KR20050121966A - 산소발생제 조성물 - Google Patents

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KR20050121966A
KR20050121966A KR1020040047084A KR20040047084A KR20050121966A KR 20050121966 A KR20050121966 A KR 20050121966A KR 1020040047084 A KR1020040047084 A KR 1020040047084A KR 20040047084 A KR20040047084 A KR 20040047084A KR 20050121966 A KR20050121966 A KR 20050121966A
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Abstract

본 발명은 산소발생제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초산화칼륨 또는 과산화나트륨에 반응성 및 산화력을 안정화시키는 물질, 일산화탄소의 산화를 위한 촉매, 성형 및 가공성을 개선하는 물질, 초기 산소 발생 속도를 빠르게 하는 물질을 첨가하여 보다 다양한 용도로 활용될 수 있도록 개선된 산소발생제 조성물에 관한 발명이다.
본 발명에서 사용한 초산화칼륨의 반응성과 산화력을 안정화시키는 물질은 수산화칼슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화바륨, 탄산칼슘, 탈크(Talc), 클레이(clay) 중에서 선택된다.
본 발명에서 사용한 일산화탄소 산화 촉매는 산화구리, 산화망간 또는 산화구리와 산화망간의 혼합물인 호프칼라이트(hopcalite)중에서 선택된다.
또한, 본 발명에서는 초산화칼륨 조성물의 성형 및 가공성을 개선하기 위하여 유리 분말, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 스틸울, 벤토나이트, 고령토, 규산나트륨, 규산칼륨 중에서 선택되는 물질을 바인더로 이용한다.
본 발명에 따른 산소발생제 조성물은 반응성과 산화력이 안정화되어 일상 생활에서도 사용될 수 있으며, 순수한 초산화칼륨 또는 과산화나트륨 보다 매우 강한 압축 강도를 가지므로 보다 자유로운 형상으로 가공될 수 있는 효과가 있다.

Description

산소발생제 조성물{OXYGEN GENERATING COMPOSITION}
산소를 발생하는 물질은 보통 기내 압력이 떨어지는 비상 상황에 처한 비행기에서 승객에 대한 산소 공급의 목적으로 사용되거나, 정상적인 산소 공급 시스템이 작동을 멈춘 잠수함 등에서 산소를 공급하는 용도로 사용된다. 산소 발생 물질은 이러한 용도 외에도 소방관이나 광부가 사용하는 산소 공급 장치 등 개인이 휴대하는 장비에도 사용된다.
산소를 발생하는 물질에는 다양한 종류가 있는데, 알칼리 금속(alkali metal)의 염소산염(chlorates)과 과염소산염(perchlorates)에 속하는 것으로서 과염소산리튬(lithium perchlorate, LiClO4), 염소산리튬(lithium chlorate, LiClO3), 과염소산나트륨(sodium perchlorate, NaClO4), 염소산나트륨(sodium chlorate, NaClO3), 과염소산칼륨(sodium perchlorate, KClO4), 염소산칼륨(sodium chlorate, KClO3) 등을 들 수 있다.
상기한 염소산염 또는 과염소산염은 전기적인 방법이나 화학적인 방법으로 열을 가하면 분해하면서 염(salt)과 산소를 발생한다.
과산화물(peroxide)이나 초산화물(superoxide)도 산소 발생 물질로 이용되는데, 과산화물에 속하는 것으로 과산화나트륨(sodium peroxide, Na2O2)과 과산화칼륨(potassium peroxide, K2O2), 과산화칼슘(calcium peroxide, CaO2), 과산화리튬(lithium peroxide, Li2O2)이 있으며, 초산화물에 속하는 것으로 초산화나트륨(sodium superoxide, NaO2)과 초산화칼륨(potassium peroxide, KO2)이 있다.
상기한 다양한 종류의 산소 발생 물질 중에서 초산화칼륨과 과산화나트륨은 공기 재생 물질(air revitalization material)로 사용되어 왔는데, 이는 이들 물질이 다음 화학식 1 내지 4에 나타낸 반응으로 공기 속에 포함된 이산화탄소를 고정하고 산소를 발생시키기 때문이다.
