KR102073278B1 - 염산 가스 포집용 담체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체는, 허니콤 형태의 3차원 입체 구조를 갖는 다공성 세라믹 지지체, 그리고 다공성 세라믹 지지체 상의 적어도 일부에 위치하고, 이산화티타늄(TiO2) 나노 튜브 분말 및 폴리이미드 바인더를 포함하는 코팅층을 포함한다.

Description

염산 가스 포집용 담체 및 그 제조방법{CARRIER FOR HYDROCHLORIC ACID GAS AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}
염산 가스 포집용 담체 및 그 제조방법이 제공된다.
염소를 포함하는 출발 물질을 다른 물질과 혼합 반응시켜 특정 나노(nano) 분말 또는 마이크론(micron) 분말을 제조하는 공정은 액상 형태로 진행되기 때문에 상대적으로 적은 에너지가 사용될 수 있고, 대량 생산이 가능하다는 장점이 있어, 많이 이용되고 있다.
예를 들어, 이산화티타늄(TiO2) 분말이나 실리콘 옥사이드(SiOx) 분말 등은 TiCl4, SiCl4 등의 테트라클로라이드(Tetrachloride) 등의 출발 물질을 물 또는 글리콜(glycol) 등의 2가 알콜과 반응시켜 제조될 수 있고, 비교적 낮은 온도에서도 나노 또는 마이크론 사이즈(size)로 제조될 수 있다.
다만, 이러한 염소를 포함하는 출발 물질은 공기 또는 액체와 반응하여 폭발적으로 염산 가스(HCl)를 발생시키므로, 제조 장치를 부식시킬 수 있고, 시설을 노후화시킬 수 있다.
또한 염소를 포함하는 출발 물질은 심각한 환경 오염원인 다이옥신의 전구체 물질이 될 수 있어 염소를 기반으로 제조되는 수열 합성법의 실용화에 큰 장해 요인이 되고 있다. 이에 더하여, 현재 소각 용량이 약 200 kg/hr 이상 약 2 ton/hr 미만인 시설에서, 수열 합성 장치에 대한 염산(HCl)의 배출 허용치가 30 내지 40 ppm 미만으로 적용되고 있으나, 2007년 7월 1일부터 환경부공고(제2006-246호)에 의해서 소각 용량이 약 200 kg/시간 이상인 수열 합성 시설 또는 연소 시설에 적용되는 염산의 배출 허용 기준이 20(12% O2) ppm으로 강화된 바 있다.
따라서 염소를 포함하는 출발 물질을 기반으로 제조되는 이산화티타늄 분말 또는 실리콘 옥사이드 분말 등의 제조 공정에서 발생되는 염산(HCl)을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 염산의 저감 효율을 향상시킬 수 있는 기술 개발이 필수적이다.
이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-0,546,282호는 염소가스, 삼염화붕소, 염산 가스, 질산가스 등의 유해 성분을 함유한 유해가스를 칼슘화합물을 주성분으로 하는 정화제에 접촉시켜 유해 성분을 제거함으로써 유해 가스를 정화하는 유해 가스 정화 방법을 통해, 염소 가스 등의 산성 가스를 함유한 유해 가스를 상온에서 보다 효율적으로 정화할 수 있는 방법을 개시하였으나, 이러한 정화 방법은 정화조가 따로 설치되어야 하기 때문에 공정 상 배압 문제가 발생할 수 있으며, 공정이 추가되어 제조 비용이 상승할 수 있다.
