KR102643454B1 - Adsorbent for removal of hazardous gas and methode of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들에 따른 유해 가스 제거용 흡착제는 활성탄 및 활성탄에 담지된 구리 산화물을 포함한다. 유해 가스 제거용 흡착제는 구리 산화물을 활성탄 100중량부 기준 2 내지 6중량부로 포함한다. 이에 따라, 유해 가스에 대한 흡착 용량 및 흡착 효율이 증가할 수 있다.The adsorbent for removing harmful gases according to embodiments of the present invention includes activated carbon and copper oxide supported on the activated carbon. The adsorbent for removing harmful gases contains 2 to 6 parts by weight of copper oxide based on 100 parts by weight of activated carbon. Accordingly, the adsorption capacity and adsorption efficiency for harmful gases can be increased.
Description
본 발명은 유해 가스 제거용 흡착제 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 활성탄을 포함하는 유해 가스 제거용 흡착제 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an adsorbent for removing harmful gases and a method for producing the same. More specifically, it relates to an adsorbent for removing harmful gases containing activated carbon and a method for producing the same.
황화합물 및 알데히드 등의 유무기 유해 가스는 환경 오염을 야기하고 인체의 호흡기, 신경계, 안구 등에 악영향을 미칠 수 있다.Organic and inorganic harmful gases such as sulfur compounds and aldehydes can cause environmental pollution and have adverse effects on the human body's respiratory system, nervous system, and eyes.
유해 가스 제거를 위해 휘발성 유기 화합물(VOCs) 제거 설비가 설치 및 운용되고 있으나, 이로써 모든 유무기 유해 가스를 제거하는 것은 불가능하다.Volatile organic compounds (VOCs) removal facilities are installed and operated to remove harmful gases, but it is impossible to remove all organic and inorganic harmful gases through this.
특히, 메틸머캅탄, 황화수소, 다이메틸 설파이드, 다이메틸 다이 설파이드와 같이 악취를 유발하는 황화합물은 분자 크기가 매우 작아 물리적 제거에 한계가 있다.In particular, sulfur compounds that cause bad odors, such as methyl mercaptan, hydrogen sulfide, dimethyl sulfide, and dimethyl disulfide, have very small molecular sizes, so physical removal is limited.
악취를 제거하기 위한 방법으로 다양한 방법이 제시되고 있다. 일반적으로 고온의 열에너지를 이용한 제거 방식, 플라즈마를 이용한 분해 및 전기를 통한 집진 방식이 알려져 있다. Various methods have been proposed to remove bad odors. Generally, removal methods using high-temperature heat energy, decomposition using plasma, and dust collection methods using electricity are known.
열에너지를 이용하는 방법은 고온의 열원으로 가스를 태워 오염물질을 제거한다. 오염물질을 제거하기 위해 대상 가스의 분해온도 이상의 온도가 필요해 가열을 위한 공정 비용이 높다. 이를 보완하기 위하여 촉매를 적용하는데, 공정 온도를 낮추고 선택적으로 가스를 제거할 수 있다. 높은 공정 효율을 위해서는 촉매의 성능과 수명이 매우 중요하다. 그러나 촉매는 피독에 취약하며, 파손에 의해 공정 내 차압을 상승시킬 수 있다. 또한 고농도의 가스 제거에는 적합하나, 저농도에서는 높은 효율을 얻기 어렵다. 오염물질을 상온에서 제거하기 위해서는 많은 양의 촉매가 필요하며 이에 따라 공정의 크기가 증가할 필요가 있다. 반응 후 생성물에 따른 부산물도 존재할 수 있으며, 이를 제거하기 위한 추가 설비가 필요해 설비가 거대화된다.The method of using thermal energy removes pollutants by burning gas with a high-temperature heat source. To remove contaminants, a temperature higher than the decomposition temperature of the target gas is required, so the heating process cost is high. To compensate for this, a catalyst is applied, which can lower the process temperature and selectively remove gas. For high process efficiency, catalyst performance and lifespan are very important. However, catalysts are vulnerable to poisoning, and damage can increase the differential pressure within the process. In addition, it is suitable for removing gases at high concentrations, but it is difficult to achieve high efficiency at low concentrations. To remove contaminants at room temperature, a large amount of catalyst is required, and the size of the process needs to increase accordingly. After the reaction, by-products may also exist, and additional equipment is needed to remove them, making the equipment larger.
플라즈마 방식은 플라즈마를 통해 유해 가스를 원자 단위까지 분해한다. 그러나, 플라즈마를 발생 및 유지시키기 위한 조건이 까다로워 운용 비용이 증가한다. 또한, 원자 단위까지 분해된 후 오염 물질이 재결합을 통해 제3의 오염물질을 생성시킬 수 있으며, 반응 후 오존이 발생하여 추가적인 제거 설비가 필요하다.The plasma method decomposes harmful gases down to the atomic level through plasma. However, the conditions for generating and maintaining plasma are difficult, which increases operating costs. In addition, after being decomposed down to the atomic level, contaminants can recombine to create third contaminants, and ozone is generated after the reaction, requiring additional removal equipment.
