KR20020027244A - 촉매 필터, 이의 제조방법 및 이를 사용하여 배기 가스를처리하는 방법 - Google Patents

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KR20020027244A
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호라구치미쓰히로
스기야마히로후미
고이케히로노부
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마스다 노부유키
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
고오사이 아끼오
스미또모 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 배기 가스로부터 분진 및 질소 산화물을 동시에 제거할 수 있고, 촉매 활성이 높으며, 수산화칼슘 및 분진을 제거하기 위해 필터를 진동시킨 후에도 높은 촉매 활성을 유지하는, 티타니아 촉매 섬유 및 하나 이상의 중합체 섬유 부직포 층을 포함하는 촉매 필터에 관한 것이다.

Description

촉매 필터, 이의 제조방법 및 이를 사용하여 배기 가스를 처리하는 방법{Catalyst filter, method for producing the same and method for treating exhaust gas with the same}
본 발명은 촉매 필터, 이의 제조방법 및 이를 사용하여 배기 가스를 처리하는 방법에 관한 것이다.
단일 장치를 사용하여 도시 폐기물, 슬러지 또는 공업 폐기물용 소각로, 보일러, 디젤 엔진 등으로부터 발생한 배기 가스에서 분진 및 질소 산화물(NOx)을 제거할 수 있는, 탈질소 기능을 갖는 필터가 공지되어 있다. 이러한 필터로서, 산화티탄 및 산화바나듐을 함유하는 촉매 필터를 포함하는 필터가 제안되어 있다[참조: JP-A-5-184923, JP-A-1-2587846(USP 제5,051,391호에 상응) 등].
일반적으로, 필터를 진동시켜 필터로부터 수집된 물질, 특히 수산화칼슘(소석회) 및 분진을 탈락시킨다. 그러나, JP-A-5-184923에 기술된 필터의 경우, 촉매 섬유 자체가, 진동, 특히 맥동 진동을 필터에 적용되는 경우, 필터로부터 탈락되며, 이에 따라 필터의 촉매 활성이 감소하는 경향이 있다. 또한, 다른 문헌에 기술된 필터의 경우, 촉매 섬유는 티타니아 섬유에 지지된 산화바나듐 입자를 포함하므로, 산화바나듐 입자가 촉매 섬유로부터 떨어져서, 촉매 섬유 자체가 필터로부터 떨어지지 않는 경우에도, 필터의 촉매 활성이 감소하는 경향이 있다.
본 발명의 한가지 목적은, 단일 장치를 사용하여 배기 가스로부터 분진 및 질소 산화물을 제거할 수 있고 촉매 활성이 높으며 진동에 의해 수산화칼슘 및 분진을 탈락시키는 경우에도 여전히 높은 촉매 활성을 유지하는 촉매 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이러한 촉매 필터의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 이러한 필터를 사용하여 배기 가스를 처리하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 필터의 양태 1의 횡단면도이다.
도 2는 본 발명의 필터의 양태 2의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 필터의 양태 3의 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 스크림(scrim)을 갖는 필터의 양태 4의 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 스크림을 갖는 필터의 양태 5의 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 스크림을 갖는 필터의 양태 6의 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 스크림을 갖는 필터의 양태 7의 횡단면도이다.
따라서, 본 발명은 티타니아 촉매 섬유 및 하나 이상의 중합체 섬유 부직포 층을 포함하는 촉매 필터를 제공한다.
또한, 본 발명은 티타니아 촉매 섬유 및 중합체 섬유를 용매(예: 물 등)에 분산시켜서 섬유 분산액을 수득하는 단계 및 섬유의 분산액으로부터 시트를 성형시켜서 촉매 필터를 수득하는 단계를 포함하는, 본 발명의 촉매 필터의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 티타니아 촉매 섬유의 층을 중합체 섬유의 부직포 위에 적층시키는 단계를 포함하여, 본 발명의 촉매 필터를 제조하는 방법을 제공한다.
