KR102400813B1 - Composition for preparing alkaline exhaust gas adsorbent, acidic gas adsorbent and method of preparing alkaline exhaust gas adsorbent - Google Patents

Composition for preparing alkaline exhaust gas adsorbent, acidic gas adsorbent and method of preparing alkaline exhaust gas adsorbent Download PDF

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Abstract

A composition for manufacturing an alkaline exhaust gas adsorbent, the alkaline exhaust gas adsorbent, and a method for manufacturing the same are disclosed. The disclosed alkaline exhaust gas adsorbent includes zeolite, an alumina-based inorganic binder, and a cellulose-based organic binder. The composition for manufacturing the alkaline exhaust gas adsorbent according to an embodiment of the present invention does not cause a fire due to adsorption, and thus the alkaline exhaust gas adsorbent having high stability can be manufactured.

Description

알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물, 알칼리 배기가스 흡착제 및 그의 제조방법{Composition for preparing alkaline exhaust gas adsorbent, acidic gas adsorbent and method of preparing alkaline exhaust gas adsorbent}Composition for preparing alkaline exhaust gas adsorbent, alkaline exhaust gas adsorbent, and method for preparing the same

알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물, 알칼리 배기가스 흡착제 및 그의 제조방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 알칼리 배기가스 흡착 성능이 우수한 알칼리 배기가스 흡착제를 제조할 수 있는 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물, 알칼리 배기가스 흡착제 및 그의 제조방법이 개시된다.Disclosed are a composition for producing an alkali exhaust gas adsorbent, an alkali exhaust gas adsorbent, and a method for producing the same. More specifically, a composition for producing an alkali exhaust gas adsorbent capable of producing an alkali exhaust gas adsorbent having excellent alkali exhaust gas adsorption performance, an alkali exhaust gas adsorbent, and a method for producing the same are disclosed.

반도체 제조 공정에서 배출되는 배기가스에는 미반응된 독성 가스와 유해한 반응 생성물이 많이 포함되고 있어 이것을 처리하지 않고 배출시키는 것은 매우 위험하므로, 중화 처리하여 배출하여야 한다.Exhaust gas emitted from the semiconductor manufacturing process contains a lot of unreacted toxic gas and harmful reaction products, so it is very dangerous to discharge it without treatment, so it must be discharged through neutralization treatment.

종래의 배기가스 처리방법으로는 습식법, 흡착법 및 소각법 등이 사용되었다.As a conventional exhaust gas treatment method, a wet method, an adsorption method, an incineration method, and the like have been used.

그러나, 물을 사용하는 습식법은 다량의 폐수를 발생시키는 단점이 있다. 또한, 수분이 역류하는 경유에는 전체 공정을 오염시켜서 반응기에서 원하지 않는 반응을 일으키기도 하고, 반응기를 오염시키고, 생산품의 품질을 떨어뜨리며, 오염과 부산물 처리 때문에 고가의 장비를 수리해야 하고, 진공 펌프가 정지되기도 하여 고가의 제품을 생산하는 시설을 중지시키기도 한다.However, the wet method using water has the disadvantage of generating a large amount of wastewater. In addition, in diesel oil in which water flows backward, it contaminates the entire process and causes unwanted reactions in the reactor, contaminates the reactor, lowers the quality of products, requires repair of expensive equipment due to contamination and by-product treatment, and vacuum pump In some cases, facilities that produce expensive products are also stopped.

화학 흡착법을 이용한 건식법으로 알칼리 배기가스를 제거하는 방법도 있다. 반도체 및 평판 디스플레이 제조공정에서 사용되거나 발생하는 공정가스들은 대부분 암모니아 배기가스가 주를 이룬다. 화학적 흡착 제거에 사용되는 물질로는 산성물질 등이 많이 사용된다.There is also a method of removing alkali exhaust gas by a dry method using a chemical adsorption method. Most of the process gases used or generated in the semiconductor and flat panel display manufacturing processes are ammonia exhaust gas. As a material used for chemical adsorption removal, an acidic material is widely used.

본 발명의 일 구현예는 알칼리 배기가스 흡착 성능이 우수한 알칼리 배기가스 흡착제를 제조할 수 있는 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a composition for producing an alkali exhaust gas adsorbent capable of producing an alkali exhaust gas adsorbent having excellent alkali exhaust gas adsorption performance.

본 발명의 다른 구현예는 상기 알칼리 배기가스 흡착제로부터 제조된 알칼리 배기가스 흡착제를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides an alkali exhaust gas adsorbent prepared from the alkali exhaust gas adsorbent.

본 발명의 또 다른 구현예는 상기 알칼리 배기가스 흡착제의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a method for producing the alkali exhaust gas adsorbent.

본 발명의 일 측면은,One aspect of the present invention is

제올라이트, 알루미나계 무기바인더 및 셀룰로오스계 유기바인더를 포함하는 알칼리 배기가스 흡착제를 제공한다.An alkali exhaust gas adsorbent comprising zeolite, an alumina-based inorganic binder and a cellulose-based organic binder is provided.