또한, 대한민국 공개특허 제10-2000-0050483호는 산화철, 수산화철, 또는 탄산철과 마그네슘화합물, 칼슘화합물 또는 아연화합물을 혼합하여 정화조에 장입한 후, 정화조를 통과하는 가스를 포집함으로서, 산성 가스를 함유한 유해 가스를 상온에서 정화하는 방법을 개시하였으나, 이러한 정화 방법 역시 별도의 정화조가 필요하여 배기 가스의 배압 문제가 발생할 수 있으며, 정화조 설치에 따라 제조 비용이 증가할 수 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0,318,352호는 염소 가스 등의 산성 가스를 함유하는 유해 가스를 수산화스트론튬 및 산화철의 혼합물로 된 정화제로 정화하는 방법을 개시하였으나, 이러한 정화 방법은 고가의 수산화스트론튬 및 산화철의 혼합물을 정화제로 사용하고 있으므로 원재료의 가격이 비싸고, 정화제의 제조 공정이 복잡해질 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-0,546,282호 대한민국 공개특허 제10-2000-0050483호 대한민국 등록특허 제10-0,318,352호
본 발명의 실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체 및 그 제조방법은 염산 가스를 함유하는 유해 가스를 상온에서 보다 효율적으로 정화시키기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체 및 그 제조방법은 염산 가스 포집용 담체의 제조 비용을 절감시키기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체 및 그 제조방법은 염산 가스 포집용 담체를 재사용하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체 및 그 제조방법은 염산 가스 포집용 담체의 폐기 처리 비용을 절감시키기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체 및 그 제조방법은 별도의 장치나 공정이 불필요하여 염산 가스 포집 공정을 단순화시키기 위한 것이다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체는, 허니콤 형태의 3차원 입체 구조를 갖는 다공성 세라믹 지지체, 그리고 다공성 세라믹 지지체 상의 적어도 일부에 위치하고, 이산화티타늄(TiO2) 나노 튜브 분말 및 폴리이미드 바인더를 포함하는 코팅층을 포함한다.
이산화티타늄 나노 튜브 분말의 입자 크기는 10 ~ 50 nm 일 수 있다.
인접한 이산화티타늄 나노 튜브 분말 사이의 벽간 거리는 0.64 ~ 0.84 nm 일 수 있다.
다공성 세라믹 지지체는 실리카-알루미나 또는 제올라이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
다공성 세라믹 지지체는 내부에 격자 구조를 포함하고, 격자 구조 표면의 적어도 일부에 코팅층이 위치할 수 있다.
코팅층의 두께는 0.1 ~ 2 ㎛ 일 수 있다.
실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체의 제조방법은, 이산화티타늄(TiO2) 나노 튜브 분말 및 폴리이미드 바인더를 유기 용매와 혼합한 후 교반하여 이산화티타늄 나노 튜브 졸을 형성하는 단계, 이산화티타늄 나노 튜브 졸을 허니콤 형태의 3차원 입체 구조를 갖는 다공성 세라믹 지지체 상에 코팅하는 코팅 단계, 그리고 이산화티타늄 나노 튜브 졸이 코팅된 다공성 세라믹 지지체를 건조시키는 건조 단계를 포함한다.
이산화티타늄 나노 튜브 졸을 형성하는 단계에서, 이산화티타늄 나노 튜브 분말과 폴리이미드 바인더의 중량비는 20:80 ~ 80:20 일 수 있다.
이산화티타늄 나노 튜브 분말과 폴리이미드 바인더의 혼합물과 유기 용매의 중량비는 75:25 ~ 60:40 일 수 있다.
교반은 20 ~ 30 ℃ 에서 30분 ~ 3 시간 동안 이루어질 수 있다.
코팅 단계에서, 코팅은 딥 코팅 방식일 수 있다.
건조 단계에서, 이산화티타늄 나노 튜브 졸이 코팅된 다공성 세라믹 지지체를 80 ~ 150 ℃ 에서 3 ~ 12 시간 동안 건조시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체 및 그 제조방법은 염산 가스를 함유하는 유해 가스를 상온에서 보다 효율적으로 정화시킬 수 있고, 염산 가스 포집용 담체의 제조 비용을 절감시킬 수 있으며, 염산 가스 포집용 담체를 재사용할 수 있고, 염산 가스 포집용 담체의 폐기 처리 비용을 절감시킬 수 있으며, 별도의 장치나 공정이 불필요하여 염산 가스 포집 공정을 단순화시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체를 나타내는 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예에 따라 제조된 이산화티타늄 나노 튜브 졸의 XRD 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체의 정화 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
실시예들에 따른 염산 가스 포집용 담체 및 그 제조방법은 염소(Cl)를 포함하는 출발 물질을 다른 물질과 혼합 반응시켜 특정 나노(nano) 분말 또는 마이크론(micron) 분말을 제조하는 공정에서 발생되는 염산 가스를 포집하는 담체 및 염산 가스 포집용 담체의 제조방법에 관한 것이다.
