KR102518897B1 - Activated carbon molded article for air cleaning and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가정용이나 사무용 공기청정기 등에 적용되어 공기 중의 유해가스 및 악취 등을 정화(제거)할 수 있는 공기 정화용 활성탄 성형체 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an activated carbon molded body for air purification that can purify (remove) harmful gases and odors in the air by being applied to an air purifier for home or office use, and a method for manufacturing the same.
대기 오염은 산업의 고도화와 생활수준의 향상 등으로 점점 증가하고 있으며, 공장 등의 산업 현장뿐만 아니라 자연 대기 환경과 일반 가정의 실내 환경도 악화시키고 있다. 이에 따라, 공장 등의 각종 산업 현장에는 물론이고 일반 가정이나 사무실 등에도 공기청정기를 설치하여 공기 중의 유해가스, 분진(미세먼지 등) 및 악취 등을 정화하고 있다. Air pollution is gradually increasing due to the advancement of industry and the improvement of living standards, and deteriorates not only industrial sites such as factories, but also the natural air environment and the indoor environment of general homes. Accordingly, air purifiers are installed not only in various industrial sites such as factories, but also in general homes and offices to purify harmful gases, dust (fine dust, etc.) and odors in the air.
일반적으로, 공기청정기는 공기 유입구 및 공기 배출구를 가지며, 공기 유입구나 공기 배출구 영역에는 공기 정화용 필터가 장착되고 있다. 상기 공기 정화용 필터는 주로 공기 중의 큰 입자의 분진을 제거하는 부직포 필터; 유해가스 및 악취 등을 제거하는 활성탄 필터; 각종 유해 세균을 제거하는 항균 필터; 및 미세먼지를 제거하는 헤파(HEPA) 필터 등이 사용되고 있다. 대부분의 공기청정기에는 상기 필터들 중에서 적어도 2개 이상을 선택하여 장착되고 있다. 예를 들어, 한국 공개특허 제10-2019-0056369호 및 한국 등록특허 제10-2231447호 등에는 위와 같은 공기 정화용 필터들을 다단으로 적용한 공기청정기가 제안되어 있다. In general, an air purifier has an air inlet and an air outlet, and an air purifying filter is installed in the air inlet or air outlet area. The air purification filter mainly includes a non-woven fabric filter for removing large particles of dust in the air; An activated carbon filter that removes harmful gases and odors; An antibacterial filter that removes various harmful bacteria; and a HEPA filter for removing fine dust. In most air purifiers, at least two or more filters are selected and installed. For example, Korean Patent Publication No. 10-2019-0056369 and Korean Patent Registration No. 10-2231447 propose an air purifier in which the above air purification filters are applied in multiple stages.
최근, 대기질 악화로 공기 중의 유해가스가 증가하고 있다. 유해가스는 아세트산(Acetic acid), 아세트알데히드(Acetaldehyde), 암모니아(Ammonia), 톨루엔(Toluene) 및 포름알데히드(Formaldehyde) 등과 같은 휘발성 유기화합물(VOCs)이 대표적이며, 이들은 통상 5대 유해가스로 지칭되고 있다. 이러한 5대 유해가스는, 악취는 물론 발암이나 오존 생성 등의 원인이 되어 건강을 위협하는 것으로 알려져 있다. 이에, 상기 나열한 공기 정화용 필터 중에서도 유해가스의 흡착, 제거에 유리한 활성탄 필터에 대한 관심이 높아지고 있다. Recently, harmful gases in the air are increasing due to air quality deterioration. Harmful gases are representative of volatile organic compounds (VOCs) such as acetic acid, acetaldehyde, ammonia, toluene and formaldehyde, which are usually referred to as the five major harmful gases. It is becoming. These five harmful gases are known to threaten health by causing odors as well as carcinogenesis or ozone generation. Accordingly, among the air purification filters listed above, interest in activated carbon filters, which are advantageous for adsorbing and removing harmful gases, is increasing.
종래, 활성탄 필터를 제조함에 있어서는, 대부분의 경우 탄화 및 활성화가 진행되지 않은 활성탄 원료(주로, 식물계나 석유계)를 이용하여 압출을 통해 펠렛(pellet)을 성형한 다음, 상기 펠렛을 탄화 및 활성화시켜 비표면적과 기공 구조를 확보하고, 그 후 금속 촉매나 공기 정화제(유해가스 흡착제) 등을 첨착(침지나 분사 등의 코팅)하는 공정으로 제조하고 있다. Conventionally, in manufacturing an activated carbon filter, in most cases, a pellet is formed through extrusion using an activated carbon raw material (mainly plant-based or petroleum-based) that is not carbonized and activated, and then the pellet is carbonized and activated. to secure the specific surface area and pore structure, and then attach (coating by dipping or spraying) metal catalysts or air purifiers (harmful gas adsorbents).
그러나 종래 기술에 따른 활성탄 필터는, 적어도 공기 정화 성능이 낮은 문제점이 있다. 일반적으로, 활성탄 필터는 활성탄에 존재하는 비표면적과 기공 구조(기공 크기, 기공도 및 기공 분율 등)에 따라 공기 정화 성능이 달라지는데, 종래의 활성탄 필터는 탄화 및 활성화를 진행하기 전에 펠렛을 미리 성형하고, 이후 펠렛 성형체를 탄화 및 활성화시키는 과정으로 제조되어, 공기 정화 성능(특히, 유해가스 흡착능)에 유리한 비표면적과 기공 구조가 확보(제어)되지 않아 양호한 공기 정화 성능을 갖기 어렵다. However, the activated carbon filter according to the prior art has a problem in that at least the air purification performance is low. In general, activated carbon filters have different air purification performance depending on the specific surface area and pore structure (pore size, porosity, pore fraction, etc.) present in the activated carbon. In conventional activated carbon filters, pellets are preformed before carbonization and activation. and then produced by carbonizing and activating the pellet molded body, it is difficult to have good air purification performance because the specific surface area and pore structure advantageous to air purification performance (particularly, harmful gas adsorption capacity) are not secured (controlled).
또한, 종래 기술에 따른 활성탄 필터의 제조는, 위와 같이 펠렛 성형 공정, 펠렛의 탄화 공정 및 탄화된 펠렛의 활성화 공정을 진행하고, 이후 활성화된 펠렛의 표면에 금속 촉매나 공기 정화제를 첨착(코팅)하는 첨착 공정 등을 포함하고 있어, 적어도 공정이 복잡하여 제조비용이 높다. 구체적으로, 종래 기술에 따른 활성탄 필터의 제조는 복잡한 공정으로 인해 관련 설비의 구축비용 및 인건비 등이 많이 소요되고, 각 공정 후에 발생되는 폐기물 처리 등의 후처리 비용이나 추가 관리 비용이 증가되는 문제점이 있다. 아울러, 펠렛을 탄화 및 활성화시키는 공정에서는 일반적으로 수백도 이상의 높은 온도가 가해지는데, 이러한 높은 온도로 인한 재료의 제한과 펠렛의 손실이 발생되는 문제점이 있다. In addition, in the production of the activated carbon filter according to the prior art, the pellet molding process, the carbonization process of the pellets, and the activation process of the carbonized pellets are performed as described above, and then a metal catalyst or an air purifying agent is attached (coated) to the surface of the activated pellets. At least the process is complicated and the manufacturing cost is high. Specifically, the manufacturing of activated carbon filters according to the prior art requires a lot of construction costs and labor costs for related facilities due to complicated processes, and post-treatment costs such as waste treatment generated after each process or additional management costs increase. there is. In addition, in the process of carbonizing and activating pellets, a high temperature of several hundred degrees or more is generally applied, and there is a problem in that material limitation and loss of pellets occur due to this high temperature.
이에, 본 발명은, 적어도 공기 정화 성능이 개선되고 제조비용을 절감할 수 있는 공기 정화용 활성탄 성형체 및 그 제조방법, 그리고 상기 공기 정화용 활성탄 성형체를 포함하는 공기청정기를 제공하는 데에 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an activated carbon molded article for air purification capable of improving air purifying performance and reducing manufacturing cost, a manufacturing method thereof, and an air purifier including the activated carbon molded article for air purification.
구체적으로, 본 발명은 하나의 실시예에 따라서 서로 다른 비표면적과 기공 구조를 가지는 복합 활성탄, 및/또는 특정의 공기 정화제를 사용함으로써, 적어도 유해가스 및 악취 등에 대한 높은 제거효율을 가지는 공기 정화용 활성탄 성형체 및 그 제조방법, 그리고 상기 공기 정화용 활성탄 성형체를 포함하는 공기청정기를 제공하는 데에 목적이 있다. Specifically, according to one embodiment, the present invention uses composite activated carbons having different specific surface areas and pore structures and/or a specific air purifying agent, thereby purifying air with high removal efficiency against at least harmful gases and odors. An object of the present invention is to provide an air purifier including a molded body, a manufacturing method thereof, and the activated carbon molded body for air purification.
또한, 본 발명은 활성탄을 원재료(출발원료)로 사용하고, 공기 정화제를 성형체의 성형 전에 활성탄과 혼합하여 균일하게 분산되게 함으로써, 종래의 탄화, 활성화 및 첨착(코팅) 공정 없이 펠렛을 단일 공정으로 제조하여, 제조비용을 절감하면서 유해가스 및 악취 등에 대한 높은 제거효율을 가지는 공기 정화용 활성탄 성형체 및 그 제조방법, 그리고 상기 공기 정화용 활성탄 성형체를 포함하는 공기청정기를 제공하는 데에 목적이 있다. In addition, the present invention uses activated carbon as a raw material (starting material) and mixes the air purifying agent with the activated carbon before forming the molded body to uniformly disperse the pellets in a single process without the conventional carbonization, activation, and impregnation (coating) process. It is an object of the present invention to provide an activated carbon molded body for air purification having high removal efficiency against harmful gases and odors while reducing manufacturing cost, a manufacturing method thereof, and an air purifier including the activated carbon molded body for air purification.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, In order to achieve the above object, the present invention,
공기 정화를 위해 사용되는 공기 정화용 활성탄 성형체로서, As an activated carbon molded body for air purification used for air purification,
활성탄; activated carbon;
공기 정화제; 및 air freshener; and
바인더를 포함하는 공기 정화용 활성탄 성형체를 제공한다. An activated carbon molded article for air purification containing a binder is provided.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 공기 정화용 활성탄 성형체는 활성탄, 공기 정화제 및 바인더를 포함하는 혼합물의 성형에 의해 제조된다. 이때, 상기 공기 정화제는, 공기 정화용 활성탄 성형체의 성형 후에 첨착(코팅)을 통해 포함되지 않고, 공기 정화용 활성탄 성형체의 성형 전에 활성탄 및 바인더와의 혼합을 통해 포함되어, 공기 정화용 활성탄 성형체의 표면 및 내부에 분산되어 있다. According to an embodiment of the present invention, the activated carbon molded body for air purification is manufactured by molding a mixture including activated carbon, an air purification agent, and a binder. At this time, the air purifying agent is not included through attachment (coating) after forming the activated carbon molded body for air purifying, but is included through mixing with activated carbon and a binder before forming the activated carbon molded body for air purifying, so that the surface and inside of the activated carbon molded body for air purifying are distributed in
또한, 본 발명은, In addition, the present invention,
공기 정화를 위해 사용되는 공기 정화용 활성탄 성형체의 제조방법으로서, A method of manufacturing an activated carbon molded body for air purification used for air purification,
활성탄을 준비하는 제1단계; A first step of preparing activated carbon;
활성탄, 성형제, 공기 정화제, 바인더 및 분산 용매를 포함하는 슬러리를 얻는 제2단계; A second step of obtaining a slurry containing activated carbon, a molding agent, an air purifying agent, a binder and a dispersing solvent;
상기 슬러리를 압출하여 예비 성형체를 성형하는 제3단계; 및 A third step of extruding the slurry to form a preform; and
상기 예비 성형체를 성형체로 사이징(sizing)하는 제4단계를 포함하는 공기 정화용 활성탄 성형체의 제조방법을 제공한다. It provides a method for manufacturing an activated carbon molded body for air purification comprising a fourth step of sizing the preform into a molded body.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 활성탄은, 비표면적과 기공 구조가 서로 다른 제1활성탄과 제2활성탄을 포함한다. 이때, 상기 제1활성탄은, 비표면적이 1,000 ~ 1,800 ㎡/g이고, 활성탄의 전체 기공 부피 중에서 기공 크기가 2 nm 이하인 마이크로 기공(micro pore)이 차지하는 마이크로 부피 분율이 65% 이상인 활성탄을 포함한다. 또한, 상기 제2활성탄은, 비표면적이 1,400 ~ 2,100 ㎡/g이고, 활성탄의 전체 기공 부피 중에서 기공 크기가 2 nm를 초과하고 50 nm 이하인 메조 기공(meso pore)이 차지하는 메조 부피 분율이 55% 이상인 활성탄을 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the activated carbon includes first activated carbon and second activated carbon having different specific surface areas and pore structures. At this time, the first activated carbon includes activated carbon having a specific surface area of 1,000 to 1,800 m 2 / g and a micro volume fraction occupied by micro pores having a pore size of 2 nm or less among the total pore volume of the activated carbon of 65% or more. . In addition, the second activated carbon has a specific surface area of 1,400 to 2,100 m 2 / g, and a meso volume fraction occupied by meso pores having a pore size exceeding 2 nm and 50 nm or less among the total pore volume of the activated carbon is 55% It contains more than one activated carbon.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 공기 정화제는 적어도 술파닐산(Sulfanilic Acid)을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 공기 정화제는 적어도 술파닐산(Sulfanilic Acid)을 포함하는 제1 공기 정화제; 및 인산(Phosphoric Acid), 질산(Nitric Acid), 염소산(Chloric Acid), 황산(Sulfuric Acid), 술폰산(Sulfonic Acid), 우레아(Urea) 및 아민(Amine)계 등으로부터 선택된 하나 이상의 제2 공기 정화제를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the air purifying agent may include at least sulfanilic acid. According to another embodiment of the present invention, the air purifier comprises a first air purifier comprising at least sulfanilic acid; and at least one second air purifier selected from phosphoric acid, nitric acid, chloric acid, sulfuric acid, sulfonic acid, urea, and amine. can include
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 제3단계에서는, 상기 슬러리를 압출기에서 압출하여 펠렛 형상의 예비 성형체를 성형한 다음, 상기 펠렛 형상의 예비 성형체를 건조시키고, 상기 제4단계에서는, 상기 건조된 펠렛 형상의 예비 성형체를 밀링기에서 파쇄한 다음, 체진동기에서 소정 크기로 분리하여 사이징(sizing)할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the third step, the slurry is extruded from an extruder to form a pellet-shaped preform, and then the pellet-shaped preform is dried, and in the fourth step, the dried After crushing the pellet-shaped preform in a mill, it can be separated into a predetermined size in a sieve vibrator and sizing.