전기 집진 방식은 전기를 이용하기 때문에 공정 유지를 위한 비용이 높다. 유기물이나 먼지가 집진 되었을 때 정전기나 스파크에 의한 폭발 위험도 존재한다. Because the electrostatic precipitating method uses electricity, the cost of maintaining the process is high. When organic matter or dust is collected, there is a risk of explosion due to static electricity or sparks.
예를 들면, 대한민국등록특허공보 제10-2068184호에는 탄소계 코어 및 흡착성 쉘을 포함하는 흡착제가 개시되어 있으나, 유해 가스 제거 효율을 증가시키고 운용 비용을 절감하기 위한 방법에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.For example, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2068184 discloses an adsorbent containing a carbon-based core and an adsorbent shell, but research and development on methods to increase harmful gas removal efficiency and reduce operating costs is necessary. am.
본 발명의 일 과제는 우수한 제거 성능을 갖는 유해 가스 제거용 흡착제를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an adsorbent for removing harmful gases with excellent removal performance.
본 발명의 일 과제는 우수한 제거 성능을 갖는 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a method for producing an adsorbent for removing harmful gases with excellent removal performance.
1. 활성탄; 및 상기 활성탄에 담지된 구리 산화물을 포함하며, 상기 구리 산화물은 상기 활성탄 100중량부 기준 2 내지 6중량부 포함되는, 유해 가스 제거용 흡착제.1. Activated carbon; and copper oxide supported on the activated carbon, wherein the copper oxide is contained in an amount of 2 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the activated carbon.
2. 위 1에 있어서, 상기 활성탄 100중량부에 대하여 0.1 내지 1중량부의 은 산화물을 더 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제.2. The adsorbent for removing harmful gases according to 1 above, further comprising 0.1 to 1 part by weight of silver oxide based on 100 parts by weight of the activated carbon.
3. 위 1에 있어서, 상기 활성탄 100중량부에 3 내지 9 중량부의 유기산을 더 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제.3. The adsorbent for removing harmful gases according to 1 above, further comprising 3 to 9 parts by weight of an organic acid per 100 parts by weight of the activated carbon.
4. 위 1에 있어서, 상기 유해 가스는 메틸 머캅탄(methyl mercaptan), 황화수소, 다이메틸 설파이드(dimethyl sulfide), 다이메틸 다이설파이드(dimethyl disulfide)인, 유해 가스 제거용 흡착제4. In 1 above, the harmful gas is methyl mercaptan, hydrogen sulfide, dimethyl sulfide, and dimethyl disulfide. An adsorbent for removing harmful gases.
5. 구리 산화물을 포함하는 첨착 조성물을 준비하는 단계; 및 상기 첨착 조성물로 활성탄 100중량부에 대하여 2 내지 6중량부의 구리 산화물을 첨착시키는 단계를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법5. Preparing an impregnating composition containing copper oxide; And a method for producing an adsorbent for removing harmful gases, comprising the step of impregnating 2 to 6 parts by weight of copper oxide with the adhesion composition based on 100 parts by weight of activated carbon.
6. 위 5에 있어서, 상기 활성탄은 100중량부 기준 0.1 내지 1중량부의 은 산화물이 첨착되는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.6. The method of producing an adsorbent for removing harmful gases according to item 5 above, wherein the activated carbon is impregnated with 0.1 to 1 part by weight of silver oxide based on 100 parts by weight.
7. 위 5에 있어서, 상기 첨착 조성물은 유기산을 더 포함하며, 상기 첨착시키는 단계는 상기 유기산에 의해 상기 활성탄이 산 처리되는 것을 더 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.7. The method of 5 above, wherein the impregnating composition further includes an organic acid, and the impregnating step further includes acid treating the activated carbon with the organic acid.
예시적인 실시예들에 따르면, 흡착제는 소정 량의 구리 산화물이 담지된 활성탄을 포함한다. 유해 가스(예를 들면, 메틸 머캅탄, 황화수소, 다이메틸 설파이드, 다이메틸 다이 설파이드)를 고효율로 제거할 수 있다.According to exemplary embodiments, the adsorbent includes activated carbon loaded with a predetermined amount of copper oxide. Harmful gases (e.g., methyl mercaptan, hydrogen sulfide, dimethyl sulfide, dimethyl disulfide) can be removed with high efficiency.
흡착제는 은 산화물을 포함하여 유해 가스를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.The adsorbent can more effectively remove harmful gases, including silver oxide.
