KR20020025399A - 악취 제거용 고성능 탈취촉매의 제조 및 사용 - Google Patents

악취 제거용 고성능 탈취촉매의 제조 및 사용 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실내, 요리, 쓰레기 처리장, 농수산 시장, 소각로 및 냉장고에서 발생되는 악취중 트리메틸아민과 메틸메르캅탄계 성분 중 적어도 하나이상을 포함하는 악취를 저온에서 완전히 제거할 수 있으며 장기간 사용할 수 있는 고성능 탈취촉매의 제조 및 사용에 관한 것이다. 표면적이 넓은 감마알루미나, 타이타니아나 제올라이트(ZSM-5)와 같은 금속 산화물 담지체에 활성금속으로 은, 망간 및 구리의 담지량과 비를 조절하여 담지시키고 건조 및 소성의 단계를 포함하여 제조된다. 본 발명의 탈취 촉매는 탈취기능 뿐 아니라 트리메틸아민과 메틸메르캅탄계 성분 중 적어도 하나이상을 포함하는 악취 속에 존재할 수 있는 균에 대한 향균성이 부가된 고성능 탈취촉매에 관한 것이다. 본 발명의 탈취 촉매는 가루상태로 사용하거나, 하니콤(honeycomb), 모노리쓰(monolith) 또는 펠렛(pellet) 형태로 성형하여 사용될 수 있으며, 탈취촉매를 금속 플레이트(plate), 금속메쉬(mesh), 플라스틱, 활성탄 또는 무기물 형태의 하니콤 또는 모노리쓰에 박막 코팅을 하여 사용될 수 있다.

Description

악취 제거용 고성능 탈취촉매의 제조 및 사용 {Preparation and use of highly active catalyst for the removal of odor}
본 발명은 실내, 요리, 쓰레기 처리장, 농수산 시장, 소각로 및 냉장고에서 발생되는 악취중 트리메틸아민계 및 메틸메르캅탄계 성분을 적어도 하나이상을 포함하는 악취를 저온에서 별도의 산소 공급 없이 공기 중에 존재하는 산소를 이용하여 완전히 제거하는 탈취촉매의 제조방법 및 사용에 관한 발명이다. 본 발명에서 구현된 탈취 촉매는 트리메틸아민을 무해한 물과 이산화탄소와 질소 형태로 전환시켜 제거하거나 단순 흡착에 의하여 제거하며, 메틸메르캅탄은 촉매에서 흡착되거나 디메틸디썰파이드 형태로 전환시킨후 흡착/제거하는 것을 특징으로 한다. 보다 자세하게는 표면적이 넓은 알루미나, 타이타니아나 제올라이트(ZSM-5)와 같은 금속 산화물 담지체에 산화망간, 산화구리 및 은을 담지시키고 건조 및 소성의 단계를 포함하는 제조 공정을 거쳐 제조되며 메틸메르캅탄의 경우 0℃ 이상의 저온에서 높은 산화분해 제거율을 나타내며, 트리메틸아민의 경우 0℃ 이상의 저온에서부터 높은 흡착제거율을 나타낼 뿐 아니라 100℃ 이상의 고온에서는 높은 산화분해 제거율을 보여 장기간 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 탈취촉매에 관한 것이다.