물론, 공기 중에 포함된 이산화탄소를 제거하는 공기정화제로는 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 수산화나트륨의 혼합물인 소다라임(soda lime)이 있고, 이외에도 수산화리튬(lithium hydroxide)이 널리 사용되고 있으나, 이들 물질은 산소를 발생시키지는 못하고 단순히 이산화탄소만을 제거하므로 과산화나트륨이나 초산화칼륨에 비해서는 공기 정화 효율이 떨어진다.
따라서, 흔히 독립형 호흡 장치(self-contained breathing apparatus)에서는 과산화나트륨이나 초산화칼륨과 같이 산소 발생 능력이 있는 물질을 사용하는 것이 단순한 이산화탄소 흡수제를 사용하는 것에 비하여 유리하다.
일례로, 미국 특허 제4,490,274호에는 과산화나트륨, 초산화칼륨, 수산화알루미늄(Al(OH)3), 이산화망간(MnO2), 알루미늄 분말(podwered aluminium)로 조성되는 산소 발생 물질이 공개되어 있는데, 상기 조성물이 낮은 온도에서도 산소를 안정적으로 발생시킬 뿐만 아니라 발생된 산소 중에 습도를 유지시켜주는 기능도 가지고 있음을 개시하고 있다.
상기한 미국 특허 제4,490,274호에는 과산화나트륨과 초산화칼륨이 혼합되어 사용되었지만, 대부분의 기술에서 초산화칼륨을 공기 재생 물질로 사용해왔는데, 이는 초산화칼륨이 안정하며 산소 발생 효율이 높기 때문이다.
그러나 초산화칼륨은 산소 발생 과정에서 과도한 열이 발생(heat evolution)되어 펠릿과 펠릿이 서로 융합(fusion)되는 현상이 나타나는 점, 그리고 산소 발생이 시작될 때까지 시간 지연 현상이 나타나는 점, 강한 산화력과 부식성을 가지는 점 등이 실제 사용상의 문제점으로 지적되어 왔다.
따라서, 초산화칼륨에 소량의 첨가제를 부가하여 상기한 문제점을 해결하고자 하는 기술들이 제시되어 왔다.
미국 특허 제4,113,646호에는 무수 황산칼슘(calcium sulfate, CaSO4), 이산화실리콘(silicon dioxide, SiO2), 일산화리튬(lithium monoxide, Li2O), 메타붕산리튬(lithium metaborate, LiBO2) 등을 첨가하여 초산화칼륨이 융합되는 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 산소 발생 성능을 개선할 수 있다고 개시하고 있다.
미국특허 제4,238,464호는 지르코늄, 티타늄, 붕소(boron)의 염(salt)과 초산화칼륨을 포함하는 조성물이 상기한 융합 현상을 완화시킬 수 있다고 개시하고 있다.
특히, 초산화칼륨이 충전된 층(bed) 내부에서 상기한 융합 현상이 나타나면, 이 베드를 통과하는 공기의 흐름에 상당한 양의 압력 강하(pressure drop)를 발생시키는데, 미국특허 제4,490,272호는 CaO와 같은 알칼리토 금속의 산화물을 2 ∼ 30 wt% 첨가하면 열 융합으로 인한 압력 강하의 문제점을 상당 부분 개선할 수 있다고 개시하고 있다.
미국 특허 제5,690,099호는 초산화칼륨이 충전된 층(bed) 다음에 수분이 첨가된 활성탄층(wetted activated charcoal)층을 부가적으로 설치하여 작동 초기에 산소 발생이 지연되는 문제점을 해결할 수 있음을 개시하고 있다.
작동 초기에 산소 발생이 지연되는 문제점은 초산화칼륨 펠릿에 소량의 촉매를 첨가하는 방법으로도 해결될 수 있는데, 독일 특허 제320810호는 이산화망간(manganese dioxide, MnO2)을 사용한 예를 개시하고 있고, 미국 특허 제4,731,197호는 옥시염화 구리(copper oxychloride)를 초산화칼륨 펠릿의 표면에 부가하여 산소 발생이 지연되는 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 산소 발생 속도를 안정적으로 유지할 수 있음을 보고하고 있다.