산 처리된 흡착제는 더욱 향상된 유해가스 제거 효율을 가질 수 있다.Acid-treated adsorbents can have further improved harmful gas removal efficiency.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법을 나타내는 개략적인 흐름도이다.1 and 2 are schematic flowcharts showing a method of manufacturing an adsorbent for removing harmful gases according to example embodiments.
본 발명의 실시예들은 구리 산화물이 담지된 활성탄을 포함하는 유해 가스 제거용 흡착제를 제공한다. 상기 유해 가스 제거용 흡착제는 유해가스에 대한 제거 효율이 우수하다.Embodiments of the present invention provide an adsorbent for removing harmful gases containing activated carbon carrying copper oxide. The adsorbent for removing harmful gases has excellent removal efficiency for harmful gases.
상기 유해 가스 제거용 흡착제(이하, '흡착제'로 약칭될 수 있음)는 유해 가스를 물리적 및 화학적으로 제거할 수 있다. 상기 화학적 제거는 상기 유해 가스의 유해 성분에 대한 화학적 흡착을 포함할 수 있다. 상기 화학적 제거는 상기 유해 가스에 대한 산화 반응에 의해 수행될 수 있다.The adsorbent for removing harmful gases (hereinafter abbreviated as 'adsorbent') can remove harmful gases physically and chemically. The chemical removal may include chemical adsorption of harmful components of the harmful gas. The chemical removal may be performed by an oxidation reaction for the harmful gas.
예를 들면, 상기 유해 가스는 무기 유해 가스 및 유기 유해 가스를 포함할 수 있다. 상기 유해 가스는 악취 유발 가스 및 독성 가스를 포함할 수 있다.For example, the harmful gas may include inorganic harmful gas and organic harmful gas. The harmful gas may include odor-causing gas and toxic gas.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 무기 유해 가스는 메틸 머캅탄(methyl mercaptan), 황화수소, 다이메틸 설파이드(dimethyl sulfide), 다이메틸 다이설파이드(dimethyl disulfide)을 포함할 수 있다. 상기 유해 가스는 물(H2O)로 산화될 수 있다. 예를 들면, 상기 유해 가스 제거용 흡착제가 산화 반응을 통해 상기 황화 수소 및 이에 포함된 황을 화학적으로 흡착(제거)시킬 수 있다. 상기 화학적 흡착은 예를 들면, 공유 결합을 형성하여 물리적 흡착에 비하여 우수한 고정력을 가질 수 있다.In exemplary embodiments, the inorganic harmful gas may include methyl mercaptan, hydrogen sulfide, dimethyl sulfide, and dimethyl disulfide. The harmful gas can be oxidized into water (H 2 O). For example, the adsorbent for removing harmful gases can chemically adsorb (remove) the hydrogen sulfide and the sulfur contained therein through an oxidation reaction. For example, chemical adsorption can form covalent bonds and have superior fixing power compared to physical adsorption.
활성탄은 입자 내부에 기공을 포함하여 넓은 표면적을 가질 수 있다. 상기 활성탄은 상기 유해 가스를 물리적으로 흡착할 수 있다. 예를 들면, 상기 활성탄은 반데르발스 결합을 통해 상기 유해 가스를 흡착할 수 있다.Activated carbon contains pores inside the particles and can have a large surface area. The activated carbon can physically adsorb the harmful gas. For example, the activated carbon can adsorb the harmful gas through van der Waals bond.
일부 실시예들에 있어서, 상기 활성탄의 입경은 약 0.3 내지 4.75mm일 수 있다. 상기 입경 범위에서 유해 가스에 대한 제거 효율이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 상기 활성탄의 입경은 약 1.7 내지 2.36mm일 수 있다.In some embodiments, the particle size of the activated carbon may be about 0.3 to 4.75 mm. In the above particle size range, removal efficiency for harmful gases can be improved. Preferably, the particle size of the activated carbon may be about 1.7 to 2.36 mm.
예를 들면, 상기 활성탄은 야자계 활성탄, 석탄계 활성탄 등을 포함할 수 있다. 상기 활성탄은 입상, 구형 또는 펠렛 형상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 활성탄은 야자계일 수 있다For example, the activated carbon may include palm-based activated carbon, coal-based activated carbon, etc. The activated carbon may be granular, spherical, or pellet-shaped. Preferably, the activated carbon may be palm-based.
상기 활성탄은 후술하는 구리(Cu) 산화물 및/또는 은(Ag) 산화물이 담지되어 첨착 활성탄으로 제공될 수 있다. 상기 구리 산화물은 타 금속의 산화물에 비하여 우수한 흡착 용량을 가질 수 있다.The activated carbon may be provided as impregnated activated carbon by supporting copper (Cu) oxide and/or silver (Ag) oxide, which will be described later. The copper oxide may have superior adsorption capacity compared to oxides of other metals.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 활성탄은 산 처리된 것일 수 있다. 이 경우, 상기 활성탄의 비표면적 및 활성 사이트가 증가할 수 있다. 따라서, 구리(Cu) 산화물 및/또는 은(Ag) 산화물에 대한 담지 용량이 증가하여, 유해 가스 흡착 용량 및 선택성이 향상될 수 있다.In exemplary embodiments, the activated carbon may be acid treated. In this case, the specific surface area and active sites of the activated carbon may increase. Therefore, the carrying capacity for copper (Cu) oxide and/or silver (Ag) oxide can be increased, and the harmful gas adsorption capacity and selectivity can be improved.