상기 알칼리 배기가스 흡착제는 상기 제올라이트 100중량부, 상기 알루미나계 무기바인더 16~29중량부 및 상기 셀룰로오스계 유기바인더 6~19중량부를 포함할 수 있다.The alkali exhaust gas adsorbent may include 100 parts by weight of the zeolite, 16 to 29 parts by weight of the alumina-based inorganic binder, and 6 to 19 parts by weight of the cellulose-based organic binder.

상기 제올라이트는 제올라이트 13X, 제올라이트 5A, 제올라이트 LSX, 제올라이트 AW-300, 제올라이트 AW-500 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The zeolite may include zeolite 13X, zeolite 5A, zeolite LSX, zeolite AW-300, zeolite AW-500, or a combination thereof.

상기 알루미나계 무기바인더는 알루미나를 포함할 수 있다.The alumina-based inorganic binder may include alumina.

상기 셀룰로오스계 유기바인더는 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The cellulose-based organic binder may include methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, or a combination thereof.

본 발명의 다른 측면은,Another aspect of the present invention is

상기 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물로부터 제조된 알칼리 배기가스 흡착제를 제공한다.It provides an alkali exhaust gas adsorbent prepared from the composition for preparing the alkali exhaust gas adsorbent.

본 발명의 또 다른 측면은,Another aspect of the present invention is

상기 알칼리 배기가스 흡착제의 제조방법으로서,As a manufacturing method of the alkali exhaust gas adsorbent,

제올라이트, 알루미나계 무기바인더 및 셀룰로오스계 유기바인더를 마련하는 단계(S10);Preparing a zeolite, an alumina-based inorganic binder and a cellulose-based organic binder (S10);

상기 제올라이트, 상기 알루미나계 무기바인더 및 상기 셀룰로오스계 유기바인더를 혼합하는 단계(S20);mixing the zeolite, the alumina-based inorganic binder and the cellulose-based organic binder (S20);

상기 단계(S20)에서 얻은 혼합물에 물을 첨가하고 반죽하여 성형하는 단계(S30); 및adding water to the mixture obtained in the step (S20) and kneading the mixture (S30); and

상기 단계(S30)에서 얻은 결과물을 건조, 절단 및 소성하는 단계(S40)를 포함하는 알칼리 배기가스 흡착제의 제조방법을 제공한다.It provides a method for manufacturing an alkali exhaust gas adsorbent comprising the step (S40) of drying, cutting and firing the resultant obtained in the step (S30).

본 발명의 일 구현예에 따른 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물은 알칼리 배기가스 흡착 성능이 우수할 뿐만 아니라 발화점이 낮은 활성탄이 아닌 제올라이트 기반 물질을 포함하기 때문에 흡착으로 인해 화재를 야기할 염려가 없어 안정성이 높은 알칼리 배기가스 흡착제를 제조할 수 있다.The composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent according to an embodiment of the present invention has excellent alkali exhaust gas adsorption performance and contains a zeolite-based material rather than activated carbon with a low ignition point. A high alkali exhaust gas adsorbent can be prepared.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 알칼리 배기가스 흡착제의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a method for manufacturing an alkali exhaust gas adsorbent according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일 구현예에 따른 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물 및 그로부터 제조된 알칼리 배기가스 흡착제를 상세히 설명한다.Hereinafter, a composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent and an alkali exhaust gas adsorbent prepared therefrom according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 구현예에 따른 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물은 제올라이트, 알루미나계 무기바인더 및 셀룰로오스계 유기바인더를 포함한다.The composition for manufacturing an alkali exhaust gas adsorbent according to an embodiment of the present invention includes zeolite, an alumina-based inorganic binder, and a cellulose-based organic binder.

상기 제올라이트는 극성 물질 또는 친수성 물질일 수 있다. 반도체 긴급배기에서 배출되는 알칼리 배기가스는 주로 암모니아로서 극성 분자이기 때문에, 이러한 극성 분자를 흡착하기 위한 흡착 기반물질로서 극성 물질 또는 친수성 물질이 유리하다.The zeolite may be a polar material or a hydrophilic material. Since the alkali exhaust gas discharged from the semiconductor emergency exhaust is mainly ammonia and is a polar molecule, a polar material or a hydrophilic material is advantageous as an adsorption base material for adsorbing such polar molecules.

구체적으로, 상기 제올라이트는 제올라이트 13X, 제올라이트 5A, 제올라이트 LSX, 제올라이트 AW-300, 제올라이트 AW-500 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제올라이트는 공극 직경이 5~10Å이고, 부피밀도(bulk density)가 0.55~0.65g/ml이고, 금속의 함량이 10~15중량%이고, Si/Al(몰비)가 2~3인 제올라이트일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속은 나트륨(Na)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제올라이트는 제올라이트 13X일 수 있다.Specifically, the zeolite may include zeolite 13X, zeolite 5A, zeolite LSX, zeolite AW-300, zeolite AW-500, or a combination thereof. For example, the zeolite has a pore diameter of 5 to 10 Å, a bulk density of 0.55 to 0.65 g/ml, a metal content of 10 to 15 wt%, and a Si/Al (molar ratio) of 2 to It may be a three-person zeolite. For example, the metal may be sodium (Na). For example, the zeolite may be zeolite 13X.