냉장고 및 생활 공간에 존재하는 악취 물질은 음식 냄새, 사람의 체취 및 담배 냄새, 그리고 외부에서 들어오는 자동차 배기 가스 등에 의한 냄새가 있으며, 이것들은 암모니아, 아민 등의 질소류, 황화수소, 메르캅탄 등의 유황류, 그리고 탄화수소, 알데히드, 지방산 등이다. 이 중에서도 특히 메틸메르캅탄과 트리메틸아민이 낮은 농도에서도 인지율이 높은 악취의 대표적인 성분이라 할 수 있다. 현재 우리나라에서는 대기환경보전법 제2조에 악취를 오염물질의 일종으로 규정하고 있으며 황화수소, 메르캅탄류, 아민류 및 기타 자극성 있는 기체상 물질이 인간의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새로 정의하고 있다. 메틸메르캅탄의 경우 채소류에서 많이 생성되는데 우리 나라의 경우 김치에서 가장 많이 발생하는 냄새이다. 트리메틸아민의 경우는 육류에서 나는 냄새로 생선 썩는데서나 고기 타는데서 주로 발생한다. 이들 악취 성분의 배출 허용 기준은 화학 분석 측정법으로 기타지역 사업장에 적용할 경우 메틸메르캅탄은 0.004 ppm 이하, 트리메틸아민은 0.02 ppm 이하로 나타내고 있다. 현재 김치나 생선 냄새가 주로 나는 냉장고 및 가스 렌지 등의 가전 제품에 탈취제가 장착되어 나오고 있고, 화장실 등에도 방향제가 사용되고 있다. 이런 악취물질의 1차적인 제거 방법으로는 물리적인 흡착 방법이나 방향제를 이용하여 냄새를 중화시키는 방법이 실용화되고 있다. 그러나 기존의 단순 흡착 방법에 의한 탈취촉매는 그 수명이 짧을 뿐 아니라, 여러 악취물질이동시에 존재하는 경우 어떤 물질들은 흡착에 의하여 제거가 잘 되지 않는 경우도 있다. 또한 방향제는 오히려 악취 냄새와 섞여 더 역겨운 냄새가 나는 경우도 있어 보다 수명이 길며 악취 물질을 무취의 물질로 전환하거나 완전히 제거하는 방법이 모색되고 있다.
현재 악취 제거 방법으로는 크게 물리적인 방법, 화학적인 방법, 생물학적인 방법으로 나눌 수 있다. 물리적인 방법은 흡착법과 흡수법 등이 있으며, 화학적인 방법으로는 열연소법, 촉매연소법, 약액세정법, Masking법 등이 있다. 생물학적인 방법으로는 활성 슬러지법, 바이오 필터, 토양탈취법 등이 있다. 흡착법은 현재 활성탄, 이온교환수지 등을 이용하여 많이 이용되고 있지만, 고농도의 취기에는 홉착능의 한계로 수명이 길지 않다는 단점이 있으며, 흡수법이나 약액세정법 등의 경우 장치는 비교적 간단하나, 일반 가정에서는 사용하기 힘들며, 2차적 폐수처리의 문제 등이 발생한다. 생물학적 방법은 요즈음 많은 연구가 이루어지고 있으나, 장치 부피가 일반적으로 크며, 미생물을 제어하는 데 문제점이 많아 생활 주변 환경, 실내 및 냉장고용으로는 사용하기 어려운 단점이 있다. 생활 주변 환경, 실내 및 냉장고용으로 요즈음에 쓰이는 기술로 촉매를 이용하여 산화 분해하는 기술이 연구되고 있다. 실내에서는 약간의 열과 촉매를 이용하여 악취 물질을 연소하는 방법이 연구되며, 냉장고 등의 사용 온도인 5℃ 정도의 낮은 영역에서도 촉매를 통하여 일부 물질을 산화 분해하는 방법이 쓰이고 있다. 이 기술의 핵심은 금속산화물과 표면적이 넓은 산화물 담지체나 제올라이트 계열의 담지체를 이용한 촉매이며, 전체적인 가격이 저렴하고, 장치 부피가 작고, 수명이 길다는 장점이 있다.
탈취 촉매는 담지체의 종류에 따라 특성이 달라지며, 특히 담지체에 담지된 금속 산화물의 종류 및 그 비율에 따라 활성이 크게 달라진다. 촉매의 담지체로는 표면적이 넓은 활성탄, 알루미나 및 실리카등이 주로 사용되는데 지금까지는 활성탄이나 알루미나 계열의 담체가 주로 사용되어 왔다. 활성 금속으로는 금속 산화물인 산화 구리나 특별한 경우에 귀금속인 백금이 주로 사용되었다. [대한민국 특1999-0071045].