상기한 종래 기술들로 초산화칼륨을 공기 정화 물질로 사용하는데 따르는 많은 기술적 어려움, 즉 산소가 발생할 때 수반되는 과도한 열의 발생으로 인한 융합의 문제, 작동 초기에 산소 발생이 지연되는 문제 등을 해결할 수 있었으나, 아직까지 초산화칼륨의 강한 산화력과 부식성(causticity) 및 지나친 반응성을 완화시킬 수 있는 기술은 개시된 바가 없었다.
또한, 강한 산화력과 부식성 및 반응성은 과산화나트륨에도 공통적으로 해당되는 문제로서, 이들 산소 발생 물질을 생활 용품으로 응용하는데 장애 요소가 된다.
과산화나트륨과 초산화칼륨이 이산화탄소, SOx 및 NOx와 같은 각종 실내 대기 오염원을 제거하는데 유용하게 응용될 수 있다는 점은 분명하지만, 강한 반응성과 산화력, 부식성 등의 위험 요소를 제거하지 않는다면, 에어컨의 필터와 같은 일상 생활 용품으로 활용되기는 매우 어렵다.
부식성과 반응성을 안정화하는 문제 외에도, 초산화칼륨과 과산화나트륨의 가공성도 개선되어야 한다. 이들 물질은 무기 고체 화합물로서 펠릿과 같이 작고 단순한 형상 외에는 그 가공이 매우 어려운데, 그 이유는 단순한 분말 압축 외에는 별다른 가공 방법이 없기 때문이다.
더군다나, 이들 물질의 가공시 혼합할 수 있는 바인더의 종류는 매우 한정되는데, 그 이유는 초산화칼륨과 과산화나트륨이 강력한 산화제이기 때문이며 이들 물질을 평판형 필터 등의 다양한 형상으로 제조하기 위해서는 반드시 극복되어야 할 문제이다.
요약하면, 상기한 초산화칼륨과 과산화나트륨을 일상 생활에서 사용하기 위해서는 상기한 부식성과 반응성을 완화하여 안정화하고, 가공성을 높일 수 있는 방법이 요구된다.
따라서, 본 발명의 첫 번째 목적은 초산화칼륨과 과산화나트륨이 가지는 산화력과 반응성을 완화시켜 보다 안정한 산소발생제 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 두 번째 목적은 일산화탄소를 흡수할 수 있는 산소발생제 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 세 번째 목적은 가공성이 개선되어 보다 자유로운 형상으로 가공될 수 있는 산소발생제 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 네 번째 목적은 초기 산소 발생 속도가 매우 빠른 산소발생제 조성물을 제공하는데 있다.
상기한 목적들은 초산화칼륨 또는 과산화나트륨에 반응성 및 산화력을 안정화시키는 물질, 일산화탄소의 산화를 위한 촉매, 성형 및 가공성을 개선하는 물질, 초기 산소 발생 속도를 빠르게 하는 물질을 첨가함으로써 해결된다.
상기한 반응성과 산화력을 안정화시키는 물질은 알칼리토 금속의 수산화물이나, 무기 충전제 중에서 어느 1종 이상을 선택하여 사용한다.
예를 들면, 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 수산화바륨(Ba(OH)2) 등과 같은 알칼리토 금속의 수산화물이나, 탄산칼슘(CaCO3), 탈크(Talc), 클레이(clay) 등과 같은 무기 충전제가 여기에 해당된다.
일산화탄소의 산화를 위한 촉매는 산화구리(CuO), 산화망간(MnO) 또는 산화구리와 산화망간의 혼합물인 호프칼라이트(hopcalite)중에서 어느 1종 이상을 선택하여 사용한다.