상기 알루미나계 무기바인더는, 알칼리 배기가스 흡착제를 분말 형태로 현장에 적용할 경우 발생하는 분진 생성 및 큰 차압 등의 문제를 방지하기 위하여, 흡착제 원료들을 서로 결합시켜 덩어리 형태로 성형할 수 있도록 해주는 것일뿐만 아니라 알칼리 배기가스 흡착제의 친수성을 더욱 향상시켜 흡착 성능에 도움을 주는 것일 수도 있다.The alumina-based inorganic binder binds the adsorbent raw materials to each other to prevent problems such as dust generation and large differential pressure occurring when the alkali exhaust gas adsorbent is applied to the field in powder form. Not only that, but it may also help the adsorption performance by further improving the hydrophilicity of the alkali exhaust gas adsorbent.

구체적으로, 상기 알루미나계 무기바인더는 알루미나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 알루미나계 무기바인더는 평균 입자크기가 20~100㎛이고, BET 비표면적이 200~350m2/g인 알루미나일 수 있다.Specifically, the alumina-based inorganic binder may include alumina. For example, the alumina-based inorganic binder may be alumina having an average particle size of 20 to 100 μm and a BET specific surface area of 200 to 350 m 2 /g.

상기 셀룰로오스계 유기바인더는 흡착제 성형 후 소성과정 중에 열분해되고, 매크로 크기의 공극을 남기게 되어 흡착 성능에 기여할 수 있다. The cellulose-based organic binder is thermally decomposed during the firing process after molding the adsorbent, leaving macro-sized pores, which can contribute to adsorption performance.

구체적으로, 상기 셀룰로오스계 유기바인더는 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.Specifically, the cellulose-based organic binder may include methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, or a combination thereof.

상술한 바와 같이, 상기 셀룰로오스계 유기바인더는 흡착제 성형 후 소성과정 중에 열분해되고 매크로 크기의 공극을 남기는 역할을 하는 것이기 때문에, 위에 열거된 셀룰로오스계 유기바인더들은 최종 알칼리 배기가스 흡착제에 모두 동일하거나 실질적으로 동일한 효과를 제공한다. As described above, since the cellulosic organic binder is pyrolyzed during the firing process after forming the adsorbent and serves to leave macro-sized pores, all of the cellulosic organic binders listed above are the same or substantially the same as in the final alkaline exhaust gas adsorbent. provides the same effect.

또한, 상기 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물은 상기 제올라이트 100중량부, 상기 알루미나계 무기바인더 16~29중량부 및 상기 셀룰로오스계 유기바인더 6~19중량부를 포함할 수 있다. 상기 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물이 상기 조성을 가짐으로써 강도 및 알칼리 배기가스 흡착 성능이 우수한 알칼리 배기가스 흡착제를 제조할 수 있다.In addition, the composition for preparing the alkali exhaust gas adsorbent may include 100 parts by weight of the zeolite, 16 to 29 parts by weight of the alumina-based inorganic binder, and 6 to 19 parts by weight of the cellulose-based organic binder. When the composition for preparing the alkali exhaust gas adsorbent has the above composition, an alkali exhaust gas adsorbent having excellent strength and alkali exhaust gas adsorption performance may be manufactured.

본 발명의 다른 측면은 상기 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물로부터 제조된 알칼리 배기가스 흡착제를 제공한다.Another aspect of the present invention provides an alkali exhaust gas adsorbent prepared from the composition for preparing the alkali exhaust gas adsorbent.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 구현예에 따른 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물로부터 제조된 알칼리 배기가스 흡착제는 알칼리 배기가스의 흡착 성능, 확산성 및 반응성이 우수하고 흡착으로 인해 화재가 발생할 염려가 없어 안정성도 높은 효과가 있다.The alkali exhaust gas adsorbent prepared from the composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent according to an embodiment of the present invention having the above configuration has excellent adsorption performance, diffusivity and reactivity of alkali exhaust gas, and there is no risk of fire due to adsorption. It also has a high stability effect.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 알칼리 배기가스 흡착제의 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an alkali exhaust gas adsorbent according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 .