종래의 탈취 촉매는 주로 냉장고용 촉매로 메틸메르캅탄의 제거에는 활성 나타내지만 트리메틸아민의 제거에는 거의 활성이 없는 것으로 알려져 있다. 특히 트리메틸아민을 촉매로 제거하는 경우 250℃ 이상이 되어야 90% 이상의 제거율을 나타내기 때문에 실내에서 트리메틸아민을 포함하는 악취제거를 위해서는 별도의 가열 장치가 필요하다. 따라서 5℃ 정도의 저온에서 트리메틸아민과 메틸메르캅탄을 동시에 포함하는 악취제거를 위한 고성능 촉매의 개발이 필요한 실정이다.
기존의 냉장고용 탈취 촉매의 경우 대부분 메틸메르캅탄에 대해서만 촉매 활성을 보이고 있으며, 그 성능이 낮은 편이다. 그렇지만 냉장고에서 나는 악취의 경우, 암모니아, 아민 등의 질소류, 황화수소, 메르캅탄 등의 유황류, 그리고 탄화수소, 알데히드, 지방산 등의 복합적인 물질이 배출된다. 특히 메틸메르캅탄과 더불어 트리메틸아민이 낮은 농도에서도 그 감지율이 높다. 따라서 0℃ 이상의 온도에서 메틸메르캅탄과 트리메틸아민이 포함된 악취제거를 위해서는 저온에서 두 성분을 동시에 제거할 수 있는 고활성 악취제거 촉매가 요구되어진다.
본 발명의 탈취 촉매는 높은 표면적을 가진 알루미나, 타이타니아나 또는 제올라이트(ZSM-5) 금속 산화물 담지체에 활성금속으로 망간, 구리 및 은을 적당한 비율로 함침 또는 이온교환등의 방법으로 도입하여 100℃ 정도에서 건조하고, 공기 분위기에서 300℃ - 500℃ 온도에서 소성시켜 제조할 수 있다. 이 촉매를 사용하면 악취중 메틸메르캅탄계와 트리메틸아민계 성분중 적어도 하나이상을 포함하는 악취를 0℃ 이상의 전 온도 구간에서 대부분 제거 할 수 있는 활성이 높고 및 수명이 긴 우수한 탈취 촉매의 제조 및 사용에 관한 것이다.
제1도는 5℃에서 담지체들의 트리메틸아민의 제거율에 대한 도표.
제2도는 탈취촉매에 활성탄의 혼합 영향을 나타내는 도표
본 발명에 제거하고자 하는 악취 성분인 트리메틸아민와 메틸메르캅탄 중 트리메틸아민은 0℃ 정도의 낮은 온도에서는 산화 분해되지 않기 때문에 흡착 및 산화 반응에 의하여 제거되어야하며, 메틸메르캅탄은 저온에서도 산화 분해시킬 수 있다. 따라서 저온에서 두 물질을 동시에 제거하기 위해서는 트리메틸아민 흡착 및 산화반응에 의한 제거율이 높고 메틸메르캅탄의 산화분해능이 우수한 촉매를 제조해야 한다. 메딜메르캅탄의 흡착 제거의 성능은 담지체의 종류 및 특성에 따라 크게 달라지기 때문에 담지체의 선정이 매우 중요한 요소이다.
본 발명에서 구현하고자하는 탈취 촉매에서 담지체로는 활성탄, 알루미나, 실리카, 알루미노 실리케이트, 타이타니아 및 제올라이트(ZSM-5) 등이 사용될 수 있다. 보다 바람직하게는 제올라이트(ZSM-5), 알루미나 및 타이타니아가 적절하다. 본 발명에 의하면 알루미나나 실리카는 트리메틸아민의 흡착 제거율이 우수하며 특히 제올라이트(ZSM-5)의 경우 이들 보다 2배의 흡착 제거율을 가진다. 촉매의 성능을 향상시키기 위하여 담지체에 도입되는 활성금속으로는 Pt, Pd, Au, Ag, Ni, Fe, Zn, Cu, Mn, Mg 및 Ca등을 사용할 수 있다. 활성금속으로는 탈취 성능이 우수하고, 비용이 저렴하며 촉매를 장기간 사용해도 활성 저하가 적으며 악취를 포함하는 공기중이나 냉장고등에 존재할 수 있는 대장균등에 대한 향균성에 대한 기능이 있는 Ag, Mn 및 Cu가 보다 바람직한 활성 금속이다.
