KR20010103389A - 유기 및 무기 복합 다공질체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 활성탄과 같은 유기소재의 다공질체 표면에 제올라이트와 같은 무기소재의 다공질체 층을 형성한 복합 다공질체를 제공한다. 따라서, 본 발명의 복합 다공질체는 오염물질을 포함하는 물 또는 대기(공기)로부터 유기 및 무기 오염물질을 동시에 제거할 수 있다. 또한, 본 발명은 활성탄과 같은 유기소재의 다공질체가 결정핵으로서 작용함으로써 통상의 제올라이트 제조공정에 비하여 제조시간 및 용수 소요량을 크게 줄일 수 있으며, 다양한 구조의 무기물층을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명은 유기소재의 다공질체와 무기소재의 다공질체의 비를 조절함으로써 유기물 및 무기물에 대한 다양한 흡착특성을 가지는 다공질체를 제공할 수 있다.

Description

유기 및 무기 복합 다공질체{Organic and Inorganic Complex Porous Products}
본 발명은 활성탄과 같은 유기소재의 다공질체의 표면에 제올라이트와 같은 무기소재의 다공질체가 코팅됨으로써 종래의 무기소재만의 다공질체와 유기소재만의 다공질체가 갖는 특징을 모두 갖는 유기소재 및 무기소재가 복합된 다공질체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
다공질체는 흡착제, 촉매, 혹은 촉매의 담체로서 산업전반에 걸쳐 널리 활용되고 있다. 이와 같은 다공질체로서 기존에 널리 사용되고 있는 것은 활성탄과 제올라이트를 들 수 있다.
활성탄은 석탄, 목재, 섬유등을 탄화시켜 제조한 다공질체로서 특히 수질 및 대기정화의 목적으로 많이 사용되고 있다. 활성탄은 기본적으로 유기소재의 다공질체라 할 수 있다. 따라서 활성탄은 비극성 물질의 흡착에는 탁월한 성능을 보여주나 극성물질의 흡착에는 적합하지 않다.
제올라이트는 알루미나-실리케이트 복합체로서 천연의 것과 인공의 것으로나눌 수 있다. 가장 많이 사용되는 용도는 수질정화이나, 넓은 비표면적을 이용한 흡착과 함께 양이온교환특성이 있어 중금속이온의 정화도 가능하다. 인공의 것은 공극의 크기를 조절할 수 있어 특정이온이나 분자만을 선택적으로 흡착하는 용도에도 사용되며, 다른 무기물을 첨가함에 따라 여러가지 용도의 촉매로서도 사용이 가능하다. 그러나 제올라이트는 기본적으로 무기소재의 다공질체이므로 극성물질의 흡착에는 좋은 성능을 보여주지만 비극성 물질의 흡착에는 불리하다.
본 발명은 극성 및 비극성 물질에 대하여 다 같이 높은 흡착성능을 보여주는 복합 다공질체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 필요에 따라 극성물질 및 비극성 물질에 대한 흡착성능을 조절할 수 있는 복합 다공질체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제올라이트와 같이 넓은 비표면적, 이온교환능력 및 산촉매로서의 특성을 가지면서도, 다른 물질의 첨가가 용이하여 촉매 또는 촉매의 담체로서 활용이 가능한 복합 다공질체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 성질을 가지는 복합 다공질체를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 복합 다공질체는 활성탄 또는 탄소섬유와 같은 유기소재의 다공질체와 산화규소, 산화알루미늄 및 양이온 결합체로 이루어진 무기소재의 다공질체가 복합된 유기 및 무기 복합 다공질체이다. 본 발명의 복합 다공질체는 활성탄과 같은 유기소재의 다공질체의 표면에 무기소재의 다공질체의 층이 결정질 형태 또는 결정질과 비결정질이 혼합된 형태로 형성되어 있는 것이다.
본 발명의 유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법의 한 예는 활성탄 또는 탄소섬유, 산화규소의 콜로이드 또는 규산염의 용액, 산화알루미늄의 콜로이드 또는 산화알루미늄염의 용액, 양이온 결합체를 혼합하고 가열하는 단계, 상기 혼합물을 가열, 가압한 상태에서 방치하는 단계, 및 상기 복합체를 탈수, 건조하여 다공질체를 수득하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법의 다른 예는 양이온 결합체가 혼합되거나 혼합되지 않은 산화규소의 콜로이드 또는 규산염의 용액에 활성탄 또는 탄소섬유를 혼합 교반하는 단계, 상기 복합체를 방치한 후 건조하는 단계, 양이온 결합체가 혼합되거나 혼합되지 않은 산화알루미늄의 콜로이드 또는 산화알루미늄염의 용액에 상기 복합체를 혼합, 교반하는 단계, 및 상기 복합체를 방치한 후 건조하여 다공질체를 수득하는 단계를 포함한다. 이 때, 양이온 결합체는 산화규소의 콜로이드 또는 규산염의 용액 또는 산화알루미늄의 콜로이드 또는 산화알루미늄염의 용액 중 최소한 하나에는 혼합된다.
상기에서 본 발명의 복합 다공질체는 활성탄과 같은 유기소재의 다공질체의 표면에 무기소재의 다공질체의 층이 형성된 것으로서, 본 발명의 복합 다공질체를 제조하기 전에 그 제조를 용이하게 하기 위하여 활성탄과 같은 유기소재의 다공질체를 전처리하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 언급하는 양이온 결합체는 제올라이트와 같은 복합 무기소재 등에 있어서 조직체 골격의 음이온에 대하여 반대되는, 이온교환의 대상이 될 수 있는 양이온을 포함하는 산화물 또는 염을 의미한다.