또한, 본 발명은, 상기 공기 정화용 활성탄 성형체를 포함하는 공기청정기를 제공한다. In addition, the present invention provides an air purifier including the activated carbon molded body for air purification.
본 발명은, 적어도 공기 정화 성능이 개선되고 제조비용을 절감할 수 있는 효과를 갖는다. The present invention has an effect of improving at least air purification performance and reducing manufacturing cost.
구체적으로, 본 발명에 따르면, 적어도 5대 유해가스 및 악취 등에 대한 높은 제거효율을 갖는다. 또한, 본 발명에 따르면, 탄화 및 활성화 공정 없이 원재료를 활성탄으로 사용하고 첨착 공정 없이 단일 공정으로 생산이 가능하여, 설비비용 및 제조비용이 절감되어 높은 경제성을 갖는다. Specifically, according to the present invention, it has high removal efficiency for at least five harmful gases and odors. In addition, according to the present invention, raw materials are used as activated carbon without a carbonization and activation process and can be produced in a single process without an impregnation process, thereby reducing equipment costs and manufacturing costs, thereby having high economic efficiency.
도 1은 본 발명의 실시예에서 사용된 마이크로 활성탄('활성탄 1100')의 기공 분포도를 보인 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 사용된 마이크로 활성탄('활성탄 1600')의 기공 분포도를 보인 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 사용된 메조 활성탄('활성탄(메조)')의 기공 분포도를 보인 그래프이다. 1 is a graph showing the pore distribution of micro-activated carbon ('activated carbon 1100') used in Examples of the present invention.
2 is a graph showing the pore distribution of micro-activated carbon ('activated carbon 1600') used in Examples of the present invention.
3 is a graph showing the pore distribution of meso activated carbon ('activated carbon (meso)') used in Examples of the present invention.
본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 용어 "하나 이상"은 하나 또는 둘 이상의 복수를 의미한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 용어 "제1", "제2" 및 "제3" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되며, 각 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. The term "and/or" used in the present invention is used to mean including at least one or more of the elements listed before and after. As used herein, the term "one or more" means one or a plurality of two or more. In addition, the terms "first", "second", and "third" used in the present invention are used to distinguish one component from another component, and each component is defined by the above terms. It is not limited.
본 발명은 제1형태에 따라서, 공기 정화를 위해 사용되는 공기 정화용 활성탄 성형체를 제공한다. 본 발명은 제2형태에 따라서, 공기 정화를 위해 사용되는 공기 정화용 활성탄 성형체의 제조방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 제3형태에 따라서, 본 발명에 따른 공기 정화용 활성탄 성형체를 포함하는 공기청정기를 제공한다. According to a first aspect, the present invention provides an activated carbon molded article for air purification used for air purification. According to the second aspect, the present invention provides a method for manufacturing an activated carbon molded body for air purification used for air purification. Further, according to a third aspect, the present invention provides an air purifier including the molded activated carbon for air purification according to the present invention.
본 발명에 따른 공기 정화용 활성탄 성형체(이하, 경우에 따라서 「활성탄 성형체」로 약칭한다.)는, 본 발명의 실시예에 따라서 공기 정화를 위한 유효성분으로서 활성탄 및 공기 정화제를 포함하되, 이에 더하여 상기 활성탄과 공기 정화제를 결합시키기 위한 바인더(binder)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 활성탄 성형체는, 본 발명의 다른 실시예에 따라서 성형성을 위한 성형제를 더 포함할 수 있다. 상기 성형제는 본 발명에 따른 활성탄 성형체의 성형 시 적어도 성형성을 개선하고, 이는 또한 활성탄과 공기 정화제의 결합력 향상 및/또는 공기 정화 성능을 개선할 수 있는 것으로부터 선택된다. An activated carbon molded article for air purification according to the present invention (hereinafter, abbreviated as “activated carbon molded article” in some cases) according to an embodiment of the present invention includes activated carbon and an air purifying agent as active ingredients for air purification, in addition to the above It includes a binder for binding the activated carbon and the air purifier. In addition, the activated carbon molded article according to the present invention may further include a molding agent for moldability according to another embodiment of the present invention. The molding agent is selected from those capable of improving at least moldability during molding of the activated carbon molded article according to the present invention, which can also improve the binding force of the activated carbon and the air purifier and/or improve the air purifying performance.
본 발명에 따른 활성탄 성형체는 공기 정화를 위해 사용되는 것이라면, 그의 적용 대상물(장치나 설비), 형상(형태) 및 크기(규격) 등은 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 활성탄 성형체는 공장 등의 각종 산업 현장에는 물론이고 일반 가정, 사무실 및 자동차 등에 설치되는 공기 정화 시스템에 적용될 수 있으며, 예를 들어 공기청정기나 환기장치 등에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 활성탄 성형체는, 예시적인 적용 형태에 따라서 가정용이나 사무용 공기청정기의 필터로 적용되어, 실내의 유해가스 및 악취 등을 흡착, 제거하기 위해 사용될 수 있다. As long as the activated carbon molded article according to the present invention is used for air purification, its applicable object (device or facility), shape (form) and size (standard) are not limited. The activated carbon molded article according to the present invention can be applied not only to various industrial sites such as factories, but also to air purifying systems installed in homes, offices, and automobiles. For example, it can be applied to air purifiers or ventilation devices. The activated carbon molded article according to the present invention may be applied as a filter of a household or office air purifier according to an exemplary application form, and may be used to adsorb and remove harmful gases and odors in the room.
본 발명에 따른 활성탄 성형체는, 예를 들어 펠렛형, 원통형, 원반형, 허니컴 구조형 및/또는 다면체 등의 형상을 갖거나, 필름(또는 시트) 형상 또는 소정의 입체적 형상를 가지는 필터 구조체의 형태를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 활성탄 성형체는, 일례를 들어 펠렛 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 펠렛은 약 0.5mm ~ 20mm의 직경과 약 0.5mm ~ 30mm의 길이를 가질 수 있으나, 이에 의해 한정되는 것은 아니다. 하나의 실시예에 따라서, 본 발명에 따른 활성탄 성형체는 약 1mm ~ 10mm의 직경과 약 1mm ~ 20mm의 길이를 가지는 펠렛일 수 있으며, 이 경우 상기 펠렛은 필터 케이스 내에 충진된 형태로 구성되어, 공기청정기 등의 필터로 유용하게 사용될 수 있다. The activated carbon molded article according to the present invention may have, for example, a pellet, cylindrical, disk, honeycomb structure, and/or polyhedral shape, or a filter structure having a film (or sheet) shape or a predetermined three-dimensional shape. there is. The activated carbon molded article according to the present invention may have, for example, a pellet shape. In this case, the pellet may have a diameter of about 0.5 mm to 20 mm and a length of about 0.5 mm to 30 mm, but is not limited thereto. According to one embodiment, the activated carbon molded article according to the present invention may be a pellet having a diameter of about 1 mm to 10 mm and a length of about 1 mm to 20 mm. In this case, the pellet is configured in a form filled in a filter case, air It can be usefully used as a filter such as a purifier.
또한, 본 발명에 따른 활성탄 성형체는 압출 및/또는 사출 등의 성형 방법으로 제조될 수 있다. 하나의 실시예에 따라서, 본 발명에 따른 활성탄 성형체는 별도의 첨착 공정(침지나 분사 등의 코팅 공정) 없이 활성탄, 공기 정화제 및 바인더를 모두 포함하는 혼합물의 성형에 의해 제조될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 활성탄 성형체는 활성탄, 공기 정화제 및 바인더를 포함하되, 상기 공기 정화제는 활성탄 성형체의 성형 후에 별도의 첨착(침지나 분사 등의 코팅)을 통해 포함되지 않고, 활성탄 성형체의 성형 전에 활성탄 및 바인더와의 사전 혼합을 통해 활성탄 성형체에 포함된다. 이에 따라, 상기 공기 정화제는 활성탄 성형체의 표면에만 코팅되어 있지 않고, 활성탄 성형체의 표면에는 물론 내부에까지 활성탄 성형체의 전체 영역에 걸쳐 균일하게 분산(분포)되어 있다. In addition, the activated carbon molded article according to the present invention may be manufactured by a molding method such as extrusion and/or injection. According to one embodiment, the activated carbon molded body according to the present invention can be manufactured by molding a mixture including activated carbon, an air purifying agent, and a binder without a separate impregnation process (coating process such as dipping or spraying). That is, the activated carbon molded body according to an embodiment of the present invention includes activated carbon, an air purifier, and a binder, but the air purifier is not included through a separate attachment (coating such as dipping or spraying) after molding the activated carbon molded body, and the activated carbon molded body It is included in the activated carbon molded body through pre-mixing with the activated carbon and the binder before molding. Accordingly, the air purifying agent is not coated only on the surface of the activated carbon molded body, but is uniformly dispersed (distributed) throughout the entire area of the activated carbon molded body, not only on the surface but also inside the activated carbon molded body.