상기 본 발명의 탈취촉매에 있어서, 담지체로는 제올라이트(ZSM-5), 알루미나 및 타이타니아가 바람직하고 활성금속으로는 은, 망간 및 구리 중 하나 이상이 포함되어야 하고 은이 0.1 내지 20 중량%, 망간이 0.2 내지 30 중량% 및 구리가 0.2 내지 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 제올라이트(ZSM-5), 알루미나 또는 타이타니아에 은이 0.5 내지 10 중량%, 산화 구리는 1 내지 20 중량%, 산화 망간은 1 내지 20 중량%로 한 종류 이상의 활성금속이 포함된 촉매가 성능과 수명이 우수할 뿐 아니라 촉매의 비용이 저렴하다. 산화 구리는 함량이 증가함에 따른 활성의 증가가 크지 않기 때문에 20 중량% 이상 넣는 것은 바람직하지 않다. 은과 산화 망간 및 산화 구리는 주 활성성분으로써 각각 단독으로 사용될 때 보다 서로 적절한 비로써 촉매에 하나이상 도입될 때 탈취촉매로서 성능을 극대화 할 수 있다. 다시 말하면 상기 활성 성분 중 Mn/Ag의 중량비가 1 내지 20이고 Mn/Cu의 중량비가 0.5 내지 10일 때 탈취 촉매의 성능이 극대화되어 바람직하다. 본 발명에서 촉매의 제조는 상기의 담지체를 물이나 유기 용매에 넣고, 상기의 활성금속 중 하나 이상을 포함하는 수용액 또는 유기 용액을 서서히 또는 직접 도입하는 단계, 이 혼합물을 수분 - 수 시간 동안 스터링이나 기타의 방법에 의하여 격렬히 혼합하는 단계, 혼합 후 물이나 유기 용매를 증발시키거나 여과등의 방법으로 제거하여 활성 금속을 담지체에 함침 또는 이온교환시키는 단계, 함침된 시료를 50℃ - 150℃ 정도에서 수 시간 동안 건조하는 단계 및 건조된 시료를 공기 존재하에 300℃∼500℃에서 수 시간 동안 소성시키는 단계와 탈취기능을 향상시키기 위하여 활성탄, Pt, Pd, Ni, Fe, Zn, Mg 및 Ca등의 첨가물을 혼합하거나 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 탈취 촉매는 가루상태로 사용하거나, 하니콤(honeycomb), 모노리쓰(monolith) 또는 펠렛(pellet) 형태로 성형하여 사용될 수 있으며, 탈취촉매를 금속플레이트(plate), 금속메쉬(mesh), 플라스틱, 활성탄 또는 무기물 형태의 하니콤 또는 모노리쓰에 박막 코팅을 하여 사용될 수 있다. 본 발명의 탈취촉매가 탈취 목적과 함께 균의 살균 또는 균의 번식 억제 기능이 있는 향균성 물질로 부가 사용될 수 있고, 탈취 촉매의 탈취기능과 향균성을 향상시키기 위하여 필터, 오존, UV 램프, 형광등 및 온도가열 장치를 보조로 도입하여 사용 될 수도 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 이들은 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로 제공되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1∼6> 담지체 변화에 따른 트리메틸아민의 흡착 제거율 비교
담지체의 트리메틸아민 흡착 제거율을 알아보기 위하여 표면적이 넓은 알루미나(실시예 1), 실리카(실시예 2), 타이타니아(실시예 3), 분자체 4A(실시예 4), Y-제올라이트(실시예 5), 제올라이트(ZSM-5)(실시예 6)를 110℃에서 건조기에서 수분을 제거한 후, 5℃에서 트리메틸아민 흡착 제거 실험을 하였다. 트리메틸아민의 제거실험 방법은 먼저 가루형태의 0.15 g의 탈취 촉매를 5℃로 유지되는 U형 유리 반응기에 넣고 트리메틸아민 200 ppm을 포함하는 공기의 공간 속도가 40,000/h가 되도록 연속으로 주입하여 나오는 공기 중의 트리메틸아민을 가스크로마토그래프로 분석한다. 반응기 전후의 트리메틸아민 농도를 비교하여 탈취촉매의 제거율을 다음식과 같이 구하였다.