본 발명에서는 입상, 또는 분말상의 활성탄 또는 탄소섬유의 표면에 무기물의 결정층, 또는 결정질과 비결정질이 혼합된 층을 코팅함으로써 유기 및 무기 복합 다공질체를 제조한다. 이러한 유기 및 무기 복합 다공질체는 극성 및 비극성 물질에 대해 다같이 높은 흡착성능을 가질 뿐 만 아니라 넓은 비표면적과 이온교환능력을 가지고 있다. 따라서, 오염된 물 또는 공기(대기) 중에 포함되어 있는 유기 및 무기 오염물질을 동시에 흡착, 제거할 수 있다. 또한, 넓은 비표면적에 의하여 촉매의 담체로 사용할 수 있으며, 다른 물질의 첨가에 의하여 그 자체를 촉매로 사용할 수도 있다. 또한, 이온교환 능력을 가지고 있으므로 이온교환체로 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 유기 및 무기 복합 다공질체에서, 활성탄 또는 탄소섬유의 비율은 바람직하게, 중량비로서 25%이고 무기물은 바람직하게, 75%의 조성을 가진다. 이 때, 무기물은 산화규소 및/또는 산화알루미늄, 및 양이온 결합체의 복합물이며, 그 조성은 바람직하게, SiO2와 Al2O3의 단독, 또는 임의의 비율로 결합된 것이28-97 중량, 양이온 결합체(산화물 상태 또는 암모늄이온의 경우에는 그 화합물 상태의 것 기준)이 72-3 중량이다.
상기에서 양이온 결합체의 양이온은 바람직하게, 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 양이온, 암모늄 이온, 유기암모늄이온 또는 이들의 혼합체이며, 유기암모늄이온에서 질소원자에 결합된 유기 그룹은 바람직하게, 탄소사슬의 길이가 탄소수 6이하인 유기 그룹이다.
유기성분(탄소성분)과 무기성분의 비율은 원칙적으로 제한이 없으나 다만 무기성분의 비율이 1 중량이하일 경우 탄소성분 단독으로 구성된 경우에 비해 그 차이가 미미하게 되며, 무기성분의 비율이 75 중량를 넘게 되면 탄소성분을 거의 다 감싸게 되어 무기 다공질체와 큰 차이가 없게 된다.
본 발명에 따른 복합 다공질체를 제조하는 방법은 크게 두가지로 나눌 수 있다.
먼저, 활성탄 또는 탄소섬유, 산화규소의 콜로이드 또는 규산염의 용액, 산화알루미늄의 콜로이드 또는 산화알루미늄염의 용액, 양이온의 수산화물 또는 염과 같은 양이온 결합체 용액을 혼합하여 충분히 교반한 후 가열, 가압한 상태에서 제조하는 방법이 있다. 이때 온도는 상온-450℃의 범위, 바람직하게는, 100℃-200℃의 범위이며, 압력은 상압 내지 40000 psi, 바람직하게는 상압 내지 10000 psi이다. 이러한 조건에서 약 30분 - 10일간 방치하도록 한다.
다른 방법으로는, 산화규소의 콜로이드나 규산염의 용액에 상기의 양이온 결합체를 가하거나 가하지 않은 용액을 활성탄 또는 탄소섬유와 함께 혼합, 교반하여상온-110℃의 온도에서 5분 - 24시간동안 방치한 후 건조하고, 이것에 산화알루미늄의 콜로이드 또는 산화알루미늄염의 용액에 상기의 양이온 결합체를 가하거나 가하지 않은 용액을 혼합하여 교반한 후 상온-100℃의 온도에서 5분 - 24시간동안 방치한 후 건조하여 제조하는 방법이 있다.
상기 두 번째 방법은 첫 번째 방법에 비해 보다 간편하고 빠르게 제조할 수 있고 공정에 필요한 물의 양을 줄일 수 있다는 잇점이 있으나, 형성되는 무기물층의 구조가 제한된다는 단점이 있다. 상기 첫 번째 방법은 보다 많은 반응시간과 함께 고압반응기를 사용하여야 할 필요가 있지만, 더욱 다양한 구조의 무기물층을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 복합 다공질체는 활성탄 및 탄소섬유의 표면에 부분적으로 무기물층을 형성함으로써 무기물층에서 극성물질을 효과적으로 흡착하면서, 동시에 유기물층에서는 비극성 물질을 흡착하므로 이상적인 흡착제이다. 또한 본 발명에 의해 제조된 다공질체는 넓은 비표면적과 함께, 고체산으로서의 특성을 보여, 그 자체로서 촉매로 활용이 가능하면서, 동시에 다른 촉매의 담체로서 활용하기도 용이하다.
또한, 본 발명의 복합 다공질체를 제조함에 있어서, 무기물에 금속, 또는 양쪽성 원소의 산화물을 더 첨가하여 결합시킴으로서 무기물층의 구조를 더욱 다양하게 하는 것이 가능하다. 구체적으로는, B, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Ga, Ge, As, Zr, Mo, In, Sn, Sb, Tl, Pb 중 한가지 이상의 산화물을 복합 다공질체 총중량에 대해 48.4-0.1 중량를 첨가함으로써 이들 원소가 알루미늄이나 실리콘 원소가 차지할 위치에 놓이도록 함으로써 무기물층의 구조를 변화시킬 수 있다. 그럼으로써 무기물층의 세공구조가 바뀌게 되어 무기물층이 각 이온의 종류에 따라 보이는 흡착선택성이 변화된다.
또한, 본 발명의 복합 다공질체를 제조함에 있어서, 무기물에 금속, 또는 양쪽성 원소뿐만 아니라 인의 산화물을 더 첨가하여 결합시킴으로써 무기물층의 구조를 더욱 더 다양하게 할 수 있다. 구체적으로는 인산을 복합 다공질체 총중량에 대해 30-0.1 중량(P2O5로 환산)를 첨가하여 인이 알루미늄의 자리를 차지하도록 함으로서 무기물층의 구조를 변화시킬 수 있다. 그럼으로써 무기물층의 세공구조가 바뀌게 되어 무기물층이 각 이온의 종류에 따라 보이는 흡착선택성이 변화된다.