바람직한 양태에서, 상기 방법으로 수득된 촉매 필터에서 부직포와 티타니아 촉매 섬유는 접착, 사(yarn)를 사용하는 편직 또는 섬유의 인트와이닝(entwining)에 의해 함께 고정된다.
또한, 본 발명은 배기 가스가 본 발명의 촉매 필터를 통과하도록 함을 특징으로 하여, 배기 가스를 처리하는 방법을 제공한다.
본 발명의 촉매 필터는 티타니아 촉매 섬유 및 하나 이상의 중합체 섬유 부직포 층을 포함한다.
본 발명에 사용된 티타니아 촉매 섬유는 공지된 것일 수 있다. 예를 들어, 바나듐, 텅스텐, 알루미늄, 비소, 니켈, 지르코늄, 몰리브덴, 루테늄, 마그네슘,칼슘 및 백금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 원소의 금속, 금속 산화물 및 착화합물 중의 하나 이상을 함유하는 티타니아 촉매 섬유가 JP-A-11-5036 및 JP-2000-220038-A에 기술된 바와 같이, 사용될 수 있다.
본 발명에 따르는 티타니아 촉매 섬유를 사용하면, 촉매가 필터로부터 탈락되는 것이 방지되므로, 촉매 활성이 장기간 유지되도록 할 수 있다.
티타니아 촉매 섬유의 중량(단위 면적당 중량)이 본 발명의 필터에서 증가되는 경우에도, 필터의 압력 손실을 증가시키지 않으면서 필터의 높은 여과 비율을 달성할 수 있다.
본 발명에 따라서, 촉매 섬유를 고정시키는 데에 사용되는 접착제 등의 양을 감소시키거나 이러한 접착제를 배제하면서 촉매 필터에서 티타니아 촉매 섬유를 사용할 수 있다. 따라서, 접착제 등으로 인한 촉매 활성의 감소가 억제될 수 있으며, 이에 따라 촉매의 고유 활성이 효율적으로 사용된다. 티타니아 촉매 섬유는 제지 방법 등에 의해 시트 형태로 가공될 수 있다.
바람직하게는, 티타니아 촉매 섬유는 산화티탄 50중량% 이상 및 산화바나듐 5중량% 이상을 함유하며, 섬유 길이가 50μm 이상이고, 섬유 직경이 2 내지 100μm이며, 질소 흡착법에 의해 측정된 가공도가 0.05cm3/g 이상이다. 티타니아 촉매 섬유의 비표면적은 일반적으로 10cm2/g 이상이고, 바람직하게는 20 내지 300cm2/g이다. 티타니아 촉매 섬유에서, 기공 직경이 10Å(1nm) 이상인 기공의 기공도는 일반적으로 0.02cm3/g 이상일 수 있으며, 기공 직경의 피크는 10 내지 300Å(1 내지30nm), 바람직하게는 10 내지 100Å(1 내지 10nm)의 범위일 수 있다.
티타니아 촉매 섬유는, 예를 들어, 티탄 알콕사이드(예: 티탄 에톡사이드, 티탄 n-프로폭사이드, 티탄 이소프로폭사이드, 티탄 n-부톡사이드, 티탄 이소부톡사이드, 티탄 2급-부톡사이드, 티탄 3급-부톡사이드 등)를 알콜(예: 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부탄올, 2급-부탄올, 3급-부탄올 등)에 용해시키는 단계, 알콕사이드를 가수분해시켜 티타니아를 함유하는 슬러리를 형성시키는 단계, 바나듐 화합물(예: 트리에톡시바나딜, 트리이소프로폭시바나딜, 트리-n-프로폭시바나딜, 트리-n-부톡시 바나딜 등)을 슬러리에 용해시켜 방사 도프(dope)를 수득하는 단계, 방사 도프를 방사시켜 전구체 섬유를 수득하는 단계 및 전구체 섬유를 하소시키는 단계에 의해 제조할 수 있다.