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 알칼리 배기가스 흡착제의 제조방법은 제올라이트, 알루미나계 무기바인더 및 셀룰로오스계 유기바인더를 마련하는 단계(S10), 상기 제올라이트, 상기 알루미나계 무기바인더 및 상기 셀룰로오스계 유기바인더를 혼합하는 단계(S20), 상기 단계(S20)에서 얻은 혼합물에 물을 첨가하고 반죽하여 성형하는 단계(S30) 및 상기 단계(S30)에서 얻은 결과물을 건조, 절단 및 소성하는 단계(S40)를 포함한다.1, the method for manufacturing an alkali exhaust gas adsorbent according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing zeolite, an alumina-based inorganic binder and a cellulose-based organic binder (S10), the zeolite, the alumina-based inorganic binder, and Mixing the cellulose-based organic binder (S20), adding water to the mixture obtained in the step (S20), kneading and molding (S30) and drying, cutting and firing the resultant obtained in the step (S30) Step S40 is included.

상기 단계(S30)에서 상기 성형은 압출성형일 수 있다. 구체적으로, 상기 단계(S30)에서는 압출성형에 의해 직경이 2.0~4.0mm인 펠렛을 제조할 수 있다.In the step (S30), the molding may be extrusion molding. Specifically, in the step (S30), it is possible to prepare pellets having a diameter of 2.0 to 4.0 mm by extrusion molding.

상기 단계(S40)에서 상기 건조는 물을 제거하기 위한 것으로, 물의 제거율은 후속 절단 공정을 효율적으로 수행할 수 있는지를 기준으로 결정될 수 있다. In the step (S40), the drying is to remove water, and the water removal rate may be determined based on whether the subsequent cutting process can be efficiently performed.

또한, 상기 단계(S40)에서 상기 소성은 250~550℃의 온도에서 60~360분 동안 수행될 수 있다. 결과로서, 알칼리 배기가스 흡착제가 얻어진다(S50).In addition, in the step (S40), the firing may be performed at a temperature of 250 to 550° C. for 60 to 360 minutes. As a result, an alkali exhaust gas adsorbent is obtained (S50).

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the following examples, but the present invention is not limited only to the following examples.

실시예 1: 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물 및 알칼리 배기가스 흡착제의 제조Example 1: Preparation of Alkaline Exhaust Gas Adsorbent Composition and Alkaline Exhaust Gas Adsorbent

주문 제작된 제올라이트(공극 직경: 7.5Å, 부피밀도: 0.60g/ml이고, Na 함량: 12.5중량%, Si/Al(몰비): 2.5) 100중량부, 알루미나(평균 입자크기: 60㎛, BET 비표면적: 275m2/g) 20중량부 및 메틸셀룰로오스 10중량부를 혼합하여 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물을 얻었다. 이후, 상기 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물에 적당량의 물을 첨가하고 반죽한 후 압출기로 압출성형하였다. 이후, 상기 결과물을 건조하고 절단한 후 550℃에서 120분 동안 소성하였다. 결과로서, 알칼리 배기가스 흡착제를 얻었다.100 parts by weight of custom-made zeolite (pore diameter: 7.5 Å, bulk density: 0.60 g/ml, Na content: 12.5 wt %, Si/Al (molar ratio): 2.5), alumina (average particle size: 60 μm, BET Specific surface area: 275 m 2 /g) 20 parts by weight and 10 parts by weight of methyl cellulose were mixed to obtain a composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent. Thereafter, an appropriate amount of water was added to the composition for preparing the alkali exhaust gas adsorbent and kneaded, followed by extrusion molding with an extruder. Thereafter, the resultant was dried and cut, and then calcined at 550° C. for 120 minutes. As a result, an alkali exhaust gas adsorbent was obtained.

실시예 2: 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물 및 알칼리 배기가스 흡착제의 제조Example 2: Preparation of a composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent and an alkali exhaust gas adsorbent

주문 제작된 제올라이트(공극 직경: 7.5Å, 부피밀도: 0.60g/ml이고, Na 함량: 12.5중량%, Si/Al(몰비): 2.5) 100중량부, 알루미나(평균 입자크기: 60㎛, BET 비표면적: 275m2/g) 16중량부 및 메틸셀룰로오스 10중량부를 혼합하여 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물을 얻었다. 이후, 상기 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물에 적당량의 물을 첨가하고 반죽한 후 압출기로 압출성형하였다. 이후, 상기 결과물을 건조하고 절단한 후 550℃에서 120분 동안 소성하였다. 결과로서, 알칼리 배기가스 흡착제를 얻었다.100 parts by weight of custom-made zeolite (pore diameter: 7.5 Å, bulk density: 0.60 g/ml, Na content: 12.5 wt %, Si/Al (molar ratio): 2.5), alumina (average particle size: 60 μm, BET Specific surface area: 275 m 2 /g) 16 parts by weight and 10 parts by weight of methyl cellulose were mixed to obtain a composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent. Thereafter, an appropriate amount of water was added to the composition for preparing the alkali exhaust gas adsorbent and kneaded, followed by extrusion molding with an extruder. Thereafter, the resultant was dried and cut, and then calcined at 550° C. for 120 minutes. As a result, an alkali exhaust gas adsorbent was obtained.