실시예들에 따른 염산 가스 포집용 담체는 이산화티타늄(TiO2) 나노 튜브(nano tube) 분말을 포함하고, 넓은 비표면적을 가지며, 긴 나노 튜브의 벽간 거리(interlayer space)를 갖고, 나노 튜브 내부에 많은 공간을 포함하여 염산 가스를 다량으로 포집할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체를 나타내는 도면이고, 도 2는 실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체의 단면을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 염산 가스 포집용 담체(100)는 허니콤(honeycomb) 형태의 3차원 입체 구조를 갖는 다공성 세라믹 지지체(110), 그리고 다공성 세라믹 지지체(110) 상의 적어도 일부에 위치하고, 이산화티타늄(TiO2) 나노 튜브 분말(nano tube powder) 및 폴리이미드 바인더(polyimide binder)를 포함하는 코팅층(120)을 포함한다.
도 1에는 다공성 세라믹 지지체(110)가 원통 형상을 갖는 것으로 도시되었으나, 이는 설명을 위한 예시이고, 이에 제한되지 않고 다양한 형상을 가질 수 있다. 실시예에 따른 다공성 세라믹 지지체(110)의 허니콤 형태의 격자 구조 또한 도 1에 도시된 형태에 제한되지 않고, 다양한 크기, 모양, 간격 또는 개수를 가질 수 있다.
다공성 세라믹 지지체(110)는 염산 가스 포집용 담체(100)에서 코팅층(120)을 지지한다. 다공성 세라믹 지지체(110)는 내부에 격자 구조 등 공간을 구획하는 구조를 갖고, 구획된 부분마다 공간이 존재한다. 이러한 다공성 세라믹 지지체(110)의 외부 표면, 그리고 내부 격자 구조의 표면에 코팅층(120)이 위치하게 됨으로써, 단위 부피당 코팅층(120)의 비표면적이 넓어질 수 있다.
다공성 세라믹 지지체(110)는, 예를 들어, 실리카-알루미나(silica-alumina) 또는 제올라이트(zeolite) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
코팅층(120)은 이산화티타늄 나노 튜브 분말 및 폴리이미드 바인더를 포함한다.
이때, 이산화티타늄 나노 튜브 분말의 입자 크기는 약 10 ~ 50 nm 일 수 있고, 바람직하게는 약 20 내지 약 30 nm 일 수 있다. 이산화티타늄 나노 튜브 분말의 입자 크기가 약 10 nm 미만인 경우, 제조 공정에서 이산화티타늄 나노 튜브 졸(sol) 제조시, 이산화티타늄 나노 튜브 분말이 유기 용매에 완전히 용해(dissolution)되어 나노 튜브 형태를 통한 담체(100)의 염산 가스의 저감 성능이 저하될 수 있고, 이산화티타늄 나노 튜브 분말의 입자 크기가 약 50 nm 초과인 경우, 제조 공정에서 이산화티타늄 나노 튜브 졸(sol) 제조시, 분말이 석출되어 다공성 세라믹 지지체(110)에 코팅하는 것이 용이하지 않기 때문에, 담체(100)의 염산 가스 저감 성능이 저하될 수 있다.
코팅층(120)에 포함된 이산화티타늄 나노 튜브 분말은 폴리이미드 바인더를 통해 분산 고정되어 있고, 인접한 나노 튜브 사이에 벽간 거리(interlayer space)가 넓게 형성되어 있으므로, 이러한 벽간 거리에 염산 가스가 포집될 수 있다. 또한, 이산화티타늄 나노 튜브 내부에 존재하는 공간에 의해서도 염산 가스가 다량 포집될 수 있다. 또한, 다공성 세라믹 지지체(110) 내의 격자 구조 표면에도 이산화티타늄 나노 튜브 분말을 포함하는 코팅층(120)이 위치할 수 있고, 격자 구조 표면의 코팅층(120) 사이마다 공간이 존재하기 때문에, 염산 가스가 이러한 공간을 통과하면서 코팅층(120)의 이산화티타늄 나노 튜브 분말에 포집될 수 있다.
코팅층(120)의 이산화티타늄 나노 튜브 분말은, 예를 들어, 멀티월(multi-wall) 나노 튜브 구조를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 멀티월 나노 튜브 구조는 다층 구조로서, 염산 가스 포집 성능을 극대화시킬 수 있다.