보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 활성탄 성형체는, 그의 성형 전에 활성탄, 공기 정화제 및 바인더를 모두 포함하는 혼합물(슬러리)을 얻고, 상기 혼합물(슬러리)을 소정의 형상(예를 들어, 펠렛 등)으로 성형하는 방법으로 제조되어, 상기 공기 정화제는 성형 후의 첨착(코팅)에 의하지 않고, 성형 전에 활성탄 및 바인더와의 사전 혼합에 의해 포함된다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 활성탄 성형체는 활성탄 100중량부에 대하여 공기 정화제 5 ~ 20중량부 및 바인더 5 ~ 20중량부를 포함하는 혼합물로부터 압출 성형에 의해 제조될 수 있다. More specifically, the activated carbon molded body according to the embodiment of the present invention obtains a mixture (slurry) containing all of the activated carbon, an air purifier and a binder before its molding, and forms the mixture (slurry) into a predetermined shape (eg, pellets). etc.), the air purifying agent is not impregnated (coated) after molding, but is incorporated by prior mixing with activated carbon and a binder before molding. At this time, the activated carbon molded body according to an embodiment of the present invention may be manufactured by extrusion molding from a mixture including 5 to 20 parts by weight of an air purifying agent and 5 to 20 parts by weight of a binder based on 100 parts by weight of activated carbon.
위와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공기 정화제를 포함시키기 위한 별도의 첨착(코팅) 공정, 공기 정화제 용액의 제조 공정 및 폐기물 처리 공정(첨착 후에 폐기되는 공기 정화제 폐용액의 처리 공정) 등이 배제되어, 활성탄 성형체의 전체적인 제조 공정 및 후처리 공정이 단순해진다. 이에 따라, 첨착(코팅)을 통해 공기 정화제를 포함시킨 경우보다 적어도 높은 경제성을 갖는다. 또한, 위와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공기 정화제가 성형 전에 사전 혼합을 통해 활성탄과 균일하게 혼합되어 활성탄 성형체의 전체 영역(표면 및 내부)에 걸쳐 활성탄과 함께 균일한 분포로 분산되어 있음으로 인해, 본 발명의 실시예에 따른 활성탄 성형체는 그의 표면 및 내부의 전체 영역에 걸쳐 균질한 공기 정화 성능(유해가스 흡착능 등)을 갖는다. According to the embodiment of the present invention as described above, a separate attachment (coating) process for including the air purifier, a manufacturing process of an air purifying agent solution, and a waste treatment process (process of treating waste air purifying agent waste solution discarded after attachment), etc. excluded, the overall manufacturing process and post-treatment process of the activated carbon molded body is simplified. Accordingly, it has at least higher economic efficiency than the case of including the air purifying agent through attachment (coating). In addition, according to the embodiment of the present invention as described above, the air purifying agent is uniformly mixed with the activated carbon through pre-mixing before molding, and is uniformly distributed with the activated carbon over the entire area (surface and inside) of the activated carbon molded body Due to this, the activated carbon molded article according to the embodiment of the present invention has a homogeneous air purification performance (harmful gas adsorbing ability, etc.) over the entire surface and inside of the molded article.
본 발명에 따른 공기청정기는, 본 발명에 따른 활성탄 성형체를 포함하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 공기청정기는, 통상과 같이 공기청정기 본체, 상기 본체의 일측에 형성된 공기 유입구, 상기 본체의 타측에 형성된 공기 배출구, 및 외부 공기의 흡입/토출을 위한 흡입 팬 등을 포함하되, 상기 본체, 공기 유입구 및 공기 배출구 중에서 선택된 어느 하나 이상에 공기 정화용 필터가 장착된 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 공기 정화용 필터는 본 발명에 따른 활성탄 성형체(또는 활성탄 필터)를 포함한다. 또한, 상기 공기 정화용 필터는 통상의 부직포 필터, 항균 필터 및 헤파(HEPA) 필터 등으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 더 포함할 수 있다. The air purifier according to the present invention is not particularly limited as long as it includes the activated carbon molded body according to the present invention. The air purifier according to the present invention includes, as usual, an air purifier body, an air inlet formed on one side of the body, an air outlet formed on the other side of the body, and a suction fan for intake/discharge of external air. It may have a structure in which an air purification filter is mounted on at least one selected from the main body, an air inlet, and an air outlet. At this time, the filter for air purification includes an activated carbon molded body (or activated carbon filter) according to the present invention. In addition, the filter for air purification may further include one or two or more selected from a conventional non-woven fabric filter, an antibacterial filter, and a HEPA filter.
한편, 본 발명에 따른 공기 정화용 활성탄 성형체의 제조방법(이하, 경우에 따라서 「활성탄 성형체의 제조방법」, 또는 「제조방법」으로 약칭한다.)은, [1] 활성탄을 준비하는 제1단계; [2] 활성탄, 성형제, 공기 정화제, 바인더 및 분산 용매를 포함하는 슬러리를 얻는 제2단계; [3] 상기 슬러리를 압출하여 예비 성형체(압출물)를 성형하는 제3단계; 및 [4] 상기 예비 성형체(압출물)를 소정 크기의 성형체로 사이징(sizing)하는 제4단계를 포함한다. On the other hand, the method for manufacturing an activated carbon molded article for air purification according to the present invention (hereinafter, abbreviated as "an activated carbon molded article manufacturing method" or "manufacturing method" depending on the case) includes [1] a first step of preparing activated carbon; [2] a second step of obtaining a slurry containing activated carbon, a molding agent, an air purifying agent, a binder and a dispersing solvent; [3] a third step of extruding the slurry to form a preform (extruded product); and [4] a fourth step of sizing the preform (extruded product) into a molded object having a predetermined size.
이하, 본 발명에 따른 제조방법의 각 단계별 실시예를 설명하면서 본 발명에 따른 활성탄 성형체의 구체적인 실시예를 함께 설명한다. 또한, 이하에서는 경우에 따라서 상기 성형체가 펠렛인 경우를 예로 들어 설명한다. Hereinafter, specific examples of the activated carbon molded body according to the present invention will be described together while explaining examples of each step of the manufacturing method according to the present invention. In addition, in the following, a case in which the molded body is a pellet will be described as an example in some cases.
[1] 제1단계 - 활성탄 [1] Step 1 - Activated Carbon
상기 활성탄은 원료를 탄화 및 활성화시켜 제조한 분말 상으로서, 이는 식물계(야자껍질이나 목질 등), 석탄계 및/또는 석유계 등으로부터 선택된 원료를 탄화시킨 후, 화학적 활성화 및/또는 물리적 활성화를 통해 활성화시킨 것으로부터 선택될 수 있다. 상기 화학적 활성화는 NaOH 및/또는 KOH 등의 알칼리 활성화제를 이용한 알칼리 활성화를 예로 들 수 있으며, 상기 물리적 활성화는 CO2 분위기 및/또는 스팀(steam) 분위기 하에서 진행하는 가스 활성화를 예로 들 수 있다. The activated carbon is in the form of a powder prepared by carbonizing and activating a raw material, which is activated through chemical activation and/or physical activation after carbonizing a raw material selected from plants (coconut shells or wood, etc.), coal, and/or petroleum. It can be selected from those made. The chemical activation may be an example of alkali activation using an alkali activator such as NaOH and/or KOH, and the physical activation may be gas activation under a CO 2 atmosphere and/or a steam atmosphere.
상기 활성탄은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 10 ~ 500 ㎛의 평균 입자 크기(D50)를 가질 수 있으며, 구체적인 예를 들어 50 ~ 300 ㎛, 또는 100 ~ 200 ㎛의 평균 입자 크기(D50)를 가질 수 있다. 또한, 상기 활성탄은 탄화 및 활성화를 진행한 후에 비표면적 및/또는 기공 구조를 위해 열처리를 더 진행한 것으로부터 선택될 수 있다. 상기 열처리는 N2 및/또는 Ar 가스 등의 비활성가스 분위기에서 예를 들어 600℃ ~ 900℃의 온도에서 10분 내지 2시간 동안 진행될 수 있다. The activated carbon is not particularly limited, but may have, for example, an average particle size (D 50 ) of 10 to 500 μm, and specific examples include an average particle size (D 50 ) of 50 to 300 μm, or 100 to 200 μm. ) can have. In addition, the activated carbon may be selected from carbonization and activation, followed by further heat treatment for specific surface area and/or pore structure. The heat treatment may be performed for 10 minutes to 2 hours at a temperature of 600° C. to 900° C. in an inert gas atmosphere such as N 2 and/or Ar gas.
상기 활성탄은, 예를 들어 1,000 ㎡/g 이상의 비표면적과, 0.3 ㎤/g 이상의 기공도(단위 중량당 기공 부피)와, 900 mg/g 이상의 요오드가(요오드 흡착력)를 가지는 것으로부터 선택될 수 있다. 상기 활성탄은, 구체적인 예를 들어 1,000 ~ 3,000 ㎡/g의 비표면적과, 0.3 ~ 2 ㎤/g의 기공도와, 900 ~ 1,200 mg/g의 요오드가(요오드 흡착력)를 가지는 것으로부터 선택될 수 있다. The activated carbon may be selected from those having, for example, a specific surface area of 1,000 m 2 / g or more, a porosity (pore volume per unit weight) of 0.3 cm 3 / g or more, and an iodine number (iodine adsorption capacity) of 900 mg / g or more. there is. The activated carbon may be selected from, for example, having a specific surface area of 1,000 to 3,000 m 2 / g, a porosity of 0.3 to 2 cm 3 / g, and an iodine value (iodine adsorption capacity) of 900 to 1,200 mg / g. .
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 활성탄은, 비표면적과 기공 구조가 서로 다른 2종의 복합 활성탄으로서, 마이크로 기공(micro pore)이 발달한 제1활성탄과 메조 기공(meso pore)이 발달한 제2활성탄을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 활성탄은, 더욱 바람직하게는 아래에서 특정되는 제1활성탄과 제2활성탄을 혼합 사용하는 것이 좋다. According to an embodiment of the present invention, the activated carbon is two types of composite activated carbons having different specific surface areas and pore structures, the first activated carbon with developed micropores and the second activated carbon with developed mesopores. 2 It is preferable to include activated carbon. As for the activated carbon, it is preferable to use a mixture of the first activated carbon and the second activated carbon specified below.
본 발명에서, 마이크로 기공(micro pore)은 활성탄에 존재하는 기공 크기(pore size)가 2 nm 이하인 것(즉, 활성탄에 존재하는 기공의 크기(직경)를 Psize라 할 때, Psize ≤ 2 nm인 기공)을 의미하고, 메조 기공(meso pore)은 활성탄에 존재하는 기공 크기(직경)가 2 nm를 초과하고 50 nm 이하인 것(즉, 2 nm < Psize ≤ 50 nm인 기공)을 의미한다. 매크로 기공(macro pore)은 활성탄에 존재하는 기공 크기(직경)가 50 nm를 초과한 것(즉, Psize ＞ 50 nm인 기공)을 의미한다. In the present invention, micropores are those in which the pore size present in activated carbon is 2 nm or less (ie, when the size (diameter) of pores present in activated carbon is P size , P size ≤ 2 nm), and mesopores mean that the pore size (diameter) present in activated carbon exceeds 2 nm and is less than 50 nm (i.e., pores with 2 nm < P size ≤ 50 nm) do. Macropores refer to those present in activated carbon with a pore size (diameter) exceeding 50 nm (ie, pores with P size > 50 nm).