일부 실시예들에 있어서, 상기 산 처리는 상기 구리(Cu) 산화물 및 상기 은(Ag) 산화물의 유해 가스 환원 반응을 촉진시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 산 처리는 상기 구리(Cu) 산화물 및 상기 은(Ag) 산화물의 산화물 상태를 유지할 수 있도록 도움을 준다. 따라서, 상기 유해 가스에 대한 환원 용량이 향상될 수 있다. In some embodiments, the acid treatment may promote a harmful gas reduction reaction of the copper (Cu) oxide and the silver (Ag) oxide. For example, the acid treatment helps maintain the oxide state of the copper (Cu) oxide and the silver (Ag) oxide. Accordingly, the reduction capacity for the harmful gas can be improved.
상기 흡착제는 상기 활성탄에 담지된 구리(Cu) 산화물을 포함할 수 있다.The adsorbent may include copper (Cu) oxide supported on the activated carbon.
상기 흡착제는 상기 활성탄 100중량부에 대하여 약 2 내지 6중량부의 상기 구리(Cu) 산화물을 포함할 수 있다.The adsorbent may include about 2 to 6 parts by weight of the copper (Cu) oxide based on 100 parts by weight of the activated carbon.
상기 구리(Cu) 산화물이 약 2중량부 미만으로 담지될 경우, 유해 가스에 대한 제거 효율이 감소될 수 있다. 상기 구리(Cu) 산화물이 약 6중량부 초과로 담지될 경우, 용매에 충분히 용해되지 않아 첨착이 불균일해 지고 양산이 어려울 수 있다. 따라서, 유해 가스 제거 효율이 실질적으로 포화됨에도 불구하고 비용이 증가할 수 있다.If the copper (Cu) oxide is supported in less than about 2 parts by weight, the removal efficiency for harmful gases may be reduced. If the copper (Cu) oxide is supported in an amount exceeding about 6 parts by weight, it may not be sufficiently dissolved in the solvent, resulting in non-uniform adhesion and making mass production difficult. Accordingly, costs may increase even though the harmful gas removal efficiency is substantially saturated.
바람직하게는, 상기 구리(Cu) 산화물은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 약 3 내지 5중량부로 포함될 수 있다.Preferably, the copper (Cu) oxide may be included in an amount of about 3 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the activated carbon.
예를 들면, 상기 구리(Cu) 산화물은 산화 구리(I; Cu2O) 또는 산화 구리(II; CuO)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 우수한 환원성을 갖는 산화 구리(II)가 사용될 수 있다.For example, the copper (Cu) oxide may include copper oxide (I; Cu 2 O) or copper oxide (II; CuO). Preferably, copper(II) oxide, which has excellent reducing properties, can be used.
예를 들면, 산화 구리(II)는 하기 반응식 1의 반응을 통해 황화 수소의 황 성분을 흡착하여 황화 수소를 제거할 수 있다.For example, copper(II) oxide can remove hydrogen sulfide by adsorbing the sulfur component of hydrogen sulfide through the reaction shown in Scheme 1 below.
[반응식 1][Scheme 1]
H2S + CuO -> H2O + CuSH 2 S + CuO -> H 2 O + CuS
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 활성탄은 은(Ag) 산화물이 담지될 수 있다. 상기 은(Ag) 산화물은 상기 유해 가스를 화학적으로 흡착할 수 있다.In exemplary embodiments, silver (Ag) oxide may be supported on the activated carbon. The silver (Ag) oxide can chemically adsorb the harmful gas.
또한, 상기 은(Ag) 산화물은 상기 구리(Cu) 산화물의 화학적 흡착 반응을 촉진시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 은(Ag) 산화물은 상기(Cu) 구리 산화물의 환원 반응을 촉진하여 상기 유해 가스의 산화를 촉진시킬 수 있다.Additionally, the silver (Ag) oxide can promote the chemical adsorption reaction of the copper (Cu) oxide. For example, the silver (Ag) oxide can promote the oxidation of the harmful gas by promoting the reduction reaction of the (Cu) copper oxide.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 은(Ag) 산화물은 산화 은(I; Ag2O) 또는 산화 은(II; AgO)을 포함할 수 있다. 산화 은(II)을 사용할 경우, 상기 유해 가스의 산화 반응이 촉진될 수 있다.In exemplary embodiments, the silver (Ag) oxide may include silver oxide (I; Ag 2 O) or silver oxide (II; AgO). When silver(II) oxide is used, the oxidation reaction of the harmful gas may be promoted.