산소발생제 조성물의 성형 및 가공성을 개선하는 물질로는 무기 결합제(inorganic binder)인 유리 분말(glass powder), 유리 섬유(glass fiber), 세라믹 섬유(ceramic powder), 스틸울(still wool), 벤토나이트(bentonite), 고령토(kaolinite), 규산 나트륨(sodium silicate), 규산 칼륨(potassium silicate) 중에서 어느 1종 이상을 선택하여 사용한다.
초기 산소 발생 속도를 빠르게 하는 물질로는 수산화나트륨, 수산화리튬, 수산화칼륨 중에서 선택되는 어느 1종 이상의 염기를 첨가한다.
이하 본 발명의 실시를 위한 최선의 형태는 다음 실시예에서 설명하는 각각의 조성물을 통하여 보다 상세히 설명된다.
본 발명에서 개시하는 산소발생제 조성물은 초산화칼륨 또는 과산화나트륨 20 ∼ 90 wt%에 반응성 및 산화력을 안정화시키는 알칼리토 금속의 수산화물이나 무기 충전제를 10 ∼ 80 wt% 비율로 혼합함으로써 제공되며, 보다 바람직하게는 상기 알칼리토 금속의 수산화물이나 무기 충전제의 비율을 40 ∼ 70 wt%로 한다.
이때 금속의 수산화물로는 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 수산화바륨(Ba(OH)2) 등이 사용되고, 무기 충전제로는 탄산칼슘(CaCO3), 탈크(Talc), 클레이(clay) 등이 사용되며, 이 물질들은 단독으로 또는 1종 이상을 동시에 사용한다.
본 발명의 산소발생제 조성물이 일산화탄소를 산화시켜 흡수할 수 있도록 할 경우에는 산화구리(CuO), 산화망간(MnO) 또는 산화구리와 산화망간의 혼합물인 호프칼라이트(hopcalite)를 촉매로서 전체 조성물에 대하여 0.01 ∼ 5wt%가 되도록 첨가하며, 보다 바람직하게는 1 ∼ 3 wt%로 한다.
산소발생제의 성형 및 가공성의 개선을 위해서는 바인더를 전체 조성물에 대하여 0.01 ∼ 10 wt%가 되도록 사용하며, 보다 바람직하게는 2 ∼ 7 wt%로 한다. 이 바인더는 성형 및 가공이 필요 없는 분말 형태로 사용될 경우 조성물에서 제외될 수도 있다.
본 발명에서 사용하는 바인더에는 유리 분말(glass powder), 유리 섬유(glass fiber), 세라믹 섬유(ceramic powder), 스틸울(still wool), 벤토나이트(bentonite), 고령토(kaolinite), 규산 나트륨(sodium silicate), 규산 칼륨(potassium silicate)이 포함되며, 이들은 단독으로 또는 1종 이상이 동시에 사용된다.
본 발명에서 초기 산소 발생 속도를 높이고자 할 때는 초산화칼륨이나 과산화나트륨에 기초한 산소발생제 조성물에 수산화나트륨(NaOH), 수산화리튬(LiOH), 수산화칼륨(KOH) 중에서 선택된 어느 1종 이상의 염기를 0.01 ∼ 10 wt% 가량 첨가한다.
상기한 조성물에서 반응성 및 산화력을 안정시키는 역할을 하는 물질은 반드시 사용되어야 하지만, 그 외의 첨가제 성분, 즉 일산화탄소 산화촉매, 바인더, 초기 산소 발생 속도를 높이기 위한 염기 등은 목적에 따라 선택적으로 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용한 물질들은 모두 CP(chemically pure) 등급을 사용하였으며 질소 분위기의 데시케이터에서 48시간 이상 건조 후 사용하였다. 각 성분들은 건조한 질소로 충전된 글로브박스에서 혼합하였으며 가능한 균일한 혼합물이 되도록 하였다. 각각의 성분을 포함하는 혼합물은 다이와 프레스를 이용하여 10 ton 의 압력에서 실린더 형상을 가지는 펠릿으로 가공하였다.
이하 설명하는 다음 실시예에서 상기한 방법으로 제조한 산소발생제 조성물의 반응성, 일산화탄소 제거 성능, 그리고 펠릿의 강도를 시험하였다.