인접한 나노 튜브 사이의 벽간 거리는, 예를 들어, 약 0.64 ~ 0.84 nm 일 수 있다. 벽간 거리가 약 0.64 nm 미만인 경우, 벽간 거리가 지나치게 짧아 수축(shrinkage) 현상이 발생할 수 있고, 벽간 거리가 약 0.84 nm 초과인 경우에는 벽간 거리가 지나치게 길어 단위 부피당 이산화티타늄 나노 튜브 분말의 함량이 감소하여 염산 가스 저감 성능이 저하될 수 있으며, 멀티월 나노 튜브 구조 등의 다층 튜브 구조를 형성하는 것이 용이하지 않을 수 있다.
코팅층(120)에서 이산화티타늄 나노 튜브 분말과 폴리이미드 바인더의 중량비는 약 20:80 ~ 80:20 일 수 있다. 이산화티타늄 나노 튜브 분말과 폴리이미드 바인더의 중량비가 약 20:80 미만인 경우, 이산화티타늄 나노 튜브 분말의 함량이 지나치게 적어, 염산 가스 저감 성능이 저하될 수 있고, 이산화티타늄 나노 튜브 분말과 폴리이미드 바인더의 중량비가 약 80:20 초과인 경우에는, 이산화티타늄 나노 튜브 분말의 과량 석출로 인해, 제조 공정 중 건조 시 박리 현상이 발생할 수 있다. 보다 바람직하게는, 이산화티타늄 나노 튜브 분말과 폴리이미드 바인더의 중량비는 약 40:60 ~ 60:40 일 수 있다.
코팅층(120)의 두께는, 예를 들어, 약 0.1 ~ 2 ㎛ 일 수 있다. 코팅층(120)의 두께가 약 0.1 ㎛ 미만인 경우, 코팅층(120)의 두께가 너무 얇아 박리가 일어날 수 있으며, 두께가 약 2 ㎛ 초과인 경우, 코팅층(120)의 중량이 지나치게 커져 박리가 일어날 수 있다.
실시예들에 따른 염산 가스 포집용 담체(100)의 비표면적은 약 230 m2/g 이상으로 매우 넓을 수 있다. 따라서, 염산 가스가 효과적으로 저감될 수 있다.
이하에서는, 염산 가스 포집용 담체의 제조방법에 대하여 설명한다. 전술한 내용과 중복되는 내용에 대해서는 상세한 설명이 생략될 수 있다.
실시예에 따른 염산 가스 포집용 담체(100)의 제조방법은, 이산화티타늄 나노 튜브 졸(sol)을 형성하는 단계, 이산화티타늄 나노 튜브 졸을 다공성 세라믹 지지체(110) 상에 코팅하는 단계, 그리고 건조시키는 단계를 포함한다.
우선, 이산화티타늄 나노 튜브 졸을 형성하는 단계가 수행된다.
이산화티타늄 나노 튜브 분말 및 폴리이미드 바인더를 유기 용매와 혼합한 후 교반하여 이산화티타늄 나노 튜브 졸(sol)을 형성한다.
이때, 이산화티타늄 나노 튜브 분말과 폴리이미드 바인더의 중량비는 약 20:80 ~ 80:20 일 수 있다. 이산화티타늄 나노 튜브 분말과 폴리이미드 바인더의 중량비가 약 20:80 미만인 경우 염산 가스 저감 성능이 저하될 수 있고, 중량비가 약 80:20 초과인 경우 이산화티타늄 나노 튜브 분말의 과량 석출로 인해, 건조 단계에서 코팅층(120)의 박리 현상이 발생할 수 있다.
유기 용매는, 예를 들어 에탄올(ethanol) 또는 메탄올(methanol)일 수 있다.
이산화티타늄 나노 튜브 분말과 폴리이미드 바인더의 혼합물과 유기 용매의 중량비는 약 75:25 ~ 60:40 일 수 있고, 교반 시간은 약 30분 ~ 3 시간일 수 있다. 혼합물과 유기 용매의 중량비가 약 75:25 미만이거나 교반 시간이 약 1시간 미만이거나 교반 온도가 약 20 ℃ 이하인 경우, 졸이 형성되지 않아 코팅이 용이하지 않거나 불가능할 수 있으며, 혼합물과 유기 용매의 중량비가 약 60:40 이하이거나 교반 시간이 약 3시간 이상이거나 교반 온도가 약 30 ℃ 이상인 경우, 졸의 점도가 너무 높아 코팅 후 건조 단계에서 박리 현상이 일어날 수 있다.