예를 들면, 산화 은(II)은 하기 반응식 2의 반응을 통해 황화 수소를 제거할 수 있다.For example, silver(II) oxide can remove hydrogen sulfide through the reaction of Scheme 2 below.
[반응식 1][Scheme 1]
H2S + AgO -> H2O + AgSH 2 S + AgO -> H 2 O + AgS
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 은(Ag) 산화물은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 약 0.1 내지 1중량부로 포함될 수 있다. 예를 들면 상기 은(Ag) 산화물이 약 0.1중량부 미만으로 포함될 경우, 상기 흡착제의 유해 가스 제거 효율이 감소할 수 있다. 상기 은(Ag) 산화물이 약 1중량부 초과로 포함될 경우, 은 산화물 입자의 응집 현상 또는 피독 현상이 발생될 수 있다.In exemplary embodiments, the silver (Ag) oxide may be included in an amount of about 0.1 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the activated carbon. For example, if the silver (Ag) oxide is included in less than about 0.1 parts by weight, the harmful gas removal efficiency of the adsorbent may be reduced. If the silver (Ag) oxide is included in an amount exceeding about 1 part by weight, agglomeration or poisoning of the silver oxide particles may occur.
바람직하게는, 상기 은 산화물은 상기 활성탄에 대하여 약 0.2 내지 0.5중량부로 포함될 수 있다.Preferably, the silver oxide may be included in an amount of about 0.2 to 0.5 parts by weight based on the activated carbon.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 예시적으로 설명된 구체적인 실시 형태로 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, this is only illustrative and the present invention is not limited to the specific embodiments described as examples.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법을 나타내는 개략적인 흐름도이다. 이하, 도 1을 참조하여 예시적인 실시예들에 따른 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법을 설명한다.1 is a schematic flowchart showing a method of manufacturing an adsorbent for removing harmful gases according to example embodiments. Hereinafter, a method of manufacturing an adsorbent for removing harmful gases according to exemplary embodiments will be described with reference to FIG. 1.
구리(Cu) 산화물을 포함하는 첨착 조성물을 준비한다(예를 들면, 단계 S10). 상기 첨착 조성물은 활성탄 입자의 외부 표면과 내부 기공 내 표면에 상기 구리 산화물을 첨착시킬 수 있다.Prepare an impregnating composition containing copper (Cu) oxide (eg, step S10). The adhesion composition can attach the copper oxide to the external surface and internal pore surface of activated carbon particles.
일부 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물은 상기 구리(Cu) 산화물을 분산 및/또는 용해시킨 수용액을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물은 유기 용매를 포함할 수도 있다.In some embodiments, the adhesion composition may include an aqueous solution in which the copper (Cu) oxide is dispersed and/or dissolved. In some embodiments, the adhesion composition may include an organic solvent.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물은 첨착하고자 하는 활성탄 100중량부에 대하여 약 2 내지 6중량부의 구리(Cu) 산화물을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 첨착 조성물을 통해 상기 활성탄에 상기 활성탄 100중량부 기준 약 2 내지 6중량부의 구리(Cu) 산화물을 담지시킬 수 있다.In exemplary embodiments, the adhesion composition may include about 2 to 6 parts by weight of copper (Cu) oxide based on 100 parts by weight of activated carbon to be impregnated. In this case, about 2 to 6 parts by weight of copper (Cu) oxide can be supported on the activated carbon through the adhesion composition, based on 100 parts by weight of the activated carbon.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물은 은(Ag) 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 첨착 조성물은 상기 구리(Cu) 산화물과 상기 은(Ag) 산화물을 함께 포함하여, 상기 활성탄 입자의 내외부 표면의 적어도 일부에 구리(Cu) 산화물 입자 및 은(Ag) 산화물 입자를 첨착(코팅)시킬 수 있다.In exemplary embodiments, the adhesion composition may include silver (Ag) oxide. For example, the adhesion composition includes both the copper (Cu) oxide and the silver (Ag) oxide, and deposits copper (Cu) oxide particles and silver (Ag) oxide particles on at least a portion of the inner and outer surfaces of the activated carbon particles. It can be adhered (coated).