제거율(%) = {(반응기 전의 농도 - 반응기 후의 농도)/반응기 전의 농도} x 100.
제1도에 트리메틸아민 제거율을 비교하였다. 제올라이트(ZSM-5)의 흡착 제거율이 가장 뛰어나며, 실리카와 감마알루미나의 트리메틸아민 흡착 제거율이 뛰어났다. 상용화된 냉장고용 일본 촉매(비교예 1)와 비교했을 때, 실리카와 제올라이트(ZSM-5)의 경우 2배 이상 트리메틸아민 제거능이 뛰어나다.
<비교예 1>
트리메틸아민의 제거율을 비교하기 위하여 일본에서 상용화된 냉장고용 탈취 촉매를 5℃에서 실시예 1과 같은 방법으로 실험하였으며 결과는 제1도에 나타나 있다.
<실시예 7∼11> Cu와 Mn의 중량비를 변화시켜 제조된 탈취 촉매의 성능
Cu와 Mn의 금속 중량(촉매에서 괄호안의 숫자는 금속의 중량%를 나타냄)을 변화시켜 공함침법으로 제조된 탈취촉매를 120℃에서 12시간 동안 건조기에서 건조된 후, 400℃에서 3시간 동안 공기 흐름 하에서 소성하여 제조하였다. 고온에서의 탈취촉매들의 트리메틸아민의 제거율 실험은 실험온도를 100℃에서 250℃ 까지 변화시키면서 진행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 진행하였다. 표 1은 각 반응 온도에서 Cu와 Mn의 중량비 변화에 따라 제조된 탈취촉매들의 트리메틸아민의 제거율을 나타낸 것이다. Cu나 Mn을 단일 활성 금속으로 사용한 촉매의 트리메틸아민 제거율 보다 Cu와 Mn을 함께 활성금속으로 사용한 촉매의 트리메틸아민 제거율이 높다. 또한, Cu와 Mn을 동시에 활성금속으로 사용한 촉매에서 Cu가 Mn 보다 많이 함유된 촉매 보다 Mn이 Cu보다 많이 함유된 촉매의 트리메틸아민 제거율이 높다. 제올라이트(ZSM-5) 담지체에서는 그 경향이 더 뚜렷하다.
<비교예 2∼5>
제올라이트(ZSM-5)와 TiO2담체에 Cu 또는 Mn 중 하나의 금속을 함침시킨 탈취촉매를 실시예 7과 같은 방법으로 제조하여 실시예 7과 같은 방법으로 트리메틸아민의 제거율을 비교하였다. 결과는 표 1에 나타나있다.
<표 1> 각각의 반응온도(℃)에서 Cu와 Mn의 중량을 변화시켜 제조된
탈취촉매들의 트리메틸아민 제거율(%)
주) 촉매에서 괄호 안은 금속의 중량%를 나타내고, / 밑에 있는 것은 촉매의
담체를 나타냄.
<실시예 12∼17> Ag와 Mn이 공함침된 촉매와 Ag와 Cu이 공함침된 촉매의 트
리메틸아민 제거율 비교
실시예 7에서와 같이 Ag와 Mn이 함께 공함침된 촉매를 제조하고, Ag와 Cu가함께 공함침된 촉매를 제조하여 각각의 온도에서 트리메틸아민 제거율을 비교하였다. 표 2에 촉매들을 성능을 비교하였다. 아래의 비교예 6∼8에 나타낸 것처럼 Ag금속은 트리메틸아민 제거율이 낮지만, Ag에 Mn이 첨가되면 트리메틸아민 제거율이 향상되는 것을 볼 수 있다. Ag에 Cu를 첨가했을 때는 Ag에 Mn을 첨가했을 때처럼 성능의 향상은 없다.
