, which can be thermally regenerated, according to the present invention, when the adsorbent layer coated on one surface of a metal plate and each metal plate are electrically connected and energized, There is an advantage that the adsorbent layer is heated by the non-conductive component, and the volatile substance in the porous material is thereby removed, whereby the coating electrode can be continuously reused at a low cost.
도 1은 본 발명에 의한 열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극의 바람직한 실시예를 보인 구성도.
도 2는 도 1의 제2 실시예를 보인 구성도.
도 3은 도 1의 제3 실시예를 보인 구성도.
도 4는 도 1의 제4 실시예를 보인 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a preferred embodiment of a porous adsorbent-coated electrode for removing volatile substances which can be thermally regenerated according to the present invention. FIG.
Fig. 2 is a configuration diagram showing the second embodiment of Fig. 1. Fig.
Fig. 3 is a configuration diagram showing the third embodiment of Fig. 1. Fig.
Fig. 4 is a configuration diagram showing the fourth embodiment of Fig. 1. Fig.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas. Also, the purpose or effect of the present invention should not be construed as limiting the scope of the present invention, since it does not mean that a specific embodiment should include all or only such effect.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the singular " include " or "have" are to be construed as including the stated feature, number, step, operation, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, the identification code (e.g., a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, the identification code does not describe the order of each step, Unless otherwise stated, it may occur differently from the stated order. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present application.
이하에서는 본 발명에 의한 열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극 제조방법 및 이에 의해 제조된 전극에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a porous adsorbent-coated electrode for removing volatile substances, which can be thermally regenerated by the present invention, and an electrode manufactured by the method will be described.
본 발명에 의한 코팅전극 제조방법은 대기 중의 휘발성 물질을 제거하기 위하여 알루미늄 또는 철판 등의 금속을 전극으로 이용하고, 전극에 흡착제를 코팅시킴으로써 다공성 물질이 코팅된 전극판을 제조하고, 전극판에 전기를 가해 열을 발생시킴으로써 다공성 물질이 코팅된 전극판을 재생시키기 위한 제조방법에 대한 것이다.A method for manufacturing a coated electrode according to the present invention comprises preparing an electrode plate coated with a porous material by using a metal such as aluminum or iron plate as an electrode to remove volatile substances in the atmosphere and coating an electrode with an adsorbent, To generate heat, thereby regenerating the electrode plate coated with the porous material.
본 발명에 의한 코팅전극 제조방법에 의해 제조되는 전극의 제1 실시예는 도 1에 도시된 바와 같이 금속판(100) 일면에 다공성물질, 전도체, 및 바인더를 포함하는 흡착제층(200)을 포함한다.A first embodiment of an electrode manufactured by the method of producing a coated electrode according to the present invention includes an