본 발명에 사용되는 부직포는 중합체 섬유를 포함한다. 티타니아 촉매 섬유는 부직포의 층에 존재하므로, 본 발명의 촉매 섬유는 높은 분진-수집 효율을 달성할 수 있는 한편, 높은 투과성 또는 낮은 압력 손실을 유지할 수 있으며, 추가로 섬유를 진동시켜 수산화칼슘 및 분진을 탈락시키는 경우에도 부직포로부터 티타니아 촉매 섬유가 탈락되는 것을 방지할 수 있기 때문에 촉매 활성이 유지될 수 있다.
중합체 섬유의 예는 폴리아미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 섬유, 아크릴 섬유, 아라미드 섬유, 불소 수지 섬유, 폴리에테르 이미드 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리페닐렌 설파이드 섬유, 폴리케톤 섬유 등을 포함한다. 본 발명에 사용되는 부직포는 이들 섬유 중의 하나, 또는 이들 섬유 중의 둘 이상을 포함할 수 있다.
촉매 필터가 우수한 가공성 및 장기간의 형상 안정성을 갖기 위해서는, 중합체 섬유 대 티타니아 촉매 섬유의 중량 비는 바람직하게는 20:1 내지 1:1이다.
중합체 섬유를 포함하는 부직포는 통상적인 방법, 예를 들어, 중합체 섬유와 수지를 접착시킴을 특징으로 하는 수지 결합법, 중합체 섬유를 니들로 인트와이닝함을 특징으로 하는 니들 펀칭 방법, 중합체 섬유를 열로 결합시킴을 특징으로 하는 열 결합법, 및 중합체 섬유를 고압 유체 분사를 사용하여 인트와이닝함을 특징으로 하는 수 펀칭 방법 등에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 촉매 필터에서, 바람직하게는 티타니아 촉매 섬유는 부직포의 층 속에 존재하거나 둘 이상의 부직포 층 사이에 삽입된다. 이러한 경우, 촉매 필터가 당해 촉매 필터에 맥동 진동을 적용하여 필터에 의해 수집된 분진을 제거하는 장치에 놓인 경우에도 촉매(촉매 섬유 및/또는 촉매 성분)가 부직포로부터 탈락되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명의 촉매 필터의 몇가지 대표적인 예가 도 1, 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 도 1의 촉매 필터는 중합체 섬유(2)의 부직포(4), 및 부직포(4)의 한쪽 표면 위에 존재하는 티타니아 촉매 섬유(1)를 포함한다. 도 2의 촉매 필터는 티타니아 촉매 섬유(1) 및 중합체 섬유(2)의 부직포(5)를 포함하며, 여기서 티타니아 촉매 섬유(1)는 중합체 섬유의 부직포의 층에 존재한다. 도 3의 촉매 필터는 중합체 섬유(2)의 부직포(4), 티타니아 촉매 섬유(1)의 층 및 중합체 섬유(2)의 다른 부직포(4)를 포함하며, 이들은 열거된 순서대로 적층되어 있다.
본 발명의 촉매 필터는 스크림을 포함할 수 있으며, 이는 중합체 섬유의 제직물이다. 스크림을 갖는 촉매 필터의 몇가지 대표적인 예가 도 4 내지 도 7에 도시되어 있다. 도 4의 촉매 필터는 중합체 섬유(2)의 부직포(4), 스크림(3), 티타니아 촉매 섬유(1)의 층, 중합체 섬유의 다른 부직포(4)를 포함하며, 이들은 열거된 순서대로 적층되어 있다. 도 5의 촉매 필터는 중합체 섬유(2)의 부직포(4), 스크림(3) 및 티타니아 촉매 섬유(1)를 함유하는 중합체 섬유(2)의 부직포(5)를 포함한다. 도 6의 촉매 필터는 중합체 섬유(2)의 제1 부직포(4), 제1 스크림(3), 중합체 섬유(2)의 제2 부직포(4), 티타니아 촉매 섬유(1)를 함유하는 중합체 섬유(2)의 부직포(5), 중합체 섬유(2)의 제3 부직포(4), 제2 스크림(3), 및 중합체 섬유(2)의 제4 부직포(4)를 포함하며, 이들은 열거된 순서대로 적층되어 있다. 도 7의 촉매 필터는 중합체 섬유(2)의 제1 부직포(4), 스크림(3), 티타니아 촉매 섬유(1)를 여기에 함유하는 중합체 섬유(2)의 부직포(5), 및 중합체 섬유(2)의 제2 부직포(4)를 포함하며, 이들은 열거된 순서대로 적층되어 있다.