<비교예 6∼8>
실시예 7과 같은 방법으로 TiO2, SiO2또는 Al2O3담지체에 Ag를 1 중량% 함침시킨 촉매를 제조하고 이 촉매들의 트리메틸아민 제거율을 실시예 7과 같은 방법으로 비교하여 표2에 결과를 나타냈다.
<표 2> 각각의 반응온도(℃)에서 Ag와 Mn이 공함침된 촉매와
Ag와 Cu이 공함침된 촉매의 트리메틸아민 제거율(%)
주) 촉매에서 괄호 안은 금속의 중량%를 나타내고, / 밑에 있는 것은 촉매의
담체를 나타냄.
<실시예 18∼21> Ag, Mn 및 Cu가 공함침된 촉매에서 담지체의 영향
실시예 7과 같은 방법으로 여러 종류의 담지체 위에 Ag, Mn 및 Cu를 함께 첨가하여 공함침으로 촉매를 제조하고 그 탈취 촉매들의 트리메틸아민의 제거율을 실시예 7과 같은 방법으로 비교하여 그 결과를 표 3에 나타냈다. 즉 여러 담지체에 은 1 중량%, Cu 2 중량% 및 Mn 5 중량%를 포함한 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5) 촉매의 담지체의 영향을 알아본 것이다. 제올라이트(ZSM-5) 담지체를 사용했을 경우, 트리메틸아민 제거율이 아주 우수하며, 100℃와 175℃의 온도에서 80% 이상의 제거율을 보였다. TiO2나 Al2O3담지체를 사용한 경우도 트리메틸아민 제거율이 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5) 촉매가 단일 금속 촉매나 2개의 금속을 첨가한 촉매 보다 트리메틸아민 제거율이 상당히 높다. SiO2담지체를 사용한 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5) 촉매는 트리메틸아민 제거율이 별로 높지 않은 것을 볼 수 있다.
<표 3> 담지체 변화에 따른 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5) 촉매의
트리메틸아민 제거율(%)
<실시예22∼24> 소성온도 변화에 따른 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/ZSM-5 촉매의
트리메틸아민의 제거율(%)
제올라이트(ZSM-5) 담지체에 은 1 중량%, Cu 2 중량% 및 Mn 5 중량%를 포함하는 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/ZSM-5 촉매의 소성 온도를 350℃, 400℃ 및 500℃로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 7과 같이 촉매를 제조하고, 실시예7과 같은 방법으로 촉매들의 트리메틸아민의 제거율을 비교하여 그 결과를 표 4에 나타냈다. 400℃에서 소성시킨 촉매의 트리메틸아민 제거율이 가장 높다.
<표 4> 각각의 반응온도에서 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/ZSM-5 촉매의
소성 온도에 따른 트리메틸아민 제거율(%)
<실시예 25 및 26> Ag-Cu-Mn 촉매의 5℃에서의 메틸메르캅탄 제거율
실시예 7과 같은 방법으로 제조된 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/ZSM-5 촉매나 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/Al2O3촉매의 성능을 실시예 1과 같은 방법으로 5℃에서 메틸메르캅탄 제거율로 비교하였다. 표 5는 그 결과를 보여준다. Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/ZSM-5 촉매나 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/Al2O3촉매의 경우 메틸메르캅탄 제거율이 아래의 비교예 9 및 10에서와 같이 일본 상용 촉매(A 제품)이나 국내 상용 촉매(B 제품)에 비해 뛰어난 것을 볼 수 있다.
<비교예 9 및 10>
메틸메르캅탄의 제거율을 비교하기 위하여 실시예 1과 같은 방법으로 일본에서 상용화된 냉장고용 탈취 촉매(A 제품)와 국내에서 시판되고 있는 활성탄계 상용 탈취촉매(B 제품)의 메틸메르캅탄의 제거 성능을 반응시간에 따라 5℃에서 구하여 표 5에 그 결과를 나타냈다.
<표 5> 반응 시간(분)에 따른 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5) 촉매의 5℃에서의
메틸메르캅탄 제거율(%)
<실시예 27, 28> Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/ZSM-5 촉매와 활성탄을 혼합한 촉매의
5℃에서의 트리메틸아민 제거율
Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/ZSM-5 촉매와 비표면적이 800m2/g 정도인 활성탄을 7:3으로 혼합한 탈취촉매의 트리메틸아민의 제거율을 실시예 1과 같은 방법으로 조사하였다. 제2도는 5℃에서의 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/ZSM-5 (실시예 27)와 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/ZSM-5와 활성탄을 7:3으로 혼합한 촉매(실시예 28)의 제거율을 비교하여 나타낸 것이다. 활성탄을 혼합했을 때 제거율이 향상되는 것을 볼 수 있다.
<실시예 29-31> 탈취 촉매의 항균성 시험
35℃에서 뮬러 힌톤 아가(muller Hinton Agar(Difco)에 12시간 배양한 대장균(e.Coli, ATCC 10536)을 5×104CFU/ml가 되도록 0.9% 식염수로 희석하였다. 준비한 탈취 촉매를 70 mg를 균액 7ml에 첨가한 후 35℃에서 150rpm의 진탕배양기에서 항온처리하였다. 시료채취는 매 2시간마다 실시해서 콜로니 카운팅(colony counting) 방법으로 살아있는 균의 수를 측정하여 그 결과를 표6에 나타냈다. Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/ZSM-5 (실시예 29) 과 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/Al2O3(실시예 30)및 Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/TiO2(실시예31) 세 탈취 촉매 모두 향균성이 우수한 것으로 판명되었다.
<표 6> 시간에 따른 탈취 촉매의 항균 테스트 결과
<실시예 32> UV 램프가 탈취 촉매의 향균성에 미치는 영향
Ag(1)-Cu(2)-Mn(5)/ZSM-5 탈취 촉매를 이용하여 실시예 29와 같은 방법으로 향균성 시험을 하되 15와트의 UV 램프를 켜 놓은 상태에서 향균성 시험을 하였다. 이 결과 UV 램프 없이 탈취 촉매만의 향균성 (실시예 29 내지 31) 보다 크게 향상되어 1시간 내에 대장균이 모두 멸균되었다.
기존의 메틸메르캅탄 제거위주의 냉장고용 탈취제와는 달리 본 발명은 실내, 요리, 쓰레기 처리장, 농수산 시장, 소각로 및 냉장고 악취중 메틸메르캅탄과 트리메틸아민계 성분중 적어도 하나이상을 포함하는 악취를 0℃ 이상의 저온에서부터 산화분해와 흡착분해로 완전히 제거할 수 있다. 본 발명은 기존의 탈취 촉매 보다 성능이 월등히 뛰어나고 수명이 길며 대장균등의 균에 대하여 향균 기능이 부가되어 있는 특성을 가진 탈취 촉매에 관한 것이다. 본 발명의 탈취 촉매를 이용하여 냉장고 뿐 아니라 실내, 요리, 쓰레기 처리장, 농수산 시장 및 소각로에서 발생하는 악취중 메틸메르캅탄과 트리메틸아민계 성분중 적어도 하나이상을 포함하는 악취를 효과적으로 제거가 가능하며, 탈취 촉매의 탈취 및 항균성능 향상을 위하여 필터, 오존, UV 및 온도 가열 장치 중 하나 이상을 도입하여 촉매의 탈취 및 향균 성능을 크게 향상시킬 수 있는 특징이 있다. 본 발명의 탈취 촉매는 가루상태로 사용하거나, 하니콤(honeycomb), 모노리쓰(monolith) 또는 펠렛(pellet) 형태로 성형하여 사용될 수 있으며, 탈취촉매를 금속 플레이트(plate), 금속메쉬(mesh), 플라스틱, 활성탄 또는 무기물 형태의 하니콤 또는 모노리쓰에 박막 코팅을 하여 사용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 0℃ 또는 100℃ 이상에서 메틸메르캅탄과 트리메틸아민 중 하나 이상을 포함하는 악취를 제거하기 위하여 표면적이 넓은 담지체와 활성금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 탈취촉매에서, 담지체로 제올라이트(ZSM-5), 알루미나, 타이타니아 및 실리카로 구성되는 군으로부터 한 종류 이상 선택되는 것을 특징으로 하고, 활성금속으로 은(Ag), 구리(Cu) 및 망간(Mn)으로 구성되는 군으로부터 한 종류 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 탈취 촉매의 제조 및 사용.