흡착제층(200)은 전도체가 포함된 층이므로 금속판(100)과 흡착제층(200)을 각각 음극과 양극으로 구성하여 전기를 인가하면 금속판(100)과 흡착제층(200)이 통전되어 그 과정에서 다공성물질이 저항체로 작용하여 발열함으로써 다공성물질 내에 포함된 휘발성물질이 탈리되어 흡착제층(200)을 열재생시킬 수 있다.Since the
본 발명에 의한 코팅전극 제조방법에 의해 제조된 전극의 제2 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이 금속판(100) 일면에 도포되는 흡착제층(200)이 금속판(100)의 적어도 일부에 형성되는 제1 흡착제층(210)과 금속판(100) 일면의 적어도 일부에 형성되는 제2 흡착제층(220)을 포함할 수 있다.2, the
제1 흡착제층(210)은 전도체와 바인더가 혼합되어 도포된 층이고, 제2 흡착제층(220)은 다공성물질과 바인더가 혼합되어 도포된 층이다. 따라서, 금속판(100)과 제1 흡착제층(210)을 각각 음극과 양극으로 구성하여 전기를 인가하면 금속판(100)과 제1 흡착제층(210)이 통전되고 그 과정에서 제2 흡착제층(220)이 저항체로 작용하여 발열함으로써 다공성물질 내에 포함된 휘발성물질이 탈리되어 흡착제층이 열재생될 수 있다.The first
도 3 및 도 4에는 제1 흡착제층(210)과 제2 흡착제층(220)의 다양한 변형예가 각각 도시되어 있다. 도 3에 도시된 변형예는 제1 흡착제층(210)의 일부가 제2 흡착제층(220) 영역에 부분적으로 위치하여 전류 흐름에 의한 발열이 보다 효과적으로 작용할 수 있도록 구성되어 있다.3 and 4 show various modifications of the first
그리고, 도 4에 도시된 변형예는 제1 흡착제층(210)이 제2 흡착제층(220) 영역에 그리드(Grid) 형태로 배치되어 점원형태의 발열이 가능하도록 구성되어 있다.4, the
이하에서는 본 발명에 의한 전극을 제조하는 코팅전극 제조방법에 대해 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a coated electrode for manufacturing an electrode according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 의한 코팅전극 제조방법은 금속판, 다공성물질, 및 전도체를 준비하는 준비단계(S100)와; 상기 다공성물질 및 전도체를 바인더와 함께 일정비율로 혼합하여 금속판에 도포하는 도포단계(S200)와; 도포된 흡착제층을 일정시간 건조시키는 건조단계(S300)를 포함한다.A method for manufacturing a coated electrode according to the present invention includes: preparing a metal plate, a porous material, and a conductor (S100); A coating step (S200) of mixing the porous material and the conductor with a binder at a predetermined ratio and applying the mixture to a metal plate; And a drying step (S300) of drying the coated adsorbent layer for a predetermined period of time.
먼저, 준비단계(S100)는 금속판(100), 다공성물질, 전도체, 및 바인더를 준비한다. 금속판(100)은 전기전도도가 우수한 알루미늄이나 철판으로 구성될 수 있고, 두께는 대략 1mm 전후의 박판으로 구성되는 것이 바람직하다.First, in the preparation step (SlOO), a
다공성물질은 활성탄, 실리카겔, 제올라이트와 같이 다공성을 가지고 비표면적은 약 1,000m2/g으로 매우 높은 것으로서, 미세기공(이하 “세공”이라 함)에 의해 휘발성물질과 같은 대기오염물질을 흡착하는 기능을 가지는 것으로 구성될 수 있다.Porous materials such as activated carbon, silica gel, and zeolite have a high porosity and a specific surface area of about 1,000 m 2 / g, and are capable of adsorbing air pollutants such as volatile substances by micropores (hereinafter referred to as "pores" As shown in FIG.
다공성물질이 탄소 또는 규소가 주성분인 비결정질(amorphous) 물질로서 부도체이므로 금속판(100)과 흡착제층(200) 사이의 통전을 위하여 전도성물질인 전도체를 부가한다. 전도체는 전류가 흐르는 결정질(crystalline) 물질로서 흑연이나 카본블랙과 같은 물질로 구성될 수 있다.Since the porous material is an amorphous material, which is carbon or silicon-based, and is an insulator, a conductor, which is a conductive material, is added for conduction between the
다공성물질과 전도체는 분말 형태로 구성되는데, 분발상태로 곱게 갈 수 있는 방식이라면 어떠한 방식을 채용하더라도 무방하다. 추가로, 다공성물질 내지 전도체 내의 불순물을 제거하기 위한 전처리단계가 추가로 부가될 수도 있다.Porous materials and conductors are formed in powder form, and any method can be employed as long as it is finely ground. Further, a pretreatment step for removing impurities in the porous material or the conductor may be additionally added.