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물을 통해 상기 활성탄에 상기 활성탄 100중량부 기준 약 0.1 내지 1중량부의 은(Ag) 산화물이 담지될 수 있다.In exemplary embodiments, about 0.1 to 1 part by weight of silver (Ag) oxide may be supported on the activated carbon through the adhesion composition, based on 100 parts by weight of the activated carbon.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물에 활성탄을 첨가하고, 상기 첨착 조성물을 교반시킨 후 용매를 증발시켜 상기 구리(Cu) 산화물 및/또는 상기 은v 산화물을 상기 활성탄에 담지시킬 수 있다(예를 들면, 단계 S20). 이를 통해 유해 가스 제거용 흡착제를 제조할 수 있다. 용매는 가열 또는 감압 건조에 의해 제거될 수 있다.In exemplary embodiments, activated carbon may be added to the impregnation composition, the impregnation composition may be stirred, and the solvent may be evaporated to support the copper (Cu) oxide and/or the silver v oxide on the activated carbon ( For example, step S20). Through this, an adsorbent for removing harmful gases can be manufactured. The solvent can be removed by heating or drying under reduced pressure.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법을 나타내는 개략적인 흐름도이다. 도 1을 참조로 설명한 공정과 실질적으로 동일한 공정에 대한 설명은 생략될 수 있다.Figure 2 is a schematic flowchart showing a method of manufacturing an adsorbent for removing harmful gases according to example embodiments. Descriptions of processes that are substantially the same as those described with reference to FIG. 1 may be omitted.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물에 산을 첨가할 수 있다(예를 들면, 단계 S30). 예를 들면, 상기 첨착 조성물에 첨가된 산에 의해 상기 활성탄이 산 처리될 수 있다. 예를 들면, 상기 산 처리는 상기 구리(Cu) 산화물을 첨착시키기 전에 수행될 수 있다.In exemplary embodiments, acid may be added to the adhesion composition (eg, step S30). For example, the activated carbon may be acid treated by acid added to the impregnating composition. For example, the acid treatment may be performed before depositing the copper (Cu) oxide.
상기 산 처리에 의해 상기 활성탄의 외부 표면 및 내부 기공 내 표면의 특성이 개질될 수 있다. 예를 들면, 상기 활성탄의 내외부 표면적이 증가하여 상기 구리(Cu) 산화물 및 상기 은(Ag) 산화물의 황화수소 흡착 용량이 증가할 수 있다.The acid treatment may modify the properties of the outer surface and inner pore surface of the activated carbon. For example, the inner and outer surface areas of the activated carbon may increase, thereby increasing the hydrogen sulfide adsorption capacity of the copper (Cu) oxide and the silver (Ag) oxide.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물에 첨가되는 산은 유기산일 수 있다. 예를 들면 상기 유기산은 탄소수 2 내지 6의 2가 유기산을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the acid added to the adhesion composition may be an organic acid. For example, the organic acid may include a divalent organic acid having 2 to 6 carbon atoms.
예를 들면, 상기 2가 유기산은 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아디프산 또는 이들의 유도체를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 2가 유기산은 석신산 또는 이의 유도체를 포함할 수 있다.For example, the divalent organic acid may include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, or derivatives thereof. Preferably, the divalent organic acid may include succinic acid or a derivative thereof.
이 경우, 상기 구리(Cu) 산화물, 상기 은(Ag) 산화물 및 유기산을 상기 활성탄에 보다 균일하게 첨착시킬 수 있으며, 첨착 및 산 처리 공정을 일원화하여 제조 공정을 단순화할 수 있다.In this case, the copper (Cu) oxide, silver (Ag) oxide, and organic acid can be more uniformly deposited on the activated carbon, and the manufacturing process can be simplified by unifying the impregnation and acid treatment processes.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 산 처리는 상기 활성탄 100중량부에 대하여 약 3 내지 9중량부의 유기산에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 유기산은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 약 5 내지 7중량부로 사용될 수 있다.In exemplary embodiments, the acid treatment may be performed with about 3 to 9 parts by weight of an organic acid based on 100 parts by weight of the activated carbon. Preferably, the organic acid may be used in an amount of about 5 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the activated carbon.
예를 들면, 상기 유기산의 사용량이 상기 활성탄 100중량부 기준 약 5중량부 미만일 경우, 상기 활성탄의 활성 사이트가 실질적으로 증가하지 않을 수 있다.For example, if the amount of the organic acid used is less than about 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the activated carbon, the active site of the activated carbon may not substantially increase.
상기 유기산의 사용량이 상기 활성탄 100중량부 기준 약 7중량부 초과일 경우, 상기 활성탄의 내부 기공이 폐쇄되거나 응집 현상 등으로 인해 활성탄 자체의 활성이 감소할 수 있다. 이 경우, 유해 가스 흡착 제거량이 감소할 수 있다. If the amount of the organic acid used exceeds about 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the activated carbon, the activity of the activated carbon itself may be reduced due to closure of internal pores of the activated carbon or agglomeration phenomenon. In this case, the amount of harmful gas adsorption and removal may be reduced.