또한, 본 발명에서는, 무기물층의 공극의 크기와 모양에 대한 조정을 위하여, 유기질소화합물을 첨가하여 무기물층에 균일한 공극이 형성되도록 할 수 있다. 바람직하게는, 질소에 결합되는 유기 그룹이 탄소사슬의 길이가 탄소수 6이하인 유기 그룹인 아민계 화합물을 첨가하여 이 유기질소화합물을 둘러싸고 무기층의 공극이 형성되도록 한다. 이 유기질소화합물은 필요에 따라 추후 소성과정을 통하여 제거할 수 있다. 이와 같이 균일한 공극을 형성함으로써 공극의 크기에 따라 선택적인 흡착이 일어나도록 하는 용도로서 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 복합 다공질체의 제조에 있어서, 복합 다공질체의 구성성분을 혼합하기 전에, 활성탄 또는 탄소섬유를 400℃-1200℃로 가열한 상태에서 산화성 가스로 처리하는 단계를 거침으로써 무기물층의 형성을 보다 용이하게 할수 있다. 활성탄 또는 탄소섬유에 대한 상기와 같은 전처리는 무기소재에 대한 유기소재 표면의 접착활성을 높여주어 그 표면에서 무기물층의 형성을 보다 용이하게 한다. 특히, 무기물의 중량비가 높을 경우에 본 방법의 적용이 요구된다. 상기에서 말하는 산화성 가스는 구체적으로는 수증기, 이산화탄소, 공기, 또는 이중 두가지 이상의 혼합가스를 말한다.
상기에서 산화성 가스로 활성탄 또는 탄소섬유를 전처리하는 대신에, 활성탄 또는 탄소섬유를 강염기, 강산, 또는 탈수성의 염용액과 접촉시키는 전처리를 수행함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이 때 강염기, 강산, 또는 탈수성의 염용액이란 염산, 질산, 인산, 황산, 과염소산, 염소산, 아염소산, 차아염소산, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 염화칼슘, 염화마그네슘 중 하나, 또는 그 이상의 용액일 수 있다.
이와 같은 전처리 과정에 의해 활성탄 또는 탄소섬유의 표면에 카보닐기, 하이드록실기, 락톤기등의 각종 극성 작용기들이 생성되어 이후 공정에서 용액중의 무기물들이 보다 용이하게 부착되는 것으로 생각된다.
또한, 본 발명에 의한 다공질체는 제조후 300℃-1100℃에서 소성함으로써 그 특성을 변화시킬 수 있다. 소성과정을 거치면 물을 비롯한 무기층 중의 고온에서 기화되는 물질들이 빠져나가 무기층의 구조가 재편되어, 이온 및 극성물질에 대한 흡착특성이 변화한다. 또한 다공질체 중의 활성탄 또는 탄소섬유가 휘발되어 유기물과 무기물의 조성비가 바뀌게 된다. 이로서 극성물질 및 비극성 물질에 대한 흡착성능이 변화하게 된다.
또한, 본 발명에 의한 다공질체를 양이온이 용해된 용액과 접촉시켜 다공질체중의 양이온을 용액중의 양이온으로 치환하여 다공질체에 새로운 표면 특성을 부과함으로써 다공질체를 이온저장체로 사용하거나, 전이금속이온을 담지시킴으로서 촉매로서의 성능을 부여하는 것도 가능하다. 이 때 치환될 양이온은 필요에 따라 임의의 것을 선택할 수 있으나 다만 다공질체 중의 양이온보다 결합능력이 강한 것을 사용하는 것이 좋다. 치환될 양이온의 예로는 수소이온, 암모늄 이온, 알칼리금속, 알칼리토금속 또는 전이금속의 양이온을 들 수 있다. 특히 산으로 처리할 경우 양이온이 수소이온으로 바뀌게 되어 물 중의 양이온을 제거하는데 사용할 수 있다.
본 발명에 의해 제조된 다공질체의 형태는 기본적으로 최초에 사용한 활성탄 또는 탄소섬유의 형태에 의해 결정되나 접착제 등을 사용하여 성형하거나 파쇄하여 원하는 크기와 형태의 것을 얻을 수 있다. 여기서 접착제로서는 유기접착제와 무기접착제가 모두 사용가능하며, 구체적인 예로는 타르, 리그닌, 아교, 요소수지, 페놀수지, 아크릴수지, 멜라민수지 불포화폴리에스테르 등과 같은 합성수지, 소석고, 시멘트, 점토, 물유리등을 들 수 있다.
본 발명의 복합 다공질체는 활성탄과 같은 유기소재의 다공질체 표면에 제올라이트와 같은 무기소재의 다공질체가 형성된 것으로서 극성 및 비극성 물질 모두에 대하여 높은 흡착성능을 보인다.
또한, 본 발명의 복합 다공질체의 제조방법은 제올라이트의 제조방법에 비하여 저렴하고 용이하므로 생산성의 측면에서 유리하다. 일반적으로 제올라이트 합성 공정은 원료 무기물 용액 중에서 서서히 결정핵이 출현한 후 그 결정핵을 중심으로제올라이트 결정이 성장하게 된다. 본 발명에서는 투입된 활성탄의 표면에서 빠른 속도로 제올라이트와 유사한 무기물의 결정층이 성장된다. 이는 활성탄이 결정핵으로서 역할을 수행하거나 결정핵이 쉽게 형성될 수 있는 지점으로서 작용하기 때문이라고 생각된다. 이러한 활성탄의 결정핵으로서의 기능은 복합 다공질체의 형성 전에 전처리에 의한 표면의 개질에 의하여 용이하게 획득될 수 있다. 따라서, 본 발명의 복합 다공질체의 제조방법은 통상적인 제올라이트 제조공정에 비하여 보다 간단하며, 공정시간과 용수 소요량을 크게 줄일 수 있다.