따라서, 도체인 금속판(100)을 이용하여, 금속판위에 휘발성 물질 흡착제인 다공성물질과 전도체인 흑연 또는 카본블랙과 혼합하여 고분자 접착제로 코팅하여 전류가 흐르도록 할 수 있다. Accordingly, the
한편, 다공성물질과 전도체를 금속판(100)에 코팅하기 위한 바인더는 에폭시(epoxy), 폴리에스테르(polyester), 폴리비닐알콜(polyvinylalcohol), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate) 등과 같은 고분자 접착제로 구성될 수 있다.Meanwhile, the binder for coating the porous material and the conductor on the
상기와 같이 금속판, 다공성물질, 및 전도체가 준비되면 상기 다공성물질 및 전도체를 바인더와 함께 일정비율로 혼합하여 금속판에 도포하는 도포단계(S200)를 실시한다.When the metal plate, the porous material, and the conductor are prepared as described above, the applying step (S200) is performed in which the porous material and the conductor are mixed with the binder at a predetermined ratio and applied to the metal plate.
다공성물질, 전도체, 및 바인더의 중량비는 5 : 1.5 : 1의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다. 그리고, 혼합된 흡착제는 스프레이방식, 롤러방식 등으로 금속판에 도포될 수 있다.The weight ratio of the porous material, the conductor, and the binder is preferably 5: 1.5: 1. The mixed adsorbent can be applied to the metal plate by a spray method, a roller method or the like.
도포단계(S200)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 흡착제층 도포단계(S210) 및 제2 흡착제층 도포단계(S220)를 포함할 수 있다. 제1 흡착제층(210)은 전도체와 바인더가 혼합된 층으로써 중량비가 1.5 : 1의 비율로 혼합될 수 있고, 제2 흡착제층(220)은 다공성물질과 바인더가 혼합된 층으로써 중량비가 5 : 1의 비율로 혼합될 수 있다.The application step S200 may include a first adsorbent layer application step (S210) and a second adsorbent layer application step (S220) as shown in FIG. The
다만, 제1 흡착제층(210)과 제2 흡착제층(220) 사이의 전기흐름을 유도하기 위하여, 도 3 및 도 4와 같이 제1 흡착제층(210)이 제2 흡착제층(220) 영역의 일부에 위치하거나 그리드와 같은 형태로 도포될 수 있다.3 and 4, the
이때, 도포단계(S200)는 흡착제층 도포 전에 제1 흡착제층(210)과 제2 흡착제층(220)의 경계면을 형성하기 위한 형틀형성단계(S230)를 더 포함할 수 있다.The applying step S200 may further include a forming step S230 for forming an interface between the
추가로, 제1 흡착제층(210)과 제2 흡착제층(220) 사이의 전기흐름을 유도하기 위하여 제1 흡착제층(210)과 제2 흡착제층(220)에 걸쳐지는 별도의 통전부재(도시되지 않음)를 설치할 수 있다.In order to induce an electric current flow between the
통전부재는 구리선과 같이 통전이 용이한 재질로 구성되어 제1 흡착제층(210)으로부터 제2 흡착제층(220)으로 전기가 원활하게 통전되도록 함으로써 제2 흡착제층(220)의 발열이 보다 효과적으로 발생하도록 할 수 있다.The current carrying member is made of a material such as a copper wire which is easily conductive, so that electricity is smoothly conducted from the
다공성물질, 전도체, 및 바인더가 혼합된 흡착제층(200)이 도포되면 일정시간 건조시키는 건조단계(S300)가 실시된다. 건조단계(S300)는 상온에서 약 6시간 전 건조하고, 다시 약 100℃의 건조기에서 약 6시간 동안 후 건조할 수 있다.When the
상온에서의 건조는 고온에서 바로 건조시키면 박판에 크랙이 발생하기 때문이며, 후건조는 다공성물질의 세공에 갇힌 휘발성용제를 고온에서 휘발시켜 바인더에 의해 막힌 세공을 개공시키기 위함이다.Drying at room temperature is caused by cracking on the thin plate when dried at high temperature. Post drying is to volatilize the volatile solvent trapped in the pores of the porous material at high temperature to open pores blocked by the binder.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 전극을 제조하는 코팅전극 제조방법에 의해 제조된 전극에 대한 휘발성물질 흡탈착실험결과는 아래와 같다.The results of volatile material adsorption / desorption test on the electrode manufactured by the method of manufacturing the electrode according to the present invention constituted as described above are as follows.