예시적인 실시예들에 따른 유해 가스 제거용 흡착제는 공기 정화 필터에 적용될 수 있다. 예를 들면, 부직포 등의 투기성 소재에 상기 흡착제를 흡착 및 코팅시켜 공기 정화 필터를 제조할 수 있다. 상기 흡착제는 용매에 분산되어 상기 투기성 소재에 도포될 수 있으며, 상기 용매가 제거될 경우 상기 흡착제가 상기 투기성 소재 상에 흡착 및 코팅될 수 있다.Adsorbents for removing harmful gases according to example embodiments may be applied to air purification filters. For example, an air purification filter can be manufactured by adsorbing and coating the adsorbent on a breathable material such as non-woven fabric. The adsorbent may be dispersed in a solvent and applied to the permeable material, and when the solvent is removed, the adsorbent may be adsorbed and coated on the permeable material.
상기 공기 정화 필터는 상기 활성탄을 통해 유해 가스를 물리적으로 흡착 제거할 수 있으며, 상기 구리(Cu) 산화물 및 상기 은(Ag) 산화물을 통해 유해 가스를 화학적으로 흡착 제거할 수 있다.The air purification filter can physically adsorb and remove harmful gases through the activated carbon, and chemically adsorb and remove harmful gases through the copper (Cu) oxide and silver (Ag) oxide.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, experimental examples including specific examples and comparative examples are presented to aid understanding of the present invention, but these are only illustrative of the present invention and do not limit the scope of the appended claims, and do not limit the scope and technical idea of the present invention. It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications to the embodiments are possible within the scope, and it is natural that such changes and modifications fall within the scope of the appended patent claims.
실시예 1Example 1
평균 입경 1.7-2.36mm의 야자계 활성탄을 준비하였다. 활성탄 100중량부에 기준 4중량부의 산화 구리(II) 카보네이트를 탈이온수에 분산시켜 첨착 조성물을 준비하였다.Coconut-based activated carbon with an average particle diameter of 1.7-2.36 mm was prepared. An adhesion composition was prepared by dispersing 4 parts by weight of copper (II) oxide carbonate in deionized water per 100 parts by weight of activated carbon.
활성탄을 플라스크에 진공 교반 시켜 불순물을 제거한 후 첨착 조성물을 투입하였다. 첨착 조성물을 100oC, 1h건조 및 산소 분위기 170oC에서 20h 열처리하여 산화 구리(II)가 담지된 유해 가스 제거용 흡착제를 준비하였다. 열처리 온도는 산화 구리(II) 카보네이트가 분해되는 온도로 설정하였다. 상기 온도에 미달할 경우 구리(Cu) 산화물 형성이 어려우며, 이상의 온도에서는 타는 현상이 발생하였다.Activated carbon was vacuum stirred in a flask to remove impurities, and then the impurity composition was added. The adsorbent for removing harmful gases containing copper(II) oxide was prepared by drying the adhesion composition for 1 h at 100 o C and heat-treating it for 20 h at 170 o C in an oxygen atmosphere. The heat treatment temperature was set to the temperature at which copper(II) oxide carbonate decomposes. If the temperature is below the above temperature, it is difficult to form copper (Cu) oxide, and if the temperature is above the temperature, burning occurs.
비교예 1 내지 5Comparative Examples 1 to 5
활성탄에 산화 구리(II) 대신에 산화 니켈(II), 산화 망간(IV), 산화 철(III), 산화 아연 및 산화 마그네슘을 각각 첨착시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1 내지 5의 흡착제를 준비하였다.Comparative Example 1 in the same manner as Example 1, except that nickel (II) oxide, manganese (IV) oxide, iron (III) oxide, zinc oxide, and magnesium oxide were added to activated carbon instead of copper (II) oxide. Adsorbents from 5 to 5 were prepared.
실험예 1Experimental Example 1
실시예 1 및 비교예 1 내지 5의 흡착제를 반응기에 충진 후 H2S를 60ppm로 포함하는 기체를 0.25m/s로 통과시켜 H2S의 제거율이 94%이 되는 시점까지 걸리는 시간(파과 시간)을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.After filling the reactor with the adsorbents of Example 1 and Comparative Examples 1 to 5, the time taken for the removal rate of H 2 S to reach 94% by passing a gas containing 60 ppm of H 2 S at 0.25 m/s (breakthrough time) ) was measured and shown in Table 1 below.
제거율은 반응기 전단 대비 반응기 후단에서 배출되는 황화수소의 양에 따라 산정하였다.The removal rate was calculated based on the amount of hydrogen sulfide discharged from the rear end of the reactor compared to the front end of the reactor.
표 1을 참조하면, 산화 구리를 사용하는 실시예의 경우 이외 금속 산화물을 사용하는 비교예들에 비하여 황화 수소 제거 용량 및 제거 효율이 현저히 향상된 것이 확인되었다.Referring to Table 1, it was confirmed that the hydrogen sulfide removal capacity and removal efficiency of the examples using copper oxide were significantly improved compared to the comparative examples using metal oxides.