또한, 본 발명에서, 마이크로 부피 분율(%)은 활성탄의 전체 기공 부피 중에서 마이크로 기공(Psize ≤ 2 nm인 기공)이 차지하는 부피 분율(micro/total, %)을 의미한다. 즉, 본 발명에서, 마이크로 부피 분율(%)은 활성탄에 존재하는 기공들의 총 기공 부피를 100%이라고 할 때, 이 중에서 기공 크기가 2 nm 이하인 마이크로 기공들이 차지하는 부피 비율을 의미한다. 이와 같은 의미로, 메조 부피 분율(%)은 활성탄의 전체 기공 부피 중에서 기공 크기가 2 nm를 초과하고 50 nm 이하인 메조 기공(2 nm < Psize ≤ 50 nm인 기공)이 차지하는 부피 분율(meso/total, %)을 의미하고, 매크로 부피 분율(%)은 활성탄의 전체 기공 부피 중에서 기공 크기가 50 nm를 초과한 매크로 기공(Psize ＞ 50 nm인 기공)이 차지하는 부피 분율(macro/total, %)을 의미한다. In addition, in the present invention, the micro volume fraction (%) means the volume fraction (micro/total, %) occupied by micro pores (pores with P size ≤ 2 nm) in the total pore volume of the activated carbon. That is, in the present invention, the microvolume fraction (%) means the volume ratio occupied by micropores having a pore size of 2 nm or less, when the total pore volume of pores present in activated carbon is 100%. In this sense, the meso volume fraction (%) is the volume fraction ( meso / total, %), and the macro volume fraction (%) is the volume fraction (macro/total, %) occupied by macro pores with a pore size exceeding 50 nm (pores with P size > 50 nm) out of the total pore volume of activated carbon. ) means.
상기 제1활성탄은, 마이크로 기공(Psize ≤ 2 nm인 기공)이 발달한 마이크로 활성탄으로서, 비표면적이 1,000 ~ 1,800 ㎡/g이고, 마이크로 부피 분율이 65% 이상인 활성탄으로부터 선택된다. 상기 제1활성탄은, 예를 들어 50 ~ 300 ㎛의 평균 입자 크기(D50), 또는 100 ~ 200 ㎛의 평균 입자 크기(D50)를 가질 수 있으며, 이는 또한 0.3 ~ 0.9 ㎤/g의 기공도, 또는 0.4 ~ 0.8 ㎤/g의 기공도를 가질 수 있다. 상기 제1활성탄은, 보다 구체적인 실시예에 따라서, 마이크로 부피 분율이 약 75 ~ 95%이고, 메조 부피 분율이 약 5 ~ 25%인 활성탄으로부터 선택될 수 있다. 이러한 제1활성탄은 추가로 매크로 부피 분율을 가질 수 있으며, 예를 들어 0.1 ~ 15%, 또는 0.5 ~ 10%의 매크로 부피 분율을 가질 수 있다. The first activated carbon is a micro-activated carbon with developed micropores (pores having a P size ≤ 2 nm), and is selected from activated carbons having a specific surface area of 1,000 to 1,800 m 2 /g and a micro volume fraction of 65% or more. The first activated carbon may have, for example, an average particle size (D 50 ) of 50 to 300 μm, or an average particle size (D 50 ) of 100 to 200 μm, which may also have pores of 0.3 to 0.9 cm 3 /g degree, or may have a porosity of 0.4 to 0.8 cm 3 /g. According to a more specific embodiment, the first activated carbon may be selected from activated carbons having a micro volume fraction of about 75 to 95% and a meso volume fraction of about 5 to 25%. The first activated carbon may further have a macro volume fraction, for example, 0.1 to 15%, or 0.5 to 10%.
상기 제2활성탄은, 메조 기공(2 nm < Psize ≤ 50 nm인 기공)이 발달한 메조 활성탄으로서, 비표면적이 1,400 ~ 2,100 ㎡/g이고, 메조 부피 분율이 55% 이상인 활성탄으로부터 선택된다. 상기 제2활성탄은, 예를 들어 50 ~ 300 ㎛의 평균 입자 크기(D50), 또는 100 ~ 200 ㎛의 평균 입자 크기(D50)를 가질 수 있으며, 이는 또한 1.2 ~ 1.8 ㎤/g의 기공도, 또는 1.4 ~ 1.6 ㎤/g의 기공도를 가질 수 있다. 상기 제2활성탄은, 보다 구체적인 실시예에 따라서, 메조 부피 분율이 약 60 ~ 90%이고, 마이크로 부피 분율이 약 10 ~ 40%인 활성탄으로부터 선택될 수 있다. 이러한 제2활성탄은 추가로 매크로 부피 분율을 가질 수 있으며, 예를 들어 0.5 ~ 25%, 또는 2 ~ 20%의 매크로 부피 분율을 가질 수 있다. The second activated carbon is a meso-activated carbon with developed meso-pores (2 nm < P size ≤ 50 nm), a specific surface area of 1,400 to 2,100 m/g, and a meso-volume fraction of 55% or more. Selected from activated carbon. The second activated carbon may have, for example, an average particle size (D 50 ) of 50 to 300 μm, or an average particle size (D 50 ) of 100 to 200 μm, which is also 1.2 to 1.8 cm 3 / g of pores degree, or may have a porosity of 1.4 to 1.6 cm 3 /g. According to a more specific embodiment, the second activated carbon may be selected from activated carbons having a meso volume fraction of about 60 to 90% and a micro volume fraction of about 10 to 40%. The second activated carbon may further have a macro volume fraction, for example, 0.5 to 25%, or 2 to 20%.
본 발명의 실험적 고찰에 따르면, 활성탄의 비표면적과 기공 구조(예를 들어, 기공 크기, 기공도 및 기공 부피 분율 등)는 공기 정화에 중요한 기술적 인자로 작용함을 알 수 있었다. 특히, 활성탄의 기공 구조에 따라 유해가스 흡착능(제거효율)은 물론이고 흡착되는 유해가스의 종류 등이 달라짐을 알 수 있었다. According to the experimental study of the present invention, it was found that the specific surface area and pore structure (eg, pore size, porosity, pore volume fraction, etc.) of activated carbon act as important technical factors in air purification. In particular, according to the pore structure of the activated carbon, it was found that the type of harmful gas adsorbed as well as the adsorption capacity (removal efficiency) of harmful gases changed.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 상기한 바와 같은 비표면적과 기공 구조를 가지는 특정의 제1활성탄과 제2활성탄을 복합(혼합)하여 사용하는 경우, 기존의 활성탄을 사용하는 경우보다 유해가스 및 악취 등에 대한 공기 정화 성능이 개선된다. 이는 특히 휘발성 유기화합물(VOCs)에 대한 높은 흡착능을 가지며, 예를 들어 아세트산(Acetic acid), 아세트알데히드(Acetaldehyde), 암모니아(Ammonia), 톨루엔(Toluene) 및 포름알데히드(Formaldehyde)의 적어도 5대 유해가스를 모두 흡착, 제거할 수 있는 높은 흡착능을 갖는다. According to a preferred embodiment of the present invention, when the specific first activated carbon and the second activated carbon having the specific surface area and pore structure as described above are used in combination (mixing), harmful gases and Air purifying performance against odors and the like is improved. It has a particularly high adsorption capacity for volatile organic compounds (VOCs), such as acetic acid, acetaldehyde, ammonia, toluene and formaldehyde. It has a high adsorption capacity that can adsorb and remove all gases.
상기 제1활성탄은 잘 발달된 마이크로 기공 구조를 가짐으로 인해, 이는 예를 들어 포름알데히드(Formaldehyde), 아세트알데히드(Acetaldehyde), 암모니아(Ammonia) 및 아세트산(Acetic acid) 등의 휘발성 유기화합물(VOCs)에 대한 높은 흡착능을 갖는다. 또한, 상기 제2활성탄은 잘 발달된 메조 기공 구조를 가짐으로 인해, 이는 예를 들어 톨루엔(Toluene) 및 벤젠(Benzene) 등과 같은 방향족계이나 아세트산(Acetic acid) 등과 같은 유기산계 등의 휘발성 유기화합물(VOCs)에 대한 높은 흡착능을 갖는다. 이에 따라, 상기 제1활성탄과 제2활성탄을 혼합 사용하는 경우, 적어도 5대 유해가스 모두에 대한 높은 흡착능을 갖는다. Since the first activated carbon has a well-developed microporous structure, it is, for example, volatile organic compounds (VOCs) such as formaldehyde, acetaldehyde, ammonia, and acetic acid has a high adsorption capacity for In addition, since the second activated carbon has a well-developed mesopore structure, it is, for example, volatile organic compounds such as aromatics such as toluene and benzene or organic acids such as acetic acid It has high adsorption capacity for (VOCs). Accordingly, when the first activated carbon and the second activated carbon are mixed and used, a high adsorption capacity for all of at least five harmful gases is obtained.
본 발명의 실시예에 따라서, 상기 활성탄은, 활성탄 전체 중량 기준으로 제1활성탄 55 ~ 95중량%와 제2활성탄 5 ~ 45중량%를 포함하는 것이 좋다. 구체적으로, 상기 제1활성탄과 제2활성탄을 혼합 사용함에 있어, 상기 제1활성탄과 제2활성탄을 55 ~ 95 : 5 ~ 45의 중량비로 혼합하여, 상기 제2활성탄을 제1활성탄보다 낮은 함량으로 사용하는 것이 좋다. 이때, 상기 제2활성탄의 함량이 5중량% 미만으로서 너무 적은 경우, 예를 들어 5대 유해가스 중에서 톨루엔(Toluene)이나 아세트산(Acetic acid) 등에 대한 흡착능이 낮아질 수 있다. 그리고 상기 제2활성탄의 함량이 45중량%를 초과하여 너무 많은 경우, 상대적으로 제1활성탄의 함량이 낮아져 예를 들어 5대 유해가스 중에서 포름알데히드(Formaldehyde) 및 아세트알데히드(Acetaldehyde) 등에 대한 흡착능이 낮아질 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 활성탄은 제1활성탄 55 ~ 95중량%와 제2활성탄 5 ~ 45중량%로 혼합 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 제1활성탄 60 ~ 90중량%와 제2활성탄 10 ~ 40중량%로 혼합 사용하는 것이 좋다. According to an embodiment of the present invention, the activated carbon preferably includes 55 to 95% by weight of the first activated carbon and 5 to 45% by weight of the second activated carbon based on the total weight of the activated carbon. Specifically, when mixing and using the first activated carbon and the second activated carbon, the first activated carbon and the second activated carbon are mixed in a weight ratio of 55 to 95: 5 to 45, and the content of the second activated carbon is lower than that of the first activated carbon. It is good to use as At this time, if the content of the second activated carbon is too small, such as less than 5% by weight, for example, adsorption capacity for toluene or acetic acid among the five harmful gases may be lowered. And when the content of the second activated carbon is too large, exceeding 45% by weight, the content of the first activated carbon is relatively low, for example, the adsorption capacity for formaldehyde and acetaldehyde among the five harmful gases is reduced. can be lowered In consideration of this point, it is preferable to use a mixture of 55 to 95% by weight of the first activated carbon and 5 to 45% by weight of the second activated carbon, more preferably 60 to 90% by weight of the first activated carbon and the second activated carbon. It is good to mix and use at 10 to 40% by weight.
[2] 제2단계 - 슬러리 제조(혼합)[2] Step 2 - Preparation of slurry (mixing)
활성탄 성형체의 제조를 위한 슬러리를 얻는다. 상기 슬러리는 활성탄, 성형제, 공기 정화제, 바인더 및 분산 용매를 포함하도록 혼합하여 얻는다. 이때, 상기 활성탄은, 바람직하게는 상기한 바와 같은 제1활성탄과 제2활성탄을 포함하는 복합 활성탄을 사용한다. A slurry for the production of an activated carbon molded body is obtained. The slurry is obtained by mixing activated carbon, a molding agent, an air purifying agent, a binder, and a dispersing solvent. At this time, the activated carbon is preferably a composite activated carbon including the first activated carbon and the second activated carbon as described above.