한편, 통상적으로 제올라이트 제조공정에서도 벤토나이트 등을 결정핵으로 투입하여 용수를 절약하고 보다 용이하고 빠른 속도로 제올라이트의 결정을 성장시키는 공정이 개발되어 있으나 이는 제조하고자 하는 제올라이트의 조성이 결정핵 형성을 위하여 투입되는 벤토나이트 등에 의하여 제한된다는 단점이 있다. 이에 반하여, 본 발명에서는 결정핵으로서 작용하는 것으로 생각되는 활성탄은 그 위에 성장하는 무기물층의 조성을 특별히 제한하지 않는다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 활성탄 및 무기물층의 양을 조절함으로써 유기물 및 무기물에 대한 다양한 흡착특성을 가지는 복합 다공질체를 제공할 수 있다. 또한, 무기물층의 조성을 변화시킴으로써 다양한 흡착특성을 가지는 복합 다공질체를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은 물 또는 대기 등에 포함된, 제거하고자 하는 오염물질의 극성에 최적한 흡착특성을 가지는 복합 다공질체를 설계할 수 있다는 잇점을 제공한다.
이하에서는 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명의 구체적인 실시 형태를 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 이해되어서는 안된다.
비교예1
200 메쉬(mesh)이하의 제올라이트 5g을 취하여 페놀 1000ppm, 에틸렌디아민 1000ppm, 피리딘 1000 ppm, 구리이온(Cu2+) 1000ppm, 카드뮴(Cd2+)이온 1000ppm이 포함된 수용액 300ml에 투입한 후 진탕배양기내에서 25℃를 유지하면서 120rpm으로 교반하여 페놀, 에틸렌디아민, 피리딘, 구리이온(Cu2+), 카드뮴이온(Cd2+)의 평형상태에서 제거율을 측정하였다.
제거율은 페놀, 에틸렌디아민, 피리딘의 잔류량을 GC를 이용하여 측정한 후 다음의 식으로서 계산하였다.
제거율 = (1000ppm - 잔류농도)/1000ppm
실시예 1
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨 다음 건조한다. 다음에 전처리된 활성탄 12g을 분취하여 이것에 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 19.9g, KOH 1.3g과 증류수를 더하여 30ml로 만든 후 충분히 교반하여 80℃에서 1시간동안 방치한다. 105℃에서 1시간 건조 후 여기에 소디움알루미네이트 0.5g을 녹인 수용액 30ml를 더하고 충분히 교반하여 80℃에서 1시간동안 방치한다. 다시 105℃에서 3시간 건조하여 다공질체를 제조한다.
페놀 1000ppm, 에틸렌디아민 1000ppm, 피리딘 1000 ppm, 구리이온(Cu2+) 1000ppm, 카드뮴(Cd2+)이온 1000ppm이 포함된 수용액 300ml에 위 다공질체중 200 메쉬이하의 것 5g을 취하여 투입한 후 진탕배양기내에서 25℃를 유지하면서 120rpm으로 교반하여 페놀, 에틸렌디아민, 피리딘의 평형상태에서 제거율을 측정하였다.
제거율은 페놀, 에틸렌디아민, 피리딘의 잔류량을 GC를 이용하여 측정한 후 다음의 식으로서 계산하였다.
제거율 = (1000ppm - 잔류농도)/1000ppm
실시예 2
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨 다음 건조한다. 다음에 전처리된 활성탄 12g을 분취하여 이것을 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 31.2g과 증류수를 더하여 40ml로 만든 후 충분히 교반하여 1시간동안 방치한다. 이를 105℃에서 1시간 건조후 여기에 NaOH 20수용액 30g에 알루미늄옥사이드 40겔용액 2.0g과 Na2Fe2O4 1.2g을 투입하여 녹인 용액을 투입한 후 충분히 교반하여 1시간동안 방치한다. 이것을 다시 105℃에서 1시간 건조후 450℃에서 30분간 소성하여 다공질체를 제조한다. 이 다공질체를 실시예1과 동일한 방법으로 물중의 페놀, 피리딘, 에틸렌디아민, 구리이온(Cu2+) 1000ppm, 카드뮴(Cd2+)이온의 제거능력을 측정하였다.
실시예 3
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨후 건조한다. 다음에 전처리된 활성탄 12g을 분취하여 이것에 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 20.3g과 알루미늄옥사이드 40겔 12.15g을 NaOH 9.2수용액 50g에 녹인 용액, 10인산용액 54g과 증류수를 더하고 충분히 교반하여 300ml의 혼합용액을 만들었다. 이 용액을 가압한 상태에서 210℃로 유지하면서 10시간동안 방치하였다. 다음, 용액중에 형성된 다공질체를 탈수한 후 다시 105℃에서 1시간 건조후 450℃에서 30분간 소성하여 다공질체를 제조한다. 이 다공질체를 실시예1과 동일한 방법으로 물중의 페놀, 피리딘, 에틸렌디아민, 구리이온(Cu2+) 1000ppm, 카드뮴(Cd2+)이온의 제거능력을 측정하였다.
실시예 4
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨후 증류수로 세척하여 건조한다. 다음에 전처리된 활성탄 12g을 분취하여 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 15.3g과 붕산 1.5g을 NaOH 10수용액 18.4g에 녹인 용액에 증류수를 더하고 충분히 교반하여 300ml의 혼합용액을 만들었다. 이 용액에 테트라프로필암모니움클로라이드 1.42g을 더한 후 가압한 상태에서 140℃로 유지하면서 4시간동안 방치하였다. 다음, 용액중에 형성된 다공질체를 탈수한 후 다시 105℃에서 1시간 건조후 550℃에서 2시간 소성하여 다공질체를 제조한다. 이 다공질체를 실시예1과 동일한 방법으로 물중의 페놀, 피리딘, 에틸렌디아민, 구리이온(Cu2+) 1000ppm, 카드뮴(Cd2+)이온의 제거능력을 측정하였다.
실시예 5
300 mesh이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨 다음 건조한다. 다음에 전처리된 활성탄을 12g을 분취하여 이것에 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 8.96g과 증류수를 더하여 30ml로 만든 후 충분히 교반하여 80℃에 1시간동안 방치한다. 이를 105℃에서 1시간 건조후 여기에 수산화칼슘 10수용액 19.2g에 알루미늄옥사이드 40겔용액 2.23g을 녹인 용액을 투입후 증류수를 가하여 30ml로 만들고 충분히 교반하여 80℃에 1시간동안 방치한다. 다시 105℃에서 1시간 건조하여 다공질체를 제조한다. 이 다공질체를 실시예1과 동일한 방법으로 물중의 페놀, 피리딘, 에틸렌디아민, 구리이온(Cu2+) 1000ppm, 카드뮴(Cd2+)이온의 제거능력을 측정하였다.
비교예 2
지름 2-3mm의 입상활성탄을 직경 2인치의 컬럼에 3피트 높이로 충진하고 실시예 1과 동일한 조성의 수용액을 4ml/s의 유속으로 통과시켜 페놀, 에틸렌디아민,피리딘, 구리이온(Cu2+) 1000ppm, 카드뮴(Cd2+)이온의 제거율을 측정하여 비교하였다.
실시예 6
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨후 건조한다. 다음에 전처리된 활성탄 12g을 분취하여 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 23.1g과 갈륨옥사이드 2.64g을 LiOH 6수용액 50g에 녹인 것에 증류수를 더하여 충분히 교반하여 300ml의 혼합용액을 만들었다. 이 용액을 가압한 상태에서 180℃로 유지하면서 10시간동안 방치하였다. 다음, 용액중에 형성된 다공질체를 탈수한 후 카오린(대명) 2g을 분산한 용액 20g과 혼합하여 지름 2-3mm의 입자형태로 성형하였다. 이를 전기로에서 서서히 가열하여 800℃에서 10분간 소성하여 입상의 다공질체를 제조하였다.
위와 같이 제조된 입상의 다공질체를 직경 2인치의 컬럼에 3피트 높이로 충진하고 실시예 1과 동일한 조성의 수용액을 4ml/s의 유속으로 통과시켜 페놀, 에틸렌디아민, 피리딘, 구리이온(Cu2+) 1000ppm, 카드뮴(Cd2+)이온의 제거율을 측정하여 비교하였다.
실시예 7
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨 다음건조한다. 다음에 전처리된 활성탄 12g을 분취하여 여기에 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 20.69g과 수산화루비듐 20용액 60g을 더한 후 충분히 교반하여 1시간동안 방치한다. 이를 105℃에서 1시간 건조후 여기에 수산화루비듐 20수용액 54g에 알루미늄옥사이드 40겔용액 1.0g을 녹인 용액을 투입후 충분히 교반하여 1시간동안 방치한다. 형성된 다공질체를 탈수한 후 멜라민수지(동아화학) 5g과 혼합하여 220℃에서 지름 2-3mm의 입자형태로 열성형 하였다. 이 다공질체를 실시예6과 동일한 방법으로 물중의 페놀, 피리딘, 에틸렌디아민, 구리이온(Cu2+) 1000ppm, 카드뮴(Cd2+)이온의 제거능력을 측정하였다.
실시예 8
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨후 증류수로 세척하여 건조한다. 다음에 전처리된 활성탄 12g을 여기에 분취하여 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 15.6g, 수산화칼륨 10수용액 23.8g에 알루미늄옥사이드 40겔 2.5g을 녹인 용액, 소디움트리티타네이트 4.72g을 소량의 뜨거운 염산에 녹인 것과 증류수를 더하고 충분히 교반하여 300ml의 혼합용액을 만들었다. 이 용액을 가압한 상태에서 200℃로 유지하면서 5시간동안 방치하였다. 다음, 용액중에 형성된 다공질체를 탈수한 후 3g의 탈황석고와 10ml의 증류수를 넣고 교반하여 지름 2-3mm의 입자형태로 성형하였다. 다시 105℃에서 1시간 건조후 550℃에서 2시간 소성하여 다공질체를 제조하였다. 이 다공질체에 대하여 실시예6과 동일한 방법으로 물중의 페놀, 피리딘, 에틸렌디아민, 구리이온(Cu2+) 1000ppm, 카드뮴(Cd2+)이온의 제거능력을 측정하였다
실시예 9
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨후 증류수로 세척하여 건조한다. 다음에 전처리된 활성탄 12g을 분취하여 여기에 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 18.26g, 수산화나트륨 10수용액 13.5g에 알루미늄옥사이드 40겔 1.3g을 녹인 용액과 증류수를 혼합하고 충분히 교반하여 300ml의 혼합용액을 만들었다.
여기에 테트라메틸암모니움클로라이드 2.3g을 넣어 용해시킨 후, 이 용액을 가압한 상태에서 100℃로 유지하면서 4시간동안 방치하였다. 다음, 용액중에 형성된 다공질체를 탈수한 후 5g의 탈황석고와 10ml의 증류수를 넣고 교반하여 지름 2-3mm의 입자형태로 성형하였다. 다시 105℃에서 1시간 건조후 550℃에서 2시간 소성하여 다공질체를 제조하였다. 이 다공질체에 대하여 실시예6과 동일한 방법으로 물중의 페놀, 피리딘, 에틸렌디아민, 구리이온(Cu2+) 1000ppm, 카드뮴(Cd2+)이온의 제거능력을 측정하였다
실시예 10
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨 다음 건조한다. 다음에 전처리된 활성탄 12g을 분취하여 여기에 물유리 40용액(듀퐁Ludox HS40) 9.58g과 수산화바륨 10용액 50.5g을 더한 후 충분히 교반하여 1시간동안 방치한다. 이를 105℃에서 1시간 건조후 수산화바륨 10수용액 35.1g에 알루미늄옥사이드 40겔 5.1g을 녹인 용액을 투입후 충분히 교반하여 1시간동안 방치한다. 형성된 다공질체를 탈수한 후 카오린(대명) 7g을 분산한 용액 20g과 혼합하여 지름 2-3mm의 입자형태로 성형후 건조하여, 전기로에서 650℃로 30분간 소성하였다. 이 다공질체를 실시예6과 동일한 방법으로 물중의 페놀, 피리딘, 에틸렌디아민, 구리이온(Cu2+) 1000ppm, 카드뮴(Cd2+)이온의 제거능력을 측정하였다.
비교예 3
2-3mm의 입상활성탄을 직경 2 인치의 컬럼에 3피트 높이로 충진하고 암모니아 1000ppm, 벤젠 1000ppm이 포함된 150℃의 공기를 통과시켜 암모니아와 벤젠의 제거율을 구하였다. 제거율은 암모니아와 벤젠의 잔류량을 GC로서 측정한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 계산하였다.
실시예 11
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨후 건조한다. 다음에 전처리된 활성탄 12g을 분취하여 여기에 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 48.5g, 수산화나트륨 4.55g과 증류수를 더하여 60ml로 만든 후 충분히 교반하여 1시간동안 방치한다. 105℃에서 1시간 건조 후 여기에 소디움알루미네이트0.35g의 수용액과 물을 더하여 45ml로 만든 후 충분히 교반하여 1시간동안 방치한다. 다시 105℃에서 1시간 건조하여 다공질체를 제조한다. 이를 수용성아크릴수지(바스프 AC-261) 6g을 용해한 용액 10g과 혼합하여 지름 2-3mm의 입자상으로 성형 후, 105℃에서 건조하였다.
위와 같이 제조된 입상의 다공질체를 직경 2 인치의 컬럼에 3피트 높이로 충진하고 암모니아 1000ppm, 벤젠 1000ppm이 포함된 150℃의 공기를 통과시켜 암모니아와 벤젠의 제거율을 구하였다. 제거율은 암모니아와 벤젠의 잔류량을 GC로서 측정한 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 계산하였다.
실시예 12
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨후 건조한다. 다음에 전처리된 활성탄 12g을 분취하여 여기에 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 8.04g과 증류수를 더하여 30ml로 만든 후 충분히 교반하여 1시간동안 방치한다. 105℃에서 1시간 건조 후 40산화알루미늄 겔 10.7g을 10수산화마그네슘수용액 28g에 녹인 후 물을 더하여 40ml로 만든 후 투입, 교반하여 1시간동안 방치한다. 다시 105℃에서 1시간 건조하여 다공질체를 제조한다. 이를 레졸 형태의 페놀수지(강남화성 KC-6350)4g과 혼합하여 지름 2-3mm의 입자상으로 성형 후 200℃에서 열경화 시켰다. 이 다공질체에 대하여 실시예 11과 동일한 방법으로 대기중 암모니아와 벤젠의 제거율을 구하였다.
실시예 13
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨후 건조한다. 다음에 활성탄 12g을 분취하여 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 23.2g과 40산화알루미늄 겔 1.36g을 10수산화칼슘수용액 72.1g에 녹인 용액에 물을 더하여 300ml로 만든 후 투입하고 충분히 교반한다. 다음 가압한 상태에서 2시간동안 105℃로 가열하여 다공질체를 제조한다. 이를 에폭시수지(정도화성 RM-10) 4g과 혼합하여 지름 2-3mm의 입자상으로 성형 후 120℃에서 열경화 시켰다. 이 다공질체에 대하여 실시예 11과 동일한 방법으로 대기중 암모니아와 벤젠의 제거율을 구하였다.
실시예 14
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨후 건조한다. 다음에 활성탄을 12g을 분취하여 여기에 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 15.3g과 증류수를 더하여 30ml로 만든 후 충분히 교반하여 1시간동안 방치한다. 105℃에서 1시간 건조 후 40산화알루미늄 겔 12.2g을 10수산화나트륨수용액 19g에 녹인 후 물을 더하여 40ml로 만든 후 투입, 교반하여 1시간동안 방치한다. 다시 105℃에서 1시간 건조하여 다공질체를 제조한다. 이를 요소수지(한솔화학) 5g과 혼합하여 지름 2-3mm의 입자상으로 성형 후 200℃에서 열경화 시켰다. 이 다공질체에 대하여 실시예 11과 동일한 방법으로 대기중 암모니아와 벤젠의 제거율을 구하였다.
실시예 15
300 mesh이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨후 건조한다. 다음에 활성탄을 12g을 분취하여 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 30.3g과 증류수를 더하여 40ml로 만든 후 충분히 교반하여 1시간동안 방치한다. 105℃에서 1시간 건조 후 40산화알루미늄 겔 0.29g을 15수산화칼륨수용액 36.7g에 녹인 후 투입, 교반하여 1시간동안 방치한다. 다시 105℃에서 1시간 건조하여 다공질체를 제조한다. 이를 불포화폴리에스테르(고려화학)와 타르를 각각 5g씩 첨가 후 혼합하여 지름 2-3mm의 입자상으로 성형, 110℃에서 경화 시켰다. 이 다공질체에 대하여 실시예 11과 동일한 방법으로 대기중 암모니아와 벤젠의 제거율을 구하였다.
비교예 4
300 메쉬이하의 활성탄(삼천리SG100)을 5황산용액중에 30분간 침적시킨 다음 건조한다. 다음 활성탄을 12g을 분취하여 물 10ml, 물유리 40용액(듀퐁 Ludox HS40) 30.8g, NaOH 20용액 24.5g을 더한 후 충분히 교반하여 80℃에서 1시간동안 방치한다. 105℃에서 1시간 건조 후 소디움알루미네이트 1.17g을 녹인 수용액 40ml를 더하고 충분히 교반하여 80℃에서 1시간동안 방치한다. 다시 105℃에서 3시간 건조하여 다공질체를 제조한다.
Pb2+이온 1000ppm이 포함된 수용액 300ml에 위 다공질체중 200 mesh이하의 것5g을 취하여 투입한 후 진탕배양기내에서 25℃를 유지하면서 120rpm으로 교반하여 평형상태에서 Pb2+이온의 제거율을 측정하였다.
제거율은 Pb 이온의 잔류량을 원자흡광광도계를 이용하여 측정한 후 다음의 식으로서 계산하였다.
제거율 = (1000ppm - 잔류농도)/1000ppm
실시예 16
비교예4와 동일한 방법으로 제조한 다공질체를 10NH4Cl용액으로 세척하여 양이온을 암모늄이온(NH4+)으로 교환한 후 비교예4와 동일한 방법으로 납이온(Pb2+)의 제거율을 측정 하였다.
실시예 17
비교예4와 동일한 방법으로 제조한 다공질체를 10KOH 용액으로 세척하여 칼륨이온(K+) 으로 치환 후, 비교예4와 동일한 방법으로 납이온(Pb2+)의 제거율을 측정 하였다.
실시예 18
비교예4와 동일한 방법으로 제조한 다공질체를 10FeCl3용액으로 세척하여 철이온(Fe+3)으로 치환 후, 비교예4와 동일한 방법으로 납이온(Pb2+)의 제거율을 측정 하였다.
상기 실시예들에서 구한 제거율들을 하기 표들에 나타내었다.
평형상태에서의 제거율
페놀 에틸렌디아민 피리딘 구리이온 카드뮴 이온
비교예1 23 68 53 97 96
실시예1 83 71 52 96 95
실시예2 75 74 59 94 94
실시예3 77 65 54 92 91
실시예4 85 67 61 97 96
실시예5 72 73 58 91 92
물의 유통흡착실험에 따른 제거율
페놀 에틸렌디아민 피리딘 구리이온 카드뮴 이온
비교예2 100 74 82 13 15
실시예6 100 95 96 100 100
실시예7 100 94 99 100 100
실시예8 99 97 97 100 100
실시예9 100 97 93 100 100
실시예10 99 98 98 100 100
기체의 유통 흡착실험에 따른 제거율
벤젠 암모니아
비교예3 99 11
실시예11 100 98
실시예12 99 97
실시예13 99 100
실시예14 100 99
실시예15 100 97
이온을 치환시킨 다공질체에 대한 평형상태에서의 제거율
납이온
비교예4 91
실시예16 97
실시예17 98
실시예18 98
상기 표들에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 복합 다공질체는 유기물질 및 무기물질을 동시에 제거할 수 있으며, 그 제거율은 유기물에 대해서는 활성탄에 필적하는 수준이며, 무기물에 대해서는 제올라이트보다 뛰어나거나 그에 필적하는 수준이다.
본 발명은 활성탄과 같은 유기소재의 다공질체 표면에 제올라이트와 같은 무기소재의 다공질체 층을 형성한 복합 다공질체를 제공함으로써 오염물질을 포함하는 물 또는 대기(공기)로부터 유기 및 무기 오염물질을 동시에 제거할 수 있다. 또한, 본 발명은 활성탄과 같은 유기소재의 다공질체가 결정핵으로서 작용함으로써 통상의 제올라이트 제조공정에 비하여 제조시간 및 용수 소요량을 크게 줄일 수 있으며, 다양한 구조의 무기물층을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명은 유기소재의 다공질체와 무기소재의 다공질체의 비를 조절함으로써 유기물 및 무기물에 대한 다양한 흡착특성을 가지는 다공질체를 제공할 수 있다.

Claims (35)

  1. 활성탄 또는 탄소섬유, 산화규소의 콜로이드 또는 규산염의 용액, 산화알루미늄의 콜로이드 또는 산화알루미늄염의 용액, 양이온 결합체를 혼합하고 가열하는 단계,
    상기 혼합물을 가열, 가압한 상태에서 방치하는 단계, 및
    상기 복합체를 탈수, 건조하여 다공질체를 수득하는 단계를 포함하는
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  2. 양이온 결합체가 혼합되거나 혼합되지 않은 산화규소의 콜로이드 또는 규산염의 용액에 활성탄 또는 탄소섬유를 혼합 교반하는 단계,
    상기 복합체를 방치한 후 건조하는 단계,
    양이온 결합체가 혼합되거나 혼합되지 않은 산화알루미늄의 콜로이드 또는 산화알루미늄염의 용액에 상기 복합체를 혼합, 교반하는 단계,
    상기 복합체를 방치한 후 건조하여 다공질체를 수득하는 단계를 포함하며,
    상기에서 양이온 결합체는 산화규소의 콜로이드 또는 규산염의 용액 또는 산화알루미늄의 콜로이드 또는 산화알루미늄염의 용액 중 최소한 하나에는 혼합되는
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 양이온 결합체는 상기 산화규소 또는 규산염이나 상기 산화알루미늄과 복합체 형태로 첨가되는
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 양이온 결합체는 알칼리금속, 알칼리토금속, 암모늄 및 유기암모늄 이온으로 구성되는 그룹으로부터 최소한 하나를 포함하며, 상기에서 유기암모늄 이온의 질소 원자에 결합되는 유기 그룹은 6이하의 탄소를 가지는 유기 그룹인
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복합 다공질체를 제조하기 위한 혼합물의 구성 성분으로서, 금속 또는 양쪽성 원소의 산화물이 더 첨가되는
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속 또는 양쪽성 원소의 산화물은 B, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Ga, Ge, As, Zr, Mo, In, Sn, Sb, Tl, 및 Pb로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 산화물, 복합산화물 또는 그것들의 혼합물인
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복합 다공질체를 제조하기 위한 혼합물의 구성 성분으로서, 인 산화물을 더 첨가하는
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복합 다공질체의 제조를 위한 혼합물의 구성 성분으로서, 유기질소화합물을 더 첨가하고, 복합 다공질체를 형성한 후에는 가열하여 상기 유기질소화합물을 제거하여 상기 복합 다공질체의 무기층에 균일한 공극을 형성하는
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기질소화합물은 질소 원자에 결합되는 유기 그룹이 탄소수 6이하의유기 그룹인 아민계 화합물인
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복합 다공질체의 제조를 위한 혼합물의 구성 성분으로서 상기 활성탄 또는 탄소섬유를 혼합하기 전에, 상기 활성탄 또는 탄소섬유를 400-1200℃의 온도에서 산화성 가스로 처리하는 단계를 더 포함하는