실시예1
다음의 조성을 가지는 산소발생제 조성물을 다이와 프레스를 이용하여 직경 1.0cm, 높이 1.0 cm의 펠릿 형태로 가공하였다. 펠릿으로 가공할 때 대기는 건조하게 유지시켜 수분의 영향을 차단하였다.
시료 A-1:
초산화칼륨(KO2) : 30.00 wt%
수산화칼슘(Ca(OH)2) : 70.00 wt%
시료 A-2:
초산화칼륨(KO2) : 35.00 wt%
수산화칼슘(Ca(OH)2) : 60.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
규산나트륨(sodium silicate) : 3.00 wt%
시료 A-3:
초산화칼륨(KO2) : 35.00 wt%
수산화알루미늄(Al(OH)3) : 60.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
규산나트륨(sodium silicate) : 3.00 wt%
시료 A-4:
초산화칼륨(KO2) : 35.00 wt%
수산화마그네슘(Mg(OH)2) : 60.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
규산나트륨(sodium silicate) : 3.00 wt%
시료 A-5:
초산화칼륨(KO2) : 35.00 wt%
수산화칼슘(Ca(OH)2) : 60.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
유리솜(glass fiber) : 3.00 wt%
시료 A-6:
초산화칼륨(KO2) : 35.00 wt%
수산화칼슘(Ca(OH)2) : 60.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
벤토나이트(bentonite) : 3.00 wt%
시료 A-7:
초산화칼륨(KO2) : 35.00 wt%
수산화칼슘(Ca(OH)2) : 60.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
고령토(kaolinite) : 3.00 wt%
시료 B-1:
과산화나트륨(Na2O2) : 30.00 wt%
수산화칼슘(Ca(OH)2) : 70.00 wt%
시료 B-2:
과산화나트륨(Na2O2) : 35.00 wt%
수산화칼슘(Ca(OH)2) : 60.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
규산나트륨(sodium silicate) : 3.00 wt%
시료 B-3:
과산화나트륨(Na2O2) : 35.00 wt%
수산화알루미늄(Al(OH)3) : 60.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
규산나트륨(sodium silicate) : 3.00 wt%
시료 B-4:
과산화나트(Na2O2) : 35.00 wt%
수산화마그네슘(Mg(OH)2) : 60.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
규산나트륨(sodium silicate) : 3.00 wt%
시료 B-5:
과산화나트륨(Na2O2) : 35.00 wt%
수산화칼슘(Ca(OH)2) : 60.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
유리솜(glass fiber) : 3.00 wt%
시료 B-6:
과산화나트륨(Na2O2) : 35.00 wt%
수산화칼슘(Ca(OH)2) : 60.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
벤토나이트(bentonite) : 3.00 wt%
시료 B-7:
과산화나트륨(Na2O2) : 35.00 wt%
수산화칼슘(Ca(OH)2) : 60.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
고령토(kaolinite) : 3.00 wt%
실시예2
본 실시예에서는 상기 실시예1에서 제조한 산소발생제 조성물의 반응성을 시험하기 위하여, 상기 조성물 10g과 솜 5g을 유리 용기에 함께 충전한 후 용기를 1 oC/min 의 속도로 가열하면서 점화되는 온도를 측정하였다.
실험시 초기 온도는 25oC이었으며, 각 실시예에서 제조한 산소발생제 조성물에 대하여 10 회의 실험을 실시하여 그 평균 점화 온도를 표1 및 표2 에 수록하였다.