본 발명의 실험을 위하여 두께 1mm, 가로 10cm, 세로 10cm 의 스테인레스 강판 전극에 활성탄, 폴리머 바인더(epoxy 수지), 블랙카본을 중량비로 각각 5 : 1 : 1.5 로 혼합하여 약 1 mm 두께로 코팅하여 건조시켜서 제작하였다. For the experiment of the present invention, activated carbon, a polymer binder, and black carbon were mixed at a weight ratio of 5: 1: 1.5, respectively, to a thickness of 1 mm, coated on a stainless steel electrode having a thickness of 1 mm, Respectively.
휘발성 유기화학물질로는 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌이 각각 10 ppm으로 충진된 혼합가스를 밀폐된 스테인레스 스틸용기에 주입하고 약 2시간 흡착 후 전극에 약 20V의 직류전압을 공급하여 약 150 ℃에서 열탈착을 시켜서 흡착 및 탈착후의 잔류농도를 알아 보았으며 흡착과 탈착을 반복적으로 수행하였다.As a volatile organic chemical, a mixed gas filled with 10 ppm of benzene, toluene, ethylbenzene and xylene was injected into a closed stainless steel vessel. After about 2 hours of adsorption, a direct current voltage of about 20 V was supplied to the electrode, The adsorbed and desorbed residual concentration was determined repeatedly by adsorption and desorption.
아래의 표 1은 실험결과를 나타낸 것으로서 벤젠 및 톨루엔은 흡착율 뿐만 아니라 탈착율도 90% 이상으로 매우 높으나 에틸벤젠 및 자일렌의 경우는 흡착율은 높으나 탈착율은 벤젠 및 톨루엔 보다 다소 낮음을 보여주었다. 이는 에틸벤젠 및 자일렌이 벤젠 및 톨루엔 보다 소수성이 높아서 흡착율이 더욱 높으며 반대로 탈착율은 낮아지기 때문인 것으로 사료된다.Table 1 below shows the experimental results. Benzene and toluene showed very high adsorption rate and desorption ratio of 90% or more. However, in the case of ethylbenzene and xylene, the adsorption rate was high but the desorption rate was somewhat lower than benzene and toluene. This is because ethylbenzene and xylene have higher hydrophobicity than benzene and toluene, and thus the adsorption rate is higher and conversely the desorption rate is lowered.
(ppm)Benzene
(ppm)
(ppm)Tolune
(ppm)
(ppm)Ethylbenzene
(ppm)
(ppm)Xylene
(ppm)
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
100: 금속판 200 : 흡착제층100: metal plate 200: adsorbent layer
Claims (10)
금속판; 및
상기 금속판의 일면에 형성되고, 다공성물질 또는 전도체를 바인더에 의해 일정두께로 도포하여 형성되는 흡착제층을 포함하고,
상기 흡착제층과 상기 금속판을 전기적으로 서로 연결하여 20V의 전압을 인가하여 직접 발생되는 저항열에 의해 상기 다공성물질에 흡착된 휘발성물질을 제거하는
열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극.
A porous adsorbent coated electrode capable of removing volatile substances adsorbed on a porous material by a thermal regeneration method,
plate; And
And an adsorbent layer formed on one surface of the metal plate and formed by coating a porous material or a conductor with a binder to a predetermined thickness,
The adsorbent layer and the metal plate are electrically connected to each other and a voltage of 20 V is applied to remove volatile substances adsorbed on the porous material by resistance heat generated directly
Porous adsorbent coated electrodes for the removal of volatile substances which can be thermally regenerated.
상기 흡착제층은
상기 전도체 및 상기 바인더가 혼합되어 도포되는 제1 흡착제층과,
상기 다공성물질과 상기 바인더가 혼합되어 도포되는 제2 흡착제층을 포함하는
열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극.