다음으로, 제조된 이산화티타늄 나노 튜브 졸을 허니콤(honeycomb) 형태의 3차원 입체 구조를 갖는 다공성 세라믹 지지체(110) 상에 코팅하는 코팅 단계가 수행된다.
이때, 코팅 방식은, 예를 들어, 다공성 세라믹 지지체(110)를 이산화티타늄 나노 튜브 졸에 함침시켜 코팅하는 딥 코팅(dip coating) 방식일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
코팅 단계에서, 이산화티타늄 나노 튜브 졸이 다공성 세라믹 지지체(110)의 외면 및 내부 격자 구조 표면 중 적어도 일부에 코팅될 수 있다.
이어서, 이산화티타늄 나노 튜브 졸이 코팅된 다공성 세라믹 지지체(110)를 건조시키는 건조 단계가 수행된다.
이때, 이산화티타늄 나노 튜브 졸이 코팅된 다공성 세라믹 지지체(110)를 약 80 ~ 150 ℃ 에서 약 3 ~ 12 시간 동안 건조시킬 수 있다. 건조 온도가 약 80 ℃ 이하이거나 건조 시간이 약 3시간 이하인 경우, 완전 건조가 이루어지지 않아 염산 가스 포집용 담체(100) 형성이 어려울 수 있고, 건조 온도가 약 150 ℃ 이상이거나 건조 시간이 약 12 시간 이상인 경우, 과도한 건조로 인해 코팅된 졸이 박리 현상을 일으킬 수 있다.
실시예들에 따른 염산 가스 포집용 담체(100)는 및 그 제조방법은 염산 가스를 함유하는 유해 가스를 상온에서 보다 효율적으로 정화시킬 수 있고, 비교적 저렴한 이산화티타늄 나노 튜브 분말을 사용함으로써 담체(100)의 제조 비용을 절감시킬 수 있다. 또한, 염산 가스 포집용 담체(100)를 재사용할 수 있어 폐기 처리 비용을 절감시킬 수 있으며, 염산 가스 포집을 위한 별도의 장치나 공정이 불필요하여 염산 가스 포집 공정을 단순화시킬 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명할 것이나, 하기의 실시예는 본 발명의 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
이산화티타늄 나노 튜브 분말(titanate nanotube powder, 50nm, IFM Co. Ltd.,) 1kg과 폴리이미드(Polyimide, Dupont Co. Ltd.,) 바인더 250mL를 에탄올(ethanol) 용매와 혼합하고, 약 30분 동안 교반시켜 졸 형태를 형성한 후, 허니컴 형태의 세라믹(NGK Co. Ltd., 셀밀도 600 cpsi) 지지체를 딥 코팅시켜 약 120 ℃의 온도에서 약 8 시간 동안 건조하여 염산 가스 포집용 담체를 제조한다.
비교예 1
별도의 코팅층을 포함하지 않는 다공성 세라믹 담체인 코디얼라이트(cordierite) 담체(dongil Shimazu Corp, DIS)를 준비한다.
실험예 1
실시예 1에서의 이산화티타늄 나노 튜브 졸에 대해 XRD (X-Ray Diffractometry) 실험을 실시하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3을 참조하면, 이산화티타늄 성분을 확인할 수 있다.
실험예 2
실시예 1에 따라 제조된 염산 가스 포집용 담체의 염산 가스 저감 능력을 확인하기 위해, 담체와 유사한 크기의 PVC 파이프에 염산 가스 포집용 담체를 삽입하고, 약 8% 농도(부피)의 염산 가스(HCl)를 함유하는 유해 가스를 PVC 파이프의 하부에서 주입하고, PVC 파이프의 상부에서 담체를 통과하여 배출되는 유해 가스 중의 염산 가스의 농도를 측정하였다. 이때, 염산 가스가 담체에 의해 제거되지 아니하고 배출되기 시작하는 때까지의 시간(유효 처리 시간)을 측정하였다. PVC 파이프의 상부로 배출된 가스는 가스 크로마토그래피(gas chromatography)를 통해 분석하였고, 실험 결과를 하기 표 1 및 도 4에 나타내었다.