본 발명의 촉매 필터는 다음 방법에 의해 제조할 수 있다:
예를 들어, 도 4의 촉매 필터는, 중합체 섬유를 사용하여 니들 펀칭 방법에 의해 부직포 두 장를 제조하는 단계, 부직포의 한 장의 표면에 스크림, 티타니아 촉매 섬유층 및 다른 부직포 한장을 순서대로 적층시키는 단계, 및 이들은 모두 함께 니들 펀칭하는 단계에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 촉매 필터를 제조하는 다른 방법의 예는 티타니아 촉매 섬유 및 부직포를 수지로 접착시킴을 특징으로 하는 방법; 티타니아 촉매 섬유를 부직포의중합체 섬유와 니들로 인트와이닝함을 특징으로 하는 방법; 티타니아 촉매 섬유 및 부직포를 사로 편직함을 특징으로 하는 방법; 티타니아 촉매 섬유 및 부직포를 열로 결합시킴을 특징으로 하는 방법; 및 티타니아 촉매 섬유 및 부직포의 중합체 섬유를 분사 고압수로 인트와이닝함을 특징으로 하는 방법을 포함한다. 또는, 중합체 섬유의 부직포를 제조하는 단계에서 티타니아 촉매 섬유를 중합체 섬유와 함께 사용함으로써 촉매 필터를 제조하여, 티타니아 촉매 섬유가 제조된 부직포의 층에 존재하도록 할 수 있다. 또한, 촉매 필터는, 먼저 중합체 섬유를 카딩(carding) 방법에 의해 성형시키는 단계, 성형된 중합체 섬유 위에 티타니아 촉매 섬유 및 임의로 스크림을 적층시키는 단계 및 중합체 섬유를 티타니아 촉매 섬유와 함께 니들-펀칭에 의해 인트와이닝하는 단계에 의해 제조할 수 있다.
본 발명에 사용된 중합체 섬유의 부직포는 1종의 중합체 섬유 또는 2종 이상의 중합체 섬유를 포함할 수 있다. 부직포의 둘 이상의 층이 촉매 필터에 존재하는 경우, 이들 부직포 층에서의 중합체 섬유의 종류는 동일하거나 서로 상이할 수 있다.
촉매 필터가 스크림을 갖는 경우, 분진이 회수되는 쪽의 스크림상의 부직포의 두께는 바람직하게는 반대쪽 스크림상의 부직포의 두께보다 두껍다. 반대쪽 부직포의 두께가 적게 제조된 경우의 압력 손실은, 촉매 필터의 분진-수집 효율 및 촉매 효율을 저하시키지 않으면서 감소될 수 있다.
본 발명에 따르는 촉매 필터의 부직포는 무기 섬유(예: 알루미나 섬유, 실리카 섬유, 지르코니아 섬유, 유리 섬유 등)를 추가로 포함할 수 있다. 무기 섬유를사용하면 수득된 촉매 필터의 기계 강도 및 내열성을 증가시킬 수 있다. 무기 섬유는 티타니아 섬유가 부직포에 공급되는 것과 동일한 방법으로 부직포에 공급될 수 있다. 예를 들어, 무기 섬유, 티타니아 섬유 및 중합체 섬유를 물에 분산시킨 후, 제지 방법에 의해 시트 형태로 가공한다. 따라서, 무기 섬유를 포함하는 본 발명의 촉매 필터가 수득된다.