The method according to claim 1,
The adsorbent layer
A first adsorbent layer to which the conductor and the binder are mixed and applied;
And a second adsorbent layer in which the porous material and the binder are mixed and applied
Porous adsorbent coated electrodes for the removal of volatile substances which can be thermally regenerated.
상기 제1 흡착제층은
일부가 상기 제2 흡착제층 영역에 부분적으로 위치하는
열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극.
3. The method of claim 2,
The first adsorbent layer
A part of which is partially located in the second adsorbent layer region
Porous adsorbent coated electrodes for the removal of volatile substances which can be thermally regenerated.
상기 제1 흡착제층은
상기 제2 흡착제층 영역에 그리드 형태로 배치되는
열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극.
The method of claim 3,
The first adsorbent layer
And disposed in the form of a grid in the second adsorbent layer region
Porous adsorbent coated electrodes for the removal of volatile substances which can be thermally regenerated.
금속판, 다공성물질, 및 전도체를 준비하는 준비단계;
상기 다공성물질 또는 상기 전도체를 바인더와 함께 혼합하여 상기 금속판의 일면에 도포하여 흡착제층을 형성하는 도포단계;및
상기 금속판을 일정시간 건조시키는 건조단계를 포함하고,
상기 흡착제층과 상기 금속판을 전기적으로 서로 연결하여 20V의 전압을 인가하여 직접 발생되는 저항열에 의해 상기 다공성물질에 흡착된 휘발성물질을 제거하는
열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극 제조방법.
A method for manufacturing a porous adsorbent coated electrode capable of removing a volatile substance adsorbed on a porous substance by a thermal regeneration method,
Preparing a metal plate, a porous material, and a conductor;
An application step of mixing the porous material or the conductor with a binder and applying the mixture to one surface of the metal plate to form an adsorbent layer;
And drying the metal plate for a predetermined time,
The adsorbent layer and the metal plate are electrically connected to each other and a voltage of 20 V is applied to remove volatile substances adsorbed on the porous material by resistance heat generated directly
A method for manufacturing a porous adsorbent coated electrode for removing volatile materials capable of thermal regeneration.
상기 도포단계는
상기 다공성물질, 상기 전도체, 및 상기 바인더의 중량비가 5 : 1.5 : 1가 되도록 혼합하는
열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극 제조방법.
6. The method of claim 5,
The application step
The weight ratio of the porous material, the conductor, and the binder is adjusted to be 5: 1.5: 1
A method for manufacturing a porous adsorbent coated electrode for removing volatile materials capable of thermal regeneration.
상기 도포단계는
상기 전도체와 상기 바인더를 포함하는 제1 흡착제층 도포단계와,
상기 다공성물질과 상기 바인더를 포함하는 제2 흡착제층 도포단계를 포함하는
열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극 제조방법.
6. The method of claim 5,
The application step
A first adsorbent layer application step comprising the conductor and the binder;
Applying a second adsorbent layer comprising the porous material and the binder
A method for manufacturing a porous adsorbent coated electrode for removing volatile materials capable of thermal regeneration.
상기 도포단계는
상기 제1 흡착제층이 상기 제2 흡착제층 영역의 일부에 위치하도록 도포하는
열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극 제조방법.
8. The method of claim 7,
The application step
The first adsorbent layer is applied to a portion of the second adsorbent layer region
A method for manufacturing a porous adsorbent coated electrode for removing volatile materials capable of thermal regeneration.
상기 도포단계는
상기 제1 흡착제층이 상기 제2 흡착제층 영역에 그리드 형태로 배치되도록 도포하는
열재생이 가능한 휘발성 물질제거용 다공성 흡착제 코팅전극 제조방법.
10. The method of claim 9,
The application step
The first adsorbent layer is applied to the second adsorbent layer region so as to be arranged in a grid form
A method for manufacturing a porous adsorbent coated electrode for removing volatile materials capable of thermal regeneration.
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