염산 가스 농도(%) 유효 처리 시간
실시예 1 1.05 10분
비교예 1 7.98 15분
표 1 및 도 4를 참조하면, 약 8% 농도의 염산 가스에 대하여, 실시예 1에 따른 염산 가스 포집용 담체의 염산 가스 포집 성능이 비교예 1에 따른 담체의 염산 가스 포집 성능에 비해 현저하게 우수한 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 염산 가스 포집용 담체 110: 다공성 세라믹 지지체
120: 코팅층

Claims (12)

  1. 허니콤(honeycomb) 형태의 3차원 입체 구조를 갖는 다공성 세라믹 지지체, 그리고
    상기 다공성 세라믹 지지체 상의 적어도 일부에 위치하고, 이산화티타늄(TiO2) 나노 튜브 분말(nano tube powder) 및 폴리이미드 바인더(polyimide binder)를 포함하는 코팅층
    을 포함하고,
    상기 이산화티타늄 나노 튜브 분말은 멀티월(multi-wall) 나노 튜브 구조를 갖고,
    인접한 상기 이산화티타늄 나노 튜브 분말 사이의 벽간 거리(interlayer space)는 0.64 ~ 0.84 nm 인
    염산 가스 포집용 담체.
  2. 제1항에서,
    상기 이산화티타늄 나노 튜브 분말의 입자 크기는 10 ~ 50 nm 인 염산 가스 포집용 담체.
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 다공성 세라믹 지지체는 실리카-알루미나(silica-alumina) 또는 제올라이트(zeolite) 중 하나 이상을 포함하는 염산 가스 포집용 담체.
  5. 제1항에서,
    상기 다공성 세라믹 지지체는 내부에 격자 구조를 포함하고, 상기 격자 구조 표면의 적어도 일부에 코팅층이 위치하는 염산 가스 포집용 담체.
  6. 제5항에서,
    상기 코팅층의 두께는 0.1 ~ 2 ㎛ 인 염산 가스 포집용 담체.
  7. 이산화티타늄(TiO2) 나노 튜브 분말(nano tube powder) 및 폴리이미드 바인더(polyimide binder)를 유기 용매와 혼합한 후 교반하여 이산화티타늄 나노 튜브 졸(sol)을 형성하는 단계,
    상기 이산화티타늄 나노 튜브 졸을 허니콤(honeycomb) 형태의 3차원 입체 구조를 갖는 다공성 세라믹 지지체 상에 코팅하는 코팅 단계, 그리고
    상기 이산화티타늄 나노 튜브 졸이 코팅된 다공성 세라믹 지지체를 건조시켜 염산 가스 포집용 담체를 형성하는 건조 단계
    를 포함하고,
    상기 이산화티타늄 나노 튜브 분말은 멀티월(multi-wall) 나노 튜브 구조를 갖고,
    상기 염산 가스 포집용 담체에서, 인접한 상기 이산화티타늄 나노 튜브 분말 사이의 벽간 거리(interlayer space)는 0.64 ~ 0.84 nm 인
    염산 가스 포집용 담체의 제조방법.
  8. 제7항에서,
    상기 이산화티타늄 나노 튜브 졸을 형성하는 단계에서,
    상기 이산화티타늄 나노 튜브 분말과 상기 폴리이미드 바인더의 중량비는 20:80 ~ 80:20 인 염산 가스 포집용 담체의 제조방법.
  9. 제8항에서,
    상기 이산화티타늄 나노 튜브 분말과 상기 폴리이미드 바인더의 혼합물과 상기 유기 용매의 중량비는 75:25 ~ 60:40 인 염산 가스 포집용 담체의 제조방법.
  10. 제9항에서,
    상기 교반은 20 ~ 30 ℃ 에서 30분 ~ 3 시간 동안 이루어지는 염산 가스 포집용 담체의 제조방법.
  11. 제7항에서,
    상기 코팅 단계에서,
    상기 코팅은 딥 코팅(dip coating) 방식인 염산 가스 포집용 담체의 제조방법.
  12. 제7항에서,
    상기 건조 단계에서,
    상기 이산화티타늄 나노 튜브 졸이 코팅된 다공성 세라믹 지지체를 80 ~ 150 ℃ 에서 3 ~ 12 시간 동안 건조시키는 염산 가스 포집용 담체의 제조방법.
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