KR20000030368A - 살균용 광촉매 활성탄의 제조방법 - Google Patents

살균용 광촉매 활성탄의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기 및 수질의 살균용에 사용되는 광촉매활성탄을 조제하는 재료와 방법에 관한 것이다. 구체적으로 설명하면 광촉매제 졸을 단독으로 활성탄에 첨착하거나 또는 광촉매제 분말이나 광촉매제 졸을 글루코스, 제올라이트, 활성탄, 톱밥, 왕겨, 폐타이어, 제올라이트, 재료에 일정비율로 혼합하여 공기 및 수처리시의 미생물을 살균하거나 난분해휘발성물질(VOC)을 제거하는 광촉매활성탄을 조제하는 재료와 방법에 관한 것이다. 이에 따른 구성은 광촉매제인 TiO2졸과 ZnO졸을 만들고 400-1000℃로 가열하여 살균용 광촉매 활성탄을 조제하거나 광촉매제(TiO2, ZnO) 분말을 0.5-20%의 비율로 톱밥, 왕겨, 폐타이어, 제올라이트 재료에 일정비율로 혼합하거나 광촉매제인 TiO2sol과 ZnO sol을 각각 0.001-100mg/g의 비율로 톱밥, 왕겨, 폐타이어, 제올라이트 재료에 일정비율로 혼합하거나 광촉매제(TiO2, ZnO) 분말을 0.5-20%포함한 톱밥에 각각 왕겨(0.5-5%), 폐타이어(0.5-5%), 제올라이트(0.5-5%) 재료에 일정비율로 혼합하여 수분을 5-10%로 건조시킨후 압출 스쿠르(screw)에 넣으면서 200-300℃로 가열하며 약 1톤의 압력으로 압축하며 사출시켜 성형하고 탄화시킨 첨착톱밥탄을 활성화로에서 20-60분간 400-1000℃로 가열하여 광촉매활성탄으로 조제하여 미생물을 살균하고 동시에 난분해휘발성물질(VOC)을 제거하는 광촉매활성탄으로 사용하는 첨착활성탄.

Description

살균용 광촉매활성탄의 제조방법 {Manufactural method of activated carbon as a bactericidal photo-catalyst.}
본 발명은 공기 및 수질의 미생물 살균용에 사용되는 광촉매활성탄을 조제하는 재료와 방법에 관한 것이다. 구체적으로 설명하면 광촉매제 졸을 단독으로 활성탄에 첨착하거나 또는 광촉매제 분말이나 광촉매제 졸을 글루코스, 제올라이트, 활성탄, 톱밥, 왕겨, 폐타이어, 제올라이트, 재료에 일정비율로 혼합하여 공기 및 수처리시의 미생물을 살균하거나 난분해휘발성물질(VOC)을 제거하는 광촉매활성탄을 조제하는 재료와 방법에 관한 것이다. 현재 물의 미생물을 살균하기 위해 첨가하는 염소는 대장균의 살균에는 적합하나 물속의 유기물과 반응하여 발암물질인 트리할로메탄을 생성하여 큰 문제점으로 지적되고 있다. 또한 오존처리는 고가이고 신속히 살균효과가 없어지고 인간에게 유해한 부산물을 형성하는 문제점이 있다. 현재 많이 사용하는 은 활성탄은 활성탄에 은{Ag}을 첨착하여 살균제 소독제로 이용하는 것으로 살균에 요하는 은 이온을 지속적으로 용출시키고 가격이 고가인 단점이 있다. 본 발명은 인간에 유해하지 않으면서 광에너지를 받으면 살균성을 지니는 광촉매 활성탄을 제조하는 것이다. 광촉매 이산화타타늄은 태양에너지나 자외선을 받으면 자신이 지니고 있는 전자로 채워진 가전자대{valenece band}로 부터 전자가 비어있는 전도대 {conduction band} 로 전자가 이동하며 여기된다. 여기된 촉매는 강력한 산화제인 수소라디칼을 형성하여 수중의 미생물을 살균하게 된다. 대장균을 살균하는 방법은 ZnO나 TiO2촉매를 이용한 광화학적 방법이 있다. ZnO, TiO2가 밴드갭{bandgap}이상의 에너지를 받으면 전자가 하나 이동하여 전자-정공쌍이 생성되고 이것이 물, O2와 반응하여 H2O2, OH 등이 생성되고 이것들에 의한 강력한 살균 효과가 있다. 생성된 H2O2, OH 등에 의해 미생물의 살균되거나 유기물질의 분해가 이루어지면 CO2나 H2O로 전환되어 반도체표면에서 외부로 이용하고 다시 빛에너지를 받으면 광촉매의 기능을 수행하게 된다. TiO2, ZnO 분말에 의한 살균은 살균후에 이들 분말을 제거해야 하는 어려움 때문에 TiO2, ZnO를 졸로 만들어 활성탄를 만들고 대장균의 살균 효과를 증진시키고자 한다. 물의 정수처리에 많이 사용하는 기존의 활성탄은 주로 야자껍질, 톱밥, 갈탄을 염화아연이나 인산등으로 처리하여 건조증류하거나 고온처리하면서 수증기를 분사하여 다공성의 활성탄을 제조하는 것으로 휘발성유기물질의 흡착제거에는 효과적이나 휘발성물질의 흡착이 다 이루어지면 다시 용출되거나 흡착된 물질이 배출되는 파과시간이 빠르게 나타나고 살균력도 떨어진다. 또한 미생물의 살균능력이 없고 미생물이 존재할 경우 미 생물이 증가되는 경향을 나타내고 있다. 또한 종래의 기술은 무기계인 TiO2를 분말상태로 이용하거나 금속체나 메쉬체, 유리표면등에 직접 코팅을 하여 광촉매제에 의한 유기물질의 제거나 탈취제로 사용하였으나 코팅된 물질의 친화력이 낮아 탈리가 잘되는 단점때문에 산업상 이용이 한정되어 있다. 또한 촉매제를 코팅할 경우에는 경화제를 섞어 탈취나 항균 촉매제를 제조하였으나 경화제의 사용시에는 물에 용해되어 산업상 이용에 한정을 가져오고 있다.
따라서 본 발명에서는 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 광촉매제 졸을 단독으로 활성탄에 첨착하거나 또는 광촉매제 분말이나 광촉매제 졸을 글루코스, 활성탄, 왕겨, 폐타이어, 제올라이트등이 첨가된 톱밥에 일정비율로 혼합하여 공기 및 수처리시의 미생물을 살균하고 동시에 난분해휘발성물질(VOC)을 제거하는 광촉매활성탄을 조제하는 재료와 방법에 관한 것이다.
도 1. 이산화티타늄 졸로 함침시킨 광촉매활성탄(T-1)
도 2. 질산아연 으로 함침시킨 광촉매활성탄(Z-1)
도 3. 톱밥으로 첨착성형톱밥활성탄(톱성활-4-1120)
도 4. 첨착성형톱밥활성탄(톱성활-8-1120)
도 5. 첨착성형톱밥활성탄(A-0111)
도 6. 이산화티타늄 졸로 함침시킨 첨착성형톱밥활성탄(B-0111)
도 7. 이산화티타늄 졸로 함침시킨 첨착활성탄(C-0111)
도 8. 이산화티타늄 졸로 함침시킨 첨착성형톱밥활성탄(F-0111)
상기목적을 달성하기 위하여 광촉매제인 TiO2졸과 ZnO졸은 각각 티타늄 이소프로폭사이드 Ti(OCH(CH3)2)4와 Zn(NO3)2을 적당량 취하여 물에 넣고 진한질산을 2-3방울 넣으면서 교반하여 0.006-0.3M의 졸을 만들고 활성탄에 첨착하여 100-200℃에서 1-2시간 건조시키고 20-60분간 산소가 없는 상태에서 400-1000℃로 가열하여 침착시켰다. 0.006-0.3M의 Ti(OCH(CH3)2)4을 4, 15, 26 ml와 와 0.0005-0.5M의 Zn(NO3)2을 각각 26, 15, 4 ml를 섞어 30ml되게하여 활성탄 30g에 첨착는 비율로 하여 100-200℃에서 1-2시간 건조시키고 20-60분간 산소가 없는 상태에서 400-1000℃로 가열하여 살균용 광촉매 활성탄인 TZ-1, TZ-2, TZ-3을 조제 한다. 활성탄은 충진밀도가 0.47,건조감량이 4.5, 경도가 85, 요드흡착력이 889, 비표면적이 1,025m2/g인 야자껍질활성탄을 사용하였다.
본 발명의 또 다른 실시예는 광촉매제 분말이나 광촉매제 졸을 톱밥, 왕겨, 폐타이어, 제올라이트 재료에 일정비율로 혼합하여 수분을 5-10%로 건조시킨후 압출 스쿠르(screw)에 넣으면서 200-300℃로 가열하며 약 1톤의 압력으로 압축하며 사출시켜 성형하고 탄화하였다. 탄화된 톱밥탄의 충진밀도는 0.48, 건조감량이 8.4, 경도가 85.6, 요드흡착력이 287.9, 비표면적이 210m2/g으로 나타났다. 탄화된 톱밥탄을 활성화로에서 20-60분간 400-1000℃로 가열하여 살균용 광촉매 활성탄으로 조제한다. 또 다른 실시예는 광촉매제 분말이나 광촉매제 졸을 글루코스, 제올라이트, 활성탄, 왕겨, 폐타이어와 일정 비율로 혼합하여 톱밥에 혼합하여 수분을 5-10%로 건조시킨후 압출스쿠르 (screw)에 넣으면서 200-300℃로 가열하며 약 1톤의 압력으로 압축하며 사출시켜 성형하고 탄화한 다음 활성화로에서 20-60분간 400-1000℃로 가열하여 광촉매 활성탄으로 조제하여 미생물을 살균하고 동시에 난분해휘발성물질(VOC)을 제거하는 광촉매활성탄으로 사용한다.
광촉매 활성탄의 성분과 함침율은 ICP(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrophotometer) 로 측정하고 비표면적은 전자동 흡착장치를 이용하여 측정하였다. 광촉매활성탄의 미생물 살균효과는 냉동 보관되어 있는 E. coli 균주 1 ㎖ 를 녹이고 이것을 9 ㎖ LB 배지에 넣어 37 ℃에서 16 시간을 배양하였다. 이것을 100배 희석하고 여기서 0.5 ㎖를 취해 50 ㎖의 반응 용액에 접종하였다. 반응 용기에 들어 있는 반응 용액에 1.5 g의 조제활성탄을 넣어 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60분 반응시켰다. 반응 실험 온도는 25 ℃를 유지하며 교반 속도는 130 rpm으로 하였다. 자외선에 의한 TiO2, ZnO의 광화학적 반응 효과를 보기 위해 반응 용기 10 ㎝위에 20 W, 40 W의 300 - 400 nm의 자외선을 최고 60분까지 조사하였다. 생균수 측정은 sample을 적당히 희석하여 desoxycholate 배지에서 36 ℃에서 2일간 배양한 후 colony수를 count하였다. 대장균만을 넣은 공실험 시료의 생균수는 사멸하는 것이 없이 60분까지 관찰했을 때 거의 일정하였다. UV 처리 했을 때는 조금 감소하였고, 활성탄을 처리하였을 때는 시간이 지남에 따라 일정하게 감소하는데 이것은 균이 사멸했다기 보다는 시간에 지남에 따라 활성탄 표면에 흡착한 것으로 사료된다. 60분후 생존 백분율은 control이 90 %, UV로 처리한 것이 74.6 %, AC로 처리한 것이 50 %, UV+AC로 처리한것이 40%로 나타났다. 세 가지 농도의 TiO2를 사용하여 E.coli 실험을 하였을 때 생존율이 시간에 따라 감소하는 것을 볼 수 있었다. 농도가 각각 0.006 M, 0.0314 M인 T-1, T-Ⅱ일 때 60분 후의 생존율은 초기의 5%이하이고 농도가 증가하면 낮은 농도에 비해 사멸율은 낮아지는 경향을 보였다. 세 농도에 있어서 초기 접종 균수의 50%가 사멸하는 시간인 t1/2는 각각 24.6, 18.6, 36.8분으로 T-Ⅱ 에 의한 사멸 시간이 가장 적게 나타났다. 60분 후의 생존 백분율(survival %)은 T-Ⅰ(0.006 M)는 4.9%, T-Ⅱ(0.0314 M)는 4%, T-Ⅲ(0.314 M)는 18.5%를 보여 T-Ⅱ(0.0314 M)에 의한 살균 능력이 제일 큰 것으로 나타났다. 세 가지 농도의 ZnO2를 사용하여 E.coli 실험을 하였을 때 생존율이 시간에 따라 감소하는 것을 볼 수 있었다. Z-Ⅰ(0.005 M), Z-Ⅱ(0.05 M)일 때 60분 후의 생존율은 각각 6 %, 1 %이었고 시간에 따라 비례하여 감소하였다. 그러나 Z-Ⅲ(0.5 M)에서는 10분까지는 감소하고 10분 후부터는 일정한 상태를 보였다. 초기 접종 균수의 50%가 사멸하는 시간인 반감기 t1/2는 Z-Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ에서 각각 23.7, 15.4, 26.6분으로 Z-Ⅱ에 의한 살균 시간이 가장 짧게 나타났다. 60분 후의 생존 백분율은 Z-Ⅰ은 6 %, Z-Ⅱ는 1.6 %, Z-Ⅲ는 41.8 %를 보여 Z-Ⅱ의 살균 능력이 제일 큰것으로 나타났다. TZ-Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ를 사용하여 E.coli 실험을 하였을 때 생존율이 시간에 따라 감소하는 것을 볼 수 있었다. TZ-Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 에 있어서 초기 접종 균수의 50%가 사멸하는 시간인 반감기 t1/2는 각각 13.3, 17.28, 21.9분으로 TZ-Ⅰ에 의한 살균 시간이 가장 짧게 나타났다. 60분 후의 생존 백분율은 TiO2+ZnO-Ⅰ, TiO2+ZnO-Ⅱ와 TiO2+ZnO-Ⅲ에서 각각 0.6 %, 0.5 %, 2.8 %로 나타나 TZ-Ⅰ과 TZ-Ⅱ에서 거의 같은 효과가 나타나는 것을 알 수 있었다. TiO2, ZnO, TiO2+ZnO으로 처리한 활성탄은 수중 대장균(E.coli) 살균 실험에서 자외선을 조사할 경우 시간이 지남에 따라 E.coli 생균수는 감소하였다. TiO2, ZnO, TiO2+ ZnO 와 UV를 이용한 살균 실험에서 광도는 중요한 변수이다. 본 실험에서는 Z-Ⅱ과 TZ-Ⅱ는 광도를 높여 줌에 따라 생존 백분율이 줄어드는 것을 볼 수 있었다. Z-Ⅱ의 경우에 60분 후 빛이 없을 때는 생존율이 17.10%, 20 W의 빛을 쬐어 주면 3.20 %, 40 W의 빛을 쬐어 주면 1.60 %로 빛의 강도가 높아짐에 따라 사멸률이 높아짐을 알 수 있었다. TiO2+ZnO에서 60분 후 생존율은 빛이 없을 때는 13.60 %, 20 W의 빛일 때는 7.50 %, 40 W 의 빛일 때는 2.80 %로 마찬가지로 빛의 강도가 켜지면 사멸률이 높아졌다. T-Ⅱ 의 경우는 60분 후 생존율이 빛이 없을 때는 29.30 %, 20 W의 빛을 쬐어 주었을 때는 3.0%, 40 W일 때는 4.0%로 빛을 쬐어 주는 것과 쬐어 주지 않는 것의 차이는 뚜렷하고 빛의 광도에 따른 차이는 거의 보이지 않는다. TCE 제거에 관한 흡착처리효율은 활성탄 단위질량당 흡착할 수 있는 흡착능력은 Freundlich의 등온흡착식으로 구하였다. 야자껍질활성탄의 k는 0.168, 1/n은 1.474이나 T-1의 k와 1/n은 각각 0.891과 1.035이고 T-2의 k와 1/n은 각각 0.130과 1.679이며 T-3의 k와 1/n은 각각 1.596과 1.208로 나타나, 흡착하는 능력과 강도면에서 T-3가 우수하였다.
표 1. 첨착활성탄의 흡착능력
흡착능력 야자껍질활성탄 광촉매첨착활성탄
T-1 T-2 T-3 Z-1 Z-2 Z-3 TZ-1 TZ-2 TZ-3
k(ug/g)(L/ug)1/n1/n 0.171.47 0.891.03 0.131.68 1.601.28 0.0082.7 1.211.26 7.820.69 0.0061.97 0.481.32 0.071.52
표 2. 각 활성탄의 종류에 따른 미생물의 제거
품명 활성탄무게 일반세균 대장균군/50/ml
A-0111 0.5 1435 25750
B-0111 0.5 35 10
C-0111 0.5 1105 1270
F-0111 0.5 1185 2890
톱성활-4-1120 0.5 530 135
톱성활-8-1120 0.5 1215 1645
야자껍질활성탄 0.5 1940 18500
인공수 없음 2720 43500
각종 광촉매제로 첨착시킨 활성탄의 전자현미경(SEM)의 사진을 보면 규칙적인 세공이 잘 발달되어 있다.
실시예
이하 실시예에 의하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
1. 첨착활성탄
실시 예 1
티타늄 테트라이소프로사이드 ( Titanium tetraisoproxide) 1.66ml를 1.5L 증류수에 넣고 교반시키면서 거품이 일면 진한질산(HNO3) 2ml와 염산 2ml를 넣고 상온에서 48시간 교반하여 0.006M의 이산화티탄늄 졸을 얻었다. 증류수 1L로 깨끗이 세척하고 105oC에서 2시간 건조시킨 활성탄 30g에 0.006M의 이산화티탄늄 졸 20ml를 골고루 섞은후 1시간 함침시킨후 105 C에서 2시간 건조시키고 질소가스를 넣으면서 400 -1000oC에서 30분간 가열하고 방냉하여 광촉매활성탄(T-1)을 조제하였다. 증류수로 세척한 광촉매 활성탄의 수소이온농도(pH)는 9.27이었으며 이산화티탄늄의 농도는 활성탄 1g당 1mg의 이산화티탄늄 (1mg/g) 이었고 고정 탄소 백분율은 92.33 %, 비표면적은 733 m2/g 이었다.
실시 예 2
티타늄 테트라이소프로사이드 ( Titanium tetraisoproxide) 8.28ml를 1.5L 증류수에 넣고 교반시키면서 거품이 일면 진한질산(HNO3) 2ml와 염산 2ml를 넣고 상온에서 48시간 교반하여 0.0314M의 이산화티탄늄 졸을 얻었다. 증류수 1L로 깨끗이 세척하고 105oC에서 2시간 건조시킨 활성탄 30g에 0.0314M의 이산화티탄늄 졸 20ml를 골고루 섞은후 1시간 함침시킨후 105oC에서 2시간 건조시키고 질소가스를 넣으면서 400-1000oC에서 30분간 가열하고 방냉하여 광촉매활성탄(T-2)을 조제하였다. 증류수로 세척한 광촉매 활성탄의 수소이온농도(pH)는 9.41이었으며 이산화티탄늄의 농도는 활성탄 1g당 5mg의 이산화티탄늄 (5mg/g) 이었고 고정 탄소 백분율은 89.50 %, 비표면적은 733 m2/g 이었다.
실시 예 3
실시예 1과 같은 방법으로 티타늄 테트라이소프로사이드 ( Titanium tetraisoproxide) 16.65ml를 1.5L 증류수에 넣고 교반시키면서 0.314M의 이산화티탄늄 졸을 얻었다. 증류수 1L로 깨끗이 세척하고 105oC에서 2시간 건조시킨 활성탄 30g에 0.0314M의 이산화티탄늄 졸 20ml를 골고루 섞은후 1시간 함침시킨후 105oC에서 2시간 건조시키고 질소가스를 넣으면서 400-1000oC 에서 30분간 가열하고 방냉하여 광촉매활성탄(T-3)을 조제하였다. 증류수로 세척한 광촉매 활성탄의 수소이온농도(pH)는 9.27이었으며 이산화티탄늄의 농도는 활성탄 1g당 50mg의 이산화티탄늄 (50mg/g) 이었고 고정 탄소 백분율은 90.96%, 비표면적은 746 m2/g 이었다.
실시 예 4
질산아연 (Zn(NO3)26H2O) 156.2mg을 1.0L 증류수에 넣고 상온에서 12시간 교반시키면서 0.0005M의 질산아연용액을 얻었다. 증류수 1L로 깨끗이 세척하고 105oC에서 2시간 건조시킨 활성탄 30g에 0.0005M의 질산아연용액 30ml를 골고루 섞어 1시간 함침시킨후 105 C에서 2시간 건조시키고 질소가스를 넣으면서 400-1000oC에서 30분간 가열하고 방냉하여 광촉매활성탄(Z-1)을 조제하였다. 증류수로 세척한 광촉매 활성탄의 수소이온농도(pH)는 9.37이었으며 산화아연의 농도는 활성탄 1g당 0.15 mg의 산화아연 이었고 고정 탄소 백분율은 92.08%, 비표면적은 681 m2/g 이었다.
실시 예 5
질산아연 (Zn(NO3)26H2O) 15.65g을 1.0L 증류수에 넣고 상온에서 12시간 교반시키면서 0.05M의 질산아연용액을 얻었다. 증류수 1L로 깨끗이 세척하고 105oC에서 2시간 건조시킨 활성탄 30g에 0.05M의 질산아연용액 30ml를 골고루 섞어 1시간 함침시킨후 105oC에서 2시간 건조시키고 질소가스를 넣으면서 400-1000oC에서 30분간 가열하고 방냉하여 광촉매활성탄(Z-2)을 조제하였다. 증류수로 세척한 광촉매활성탄의 수소이온농도(pH)는 9.36이었으며 산화아연의 농도는 활성탄 1g당 15 mg의 이산화티탄늄 이었고 고정탄소 백분율은 91.35%, 비표면적은 567 m2/g 이었다.
실시 예 6
질산아연 (Zn(NO3)26H2O) 156.2 g을 1.0L 증류수에 넣고 상온에서 12시간 교반시키면서 0.5M의 질산아연용액을 얻었다. 증류수 1L로 깨끗이 세척하고 105oC에서 2시간 건조시킨 활성탄 30g에 0.5M의 질산아연용액 30ml를 골고루 섞어 1시간 함침시킨후 105oC에서 2시간 건조시키고 질소가스를 넣으면서 400-1000oC에서 30분간 가열하고 방냉하여 광촉매활성탄(Z-3)을 조제하였다. 증류수로 세척한 광촉매 활성탄의 수소이온농도(pH)는 9.36이었으며 산화아연의 농도는 활성탄 1g당 150 mg의 이산화티탄늄 이었고 고정탄소 백분율은 99.45%, 비표면적은 643 m2/g 이었다.
실시 예 7
0.0314M의 이산화티탄늄 졸 4ml와 0.05M의 질산아연용액 (Zn(NO3)26H2O) 26ml를 골고루 섞어 증류수 1L로 깨끗이 세척하고 105oC에서 2시간 건조시킨 활성탄 30g에 1시간 함침시킨후 실시예 1과 같은 방법으로 침지시키고 수득한 광촉매 활성탄(TZ-1)의 수소이온농도(pH)는 9.30이었으며 고정 탄소의 백분율은 각각 91.56%, 비표면적은 1137 m2/g 이었다.
실시 예 8
0.0314M의 이산화티탄늄 졸 15ml와 0.05M의 질산아연용액 15ml를 골고루 섞어 증류수 1L로 깨끗이 세척하고 105oC에서 2시간 건조시킨 활성탄 30g에 1시간 함침시킨후 실시예 1과 같은 방법으로 침지시키고 수득한 광촉매 활성탄(TZ-2)의 수소이온농도(pH)는 9.57이었으며 고정 탄소의 백분율은 각각 91.89%, 비표면적은 1124 m2/g 이었다.
실시 예 9
0.0314M의 이산화티탄늄 졸 26ml와 0.05M의 질산아연용액 4ml를 골고루 섞어 증류수 1L로 깨끗이 세척하고 105oC에서 2시간 건조시킨 활성탄 30g에 1시간 함침시킨후 실시예 1과 같은 방법으로 침지시키고 수득한 광촉매 활성탄(TZ-3)의 수소이온농도(pH)는 9.35이었으며 고정 탄소의 백분율은 각각 93.25%, 비표면적은 1137 m2/g 이었다.
실시 예 10
이산화티탄늄분말 960g을 미송나무와 참나무로 이루어진 톱밥에 넣어 10kg을 잘 섞어 만든 후 200-400oC에서 성형톱밥을 만들고 300-500도에서 2-5일간 탄화시킨다. 이것을 0.9kgf의 압력으로 3개의 분사구로 수증기를 분사하며 35초당 2회 회전시키며 700oC로 30분간 활성화 시키고 원형쇠 바깥에 물을 부으며 물로 냉각하여 첨착성형톱밥활성탄(톱성활-4-1120)을 조제하였다. 요드흡착력은 901 m2/g이었다.
실시 예 11
22.2ml Ti(OCH(CH3)2)4sol/2L의 용액 2.0L와 11.1ml Ti(OCH(CH3)2)4sol/2L의 용액1.5L를 미송나무와 참나무로 이루어진 톱밥에 넣어 10kg을 잘 섞어 만든 후 200-400oC에서 성형톱밥을 만들고 300-500oC에서 2-5일간 탄화시킨다. 이것을 0.9kgf의 압력으로 3개의 분사구로 수증기를 분사하며 35초당 2회 회전시키며 700도로 30분간 활성화 시키고 원형쇠 바깥에 물을 부으며 물로 냉각하여 첨착성형톱밥활성탄(톱성활-8-1120)을 조제하였다. 비표면적은 520 m3/g이었다.요드흡착력은 901 m2/g이었다.
실시 예 12
850um - 2 mm크기의 톱밥탄 45 kg을 0.9kgf의 압력으로 3개의 분사구로 수증기를 분사하며 35초당 2회전의 회전으로 700oC에서 30분간 활성화 시키고 원형쇠 바깥에 물을 부으며 물로 냉각하여 첨착성형톱밥활성탄(A-0111)을 조제하였다. 충전밀도는 0.51, 경도는 85%, 요드흡착능력은 926 m2/g 으로 나타났다.
실시 예 13
850um - 2 mm크기의 톱밥탄 40 kg에 22.2ml Ti(OCH(CH3)2)4sol/2L의 용액 7.0L와 수도수 7.0L을 섞어 0.9kgf의 압력으로 3개의 분사구로 수증기를 분사하며 35초당 2회전의 회전으로 700oC에서 30분간 활성화 시키고 원형쇠 바깥에 물을 부으며 물로 냉각하여 첨착성형톱밥활성탄(B-0111)을 조제하였다. 충전밀도는 0.50, 경도는 85%, 요드흡착능력은 951mg/g으로 나타났다.
실시 예 14
대림탄소의 야자껍질탄 70 kg에 22.2ml Ti(OCH(CH3)2)4sol/2L의 용액 8.65L와 수도수 8.65L을 섞어 0.9kgf의 압력으로 3개의 분사구로 수증기를 분사하며 35초당 2회전의 회전으로 700oC에서 30분간 활성화 시키고 원형쇠 바깥에 물을 부으며 물로 냉각하여 첨착활성탄(C-0111)을 조제하였다.충전밀도는 0.57, 경도는 85%, 요드흡착능력은 949mg/g으로 나타났다.
실시 예 15
850um - 2 mm크기의 톱밥탄 47.136 kg에 22.2ml Ti(OCH(CH3)2)4sol/2L의 용액 2.1L와 0.5M-NaOH 8.0L을 섞어 0.9kgf의 압력으로 3개의 분사구로 수증기를 분사하며 35초당 2회전의 회전으로 700oC에서 30분간 활성화 시키고 원형쇠 바깥에 물을 부으며 물로 냉각하여 첨착성형톱밥활성탄(F-0111)을 조제하였다. 충전밀도는 0.51, 경도는 85%, 요드흡착능력은 945mg/g으로 나타났다.
본 발명은 미생물의 살균능력에서 보는 바와 같이 대조군이 야자껍질활성탄이나 톱밥활성탄보다 일반세균과 미생물의 살균능력과 트리할로메탄의 흡착제거능력이 우수하여 정수처리에 고가의 비용으로 사용하는 은활성탄의 대체제로 사용할 수 있으며 활성탄에 의해 발생하는 미생물의 번식을 방지할 수 있다. 또한 광촉매활성탄을 사용할 경우 미생물을 살균하기 위해 첨가하는 염소의 양이 줄어 발암물질인 트리할로메탄의 발생을 방지할 수 있는 효과를 가지고 있다. 또한 종래의 기술은 무기계인 TiO2를 분말상태로 이용하거나 금속체나 메쉬체, 유리표면등에 직접 코팅을 하여 광촉매제에 의한 유기물질의 제거나 탈취제로 사용하였으나 본 발명은 광촉매제 졸을 단독으로 활성탄에 첨착하거나 또는 광촉매제 분말이나 광촉매제 졸을 글루코스, 제올라이트, 활성탄, 톱밥, 왕겨, 폐타이어, 제올라이트, 재료에 일정비율로 혼합하여 광촉매활성탄을 제조하여 공기 및 수처리시의 미생물을 살균하고 동시에 난분해휘발성물질(VOC)을 제거할 수 있다.

Claims (9)

  1. 광촉매제인 TiO2졸과 ZnO졸은 각각 티타늄 이소프로폭사이드 Ti(OCH(CH3)2)4와 Zn(NO3)2을 적당량 취하여 물에 넣고 진한질산(HNO3)을 2-3방울 넣으면서 교반하여 0.006-0.3M의 졸을 만들고 야자껍질 활성탄에 첨착하여 100-200℃에서 1-2시간 건조시키고 20-60분간 수증기를 분사하며 400-1000℃로 활성화하여 미생물을 살균하고 동시에 난분해휘발성물질(VOC)을 제거하는 광촉매활성탄으로 사용하는 첨착활성탄.
  2. 0.006-0.3M의 Ti(OCH(CH3)2)4을 4, 15, 26 ml와 와 0.0005-0.5M의 Zn(NO3)2을 각각 26, 15, 4 ml의 비율로 혼합하여 활성탄에 첨착하여 100-200℃에서 1-2시간 건조시키고 20-60분간 400-1000℃로 활성화하여 미생물을 살균하고 동시에 난분해휘발성물질(VOC)을 제거하는 광촉매활성탄으로 사용하는 첨착활성탄.
  3. 광촉매제(TiO2, ZnO) 분말을 0.5-20%의 비율로 톱밥, 왕겨, 폐타이어, 제올라이트 재료에 일정비율로 혼합하여 수분을 5-10%로 건조시킨후 압출 스쿠르(screw)에 넣으면서 200-300℃로 가열하며 약 1톤의 압력으로 압축하며 사출시켜 성형하고 탄화시키는 제조방법
  4. 광촉매제인 TiO2sol과 ZnO sol을 각각 0.001-100mg/g의 비율로 톱밥, 왕겨, 폐타이어, 제올라이트 재료에 일정비율로 혼합하여 수분을 5-10%로 건조시킨후 압출 스쿠르(screw)에 넣으면서 200-300℃로 가열하며 약 1톤의 압력으로 압축하며 사출시켜 성형하고 탄화시키는 제조방법
  5. 광촉매제(TiO2, ZnO) 분말을 0.5-20%포함한 톱밥에 각각 왕겨(0.5-5%), 폐타이어(0.5-5%), 제올라이트(0.5-5%) 재료에 일정비율로 혼합하여 수분을 5-10%로 건조시킨후 압출 스쿠르(screw)에 넣으면서 200-300℃로 가열하며 약 1톤의 압력으로 압축하며 사출시켜 성형하고 탄화시키는 제조방법
  6. 광촉매제인 TiO2sol과 ZnO sol을 각각 0.001-100mg/g의 비율로 포함된 톱밥에 각각 왕겨(0.5-5%), 폐타이어(0.5-5%), 제올라이트(0.5-5%) 재료에 일정비율로 혼합하여 수분을 5-10%로 건조시킨후 압출 스쿠르(screw)에 넣으면서 200-300℃로 가열하며 약 1톤의 압력으로 압축하며 사출시켜 성형하고 탄화시키는 제조방법
  7. 광촉매제(TiO2, ZnO) 분말을 0.5-20%의 비율로 톱밥, 왕겨, 폐타이어, 제올라이트 재료에 일정비율로 혼합하여 수분을 5-10%로 건조시킨후 압출 스쿠르(screw)에 넣으면서 200-300℃로 가열하며 약 1톤의 압력으로 압축하며 사출시켜 성형하고 탄화시킨 첨착톱밥탄을 활성화로에서 20-60분간 400-1000℃로 가열하여 광촉매 활성탄으로 조제하여 미생물을 살균하고 동시에 난분해휘발성물질(VOC)을 제거하는 광촉매활성탄으로 사용하는 첨착활성탄.
  8. 광촉매제인 TiO2sol과 ZnO sol을 각각 0.001-100mg/g의 비율로 톱밥, 왕겨, 폐타이어, 제올라이트 재료에 일정비율로 혼합하여 수분을 5-10%로 건조시킨후 압출 스쿠르(screw)에 넣으면서 200-300℃로 가열하며 약 1톤의 압력으로 압축하며 사출시켜 성형하고 탄화시킨 첨착톱밥탄을 활성화로에서 20-60분간 400-1000℃로 수증기나 광촉매제인 TiO2sol과 ZnO sol을 분사하며 활성화하여 광촉매 활성탄으로 조제하여 미생물을 살균하고 동시에 난분해휘발성물질(VOC)을 제거하는
    광촉매활성탄으로 사용하는 첨착활성탄
  9. 광촉매제(TiO2, ZnO) 분말을 0.5-20%포함한 톱밥에 각각 왕겨(0.5-5%), 폐타이어(0.5-5%), 제올라이트(0.5-5%) 재료에 일정비율로 혼합하여 수분을 5-10%로 건조시킨후 압출 스쿠르(screw)에 넣으면서 200-300℃로 가열하며 약 1톤의 압력으로 압축하며 사출시켜 성형하고 탄화시킨 첨착톱밥탄을 활성화로에서 20-60분간 400-1000℃로 가열하여 광촉매 활성탄으로 조제하여 미생물을 살균하고 동시에 난분해휘발성물질(VOC)을 제거하는 광촉매활성탄으로 사용하는 첨착활성탄.
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