  2. 제1항에서, 활성금속 성분으로 은(Ag)이 0.1 내지 20 중량%, 망간(Mn)이 0.2 내지 30 중량% 또는 구리(Cu)가 0.2 내지 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취촉매.
  3. 제1항에서, 활성금속 성분으로 은, 구리 및 망간 중에서 동시에 2종류 또는 3종류의 활성금속을 사용하는 것을 특징으로 하고, 망간/은의 중량비가 1 내지 20이고 망간/구리의 중량비가 0.5 내지 10인 것을 특징으로 하는 탈취 촉매.
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서, 담지체를 물이나 유기 용매에 넣고, 상기의 활성금속 중 하나 이상을 포함하는 수용액 또는 유기 용액을 서서히 또는 직접 도입하는 단계, 이 혼합물을 스터링이나 기타의 방법에 의하여 격렬히 혼합하는 단계,혼합 후 물이나 유기 용매를 증발시키거나 기타의 방법으로 제거하여 활성 금속을 담지체에 함침 또는 이온교환 시키는 단계, 제조된 시료를 건조하는 단계, 건조된 시료를 공기나 산소 분위기에서 소성시키는 단계와 탈취성능 향상을 위하여 첨가물을 필요한 단계에 혼합하거나 도입하는 단계 및 탈취 촉매를 활성화 처리하는 것을 특징으로 하는 탈취 촉매 제조 방법.
  5. 제4항에서, 활성금속을 담지체에 도입하기 위하여 이온교환법, 침전법이나 incipient wetness 방법 중 한가지 이상의 방법을 사용하는 것.
  6. 제1항 내지 제4항에서, 탈취기능을 향상시키기 위한 첨가물로 활성탄, Pt, Pd, Ni, Fe, Au, Zn, Mg 및 Ca을 사용하는 것.
  7. 제1항에서, 탈취촉매를 가루상태로 사용하거나, 하니콤(honeycomb), 모노리쓰(monolith) 또는 펠렛(pellet) 형태로 성형하여 사용되는 것을 특징으로 하는 것.
  8. 제1항에서, 탈취촉매를 금속 플레이트(plate), 금속메쉬(mesh), 플라스틱, 활성탄 또는 무기물 형태의 하니콤 또는 모노리쓰에 박막 코팅을 하여 사용되는 것을 특징으로 하는 것.
  9. 제1항에서, 탈취촉매가 탈취 목적과 함께 균의 살균 또는 균의 번식 억제 기능이 있는 향균성 물질로 사용되는 것.
  10. 제7항 내지 제9항에 있어서, 탈취 촉매의 탈취기능과 향균성을 향상시키기 위하여 필터, 오존, UV 램프, 형광등 및 온도가열 장치를 도입하여 사용되는 것을 특징으로 하는 탈취 및 항균 시스템.
  11. 제7항 내지 제10항에 있어서, 탈취촉매를 실내, 요리, 쓰레기 처리장, 농수산 시장, 소각로, 산업 및 생활 하수, 냉장고 및 생선 보관소 구성되는 군으로부터 선택되어지는 곳에서 발생는 악취 중에 메틸메르캅탄과 트리메틸아민 성분중 하나 이상을 포함하는 악취 제거에 사용되는 것.
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