초산화칼륨에 기초한 산소발생제 조성물의 반응성
시료 No. 점화 온도(oC) 반응성을 안정화 시키는 목적으로 사용된 물질
A-1 245 Ca(OH)2 70 wt%
A-2 231 Ca(OH)2 60 wt%
A-3 325 Al(OH)3 60 wt%
A-4 278 Mg(OH)2 60 wt%
A-5 228 Ca(OH)2 60 wt%
A-6 245 Ca(OH)2 60 wt%
A-7 262 Ca(OH)2 60 wt%
순수 KO2 28 없음
과산화나트륨에 기초한 산소발생제 조성물의 반응성
시료 No. 점화 온도(oC) 반응성을 안정화 시키는 목적으로 사용된 물질
B-1 277 Ca(OH)2 70 wt%
B-2 265 Ca(OH)2 60 wt%
B-3 355 Al(OH)3 60 wt%
B-4 305 Mg(OH)2 60 wt%
B-5 253 Ca(OH)2 60 wt%
B-6 275 Ca(OH)2 60 wt%
B-7 277 Ca(OH)2 60 wt%
순수 Na2O2 31 없음
표1 및 표2에 나타낸 점화 실험 결과를 살펴보면, 순수한 초산화칼륨은 상온에 가까운 28 oC에서, 순수한 과산화나트륨은 31 oC에서 솜을 점화시킨 반면, 본 발명에 따른 방법으로 안정화한 시료들의 경우 점화 온도가 200 oC를 상회하여 초산화칼륨 및 과산화나트륨의 산화력을 크게 안정화하고 있음을 알 수 있다.
실시예3
본 실시예에서는 산소발생제 조성물의 가공성을 시험하기 위하여, 실시예1에서 제조한 펠릿 형태의 산소발생제 조성물에 대한 압축 강도를 측정하였다.
바인더에 따른 산소발생제 조성물의 압축 강도
시료 No. 압축 강도(kgf/cm2) 바인더
A-1 2.3 없음
A-2 11.2 sodium silicate 3.00 wt%
A-3 12.4 sodium silicate 3.00 wt%
A-4 10.7 sodium silicate 3.00 wt%
A-5 13.1 glass fiber 3.00 wt%
A-6 12.8 bentonite 3.00 wt%
A-7 11.7 kaolinite 3.00 wt%
B-1 2.6 없음
B-2 10.4 sodium silicate 3.00 wt%
B-3 9.4 sodium silicate 3.00 wt%
B-4 9.3 sodium silicate 3.00 wt%
B-5 11.2 glass fiber 3.00 wt%
B-6 12.5 bentonite 3.00 wt%
B-7 12.3 kaolinite 3.00 wt%
순수 KO2 1.1 없음
순수 Na2O2 1.3 없음
표 3에 나타낸 실험 결과를 참조하면, 본 발명에 따라 바인더를 첨가한 산소발생제 조성물의 압축 강도가 바인더를 사용하지 않은 조성물에 비하여 매우 크게 나타남을 알 수 있다.
이 결과는 바인더를 사용한 조성물이 순수한 초산화칼륨이나 과산화나트륨에 비하여 매우 견고하다는 사실을 나타내며 보다 다양한 형태로 성형될 수 있음을 의미한다.
실시예4
실시예1에서 제조한 산소발생제 조성물 100g을 각각 2L의 플라스크에 넣은 후, 이산화탄소(CO2)를 5000 ppm 함유하는 질소 가스를 충전하고 이산화탄소 농도 변화를 시간 별로 측정하였다.
도 1은 초산화칼륨에 기초한 산소발생제의 이산화탄소 흡수 실험 결과를 도시한 그래프이다. 도 1을 참조하면 수산화알루미늄을 함유하는 조성물(A-3)이나 수산화마그네슘을 함유하는 조성물(A-4)이 수산화칼슘을 함유하는 조성물에 비하여 이산화탄소 흡수 속도가 매우 느림을 알 수 있다.
도 2는 과산화나트륨에 기초한 산소발생제의 이산화탄소 흡수 실험 결과를 도시한 그래프이다. 도 2를 참조하면, 과산화나트륨에 기초한 산소발생제 조성물에 있어서도, 수산화알루미늄이나 수산화마그네슘을 함유하는 조성물이 수산화칼슘을 함유하는 조성물에 비하여 이산화탄소 흡수 속도가 매우 느림을 알 수 있다.
실시예5
실시예1에서 제조한 산소발생제 조성물 100g을 2L의 플라스크에 넣은 후, 일산화탄소를 5000 ppm 함유하는 질소 가스를 충전하고 일산화탄소(CO)의 농도 변화를 시간 별로 측정하였다.