실시예 2, 3 및 비교예 6 내지 8Examples 2, 3 and Comparative Examples 6 to 8
실시예 1에 있어서, 산화 구리(II)를 활성탄 100중량부 대비 아래 표 2에 기재된 함량으로 담지시켜 흡착제를 준비하였다.In Example 1, an adsorbent was prepared by supporting copper (II) oxide in the amount shown in Table 2 below, based on 100 parts by weight of activated carbon.
상기 흡착제의 파과 시간을 평가하여 아래 표 2에 나타내었다.The breakthrough time of the adsorbent was evaluated and is shown in Table 2 below.
표 2를 참조하면, Cu의 활성탄 100중량부 대비 함량이 6중량부를 초과하는 비교예들의 경우, 흡착제의 응집이 일어났다. 또한, Cu의 활성탄 100중량부 대비 함량이 2중량부 미만인 비교예의 경우 파과 시간이 감소되었다.Referring to Table 2, in the case of comparative examples in which the Cu content exceeded 6 parts by weight relative to 100 parts by weight of activated carbon, agglomeration of the adsorbent occurred. In addition, in the comparative example where the Cu content was less than 2 parts by weight compared to 100 parts by weight of activated carbon, the breakthrough time was reduced.
실시예 4 내지 6Examples 4 to 6
실시예 1에 있어서, 첨착 조성물에 산화 은(II)를 활성탄의 총 중량 기준 아래 표 3에 기재된 함량으로 추가하고, 이를 통해 활성탄에 산화 구리(II) 및 산화 은(II)을 첨착시켜 흡착제를 준비하였다.In Example 1, silver(II) oxide was added to the impregnation composition in the amount shown in Table 3 below based on the total weight of activated carbon, and through this, copper(II) oxide and silver(II) oxide were impregnated on the activated carbon to form an adsorbent. Ready.
표 3을 참조하면, 활성탄의 첨착 과정에서 Ag를 첨가할 경우 0.25%에서 가장 높은 파과시간을 나타냈으며, 함량이 증가할 경우 오히려 감소하였다.Referring to Table 3, when Ag was added during the adhesion process of activated carbon, the highest breakthrough time was observed at 0.25%, and as the content increased, it actually decreased.
실시예 7 내지 9Examples 7 to 9
실시예 4에 있어서, 상기 첨착 조성물에 활성탄 100중량부에 대하여 아래 표 4에 기재된 양의 석신산을 첨가하고, 이를 통해 활성탄을 첨착시켜 흡착제를 준비하였다.In Example 4, an adsorbent was prepared by adding succinic acid in the amount shown in Table 4 below based on 100 parts by weight of activated carbon to the impregnation composition, and then adsorbing the activated carbon.
준비된 흡착제의 파과 시간을 평가하여 아래 표 4에 나타내었다.The breakthrough time of the prepared adsorbent was evaluated and is shown in Table 4 below.
표 4를 참조하면, 활성탄의 첨착 과정에서 6% 석신산을 사용할 경우 흡착제의 유해 가스 제거 용량 및 효율이 증가한 것이 확인하였다. 다만, 실시예 9와 같이 9%의 석신산을 사용할 경우 응집에 의해 성능이 감소하였다.Referring to Table 4, it was confirmed that the harmful gas removal capacity and efficiency of the adsorbent increased when 6% succinic acid was used in the adhesion process of activated carbon. However, when 9% succinic acid was used as in Example 9, the performance decreased due to agglomeration.
Claims (7)
상기 활성탄에 함께 담지된 구리 산화물, 및 AgO를 포함하는 은 산화물을 포함하며,
상기 구리 산화물은 상기 활성탄 100중량부 기준 2 내지 6중량부 포함되고, 상기 은 산화물은 상기 활성탄 100중량부 기준 0.1 내지 1중량부 포함되는, 유해 가스 제거용 흡착제.
activated carbon; and
It includes copper oxide and silver oxide containing AgO supported together on the activated carbon,
An adsorbent for removing harmful gases, wherein the copper oxide is contained in an amount of 2 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the activated carbon, and the silver oxide is contained in an amount of 0.1 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the activated carbon.
The adsorbent for removing harmful gases according to claim 1, further comprising 3 to 9 parts by weight of an organic acid per 100 parts by weight of the activated carbon.
The method of claim 1, wherein the harmful gas is methyl mercaptan, hydrogen sulfide, dimethyl sulfide, and dimethyl disulfide. The adsorbent for removing harmful gases.
상기 첨착 조성물로 활성탄 100중량부 기준 2 내지 6중량부의 구리 산화물 및 활성탄 100중량부 기준 0.1 내지 1중량부의 은 산화물을 첨착시키는 단계를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.
Preparing an impregnating composition containing copper oxide and silver oxide containing AgO; and
A method for producing an adsorbent for removing harmful gases, comprising the step of impregnating 2 to 6 parts by weight of copper oxide based on 100 parts by weight of activated carbon and 0.1 to 1 part by weight of silver oxide based on 100 parts by weight of activated carbon with the impregnation composition.
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