실시예 3: 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물 및 알칼리 배기가스 흡착제의 제조Example 3: Composition for producing alkali exhaust gas adsorbent and production of alkali exhaust gas adsorbent

주문 제작된 제올라이트(공극 직경: 7.5Å, 부피밀도: 0.60g/ml이고, Na 함량: 12.5중량%, Si/Al(몰비): 2.5) 100중량부, 알루미나(평균 입자크기: 60㎛, BET 비표면적: 275m2/g) 29중량부 및 메틸셀룰로오스 10중량부를 혼합하여 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물을 얻었다. 이후, 상기 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물에 적당량의 물을 첨가하고 반죽한 후 압출기로 압출성형하였다. 이후, 상기 결과물을 건조하고 절단한 후 550℃에서 120분 동안 소성하였다. 결과로서, 알칼리 배기가스 흡착제를 얻었다.100 parts by weight of custom-made zeolite (pore diameter: 7.5 Å, bulk density: 0.60 g/ml, Na content: 12.5 wt %, Si/Al (molar ratio): 2.5), alumina (average particle size: 60 μm, BET Specific surface area: 275 m 2 /g) 29 parts by weight and 10 parts by weight of methyl cellulose were mixed to obtain a composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent. Thereafter, an appropriate amount of water was added to the composition for preparing the alkali exhaust gas adsorbent and kneaded, followed by extrusion molding with an extruder. Thereafter, the resultant was dried and cut, and then calcined at 550° C. for 120 minutes. As a result, an alkali exhaust gas adsorbent was obtained.

실시예 4: 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물 및 알칼리 배기가스 흡착제의 제조Example 4: Preparation of Alkaline Exhaust Gas Adsorbent Composition and Alkaline Exhaust Gas Adsorbent

주문 제작된 제올라이트(공극 직경: 7.5Å, 부피밀도: 0.60g/ml이고, Na 함량: 12.5중량%, Si/Al(몰비): 2.5) 100중량부, 알루미나(평균 입자크기: 60㎛, BET 비표면적: 275m2/g) 20중량부 및 메틸셀룰로오스 6중량부를 혼합하여 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물을 얻었다. 이후, 상기 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물에 적당량의 물을 첨가하고 반죽한 후 압출기로 압출성형하였다. 이후, 상기 결과물을 건조하고 절단한 후 550℃에서 120분 동안 소성하였다. 결과로서, 알칼리 배기가스 흡착제를 얻었다.100 parts by weight of custom-made zeolite (pore diameter: 7.5 Å, bulk density: 0.60 g/ml, Na content: 12.5 wt %, Si/Al (molar ratio): 2.5), alumina (average particle size: 60 μm, BET Specific surface area: 275 m 2 /g) 20 parts by weight and 6 parts by weight of methyl cellulose were mixed to obtain a composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent. Thereafter, an appropriate amount of water was added to the composition for preparing the alkali exhaust gas adsorbent and kneaded, followed by extrusion molding with an extruder. Thereafter, the resultant was dried and cut, and then calcined at 550° C. for 120 minutes. As a result, an alkali exhaust gas adsorbent was obtained.

실시예 5: 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물 및 알칼리 배기가스 흡착제의 제조Example 5: Preparation of Alkaline Exhaust Gas Adsorbent Composition and Alkaline Exhaust Gas Adsorbent

주문 제작된 제올라이트(공극 직경: 7.5Å, 부피밀도: 0.60g/ml이고, Na 함량: 12.5중량%, Si/Al(몰비): 2.5) 100중량부, 알루미나(평균 입자크기: 60㎛, BET 비표면적: 275m2/g) 20중량부 및 메틸셀룰로오스 19중량부를 혼합하여 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물을 얻었다. 이후, 상기 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물에 적당량의 물을 첨가하고 반죽한 후 압출기로 압출성형하였다. 이후, 상기 결과물을 건조하고 절단한 후 550℃에서 120분 동안 소성하였다. 결과로서, 알칼리 배기가스 흡착제를 얻었다.100 parts by weight of custom-made zeolite (pore diameter: 7.5 Å, bulk density: 0.60 g/ml, Na content: 12.5 wt %, Si/Al (molar ratio): 2.5), alumina (average particle size: 60 μm, BET Specific surface area: 275 m 2 /g) 20 parts by weight and 19 parts by weight of methyl cellulose were mixed to obtain a composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent. Thereafter, an appropriate amount of water was added to the composition for preparing the alkali exhaust gas adsorbent and kneaded, followed by extrusion molding with an extruder. Thereafter, the resultant was dried and cut, and then calcined at 550° C. for 120 minutes. As a result, an alkali exhaust gas adsorbent was obtained.