도 3은 초산화칼륨을 이용한 산소발생제 조성물의 일산화탄소 흡수 실험 결과를 도시한 그래프이다. 도 3을 참조하면, 호프칼라이트를 첨가하지 않은 순수한 초산화칼륨이나, 초산화칼륨에 수산화칼슘만을 혼합한 산소발생제 조성물은 일산화탄소 흡수 속도가 매우 느림을 알 수 있다.
도 4는 과산화나트륨을 이용한 산소발생제 조성물의 일산화탄소 흡수 실험 결과를 도시한 그래프이다. 도 4를 참조하면, 초산화칼륨의 경우에서와 유사하게 호프칼라이트를 첨가하지 않은 산소발생제 조성물의 일산화탄소 흡수 속도는 매우 느림을 쉽게 알 수 있다.
실시예6
수산화나트륨을 포함하는 산소발생제 조성물을 실시예1과 같은 방법으로 제조하였다.
시료 C-1
초산화칼륨(KO2) : 35.00 wt%
수산화칼슘(Ca(OH)2) : 55.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
규산나트륨(sodium silicate) : 3.00 wt%
수산화나트륨(sodium hydroxide) : 5.00 wt%
시료 C-2
과산화나트륨(Na2O2) : 35.00 wt%
수산화칼슘(Ca(OH)2) : 55.00 wt%
호프칼라이트(hopcalite) : 2.00 wt%
규산나트륨(sodium silicate) : 3.00 wt%
수산화나트륨(sodium hydroxide) : 5.00 wt%
실시예7
상기 실시예7에서 제조한 산소발생제 조성물(C-1, C-2)과 순수한 초산화칼륨, 순수한 과산화나트륨 100g을 각각 2L의 플라스크에 넣은 후, 이산화탄소(CO2)를 5000 ppm 함유하는 질소 가스를 충전하고, 이산화탄소의 농도 변화를 시간 별로 측정하였다.
다음 도 5는 이 실험 결과를 도시한 것으로, 수산화나트륨을 첨가한 산소발생제 조성물의 이산화탄소 흡수 속도가 그렇지 아니한 조성물에 비하여 매우 빨라졌음을 알 수 있다. 물론, 이산화탄소 흡수 속도가 빨라진 것은 초기 산소 발생 속도가 증가함을 의미한다.
본 발명에 따라 제조된 산소발생제 조성물은 이산화탄소, 일산화탄소, SOx, NOx를 흡수하여 산소로 전환시키는 기능을 가지고 있어 다양한 공기 정화제로 이용될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 산소발생제 조성물은 순수한 초산화칼륨에 비하여 압축 강도가 매우 높아 에어컨과 공기청정기와 같은 장치에 장착될 수 있는 평판형 필터 형태로 제조할 수 있으며, 따라서 다양한 산업적 응용성을 가진다.
또한 본 발명은 상기 실시예에 개시한 형태에 한정되는 것은 아니며, 다음에 설명하는 청구 범위의 기술 사상 내에서 다양하게 응용될 수 있음을 밝힌다.
본 발명에 따른 산소발생제 조성물은 반응성과 산화력이 안정화되어 일상 생활 용품으로도 이용될 수 있을 정도로 안전하다.
또한, 본 발명에 따른 산소발생제 조성물은 바인더를 사용하여 종래 기술에 개시된 초산화칼륨 조성물 보다 매우 강한 압축 강도를 가지므로 다양한 형상으로 가공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 산소발생제 조성물은 일산화탄소를 산화시키는 촉매를 함유하므로, 공기 중에 포함된 일산화탄소를 순수한 초산화칼륨 또는 과산화나트륨에 비하여 매우 빠른 속도로 흡수 할 수 있다.
도 1은 초산화칼륨을 이용한 산소발생제 조성물이 이산화탄소를 흡수하는 속도를 순수한 초산화칼륨에 대비하여 도시한 것이다.