본 발명의 실시예에 따라서, 본 단계(혼합)는 활성탄과 성형제를 혼합한 제1혼합물을 얻는 제1혼합 단계; 및 상기 제1혼합물에 공기 정화제, 바인더 및 분산 용매를 혼합한 슬러리를 얻는 제2혼합 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1혼합 단계에서는, 바람직하게는 제1활성탄, 제2활성탄 및 성형제를 적절한 함량으로 혼합하여 제1혼합물을 얻는다. According to an embodiment of the present invention, this step (mixing) includes a first mixing step of obtaining a first mixture obtained by mixing activated carbon and a molding agent; and a second mixing step of obtaining a slurry obtained by mixing the first mixture with an air purifying agent, a binder, and a dispersing solvent. In the first mixing step, preferably, a first mixture is obtained by mixing the first activated carbon, the second activated carbon, and the molding agent in an appropriate amount.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 본 단계(혼합)는 활성탄과 성형제를 혼합한 제1혼합물을 얻는 제1혼합 단계; 공기 정화제, 바인더 및 분산 용매를 혼합한 제2혼합물을 얻는 제2혼합 단계; 및 상기 제1혼합물과 제2혼합물을 혼합하여 슬러리를 얻는 제3혼합 단계를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, this step (mixing) includes a first mixing step of obtaining a first mixture obtained by mixing activated carbon and a molding agent; a second mixing step of obtaining a second mixture obtained by mixing an air purifier, a binder, and a dispersion solvent; and a third mixing step of obtaining a slurry by mixing the first mixture and the second mixture.
상기 성형제는 활성탄 성형체의 성형 시 성형성을 위한 것으로서, 이는 펠렛 압출 시 토출성에 유리한 강점을 가지는 것, 및/또는 각 성분들(활성탄 및 공기 정화제 등)을 응집(결합)시켜 활성탄 성형체의 형태 유지성을 부여할 수 있는 것으로부터 선택될 수 있다. 상기 성형제는, 바람직하게는 성형성을 가짐과 함께 공기 정화 성능을 개선할 수 있는 것으로부터 선택될 수 있다. The molding agent is for moldability during molding of the activated carbon molded body, which has an advantage in ejection property during pellet extrusion, and/or aggregates (combines) each component (activated carbon and air purifier, etc.) to form an activated carbon molded body. It can be selected from those capable of imparting retention. The molding agent may be preferably selected from those capable of improving air purifying performance while having moldability.
상기 성형제는 유기물 및/또는 무기물로부터 선택될 수 있다. 상기 유기물은 예를 들어 석유 화학 공정 등에서 부산물로 발생되는 콜타르(coal tar)나 콜타르 피치(coal tar pitch) 등과 같은 콜타르피치계 등을 들 수 있다. 상기 콜타르피치계는 자체적인 점성으로 활성탄 및 공기 정화제를 응집(결합)시키면서 압출 시 양호한 토출성을 부여할 수 있다. The molding agent may be selected from organic and/or inorganic substances. The organic material may be, for example, a coal tar pitch system such as coal tar or coal tar pitch generated as a by-product in a petrochemical process. The coal tar pitch system can impart good ejection properties during extrusion while aggregating (binding) the activated carbon and the air purifying agent due to its own viscosity.
또한, 상기 무기물은, 예를 들어 벤토나이트계, 제올라이트계, 지르코니아계 및/또는 알루미나계 등으로부터 선택된 무기 분말을 사용할 수 있다. 이러한 무기물은 물(분산 용매)과의 혼합에 의해 소정의 점성을 갖게 되어 활성탄 및 공기 정화제를 응집(결합)시키면서 압출 시 양호한 토출성을 부여할 수 있다. In addition, the inorganic material may be, for example, an inorganic powder selected from bentonite, zeolite, zirconia, and/or alumina. These inorganic materials have a predetermined viscosity by mixing with water (dispersion solvent), and thus can provide good ejection properties during extrusion while aggregating (bonding) the activated carbon and the air purifying agent.
하나의 실시예에 따라서, 상기 성형제는 적절한 비표면적 및 기공 구조를 가지는 미세 다공질의 무기물로부터 선택될 수 있으며, 예를 들어 제올라이트3A, 제올라이트4A 및/또는 제올라이트5A 등으로부터 선택된 제올라이트계를 사용할 수 있다. 이러한 미세 다공질의 제올라이트계를 사용하는 경우, 성형성을 갖게함과 동시에 비표면적 및 기공 구조를 통해 공기 정화 성능(유해가스 흡착능 등)도 개선될 수 있다. According to one embodiment, the molding agent may be selected from microporous inorganic materials having an appropriate specific surface area and pore structure, and for example, a zeolite system selected from zeolite 3A, zeolite 4A, and/or zeolite 5A may be used. there is. In the case of using such a microporous zeolite system, moldability can be obtained and air purification performance (harmful gas adsorption capacity, etc.) can be improved through the specific surface area and pore structure.
상기 성형제는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 활성탄 100중량부에 대하여 2 ~ 50중량부를 사용할 수 있으며, 구체적인 예를 들어 5 ~ 40중량부, 또는 10 ~ 30중량부를 사용할 수 있다. The molding agent is not particularly limited, but may be used in an amount of 2 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of activated carbon, and for example, 5 to 40 parts by weight or 10 to 30 parts by weight.
상기 공기 정화제는 공기 정화 성능(유해가스 흡착능 등)을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 산계 화합물, 염기계 화합물 및/또는 이들의 염 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 공기 정화제는, 예를 들어 술파닐산(Sulfanilic Acid), 인산(Phosphoric Acid), 질산(Nitric Acid), 염소산(Chloric Acid), 황산(Sulfuric Acid) 및 술폰산(Sulfonic Acid) 등으로부터 선택된 적어도 하나의 산계; 우레아(Urea)나 아민(Amine)계 등의 염기계 화합물; 및/또는 이들의 염 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 아민(Amine)계는 지방족 아민(알킬 아민)이나 방향족 아민 등을 사용할 수 있으며, 일례를 들어 디에틸렌 트리아민(Diethylene triamine) 등을 사용할 수 있다. The air purifying agent is not particularly limited as long as it has air purifying performance (adsorption of harmful gases, etc.), and may be selected from acid-based compounds, basic compounds, and/or salts thereof. The air purifying agent is, for example, at least one selected from sulfanilic acid, phosphoric acid, nitric acid, chloric acid, sulfuric acid, and sulfonic acid. mountain system; basic compounds such as urea or amine; and/or salts thereof. The amine system may use an aliphatic amine (alkyl amine) or an aromatic amine, and for example, diethylene triamine may be used.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 상기 공기 정화제는 적어도 술파닐산(Sulfanilic Acid)을 포함하는 것이 좋다. 상기 술파닐산(Sulfanilic Acid)은 적어도 5대 유해가스에 대한 높은 흡착능을 가져 본 발명에 바람직하게 적용될 수 있다. 상기 공기 정화제는 적어도 술파닐산(Sulfanilic Acid)을 포함하되, 여기에 산계, 염기계 및/또는 이들의 염 중에서 선택된 하나 이상을 더 혼합하여 사용할 수 있다. 구체적인 실시예에 따라서, 상기 공기 정화제는 술파닐산(Sulfanilic Acid)으로부터 선택된 제1 공기 정화제; 및 인산(Phosphoric Acid), 질산(Nitric Acid), 염소산(Chloric Acid), 황산(Sulfuric Acid), 술폰산(Sulfonic Acid), 우레아(Urea) 및 아민(Amine)계 등으로부터 선택된 하나 이상의 제2 공기 정화제를 포함할 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the air purifier preferably contains at least sulfanilic acid. The sulfanilic acid has a high adsorption capacity for at least five harmful gases and can be preferably applied to the present invention. The air purifying agent includes at least sulfanilic acid, and at least one selected from acids, bases, and/or salts thereof may be further mixed and used. According to a specific embodiment, the air purifier may include a first air purifier selected from sulfanilic acid; and at least one second air purifier selected from phosphoric acid, nitric acid, chloric acid, sulfuric acid, sulfonic acid, urea, and amine. can include
상기 공기 정화제는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 활성탄 100중량부에 대하여 1 ~ 25중량부를 사용할 수 있으며, 구체적인 예를 들어 5 ~ 20중량부를 사용할 수 있다. The air purifier is not particularly limited, but may be used in an amount of 1 to 25 parts by weight, for example, 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of activated carbon.
상기 바인더는 결합력(접착성)을 가지는 것이면 좋으며, 이는 예를 들어 셀룰로오스계, 비닐계 및/또는 검(Gum)계 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 바인더는, 구체적인 예를 들어 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxylmethly Cellulose), 하이드록시에틸셀룰로오스(Hydroxylethly Cellulose), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(Hydorxypropylmethyl Cellulose), 폴리비닐알코올(Polyvinyl Alcohol), 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl Acetate), 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-Vinyl Acetate), 잔탄검(Xanthan Gum), 아라비아검(Arabic Gum) 및 구아검(Guar Gum) 등으로부터 선택된 하나 이상의 유기 바인더를 사용할 수 있다. 이러한 유기 바인더는 펠렛의 강도, 토출성 및 형상 유지성 등에서 장점이 있다.The binder may have bonding strength (adhesiveness), and may be selected from, for example, cellulose-based, vinyl-based, and/or gum-based binders. The binder, for example, Carboxylmethly Cellulose, Hydroxylethyl Cellulose, Hydroxypropylmethyl Cellulose, Polyvinyl Alcohol, Polyvinyl Acetate At least one organic binder selected from ethylene-vinyl acetate, xanthan gum, arabic gum, and guar gum may be used. These organic binders have advantages in pellet strength, ejectability, and shape retention.
상기 바인더는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 활성탄 100중량부에 대하여 0.1 ~ 25중량부를 사용할 수 있으며, 구체적인 예를 들어 5 ~ 20중량부를 사용할 수 있다. The binder is not particularly limited, but may be used in an amount of 0.1 to 25 parts by weight, for example, 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of activated carbon.
상기 분산 용매는 물 및/또는 탄화수소계(유기 용제) 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 탄화수소계는, 예를 들어 바인더의 종류에 따라 알코올류(메탄올, 에탄올 등), 케톤류(메틸에틸케톤 등), 글리콜류(부틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등) 및/또는 글리세린 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 분산 용매는, 적어도 물을 포함할 수 있다.The dispersion solvent may be selected from water and/or hydrocarbon-based (organic solvent) and the like. The hydrocarbons may be selected from, for example, alcohols (methanol, ethanol, etc.), ketones (methyl ethyl ketone, etc.), glycols (butylene glycol, propylene glycol, etc.) and/or glycerin, depending on the type of binder. there is. The dispersion solvent may contain at least water.
상기 분산 용매는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 활성탄 100중량부에 대하여 20 ~ 200중량부를 사용할 수 있으며, 구체적인 예를 들어 50 ~ 150중량부를 사용할 수 있다. The dispersion solvent is not particularly limited, but may be used in an amount of 20 to 200 parts by weight, for example, 50 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of activated carbon.
[제3단계] 성형 [Step 3] Molding
상기 슬러리를 이용하여 소정의 형상을 가지는 예비 성형체(압출물)을 압출 성형한다. 상기 슬러리를 압출기에 투입하여, 예를 들어 펠렛 형상의 예비 성형체로 성형할 수 있다. 상기 압출기는 수평 압출기 및/또는 수직 압출기 등을 사용할 수 있으며, 이러한 압출기를 통해 예를 들어 약 1mm ~ 10mm의 직경, 또는 약 2mm ~ 5mm의 직경을 가지는 펠렛 형상의 예비 성형체를 성형할 수 있다. 이와 같이 압출을 진행한 후에는 상기 예비 성형체(압출물)에 대해 적절한 온도(예들 들어, 80℃ ~ 150℃)에서 건조를 진행할 수 있다. A preform (extrudate) having a predetermined shape is extruded using the slurry. Injecting the slurry into an extruder, it can be molded into, for example, a pellet-shaped preform. The extruder may use a horizontal extruder and / or a vertical extruder, and the like, and through such an extruder, for example, a pellet-shaped preform having a diameter of about 1 mm to 10 mm or about 2 mm to 5 mm can be molded. After the extrusion is performed in this way, drying may be performed at an appropriate temperature (eg, 80° C. to 150° C.) for the preform (extruded product).