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 산화성 가스는 수증기, 이산화탄소, 공기 또는 그들의 혼합가스인
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복합 다공질체의 제조를 위한 혼합물의 구성 성분으로서 상기 활성탄 또는 탄소섬유를 혼합하기 전에, 상기 활성탄 또는 탄소섬유를 강염기, 강산 또는탈수성의 염용액과 접촉시키는 단계를 더 포함하는
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 강염기, 강산 또는 탈수성의 염용액은 염산, 질산, 인산, 황산, 과염소산, 염소산, 아염소산, 차아염소산, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 염화칼슘, 염화마그네슘으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나인
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물을 가열, 가압한 상태에서 방치하는 단계는 상온~450℃, 상압~40000 psi의 조건에서 30분~10일 동안 수행되는
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 복합체를 방치하는 단계들은 상온~110℃에서 5분~24시간 동안에 수행되는
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제조된 복합 다공질체를 300~1100℃에서 소성하는 단계를 더 포함하는
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제조된 복합 다공질체를 유기 또는 무기 접착제를 사용하여 성형함으로써 입자의 크기 및 형태를 조정하는 단계를 더 포함하는
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 유기 또는 무기 접착제는 타르, 리그닌, 아교, 합성수지, 소석고, 시멘트, 점토, 물유리인
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제조된 복합 다공질체를 원하는 양이온이 용해된 용액과 접촉시켜 다공질체 중의 양이온의 일부 또는 전부를 상기 원하는 양이온으로 교환시키는 단계를 더 포함하는
    유기 및 무기 복합 다공질체의 제조방법.
  20. 활성탄 또는 탄소섬유의 표면에 무기물의 결정층 또는 결정질과 비결정질이 혼합된 층이 형성되어 있으며,
    상기 무기물은 산화규소, 규산염, 산화알루미늄, 산화알루미늄염 중의 최소한 하나 및 양이온 결합체가 복합물로서 형성되어 있는 것인
    유기 및 무기 복합 다공질체.
  21. 제21항에 있어서,
    상기 활성탄 또는 탄소섬유 및 무기층의 전체 중량에 대하여 상기 활성탄 또는 탄소섬유는 25~99 중량이고, 상기 무기층은 75~1 중량인
    유기 및 무기 복합 다공질체.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 무기층 전체 중량에 대하여 상기 산화규소 또는 산화알루미늄은 28~97 중량이고 양이온 결합체는 72~2인
    유기 및 무기 복합 다공질체.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 무기층 전체 중량에 대하여 상기 산화규소는 28~97중량이고, 산화알루미늄은 0.1~69 중량이며, 양이온 결합체는 72~3 중량인
    유기 및 무기 복합 다공질체.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 양이온 결합체는 알칼리금속, 알칼리토금속, 암모늄 및 유기암모늄 이온으로 구성되는 그룹으로부터 최소한 하나를 포함하며, 상기에서 유기암모늄 이온의 질소 원자에 결합되는 유기 그룹은 6이하의 탄소를 가지는 유기 그룹인
    유기 및 무기 복합 다공질체.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 복합 다공질체는 금속 또는 양쪽성 원소의 산화물을 더 포함하는
    유기 및 무기 복합 다공질체.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 금속 또는 양쪽성 원소의 산화물은 B, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Ga, Ge, As, Zr, Mo, In, Sn, Sb, Tl, 및 Pb로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 최소한 하나의 산화물, 복합산화물 또는 그것들의 혼합물인
    유기 및 무기 복합 다공질체.
  27. 제20항에 있어서,
    상기 복합 다공질체는 인 산화물을 더 포함하는
    유기 및 무기 복합 다공질체.
  28. 상기 복합 다공질체는 상기 무기층에 균일하게 형성된 공극을 가지는
    유기 및 무기 복합 다공질체.
  29. 상기 복합 다공질체는 무기층과의 접착성이 개선된 활성탄 또는 탄소섬유의 표면을 가지는
    유기 및 무기 복합 다공질체.
  30. 제20항에 있어서,
    유기 또는 무기 접착제와 결합되고 성형되어 입자의 크기 및 형태가 조정된
    유기 및 무기 복합 다공질체.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 유기 또는 무기 접착제는 타르, 리그닌, 아교, 합성수지, 소석고, 시멘트, 점토 또는 물유리인
    유기 및 무기 복합 다공질체.
  32. 제20항 내지 제31항 중 어느 한 항의 유기 및 무기 복합 다공질체를 원하는 양이온이 용해된 용액과 접촉시킴에 의하여 상기 복합 다공질체 중의 양이온의 일부 또는 전부가 상기 원하는 양이온으로 교환된
    유기 및 무기 복합 다공질체.
  33. 제20항 내지 제31항 중 어느 한 항의 유기 및 무기 복합 다공질체를 양이온이 용해된 용액과 접촉시키는 단계를 포함하는
    용액으로부터 양이온을 교환하는 방법.
  34. 제20항 내지 제31항 중 어느 한 항의 유기 및 무기 복합 다공질체를 오염된 물(water)과 접촉시켜 오염물질을 상기 복합 다공질체에 흡착시키는 단계를 포함하는
    오염된 물로부터 오염물질을 제거하는 방법.
  35. 제20항 내지 제31항 중 어느 한 항의 유기 및 무기 복합 다공질체를 오염된 공기와 접촉시켜 오염물질을 상기 복합 다공질체에 흡착시키는 단계를 포함하는
    오염된 공기로부터 오염물질을 제거하는 방법.
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