본 발명의 촉매 필터는, 분진 및 질소 산화물이 건식 방법에 의해 동시에 제거되는 경우(건식 방법에 의한 동시 분진-수집 및 탈질소), 우수한 효과를 획득할 수 있다. 또한, 본 발명의 촉매 필터를 사용하여, 도시 폐기물, 슬러지 또는 공업 폐기물용 소각로, 보일러, 디젤 엔진 등으로부터 발생하는 위험 물질[예: 염화수소, 황 산화물, 유기 염소화 물질(예: 다이옥신) 등]을 제거할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 촉매 필터는 단일 장치를 사용하여 분진 및 질소 산화물을 제거할 수 있으며, 촉매 활성이 높고, 심지어 필터를 진동시켜 수산화칼슘 및 분진을 탈락시키는 경우에도 촉매의 탈락을 방지할 수 있으므로, 높은 촉매 활성이 유지된다.
단위 면적당 티타니아 촉매 섬유의 중량이 증가되는 경우에도, 본 발명의 촉매 필터는, 필터의 압력 손실을 증가시키지 않으면서, 고속 여과를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 촉매 필터가 티타니아 촉매 섬유가 부직포의 층에 존재하거나 티타니아 촉매 섬유의 층이 부직포의 층 사이에 삽입되는 구조를 갖는 경우, 당해 촉매 필터는 높은 촉매 활성을 유지할 수 있는데, 이는 맥동 진동을 당해 필터에 적용하는 경우에도 티타니아 촉매 섬유가 당해 필터로부터 탈락되지 않기 때문이다.
본 발명에 따르는 촉매 필터의 제조방법은, 촉매 활성이 높고 맥동 진동이 적용되여 수산화칼슘 및 분진이 탈락되는 경우에도 티타니아 촉매 섬유가 탈락되지 않아 높은 촉매 활성을 유지하는 촉매 필터를 제공할 수 있다.
본 발명의 배기 가스를 처리하는 방법에 따라서, 분진 및 질소 산화물이 효과적으로 동시에 제거될 수 있다.
실시예
본 발명은 다음 실시예에 의해 예시되며, 이는 본 발명의 범위를 어떠한 방법으로도 제한하지 않는다.
탈락 시험 및 탈질소 시험은 다음과 같이 수행한다:
탈락 시험:
직경 10cm의 원판을 촉매 필터로부터 절단하고, 원판의 주변을 열경화성 수지로 경화시켜 시료를 수득한다. 다음에, 시료를 1,000회동안 공기 맥동 분사로 3kg/cm2(0.3MPa)의 압력하에 진동시킨다. 시험 전후에 시료의 중량 차이로부터, 탈락된 물질의 양을 계산한다.
탈질소 시험:
여과 면적 22cm2의 촉매 필터를, 53mm의 내부 직경을 갖는 유리관의 한쪽 말단에 유리관에 대해 수직으로 놓는다. 이어서, 100ppm의 NO, 100ppm의 NH3, 10%의 O2, 20%의 H2O 및 잔여량의 N2를 함유하는 시험 가스를 200℃에서 가열하고, 유리관을 통해 개방된 말단으로부터 필터를 갖는 말단으로 2.2L/분의 유속으로 통과시킨다. 유리관으로 통과시키기 전후의 NO의 농도 차이로부터, 탈질소 비율을 계산한다.
실시예에서, "데니어"라는 단위는 섬유 직경의 지표이며, 섬유 9,000m당 중량(g)에 의해 표시한다. 1 인치는 2.54cm이다.
실시예 1
티타니아 촉매 섬유의 제조
티탄 이소프로폭사이드(고도로 순수한 시약, 제조원: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)(300.0g) 및 에틸 아세토아세테이트(인증된 시약, 제조원: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)(55.0g)를 이소프로판올(인증된 시약, 제조원: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)(73.6g)에 용해시키고, 수득된 용액을 질소 대기하에 1시간 동안 환류시켜 원료 A를 수득한다.
별도로, 순수한 물(36.0g)를 이소프로판올(324.8g)과 혼합하여 10중량%의 물을 함유하는 알콜 A를 수득한다.