도 2는 과산화나트륨을 이용한 산소발생제 조성물이 이산화탄소를 흡수하는 속도를 순수한 과산화나트륨에 대비하여 도시한 것이다.
도 3은 초산화칼륨에 호프칼라이트를 첨가한 산소발생제 조성물이 일산화탄소를 흡수하는 속도를 순수한 초산화칼륨에 대비하여 도시한 것이다.
도 4는 과산화나트륨에 호프칼라이트를 첨가한 산소발생제 조성물이 일산화탄소를 흡수하는 속도를 순수한 과산화나트륨에 대비하여 도시한 것이다.
도 5는 산소발생제 조성물에 수산화나트륨을 첨가했을 때의 이산화탄소 흡수 속도를 순수한 초산화칼륨과 과산화나트륨에 대하여 도시한 것이다.

Claims (11)

  1. 초산화칼륨 20 ∼ 90wt%와 초산화칼륨의 반응성 및 산화력을 안정화시키는 물질 10 ∼ 80 wt%의 비율로 조성되는 것을 특징으로 하는 산소발생제 조성물.
  2. 과산화화나트륨 20 ∼ 90wt%와 과산화나트륨의 반응성 및 산화력을 안정화시키는 물질 10 ∼ 80 wt%의 비율로 조성되는 것을 특징으로 하는 산소발생제 조성물.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 반응성 및 산화력을 안정화시키는 물질은 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 수산화바륨(Ba(OH)2), 탄산칼슘(CaCO3), 탈크(Talc), 클레이(clay)으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 산소발생제 조성물.
  4. 제 1항 또는 제 2항의 산소발생제 조성물 95 ∼ 99.99 wt%와 일산화탄소를 산화시키는 촉매 0.01 ∼ 5wt%의 비율로 조성되는 것을 특징으로 하는 산소발생제 조성물
  5. 제 4항에 있어서, 일산화탄소의 산화를 위한 촉매는 산화구리(CuO), 산화망간(MnO) 또는 산화구리와 산화망간의 혼합물인 호프칼라이트(hopcalite)로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 산소발생제 조성물.
  6. 제 1항 또는 제 2항의 산소발생제 조성물 90 ∼ 99.99 wt%와 성형 및 가공성을 개선하는 물질 0.01 ∼ 10wt%의 비율로 조성되는 것을 특징으로 하는 산소발생제 조성물
  7. 제 6항에 있어서, 성형 및 가공성을 개선하는 물질은 유리 분말(glass powder), 유리 섬유(glass fiber), 세라믹 섬유(ceramic powder), 스틸울(still wool), 벤토나이트(bentonite), 고령토(kaolinite), 규산 나트륨(sodium silicate), 규산 칼륨(potassium silicate)으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 산소발생제 조성물.
  8. 제 1항 또는 제2항의 산소발생제 조성물 90 ∼ 99.99 wt%와 초기 산소 발생 속도를 빠르게 하기 위한 염기 0.01 ∼ 10wt%의 비율로 조성되는 것을 특징으로 하는 산소발생제 조성물
  9. 제 8항에 있어서, 염기는 수산화나트륨, 수산화리튬, 수산화칼륨으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 산소발생제 조성물
  10. 제 1항 또는 제2항의 산소발생제 조성물 85 ∼ 99.98 wt%에, 일산화탄소를 산화시키는 촉매 0.01 ∼ 5wt%, 성형 및 가공성을 개선하는 물질 0.01 ∼ 10 wt%의 비율로 조성되는 것을 특징으로 하는 초산화칼륨을 이용한 산소발생제 조성물.
  11. 제 1항 또는 제2항의 산소발생제 조성물 75 ∼ 99.97 wt%에, 일산화탄소를 산화시키는 촉매 0.01 ∼ 5wt%, 성형 및 가공성을 개선하는 물질 0.01 ∼ 10 wt%, 초기 산소 발생 속도를 빠르게 하기 위한 염기 0.01 ∼ 10wt%의 비율로 조성되는 것을 특징으로 하는 산소발생제 조성물.
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