비교예 1: 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물 및 알칼리 배기가스 흡착제의 제조Comparative Example 1: Preparation of Alkaline Exhaust Gas Adsorbent Composition and Alkaline Exhaust Gas Adsorbent

주문 제작된 제올라이트(공극 직경: 7.5Å, 부피밀도: 0.60g/ml이고, Na 함량: 12.5중량%, Si/Al(몰비): 2.5) 100중량부, 알루미나(평균 입자크기: 60㎛, BET 비표면적: 275m2/g) 12중량부 및 메틸셀룰로오스 10중량부를 혼합하여 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물을 얻었다. 이후, 상기 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물에 적당량의 물을 첨가하고 반죽한 후 압출기로 압출성형하였다. 이후, 상기 결과물을 건조하고 절단한 후 550℃에서 120분 동안 소성하였다. 결과로서, 알칼리 배기가스 흡착제를 얻었다.100 parts by weight of custom-made zeolite (pore diameter: 7.5 Å, bulk density: 0.60 g/ml, Na content: 12.5 wt %, Si/Al (molar ratio): 2.5), alumina (average particle size: 60 μm, BET Specific surface area: 275 m 2 /g) 12 parts by weight and 10 parts by weight of methyl cellulose were mixed to obtain a composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent. Thereafter, an appropriate amount of water was added to the composition for preparing the alkali exhaust gas adsorbent and kneaded, followed by extrusion molding with an extruder. Thereafter, the resultant was dried and cut, and then calcined at 550° C. for 120 minutes. As a result, an alkali exhaust gas adsorbent was obtained.

비교예 2: 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물 및 알칼리 배기가스 흡착제의 제조Comparative Example 2: Preparation of Alkaline Exhaust Gas Adsorbent Composition and Alkaline Exhaust Gas Adsorbent

주문 제작된 제올라이트(공극 직경: 7.5Å, 부피밀도: 0.60g/ml이고, Na 함량: 12.5중량%, Si/Al(몰비): 2.5) 100중량부, 알루미나(평균 입자크기: 60㎛, BET 비표면적: 275m2/g) 32중량부 및 메틸셀룰로오스 10중량부를 혼합하여 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물을 얻었다. 이후, 상기 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물에 적당량의 물을 첨가하고 반죽한 후 압출기로 압출성형하였다. 이후, 상기 결과물을 건조하고 절단한 후 550℃에서 120분 동안 소성하였다. 결과로서, 알칼리 배기가스 흡착제를 얻었다.100 parts by weight of custom-made zeolite (pore diameter: 7.5 Å, bulk density: 0.60 g/ml, Na content: 12.5 wt %, Si/Al (molar ratio): 2.5), alumina (average particle size: 60 μm, BET Specific surface area: 275 m 2 /g) 32 parts by weight and 10 parts by weight of methyl cellulose were mixed to obtain a composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent. Thereafter, an appropriate amount of water was added to the composition for preparing the alkali exhaust gas adsorbent and kneaded, followed by extrusion molding with an extruder. Thereafter, the resultant was dried and cut, and then calcined at 550° C. for 120 minutes. As a result, an alkali exhaust gas adsorbent was obtained.

비교예 3: 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물 및 알칼리 배기가스 흡착제의 제조Comparative Example 3: Preparation of Alkali Exhaust Gas Adsorbent Composition and Alkaline Exhaust Gas Adsorbent

주문 제작된 제올라이트(공극 직경: 7.5Å, 부피밀도: 0.60g/ml이고, Na 함량: 12.5중량%, Si/Al(몰비): 2.5) 100중량부, 알루미나(평균 입자크기: 60㎛, BET 비표면적: 275m2/g) 20중량부 및 메틸셀룰로오스 3중량부를 혼합하여 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물을 얻었다. 이후, 상기 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물에 적당량의 물을 첨가하고 반죽한 후 압출기로 압출성형하였다. 이후, 상기 결과물을 건조하고 절단한 후 550℃에서 120분 동안 소성하였다. 결과로서, 알칼리 배기가스 흡착제를 얻었다.100 parts by weight of custom-made zeolite (pore diameter: 7.5 Å, bulk density: 0.60 g/ml, Na content: 12.5 wt %, Si/Al (molar ratio): 2.5), alumina (average particle size: 60 μm, BET Specific surface area: 275 m 2 /g) 20 parts by weight and 3 parts by weight of methyl cellulose were mixed to obtain a composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent. Thereafter, an appropriate amount of water was added to the composition for preparing the alkali exhaust gas adsorbent and kneaded, followed by extrusion molding with an extruder. Thereafter, the resultant was dried and cut, and then calcined at 550° C. for 120 minutes. As a result, an alkali exhaust gas adsorbent was obtained.