다음에, 알콜 A를 교반하면서 원료 A에 첨가한 다음, 질소 대기하에 생성된혼합물을 가열하고 이소프로판올을 증발시키면서 티탄 이소프로폭사이드를 가수분해시킨다. 혼합물을 1시간 동안 환류시킨 후, 혼합물을 추가로 가열하고, Ti 농도가 3.46 x 10-3mol/g에 도달할 때까지, 이소프로판올을 증발시키면서 농축시켜 중합체 슬러리를 수득한다. 가수분해 속도를 조절하여 이소프로판올의 증발 속도 및 이소프로판올의 첨가 속도가 실질적으로 동일하고 첨가 시간이 130분으로 되도록 한다.
수득된 중합체 슬러리에, 테트라하이드로푸란(인증된 시약, 제조원: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)(362g)을 첨가하고, 생성된 혼합물을 1시간 동안 환류시켜 슬러리에 함유된 중합체를 테트라하이드로푸란에 용해시킨다. 이후에, 트리에톡시바나딜(제조원: High Purity Chemical Co., Ltd.)(51.2g)을 테트라하이드로푸란 용액에 첨가하고, 생성된 혼합물을 추가로 1시간 동안 환류시켜 중합체의 용액을 수득한다. 트리에톡시바나딜의 양은, 중합체를 방사 및 하소시켜 수득한 티타니아 촉매 섬유에, 산화바나듐을 기준으로 하여, 21중량%의 양으로 바나듐이 함유되도록 하는 양이다.
위에서 수득된 중합체 용액을 기공 직경이 3μm인 불소 수지의 막 필터를 통해 여과시킨다. 이어서, 여액을 가열하고, 이소프로판올 및 테트라하이드로푸란을 증발시키면서 농축시켜 방사 도프(200g)를 수득한다. 수득된 방사 도프를 40℃에서 유지시키고, 직경 50μm의 노즐을 통해 40℃, 60% RH에서 20kg/cm2(2.0MPa)의 압력을 갖는 질소 가스를 사용하여 공기 중으로 압출시키고, 생성된 방사 물질을70m/분의 속도로 권사하여 전구체 섬유를 수득한다. 수득된 전구체 섬유를 항온 항습 용기내에 85℃, 95%RH에서 15시간 동안 증기로 처리(증기의 부분압: 0.053MPa)한 다음, 공기 중에 500℃에서 1시간 동안 하소시켜 티타니아 촉매 섬유를 수득한다.
상기 단계에서 수득된 티타니아 촉매 섬유는, 섬유 직경이 15μm이고 BET 비표면적이 65m2/g이며 질소 흡착법에 의해 측정된 (10Å 이상의 기공 직경을 갖는 기공의) 기공도가 0.18cm3/g인 연속 섬유이다.
X선 회절 분석에 따라서, 당해 티타니아 촉매 섬유는 예추석 산화티탄으로 이루어지며, 예추석 이외에 다른 산화티탄은 발견되지 않는다.
티타니아 촉매 섬유를 주사 전자 현미경으로 관찰하는 경우, 탈락되는 경향이 있는 산화바나듐 입자가 외부 표면에서 발견되지 않는다.
부직포 A의 제조
폴리이미드 섬유(상품명: P84; 2 데니어; 60mm의 단섬유; 제조원: TOYO BOSEKI SALES, Inc.)를 니들 펀칭 방법에 의해 가공시켜 단위 면적당 중량이 200g/m2인 부직포 A를 수득한다.
스크림 A의 제조
폴리이미드 섬유(상품명: P84; 960 데니어; 480 필라멘트 사; 제조원: TOYOBOSEKI SALES, Inc.)를 12/10 사/in(경사/위사)의 제직 밀도로 평직을 직조하여 단위 면적당 중량이 100g/m2인 스크림 A를 수득한다.
촉매 필터의 제조 및 이의 평가
스크림 A를 부직포 A 위에 놓는다. 이어서, 부직포 A 위에, 약 3cm의 길이로 절단된, 위에서 수득된 티타니아 촉매 섬유를 섬유 밀도가 150g/m2가 되도록 하는 양으로 적층시켜 섬유 층을 제조한다. 또한, 다른 부직포 A를 티타니아 촉매 섬유의 층 위에 놓고, 생성된 층들을 니들 펀칭한다.
이후에, 이들 층의 두께를 플랫 가열 캘린더링(flat heat calendering)으로 조절하고, 이들 층을 300℃에서 30초동안 열 처리한 후, 가스로 보플을 태우는 장치를 사용하여 보플을 태워 촉매 필터를 수득한다.
위에서 수득된 촉매 필터에 탈락 시험을 수행한다. 탈락된 양은 3% 미만이다. 위와 동일한 방법으로 수득되는 촉매 필터에 탈질소 시험을 수행한다. 탈질소 비율은 70% 이상이다.
탈락 시험을 수행한 촉매 필터에 추가로 탈질소 시험을 수행한다. 탈질소 비율은 70% 이상이다. 촉매 필터의 탈질소 비율은 탈락 시험에서 당해 필터를 공기 맥동 분사로 진동시켰음에도 불구하고 탈락 시험 후에 감소하지 않는다.
실시예 2
부직포 B의 제조
실시예 1에서와 동일한 방법으로 수득되고 약 3cm의 길이로 절단된 티타니아 촉매 섬유(150중량부), 폴리이미드 섬유(상품명: P84; 필라멘트 직경: 20μm; 섬유 길이: 약 5cm; 제조원:TOYO BOSEKI SALES, Inc.)(100중량부), 침엽수로부터 수득된 크래프트 펄프(67중량부)를 물에 분산시키고 제지 방법에 의해 가공시켜, 단위 면적당 중량이 317g/m2인 부직포 B를 수득한다. 부직포 B에서 티타니아 촉매 섬유의 단위 면적당 중량은 150g/m2이다.
촉매 필터의 제조 및 이의 평가
실시예 1의 방법에 의해 제조된 부직포 A 위에, 실시예 1의 방법에 의해 제조된 스크림 A 및 부직포 B를 순서대로 적층시키고, 생성된 적층물을 니들 펀칭한다.
이후에, 이들 층의 두께를 플랫 가열 캘린더링으로 조절하고, 이들 층을 가스로 보플을 태우는 기계를 사용하여 보플을 태워 촉매 필터를 수득한다.
위에서 수득된 촉매 필터에 탈락 시험을 수행한다. 탈락된 양은 3% 미만이다. 위에서와 동일한 방법으로 수득되는 촉매 필터에 탈질소 시험을 수행한다. 탈질소 비율은 70% 이상이다.
탈락 시험을 수행한 촉매 필터에 추가로 탈질소 시험을 수행한다. 탈질소 비율은 70% 이상이다.
실시예 3
부직포 C의 제조
실시예 1의 방법에 의해 제조된 부직포 A 위에, 실시예 1의 방법에 의해 제조된 스크림 A 및 다른 부직포 A를 순서대로 적층시키고, 이들 층을 니들 펀칭한다. 이어서, 이들 층의 두께를 플랫 가열 캘린더링으로 조절하고, 이들 층을 300℃에서 30초동안 열 처리한 후, 가스로 보플을 태우는 기계를 사용하여 보플을 태워 단위 면적당 중량이 500g/m2인 부직포 C를 수득한다.
촉매 필터의 제조 및 이의 평가
부직포 C, 실시예 2의 방법에 의해 제조된 부직포 B 및 다른 부직포 C를 순서대로 적층시킨다. 이어서, 불소 수지 섬유(상품명: PROFILEN; 400데니어; 제조원: Lenzing)를 사용하여 생성되는 층들을 누비는 재봉을 하여 촉매 필터를 수득한다.
위에서 수득된 촉매 필터에 탈락 시험을 수행한다. 탈락된 양은 3% 미만이다. 위에서와 동일한 방법으로 수득되는 촉매 필터에 탈질소 시험을 수행한다. 탈질소 비율은 70% 이상이다.
탈락 시험을 수행한 촉매 필터에 추가로 탈질소 시험을 수행한다. 탈질소 비율은 70% 이상이다.