[제4단계] 사이징(sizing)[Step 4] Sizing
상기 압출을 통해 얻어진 예비 성형체(압출물)를 소정 크기의 성형체로 사이징(sizing)한다. 본 발명에서, 사이징(sizing)은 상기 예비 성형체(압출물)를 절단, 파쇄(분쇄) 및/또는 분급 공정 등을 통해 적절한 크기(규격)로 가공하여 분리하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 이러한 사이징은, 압출 후에 진행(건조시키기 전)하거나, 압출 후 건조시킨 다음에 진행할 수 있다. The preform (extrudate) obtained through the extrusion is sized into a molded object of a predetermined size. In the present invention, sizing is not particularly limited as long as the preform (extrudate) is processed and separated into an appropriate size (standard) through cutting, crushing (crushing) and/or classification processes. This sizing can proceed after extrusion (before drying) or after extrusion and drying.
상기 사이징은, 본 발명의 실시예에 따라서, 절단기를 이용하여 예비 성형체를 균일한 길이(예를 들어, 1mm ~ 20mm의 길이, 또는 2mm ~ 10mm의 길이)로 절단하는 절단 공정을 포함할 수 있다. 이때, 상기 절단기는 압출기의 후단에 설치되어 압출기로부터 토출되는 예비 성형체를 압출 직후에 절단할 수 있으며, 절단 후에는 건조가 진행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the sizing may include a cutting process of cutting the preform into a uniform length (eg, 1 mm to 20 mm in length, or 2 mm to 10 mm in length) using a cutter. . At this time, the cutter is installed at the rear end of the extruder to cut the preform discharged from the extruder immediately after extrusion, and drying may proceed after cutting.
상기 사이징은, 본 발명의 다른 실시예에 따라서, 압출 후 건조된 예비 성형체를 밀링기에 투입하여 상기 밀링기에서 적절한 크기로 파쇄(분쇄)하는 파쇄 공정과, 상기 파쇄(분쇄)된 성형체를 분급하여 균일한 크기의 성형체로 분리하는 분리 공정을 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the sizing is performed by introducing the preform dried after extrusion into a mill and crushing (pulverizing) it into an appropriate size in the mill, and classifying the crushed (pulverized) molded body to be uniform. It may include a separation process of separating into molded bodies of one size.
상기 파쇄 공정에서는, 예를 들어 핀밀(Pin Mill)이나 볼밀(Ball Mill) 등의 밀링기를 이용할 수 있다. 이때, 상기 밀링기의 회전 속도(rpm) 및/또는 밀링 시간 등을 조절하여 원하는 크기(길이)를 갖도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 회전 속도(rpm)나 밀링 시간을 느리게 하거나 짧게 하는 경우, 큰 크기로 사이징할 수 있으며, 회전 속도(rpm)나 밀링 시간을 빠르게 하거나 길게 하는 경우, 비교적 작은 크기로 사이징할 수 있다. In the crushing step, for example, a milling machine such as a pin mill or a ball mill can be used. At this time, it can be controlled to have a desired size (length) by adjusting the rotation speed (rpm) and/or milling time of the milling machine. For example, when the rotation speed (rpm) or milling time is slow or shortened, it can be sized to a large size, and when the rotation speed (rpm) or milling time is increased or lengthened, it can be sized to a relatively small size. .
또한, 상기 분리 공정에서는, 예를 들어 체진동기를 이용하여 진동과 체가름을 진행할 수 있다. 이때, 상기 체진동기에 예를 들어 약 8 ~ 30 mesh의 체가름 망을 설치하여, 미분말 등의 불량품은 분리 제거하고, 원하는 규격의 펠렛(예를 들어, 약 2mm ~ 5mm의 직경과 2mm ~ 10mm의 길이를 가지는 펠렛)을 분리하여 수거할 수 있다. In addition, in the separation process, vibration and sieving may be performed using, for example, a sieve vibrator. At this time, a sieve net of about 8 to 30 mesh is installed in the sieve shaker to separate and remove defective products such as fine powder, and pellets of the desired standard (eg, about 2 mm to 5 mm in diameter and 2 mm to 10 mm Pellets having a length of ) can be separated and collected.
위와 같은 파쇄 공정과 분리 공정을 통해, 균일하면서도 공기청정기에 유용하게 적용될 수 있는 규격화된 펠렛으로 사이징할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따라서, 위와 같은 밀링기를 이용한 파쇄 공정과 체진동기를 이용한 분리 공정을 통해 사이징하는 경우, 많은 양을 처리할 수 있고, 경우에 따라서는 서로 다른 크기로 규격화된 펠렛을 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 파쇄 공정에서는 밀링기를 통해 불균칙한 크기의 파쇄물이 생성되게 하고, 이후 상기 분리 공정에서는 체진동기에 mesh 크기가 다른 2개 이상의 체가름 망을 설치하여 제1규격(예를 들어, 약 2mm ~ 5mm의 직경과 4mm ~ 10mm의 길이를 가지는 펠렛)과, 이보다 작은 크기의 제2규격(예를 들어, 약 0.5mm ~ 2mm의 직경과 0.5mm ~ 4mm의 길이를 가지는 펠렛) 등의 펠렛을 분리하여 수거할 수 있다. Through the above crushing process and separation process, it can be sized into standardized pellets that are uniform and can be usefully applied to air cleaners. In addition, according to an embodiment of the present invention, in the case of sizing through the crushing process using the above milling machine and the separation process using the sieve shaker, a large amount can be processed, and in some cases, pellets standardized to different sizes You can get it. For example, in the crushing process, crushed materials of irregular size are generated through a milling machine, and then in the separation process, two or more sieving nets having different mesh sizes are installed in the sieve shaker to obtain a first standard (eg, , pellets with a diameter of about 2 mm to 5 mm and a length of 4 mm to 10 mm), and a second standard smaller than this (for example, pellets with a diameter of about 0.5 mm to 2 mm and a length of 0.5 mm to 4 mm), etc. The pellets can be separated and collected.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기의 비교예는 종래 기술을 의미하는 것은 아니며, 이는 단지 실시예와의 비교를 위해 제공된다. Hereinafter, Examples and Comparative Examples of the present invention are illustrated. The following examples are merely provided as examples to aid understanding of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited thereby. In addition, the following comparative examples do not imply the prior art, and are provided only for comparison with the examples.
하기의 실시예 및 비교예에서 사용된 활성탄의 비표면적 및 기공 구조를 아래의 [표 1]에 나타내었다. 아래의 [표 1]에 보인 활성탄은 모두 당사(파워카본테크놀로지(주), 경상북도 구미시 소재)의 제품으로서, 이들은 잘 건조된 야자껍질을 원료로 하여 절단, 탄화, 분쇄 및 활성화를 진행하되, 각 제품에 따라 활성화 온도, 활성화 조건(NaOH에 의한 화학적 활성화와 CO2 분위기에 의한 물리적 활성화), 활성화제의 사용량, 활성화 후의 열처리 진행 여부 및 열처리 온도를 각각 달리하여 비표면적 및 기공 구조를 달리한 것이다. The specific surface area and pore structure of the activated carbon used in the following Examples and Comparative Examples are shown in [Table 1] below. The activated carbons shown in [Table 1] below are all products of our company (Power Carbon Technology Co., Ltd., located in Gumi-si, Gyeongsangbuk-do), and they proceed with cutting, carbonization, grinding, and activation using well-dried coconut shells as raw materials, Depending on the product, the specific surface area and pore structure are varied by varying the activation temperature, activation conditions (chemical activation by NaOH and physical activation by CO 2 atmosphere), amount of activator, heat treatment after activation, and heat treatment temperature. .
아래 [표 1]에서, '활성탄 1100'과 '활성탄 1600'은 마이크로 기공이 발달한 마이크로 활성탄 분말이고, '활성탄(메조)'은 메조 기공이 발달한 메조 활성탄 분말이다. In [Table 1] below, 'Activated Carbon 1100' and 'Activated Carbon 1600' are micro-activated carbon powders with micro-pores, and 'Activated Carbon (Meso)' is meso-pores-developed meso-activated carbon powder.
(㎡/g)specific surface area
(㎡/g)
(㎤/g)total porosity
(cm3/g)
(㎤/g)microporosity
(cm3/g)
[micro/total]V micro *
[micro/total]
[meso/total]V meso **
[meso/total]
(마이크로 활성탄)Activated Carbon 1100
(micro activated carbon)
(마이크로 활성탄)Activated Carbon 1600
(micro activated carbon)
(메조 활성탄)Activated Carbon (Meso)
(Meso activated carbon)
* Vmicro : 활성탄의 전체 기공 부피 중에서, 마이크로 기공(기공 크기 2 nm 이하)이 차지하는
마이크로 부피 분율(%)이고,
** Vmeso : 활성탄의 전체 기공 부피 중에서, 메조 기공(기공 크기 2 nm 초과, 50 nm 이하)이
차지하는 메조 부피 분율(%)이며,
나머지는 매크로 기공(기공 크기 50 nm 초과)이 차지하는 부피 분율(%)이다.
* V micro : Out of the total pore volume of activated carbon, micropores (pore size 2 nm or less) occupy
is the microvolume fraction (%),
** V meso : Out of the total pore volume of activated carbon, mesopores (pore size greater than 2 nm and less than 50 nm) are
is the meso volume fraction (%) occupied,
The remainder is the volume fraction (%) occupied by macropores (pore size greater than 50 nm).
상기 [표 1]에서, 비표면적은 N2 흡착을 이용한 BET법을 이용하여 측정(일본, BEL JAPAN제품, 모델명 BEL SORP-MINI Ⅱ 측정기기 이용)한 것이고, 기공 구조는 가스 분석기, BET법 및 NLDFT(non-local density functional theory)를 이용하여 기공 크기와 기공도(부피)를 측정한 다음, 이들로부터 마이크로 부피 분율(%) 및 메조 부피 분율(%)을 평가한 것이다. In [Table 1], the specific surface area was measured using the BET method using N 2 adsorption (product of Japan, BEL JAPAN, model name BEL SORP-MINI Ⅱ measuring device), and the pore structure was measured using a gas analyzer, BET method and After measuring the pore size and porosity (volume) using NLDFT (non-local density functional theory), the microvolume fraction (%) and mesovolume fraction (%) were evaluated.
또한, 첨부된 도 1 내지 도 3은 상기 [표 1]에 보인 각 활성탄 제품의 기공 분포도를 보인 것으로서, 도 1은 '활성탄 1100', 도 2는 '활성탄 1600', 도 3은 '활성탄(메조)'의 기공 분포도를 보인 것이다. In addition, the attached FIGS. 1 to 3 show the pore distribution of each activated carbon product shown in [Table 1], FIG. 1 is 'activated carbon 1100', FIG. 2 is 'activated carbon 1600', and FIG. 3 is 'activated carbon (meso) )' shows the pore distribution.
[실시예 1][Example 1]
먼저, 교반기가 설치된 믹서에 마이크로 기공이 발달한 '활성탄 1100' 60중량부와, 마이크로 기공이 발달한 '활성탄 1600' 40중량부와, 무기 성형제로서의 벤토나이트 20중량부를 넣고 교반 혼합한 분말 혼합물을 얻었다. 이후, 믹서에 상기 혼합 활성탄의 100중량부에 대하여 공기 정화제로서 분말상의 술파닐산(Sulfanilic Acid) 14중량부, 바인더로서 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 4중량부와 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 10중량부, 분산 용매로서 물 125중량부를 투입하고 충분히 교반 혼합한 슬러리를 얻었다. First, 60 parts by weight of 'activated carbon 1100' with developed micropores, 40 parts by weight of 'activated carbon 1600' with developed micropores, and 20 parts by weight of bentonite as an inorganic molding agent were added to a mixer equipped with a stirrer, and a powder mixture was stirred and mixed. got it Thereafter, in a mixer, 14 parts by weight of powdery sulfanilic acid as an air purifier, 4 parts by weight of carboxymethyl cellulose (CMC) and 10 parts by weight of ethylene vinyl acetate (EVA) as a binder, based on 100 parts by weight of the mixed activated carbon, A slurry was obtained by adding 125 parts by weight of water as a dispersion solvent and thoroughly stirring and mixing.