비교예 4: 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물 및 알칼리 배기가스 흡착제의 제조Comparative Example 4: Preparation of Alkaline Exhaust Gas Adsorbent Composition and Alkaline Exhaust Gas Adsorbent

주문 제작된 제올라이트(공극 직경: 7.5Å, 부피밀도: 0.60g/ml이고, Na 함량: 12.5중량%, Si/Al(몰비): 2.5) 100중량부, 알루미나(평균 입자크기: 60㎛, BET 비표면적: 275m2/g) 20중량부 및 메틸셀룰로오스 22중량부를 혼합하여 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물을 얻었다. 이후, 상기 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물에 적당량의 물을 첨가하고 반죽한 후 압출기로 압출성형하였다. 이후, 상기 결과물을 건조하고 절단한 후 550℃에서 120분 동안 소성하였다. 결과로서, 알칼리 배기가스 흡착제를 얻었다.100 parts by weight of custom-made zeolite (pore diameter: 7.5 Å, bulk density: 0.60 g/ml, Na content: 12.5 wt %, Si/Al (molar ratio): 2.5), alumina (average particle size: 60 μm, BET Specific surface area: 275 m 2 /g) 20 parts by weight and 22 parts by weight of methyl cellulose were mixed to obtain a composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent. Thereafter, an appropriate amount of water was added to the composition for preparing the alkali exhaust gas adsorbent and kneaded, followed by extrusion molding with an extruder. Thereafter, the resultant was dried and cut, and then calcined at 550° C. for 120 minutes. As a result, an alkali exhaust gas adsorbent was obtained.

상기 실시예 1~5 및 비교예 1~4에서 사용된 성분들의 종류 및 함량을 정리하여 하기 표 1에 나타내었다.The types and contents of the components used in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 are summarized and shown in Table 1 below.

실시예Example 비교예comparative example 1One 22 33 44 55 1One 22 33 44 제올라이트
(중량부)zeolite
(parts by weight) 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 알루미나(중량부)Alumina (parts by weight) 2020 1616 2929 2020 2020 1212 3232 2020 2020 메틸셀룰로오스(중량부)Methyl cellulose (parts by weight) 1010 1010 1010 66 1919 1010 1010 33 2222

평가예: 알칼리 배기가스 흡착제의 암모니아 물성 평가Evaluation Example: Evaluation of Ammonia Physical Properties of Alkaline Exhaust Gas Adsorbent

상기 실시예 1~5 및 비교예 1~4에서 제조된 알칼리 배기가스 흡착제의 강도, BET 비표면적 및 HCl 가스 흡착량을 각각 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The strength, BET specific surface area, and HCl gas adsorption amount of the alkali exhaust gas adsorbents prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4 were measured in the following manner, respectively, and the results are shown in Table 1 below.

(1) 강도 측정: 직경 3mm 및 높이 7mm의 크기로 시료를 제작하여 UTM (Universal Testing Machine, Model: CT-PPS 100 & DS2-200N)을 이용하여 시험속도 30 mm/min의 조건으로 강도를 측정하였다.(1) Strength measurement: Prepare a sample with a diameter of 3mm and a height of 7mm and measure the strength under the condition of a test speed of 30 mm/min using UTM (Universal Testing Machine, Model: CT-PPS 100 & DS2-200N). did

(2) BET 비표면적 측정: 비표면적 측정기(Model: ASAP2460)를 이용하여 BET 비표면적을 측정하였다. 구체적으로, N2를 피흡착 가스로 사용하여 일정온도(77K)에서 가스의 압력을 1~760 mmHg의 범위로 변화시켜가면서 흡착 등온선 측정하고, 그로부터 BET 비표면적을 측정하였다.(2) BET specific surface area measurement: The BET specific surface area was measured using a specific surface area measuring device (Model: ASAP2460). Specifically, the adsorption isotherm was measured while changing the gas pressure in the range of 1 to 760 mmHg at a constant temperature (77K) using N 2 as the adsorbed gas, and the BET specific surface area was measured therefrom.

(3) NH3 가스 흡착량 측정: 먼저, 흡착실험용 반응기(반응기 내경: 22.4mm, 흡착제층의 높이: 150 mm)에 흡착제를 충진하고, N2 가스로 퍼지를 진행하였다. 이후, NH3 표준가스(1000 ppm)를 희석없이 9.5 liter/min(선속도 0.4 m/s)의 유량으로 흘렸다. 이후, 파과(60 ppm)가 될 때까지 in-situ FT-IR과 NH3 검지관으로 확인하였다. 이후, 흡착된 가스량과 흡착제의 양으로부터 흡착제의 흡착용량을 평가하였다.(3) Measurement of NH 3 gas adsorption amount: First, an adsorbent was filled in a reactor for adsorption experiments (reactor inner diameter: 22.4 mm, adsorbent layer height: 150 mm), and purging was performed with N 2 gas. Then, NH 3 standard gas (1000 ppm) was flowed without dilution at a flow rate of 9.5 liter/min (linear velocity 0.4 m/s). Then, it was confirmed by in-situ FT-IR and NH 3 detector tube until breakthrough (60 ppm). Thereafter, the adsorption capacity of the adsorbent was evaluated from the amount of the adsorbed gas and the amount of the adsorbent.

실시예Example 비교예comparative example 1One 22 33 44 55 1One 22 33 44 강도
(kgf/cm2)robbery
(kgf/cm 2 ) 5.425.42 5.075.07 7.187.18 5.145.14 6.436.43 1.881.88 7.537.53 1.891.89 1.781.78 BET 비표면적(m2/g)BET specific surface area (m 2 /g) 557557 560560 491491 540540 525525 579579 435435 530530 523523 NH3 가스 흡착량(liter/liter)NH 3 gas adsorption (liter/liter) 73.873.8 66.366.3 65.165.1 74.574.5 76.876.8 48.748.7 39.139.1 53.653.6 69.769.7

상기 표 2를 참조하면, 실시예 1~5에서 제조된 알칼리 배기가스 흡착제는 강도가 우수하고(≥ 5.0kgf/cm2), BET 비표면적도 넓고(≥ 490 m2/g), NH3 가스 흡착량도 많은(≥ 65 liter/liter) 것으로 나타났다.Referring to Table 2, the alkali exhaust gas adsorbents prepared in Examples 1 to 5 have excellent strength (≥ 5.0 kgf/cm 2 ), a large BET specific surface area (≥ 490 m 2 /g), and NH 3 gas The adsorption amount was also high (≥ 65 liter/liter).

반면에, 비교예 1~4에서 제조된 알칼리 배기가스 흡착제는 강도가 약하거나(< 5.0kgf/cm2), BET 비표면적이 작거나(< 490 m2/g), 및/또는 NH3 가스 흡착량이 적은(< 65 liter/liter) 것으로 나타났다.On the other hand, the alkali exhaust gas adsorbents prepared in Comparative Examples 1 to 4 have weak strength (< 5.0 kgf/cm 2 ), a small BET specific surface area (< 490 m 2 /g), and/or NH 3 gas It was found that the adsorption amount was small (< 65 liter/liter).

본 발명은 도면 및 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 구현예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the drawings and embodiments, these are merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (7)

제올라이트 100중량부, 알루미나계 무기바인더 16~29중량부 및 셀룰로오스계 유기바인더 6~19중량부를 포함하고,
상기 셀룰로오스계 유기바인더는 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스 및 이들의 조합으로부터 선택되며,
상기 제올라이트는 제올라이트 13X, 제올라이트 5A, 제올라이트 LSX, 제올라이트 AW-300, 제올라이트 AW-500 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
상기 알루미나계 무기바인더는 알루미나인 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물.100 parts by weight of zeolite, 16 to 29 parts by weight of an alumina-based inorganic binder, and 6 to 19 parts by weight of a cellulose-based organic binder,
The cellulose-based organic binder is selected from methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxyethylcellulose, and combinations thereof,
the zeolite is selected from zeolite 13X, zeolite 5A, zeolite LSX, zeolite AW-300, zeolite AW-500, or a combination thereof;
The alumina-based inorganic binder is alumina composition for producing an alkali exhaust gas adsorbent. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 따른 알칼리 배기가스 흡착제 제조용 조성물로부터 제조된 알칼리 배기가스 흡착제.An alkali exhaust gas adsorbent prepared from the composition for preparing an alkali exhaust gas adsorbent according to claim 1 . 제6항에 따른 알칼리 배기가스 흡착제의 제조방법으로서,
제올라이트, 알루미나계 무기바인더 및 셀룰로오스계 유기바인더를 마련하는 단계(S10);
상기 제올라이트 100중량부, 상기 알루미나계 무기바인더 16~29중량부 및 상기 셀룰로오스계 유기바인더 6~19중량부를 혼합하는 단계(S20);
상기 단계(S20)에서 얻은 혼합물에 물을 첨가하고 반죽하여 성형하는 단계(S30); 및
상기 단계(S30)에서 얻은 결과물을 건조, 절단 및 소성하는 단계(S40)를 포함하고,
상기 셀룰로오스계 유기바인더는 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스 및 이들의 조합으로부터 선택되며,
상기 제올라이트는 제올라이트 13X, 제올라이트 5A, 제올라이트 LSX, 제올라이트 AW-300, 제올라이트 AW-500 또는 이들의 조합으로부터 선택되고,
상기 알루미나계 무기바인더는 알루미나인 알칼리 배기가스 흡착제의 제조방법.A method for producing the alkali exhaust gas adsorbent according to claim 6,
Preparing a zeolite, an alumina-based inorganic binder and a cellulose-based organic binder (S10);
mixing 100 parts by weight of the zeolite, 16 to 29 parts by weight of the alumina-based inorganic binder, and 6 to 19 parts by weight of the cellulose-based organic binder (S20);
adding water to the mixture obtained in the step (S20) and kneading the mixture (S30); and
Including the step (S40) of drying, cutting and firing the result obtained in the step (S30),
The cellulose-based organic binder is selected from methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxyethylcellulose, and combinations thereof,
the zeolite is selected from zeolite 13X, zeolite 5A, zeolite LSX, zeolite AW-300, zeolite AW-500, or a combination thereof;
The method for manufacturing an alkali exhaust gas adsorbent wherein the alumina-based inorganic binder is alumina.
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