실시예 4
부직포 D의 제조
폴리이미드 섬유(상품명: P84; 2데니어; 60mm의 단섬유; 제조원:TOYO BOSEKI SALES, Inc.)(40중량부) 및 불소 수지 섬유(상품명: PROFILEN; 평균 2.4 데니어; 섬유 길이: 60mm 제조원: Lenzing)(60중량부)를 혼합하고 니들 펀칭에 의해 가공시켜, 단위 면적당 중량이 200g/m2인 부직포 D를 수득한다.
스크림 B의 제조
불소 수지 섬유(상품명: PROFILEN; 400 데니어; 40 필라멘트 사; 꼬임 S 100T/M; 제조원: Lenzing)를 25/25 사/in(경사/위사)의 제직 밀도로 평직을 직조하여 단위 면적당 중량이 100g/m2인 스크림 B를 수득한다.
촉매 필터의 제조 및 이의 평가
부직포 D 위에, 실시예 2의 방법에 의해 제조된 부직포 B 및 다른 부직포 D를 순서대로 적층시키고, 생성된 층들을 니들 펀칭한다. 이어서, 이들 층의 두께를 플랫 가열 캘린더링으로 조절하고, 이들 층을 가스로 보플을 태우는 기계를 사용하여 보플을 태워 촉매 필터를 수득한다.
위에서 수득된 촉매 필터에 탈락 시험을 적용한다. 탈락된 양은 3% 미만이다. 위에서와 동일한 방법으로 수득되는 촉매 필터에 탈질소 시험을 적용한다. 탈질소 비율은 70% 이상이다.
탈락 시험에 적용된 촉매 필터를 추가로 탈질소 시험에 적용한다. 탈질소 비율은 70% 이상이다.
본 발명의 촉매 필터는, 단일 장치를 사용하여 배기 가스로부터 분진 및 질소 산화물을 제거할 수 있으며 촉매 활성이 높을 뿐만 아니라, 수산화칼슘 및 분진의 제거를 위해 당해 필트를 진동시키는 경우에도 여전히 높은 촉매 활성을 유지한다.

Claims (8)

  1. 티타니아 촉매 섬유 및 하나 이상의 중합체 섬유 부직포 층을 포함하는 촉매 필터.
  2. 제1항에 있어서, 티타니아 촉매 섬유가 하나 이상의 중합체 섬유 부직포 층에 존재하는 촉매 필터.
  3. 제1항에 있어서, 둘 이상의 중합체 섬유 부직포 층과 하나 이상의 타타니아 촉매 섬유 층을 포함하고, 하나 이상의 티타니아 촉매 섬유 층이 둘 이상의 부직포 층 사이에 삽입된 촉매 필터.
  4. 제1항에 있어서, 중합체 섬유가 폴리아미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 섬유, 아크릴 섬유, 아라미드 섬유, 불소 수지 섬유, 폴리에테르 이미드 섬유, 폴리이미드 섬유, 폴리페닐렌 설파이드 섬유 및 폴리케톤 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 섬유인 촉매 필터.
  5. 티타니아 촉매 섬유 및 중합체 섬유를 용매에 분산시켜 섬유 분산액을 수득하는 단계 및
    섬유 분산액으로부터 시트를 성형시켜 촉매 필터를 수득하는 단계를 포함하는, 촉매 필터의 제조방법.
  6. 티타니아 촉매 섬유 층을 중합체 섬유의 부직포 층 위에 적층시키는 단계를 포함하는, 촉매 필터의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 부직포 및 티타니아 촉매 섬유가 접착, 사(yarn)를 사용하는 편직 또는 섬유의 인트와이닝(entwining)에 의해 함께 고정되는 방법.
  8. 배기 가스가 제1항에 따르는 촉매 필터를 통과하도록 함을 특징으로 하는, 배기 가스의 처리방법.
KR1020010061224A 2000-10-04 2001-10-04 촉매 필터, 이의 제조방법 및 이를 사용하여 배기 가스를처리하는 방법 KR20020027244A (ko)

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