상기 슬러리를 압출기에 투입하여 펠렛 성형체로 압출한 다음, 이를 약 110℃의 오븐에 넣어 건조시켰다. 이후, 상기 건조된 펠렛 성형체를 핀밀(Pin Mill)에 투입하여 소정 크기로 절단(분쇄)한 다음, 체진동기에서 진동과 체가름을 진행하여 직경 약 2mm와 길이 약 2 ~ 4mm를 가지는 펠렛을 제조하여 수득하였다. The slurry was put into an extruder and extruded into a pellet molded body, and then dried by putting it in an oven at about 110°C. Thereafter, the dried pellet molded body is put into a pin mill, cut (crushed) into a predetermined size, and then vibrated and sieved in a sieve vibrator to produce pellets having a diameter of about 2 mm and a length of about 2 to 4 mm and obtained.
[실시예 2][Example 2]
상기 실시예 1과 대비하여, 활성탄과 바인더를 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 펠렛을 제조하였다. 본 실시예에서, 활성탄의 경우에는 복합 활성탄으로서 마이크로 기공이 발달한 '활성탄 1600' 80중량부와, 메조 기공이 발달한 '활성탄(메조)' 20중량부를 혼합 사용하였다. 그리고 바인더의 경우에는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 3중량부와 폴리비닐알코올(PVA) 4중량부를 혼합 사용하였다. 또한, 본 실시예에서 분산 용매(물)는 115중량부로 사용하였다. In contrast to Example 1, pellets were prepared in the same manner as in Example 1, except that the activated carbon and the binder were different. In this embodiment, in the case of activated carbon, 80 parts by weight of 'activated carbon 1600' with developed micropores as composite activated carbon and 20 parts by weight of 'activated carbon (meso)' with developed mesopores were mixed and used. In the case of the binder, 3 parts by weight of carboxymethyl cellulose (CMC) and 4 parts by weight of polyvinyl alcohol (PVA) were mixed and used. In addition, in this embodiment, the dispersion solvent (water) was used in 115 parts by weight.
[실시예 3][Example 3]
상기 실시예 1과 대비하여, 활성탄과 성형제를 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 펠렛을 제조하였다. 본 실시예에서, 활성탄의 경우에는 복합 활성탄으로서 마이크로 기공이 발달한 '활성탄 1600' 60중량부와, 메조 기공이 발달한 '활성탄(메조)' 40중량부를 혼합 사용하였다. 그리고 성형제의 경우에는 벤토나이트 대신에 미세 다공성의 제올라이트5A를 20중량부로 사용하였다. In contrast to Example 1, pellets were prepared in the same manner as in Example 1, except that the activated carbon and the molding agent were different. In this embodiment, in the case of activated carbon, 60 parts by weight of 'activated carbon 1600' with developed micropores as composite activated carbon and 40 parts by weight of 'activated carbon (meso)' with developed mesopores were mixed and used. In the case of the molding agent, 20 parts by weight of microporous zeolite 5A was used instead of bentonite.
[실시예 4][Example 4]
상기 실시예 2와 대비하여, 복합 활성탄의 함량을 달리한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 실시하여 펠렛을 제조하였다. 본 실시예에서는 마이크로 활성탄과 메조 활성탄을 혼합 사용하되, 실시예 2보다는 메조 활성탄의 함량을 높여 마이크로 기공이 발달한 '활성탄 1600' 50중량부와, 메조 기공이 발달한 '활성탄(메조)' 50중량부를 혼합 사용하였다. Compared to Example 2, pellets were prepared in the same manner as in Example 2, except that the content of the composite activated carbon was changed. In this embodiment, a mixture of micro-activated carbon and meso-activated carbon is used, but the content of meso-activated carbon is increased compared to Example 2, so that 50 parts by weight of 'activated carbon 1600' with developed micropores and 50 parts by weight of 'activated carbon (meso)' with developed mesopores Parts by weight were mixed and used.
[실시예 5][Example 5]
상기 실시예 1과 대비하여, 공기 정화제를 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 펠렛을 제조하였다. 본 실시예에서는 실시예 1과 대비하여, 공기 정화제로서 술파닐산(Sulfanilic Acid) 대신에 디에틸렌 트리아민(Diethylene triamine) 8중량부와 술폰산(Sulfonic Acid) 6중량부를 혼합 사용하였다. In contrast to Example 1, pellets were prepared in the same manner as in Example 1 except for changing the air purifier. In this example, in contrast to Example 1, 8 parts by weight of diethylene triamine and 6 parts by weight of sulfonic acid were mixed and used instead of sulfanilic acid as an air purifying agent.
[비교예 1][Comparative Example 1]
상기 실시예 1과 대비하여, 공기 정화제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 펠렛을 제조하였다. In contrast to Example 1, pellets were prepared in the same manner as in Example 1, except that the air purifying agent was not used.
상기 각 실시예 및 비교예에 따른 펠렛(슬러리)의 조성(성분 및 함량)을 하기 [표 2]에 나타내었다. 하기 [표 2]에서 각 성분의 함량은 활성탄 100중량부를 기준으로 한 것이다. The composition (components and contents) of the pellets (slurries) according to each of the above Examples and Comparative Examples is shown in [Table 2]. In the following [Table 2], the content of each component is based on 100 parts by weight of activated carbon.
정화제air
cleanser
[시험예] - 유해가스 제거시험 [Test Example] - Harmful gas removal test
상기 각 실시예 및 비교예에 따른 펠렛을 관(pipe) 형상의 필터 케이스에 약 190g 충진하고, 플라스틱 망(Mesh)으로 밀봉하여 필터를 제작하였다. 이후, 상기 제작된 필터를 공기청정기에 장착한 다음, 8㎥의 공기청정테스트용 부스에서 한국공기청정협회의 표준 시험법(CA 인증 시험방법)에 따라 유해가스 제거능(탈취능)을 평가하였다. 유해가스 제거능 평가는 습도 40 ~ 60%, 온도 20 ~ 30℃ 영역에서 아세트산(Acetic acid), 아세트알데히드(Acetaldehyde), 암모니아(Ammonia), 톨루엔(Toluene) 및 포름알데히드(Formaldehyde)의 5대 유해가스에 대한 제거시험을 진행하였으며, 그 결과를 하기 [표 3]에 나타내었다. About 190 g of the pellets according to each of the above Examples and Comparative Examples were filled in a pipe-shaped filter case, and sealed with a plastic mesh to manufacture a filter. Thereafter, the fabricated filter was installed in an air purifier, and then harmful gas removal ability (deodorization) was evaluated in an 8 m 3 air cleaning test booth according to the standard test method (CA certification test method) of the Korea Air Cleaning Association. Harmful gas removal performance evaluation is performed on the five major harmful gases of acetic acid, acetaldehyde, ammonia, toluene and formaldehyde at a humidity of 40 ~ 60% and a temperature of 20 ~ 30℃ A removal test was conducted for , and the results are shown in [Table 3].
하기 [표 3]에서 대조군은 기존 상용 제품으로서, 이는 국내 W사의 공기청정기용 정품 펠렛을 구매하여 사용한 것이다. 펠렛 제품을 분해한 다음, 이를 위와 동일한 방법으로 관 형상의 필터 케이스체 약 190g 충진하여 5대 유해가스에 대한 제거시험을 진행하였다. In the following [Table 3], the control group is an existing commercial product, which was purchased and used genuine pellets for air purifiers from W company in Korea. After disassembling the pellet product, it was filled with about 190 g of a tubular filter case in the same manner as above to conduct a removal test for five harmful gases.
(Acetic acid)acetic acid
(Acetic acid)
(Acetaldehyde)acetaldehyde
(Acetaldehyde)
(Ammonia)ammonia
(Ammonia)
(Toluene)toluene
(Toluene)
(Formaldehyde)formaldehyde
(Formaldehyde)
상기 [표 2] 및 [표 3]에 보인 바와 같이, 활성탄의 비표면적과 기공 구조, 복합 활성탄의 혼합 비율, 공기 정화제의 사용 여부 및 종류, 그리고 성형제의 종류 등에 따라 5대 유해가스에 대한 제거효율(%)이 달라짐을 알 수 있었다. As shown in [Table 2] and [Table 3], the specific surface area and pore structure of the activated carbon, the mixing ratio of the composite activated carbon, whether or not the air purifying agent is used and the type, and the type of molding agent are used for the five harmful gases. It was found that the removal efficiency (%) was different.
먼저, 실시예 1과 비교예 1을 대비하면, 동일한 조건에서 공기 정화제로서 술파닐산을 더 포함하는 실시예 1의 경우가 비교예 1에 비하여 거의 모든 항목에서 유해가스에 대한 높은 제거효율을 보임을 알 수 있었다. 특히, 술파닐산은 5대 유해가스 중에서도 아세트알데히드와 포름알데히드의 제거에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 또한, 실시예 1에 따른 펠렛은 기존 상용 제품(대조군)보다 5대 유해가스 모두에 대해 높은 제거효율을 보임을 알 수 있었다. First, comparing Example 1 and Comparative Example 1, the case of Example 1 further containing sulfanilic acid as an air purifying agent under the same conditions showed a higher removal efficiency for harmful gases in almost all items than Comparative Example 1. Could know. In particular, it was found that sulfanilic acid is very effective in removing acetaldehyde and formaldehyde among the five harmful gases. In addition, it was found that the pellets according to Example 1 showed higher removal efficiencies for all five harmful gases than conventional commercial products (control group).
실시예 1 내지 실시예 4를 대비하면, 활성탄으로서 마이크로 기공이 발달한 마이크로 활성탄과 메조 기공이 발달한 메조 활성탄을 혼합 사용하는 경우(실시예 2 ~ 4)가 그렇지 않은 경우(실시예 1)보다 톨루엔에 대한 제거효율이 향상됨을 알 수 있다. 구체적으로, 마이크로 활성탄을 단독으로 사용한 실시예 1은 5대 유해가스 중에서 톨루엔에 대한 제거효율이 낮았으나, 메조 활성탄을 더 혼합 사용한 실시예 2 ~ 4는 톨루엔에 대한 제거효율이 현저히 향상됨을 알 수 있었다. Comparing Examples 1 to 4, the case where micro-pore-developed micro-pores and meso-pore-developed meso-activated carbon were mixed and used as activated carbon (Examples 2-4) was better than the case otherwise (Example 1). It can be seen that the removal efficiency for toluene is improved. Specifically, Example 1 using micro-activated carbon alone had a low removal efficiency for toluene among the five harmful gases, but Examples 2 to 4 in which meso-activated carbon was further mixed showed significantly improved removal efficiency for toluene. there was.
한편, 메조 활성탄의 함량이 증가할수록 톨루엔에 대한 제거효율이 유의적으로 높아지기는 하나, 실시예 4에서와 같이 마이크로 활성탄과 메조 활성탄을 50 : 50의 중량 비율로서 메조 활성탄의 함량을 증가시킨 경우 아세트알데히드와 포름알데히드에 대한 제거효율이 낮아짐을 알 수 있었다. 즉, 동일한 조건에서 실시예 4의 경우가 실시예 2보다 아세트알데히드와 포름알데히드에 대한 제거효율이 낮게 평가되었다. On the other hand, as the content of meso activated carbon increases, the removal efficiency for toluene increases significantly, but as in Example 4, when the content of meso activated carbon is increased at a weight ratio of 50: 50 between micro activated carbon and meso activated carbon, acetic acid It was found that the removal efficiency for aldehyde and formaldehyde was lowered. That is, in the case of Example 4 under the same conditions, the removal efficiency of acetaldehyde and formaldehyde was evaluated lower than that of Example 2.
또한, 실시예 1과 실시예 5를 대비하면, 공기 정화제의 경우, 술파닐산을 사용한 경우(실시예 1)가 아민계와 술폰산을 사용한 경우(실시예 5)보다 5대 유해가스 모두에 대한 높은 제거효율을 보임을 알 수 있었다. 즉, 공기 정화제로서 술파닐산 1종을 사용하는 경우, 아민계와 술폰산의 2종을 사용한 경우보다 높게 평가되어 제조 공정이나 제거효율 면에서 효과적임을 알 수 있었다. In addition, comparing Example 1 and Example 5, in the case of air purifiers, when sulfanilic acid was used (Example 1), higher levels of all five harmful gases were obtained than when amine-based and sulfonic acid were used (Example 5). It was found that the removal efficiency was shown. That is, when one type of sulfanilic acid was used as an air purifying agent, it was evaluated higher than the case where two types of amine type and sulfonic acid were used, indicating that it was effective in terms of manufacturing process and removal efficiency.
아울러, 무기 성형제의 경우, 비표면적 및 기공 구조를 가지는 미세 다공질의 제올라이트를 사용하는 경우(실시예 3)가 비표면적이나 기공이 거의 없는 벤토나이트를 사용한 경우보다 유해가스 제거에도 유리함을 알 수 있었다. 즉, 실시예 2와 실시예 3을 대비하면, 제올라이트를 사용하는 경우(실시예 3)가 아세트알데하이드 및 톨루엔 등에 대한 제거효율이 높게 평가되었다. In addition, in the case of the inorganic molding agent, the case of using a microporous zeolite having a specific surface area and pore structure (Example 3) was found to be more advantageous in removing harmful gases than the case of using bentonite having almost no specific surface area or pores. . That is, when comparing Example 2 and Example 3, the case of using zeolite (Example 3) was highly evaluated for the removal efficiency of acetaldehyde and toluene.
Claims (12)
활성탄;
공기 정화제; 및
바인더를 포함하며,
상기 활성탄은, 활성탄 전체 중량 기준으로 제1활성탄 55 ~ 95중량%와 제2활성탄 5 ~ 45중량%를 포함하고,
상기 제1활성탄은, 비표면적이 1,000 ~ 1,800 ㎡/g이고, 활성탄의 전체 기공 부피 중에서 기공 크기가 2 nm 이하인 마이크로 기공(micro pore)이 차지하는 마이크로 부피 분율이 75 ~ 95%이며, 활성탄의 전체 기공 부피 중에서 기공 크기가 2 nm를 초과하고 50 nm 이하인 메조 기공(meso pore)이 차지하는 메조 부피 분율이 5 ~ 25%인 활성탄을 포함하고,
상기 제2활성탄은, 비표면적이 1,400 ~ 2,100 ㎡/g이고, 활성탄의 전체 기공 부피 중에서 기공 크기가 2 nm를 초과하고 50 nm 이하인 메조 기공(meso pore)이 차지하는 메조 부피 분율이 60 ~ 90%이며, 활성탄의 전체 기공 부피 중에서 기공 크기가 2 nm 이하인 마이크로 기공(micro pore)이 차지하는 마이크로 부피 분율이 10 ~ 40%인 활성탄을 포함하는 공기 정화용 활성탄 성형체.
An activated carbon molded body for air purification used for air purification,
activated carbon;
air freshener; and
Contains a binder,
The activated carbon includes 55 to 95% by weight of the first activated carbon and 5 to 45% by weight of the second activated carbon based on the total weight of the activated carbon,
The first activated carbon has a specific surface area of 1,000 to 1,800 m 2 / g, and a micro volume fraction occupied by micro pores having a pore size of 2 nm or less among the total pore volume of the activated carbon is 75 to 95%. Contains activated carbon having a meso volume fraction of 5 to 25% occupied by mesopores having a pore size greater than 2 nm and less than 50 nm in the pore volume,
The second activated carbon has a specific surface area of 1,400 to 2,100 m 2 / g, and a meso volume fraction occupied by meso pores having a pore size greater than 2 nm and less than 50 nm among the total pore volume of the activated carbon is 60 to 90% An activated carbon molded article for air purification comprising activated carbon having a micro volume fraction of 10 to 40% occupied by micro pores having a pore size of 2 nm or less among the total pore volume of the activated carbon.
상기 공기 정화용 활성탄 성형체는 성형성을 위한 성형제를 더 포함하고,
상기 성형제는 콜타르피치계, 벤토나이트계, 제올라이트계, 지르코니아계 및 알루미나계로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 공기 정화용 활성탄 성형체.
According to claim 1,
The activated carbon molded body for air purification further includes a molding agent for moldability,
The molded article of activated carbon for air purification comprising at least one selected from coal tar pitch, bentonite, zeolite, zirconia and alumina.
상기 공기 정화용 활성탄 성형체는 활성탄, 공기 정화제 및 바인더를 포함하는 혼합물의 성형에 의해 제조되고,
상기 공기 정화제는, 상기 공기 정화용 활성탄 성형체의 성형 후에 첨착(코팅)을 통해 포함되지 않고, 상기 공기 정화용 활성탄 성형체의 성형 전에 활성탄 및 바인더와의 혼합을 통해 포함되어, 상기 공기 정화용 활성탄 성형체의 표면 및 내부에 분산되어 있는 공기 정화용 활성탄 성형체.
According to claim 1,
The activated carbon molded body for air purification is manufactured by molding a mixture including activated carbon, an air purifying agent, and a binder,
The air purifying agent is not included through attachment (coating) after molding of the activated carbon molded article for air purifying, but is included through mixing with activated carbon and a binder before molding of the activated carbon molded article for air purifying, so that the surface of the activated carbon molded article for air purifying and Activated carbon molded body for air purification dispersed inside.
상기 공기 정화제는 술파닐산(Sulfanilic Acid)을 포함하는 공기 정화용 활성탄 성형체.
According to claim 1,
The air purifying agent comprises sulfanilic acid.
상기 공기 정화용 활성탄 성형체는 활성탄 100중량부에 대하여 공기 정화제 5 ~ 20중량부 및 바인더 5 ~ 20중량부를 포함하는 혼합물의 성형에 의해 제조되고,
상기 공기 정화제는, 상기 공기 정화용 활성탄 성형체의 성형 후에 첨착(코팅)을 통해 포함되지 않고, 상기 공기 정화용 활성탄 성형체의 성형 전에 활성탄 및 바인더와의 혼합을 통해 포함되어, 상기 공기 정화용 활성탄 성형체의 표면 및 내부에 분산되어 있으며,
상기 공기 정화제는,
술파닐산(Sulfanilic Acid)으로부터 선택된 제1 공기 정화제; 및
인산(Phosphoric Acid), 질산(Nitric Acid), 염소산(Chloric Acid), 황산(Sulfuric Acid), 술폰산(Sulfonic Acid), 우레아(Urea) 및 아민(Amine)계로부터 선택된 하나 이상의 제2 공기 정화제를 포함하는 공기 정화용 활성탄 성형체.
According to claim 1,
The activated carbon molded body for air purification is prepared by molding a mixture containing 5 to 20 parts by weight of an air purifying agent and 5 to 20 parts by weight of a binder based on 100 parts by weight of activated carbon,
The air purifying agent is not included through attachment (coating) after molding of the activated carbon molded article for air purifying, but is included through mixing with activated carbon and a binder before molding of the activated carbon molded article for air purifying, so that the surface of the activated carbon molded article for air purifying and are distributed within
The air purifier,
a first air purifier selected from Sulfanilic Acid; and
Includes at least one second air purifying agent selected from Phosphoric Acid, Nitric Acid, Chloric Acid, Sulfuric Acid, Sulfonic Acid, Urea, and Amine Activated carbon molded body for air purification.
활성탄을 준비하는 제1단계;
활성탄, 성형제, 공기 정화제, 바인더 및 분산 용매를 포함하는 슬러리를 얻는 제2단계;
상기 슬러리를 압출하여 예비 성형체를 성형하는 제3단계; 및
상기 예비 성형체를 성형체로 사이징(sizing)하는 제4단계를 포함하며,
상기 활성탄은, 활성탄 전체 중량 기준으로 제1활성탄 55 ~ 95중량%와 제2활성탄 5 ~ 45중량%를 포함하고,
상기 제1활성탄은, 비표면적이 1,000 ~ 1,800 ㎡/g이고, 활성탄의 전체 기공 부피 중에서 기공 크기가 2 nm 이하인 마이크로 기공(micro pore)이 차지하는 마이크로 부피 분율이 75 ~ 95%이며, 활성탄의 전체 기공 부피 중에서 기공 크기가 2 nm를 초과하고 50 nm 이하인 메조 기공(meso pore)이 차지하는 메조 부피 분율이 5 ~ 25%인 활성탄을 포함하고,
상기 제2활성탄은, 비표면적이 1,400 ~ 2,100 ㎡/g이고, 활성탄의 전체 기공 부피 중에서 기공 크기가 2 nm를 초과하고 50 nm 이하인 메조 기공(meso pore)이 차지하는 메조 부피 분율이 60 ~ 90%이며, 활성탄의 전체 기공 부피 중에서 기공 크기가 2 nm 이하인 마이크로 기공(micro pore)이 차지하는 마이크로 부피 분율이 10 ~ 40%인 활성탄을 포함하는 공기 정화용 활성탄 성형체의 제조방법.
A method for manufacturing an activated carbon molded body for air purification used for air purification,
A first step of preparing activated carbon;
A second step of obtaining a slurry containing activated carbon, a molding agent, an air purifying agent, a binder and a dispersing solvent;
A third step of extruding the slurry to form a preform; and
A fourth step of sizing the preform into a molded body,
The activated carbon includes 55 to 95% by weight of the first activated carbon and 5 to 45% by weight of the second activated carbon based on the total weight of the activated carbon,
The first activated carbon has a specific surface area of 1,000 to 1,800 m 2 / g, and a micro volume fraction occupied by micro pores having a pore size of 2 nm or less among the total pore volume of the activated carbon is 75 to 95%. Contains activated carbon having a meso volume fraction of 5 to 25% occupied by mesopores having a pore size greater than 2 nm and less than 50 nm in the pore volume,
The second activated carbon has a specific surface area of 1,400 to 2,100 m 2 / g, and a meso volume fraction occupied by meso pores having a pore size greater than 2 nm and less than 50 nm among the total pore volume of the activated carbon is 60 to 90% A method for producing an activated carbon molded body for air purification comprising activated carbon having a micro volume fraction of 10 to 40% occupied by micro pores having a pore size of 2 nm or less among the total pore volume of the activated carbon.
상기 제2단계는,
상기 활성탄과 성형제를 혼합한 제1혼합물을 얻는 제1혼합 단계; 및
상기 제1혼합물에 공기 정화제, 바인더 및 분산 용매를 혼합한 슬러리를 얻는 제2혼합 단계를 포함하는 공기 정화용 활성탄 성형체의 제조방법.
According to claim 7,
The second step is
A first mixing step of obtaining a first mixture obtained by mixing the activated carbon and the molding agent; and
A method of manufacturing an activated carbon molded body for air purification comprising a second mixing step of obtaining a slurry obtained by mixing the first mixture with an air purifying agent, a binder, and a dispersing solvent.
상기 제3단계에서는, 상기 슬러리를 압출기에서 압출하여 펠렛 형상의 예비 성형체를 성형한 다음, 상기 펠렛 형상의 예비 성형체를 건조시키고,
상기 제4단계에서는, 상기 건조된 펠렛 형상의 예비 성형체를 밀링기에서 파쇄한 다음, 체진동기에서 분리하여 사이징하는 공기 정화용 활성탄 성형체의 제조방법.
According to claim 7,
In the third step, the slurry is extruded by an extruder to form a pellet-shaped preform, and then the pellet-shaped preform is dried,
In the fourth step, the dried pellet-shaped preform is crushed in a mill, and then separated and sized in a sieve shaker.
An air purifier comprising the molded activated carbon for air purification according to any one of claims 1 to 5.
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Legal Events
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |