KR20060092169A - 공기정화용 가시광촉매 및 장치 - Google Patents
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Abstract
오염된 공기를 부직포필터 또는 헤파필터를 통과시키고 가시광에서 작용하는 촉매인 Ti-Mn-Ir 복합금속 촉매를 코팅한 입상 활성탄필터 또는 섬유상 활성탄 필터층을 통과시키면서 형광등 또는 LED(발광다이오드) 램프를 켜주어 가시광에서도 휘발성 유기화합물과 포름알데히드를 이산화탄소와 물로 분해시키고, 항균, 살균 기능을 하여 깨끗한 공기로 정화하는 가시광촉매 및 장치
가시광촉매, 공기정화, 섬유상 활성탄 필터, 형광등, LED 램프
Description
도 1은 가시광 촉매가 코팅된 부직포필터 또는 헤파필터, 가시광 촉매가 코팅된 입상활성탄필터 또는 섬유상활성탄필터, 형광등 또는 LED(발광다이오드)램프, 흡입팬으로 구성된 공기정화장치를 나타낸 도
도 2 는 가시광 촉매가 코팅된 부직포필터 또는 헤파필터, 가시광 촉매가 코팅된 입상활성탄필터 또는 섬유상활성탄필터, 형광등 또는 LED(발광다이오드)램프, 산소발생장치, 흡입팬으로 구성된 공기정화장치를 나타낸 도
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
A : 오염된 공기
B : 가시광촉매가 코팅된 부직포필터 또는 헤파필터
C : 입상 활성탄 필터, 또는 섬유상 활성탄 필터
D : 형광등 또는 LED(발광다이오드) 램프
E : 흡입팬
F : 정화된 공기
G : 산소발생장치
종래의 공기청정기 또는 공기청정 시스템은 헤파필터, 입상활성탄 필터를 사용하여 분진만을 제거하는 형태가 주류를 이루었는데, 이것은 분진외에 휘발성유기화합물이나 포름알데히드등의 새집증후군을 일으키는 물질이나 바이러스, 박테리아등에 대한 항균, 살균 기능이 없었다. 다른 방법으로는 플라즈마 방전을 일으켜 분진을 제거하는 방법이 있는데, 이것은 플라즈마 방전시 오존이 발생하여 유해한 공기를 만들어낸다. 최근에는 자외선에서 작용하는 광촉매를 첨가하여 사용하는 경향이 있는데, 이방법도 자외선등을 사용하므로 오존이 발생하여 유해한 공기를 발생시키고 있다.
본 발명에서는 종래의 기술에 나타난 단점들을 제거하여, 오존의 발생이 없이 분진과 휘발성유기화합물, 포름알데히드를 제거하고, 항균, 살균 기능을 하여 깨끗한 공기로 정화하는 가시광촉매 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 사용되는 가시광촉매는 TiO2 분말에 망간 금속으로써 망간나이트레이트와 이리듐 금속으로써 이리듐클로라이드를 함침시켜 110℃에서 6시간 이상 건조시킨후 300℃ ∼ 500℃ 사이에서 3시간 이상 소성하여 Ti-Mn-Ir 복합금속 촉매를 만들거나, Ti 금속으로써 TiCl4 또는 티타늄테트라이소프로폭사이드와 망간 금속 으로써 망간나이트레이트와 이리듐 금속으로써 이리듐클로라이드를 혼합하여 질산 또는 황산 또는 염산 수용액상에서 60℃ ∼ 150℃에서 60rpm 이상으로 교반하면서 졸겔법으로 제조하여 Ti-Mn-Ir 복합금속 촉매를 만든다. Ti-Mn-Ir 복합금속 촉매에 사용된 금속의 비율은 Ti : Mn + Ir = 100 : 1에서 1 : 1 의 무게비로 혼합하여 사용하며, Mn : Ir = 10 : 1에서 1:10의 무게비로 혼합하여 사용한다. 상기의 금속들간의 무게비를 벗어나게 되면 가시광에서의 흡수도가 떨어져 가시광촉매의 효과가 현저히 떨어진다.
그리고, 본 발명에 사용되는 공기정화용 장치는 도1에 나타낸것과 같이 오염된 공기(A)를 부직포 필터 또는 헤파필터(B)를 통과하면서 분진이 제거되고, Ti-Mn-Ir 복합금속 촉매를 코팅한 입상 활성탄필터 또는 섬유상 활성탄 필터층(C)를 통과한후, 형광등 또는 LED 램프(D)를 통과후 흡입팬(E)를 통과하여, 미세분진이 제거되고 휘발성유기화합물과 포름알데히드가 가시광촉매의 작용에 의해 이산화탄소와 물로 바뀌며, 바이러스와 박테리아가 살균되어 깨끗한 공기(F)로 변하게 된다. 도 2에서는 도 1에 의한 장치의 효과에 산소발생장치(G)를 추가하여 산소가 풍부한 쾌적한 공기를 만든다. 입상 활성탄 필터 또는 섬유상 활성탄 필터에 가시광촉매인 Ti-Mn-Ir 복합금속 촉매를 코팅하게 되면 휘발성 유기화합물이나 박테리아가 활성탄 필터에 흡착되었다가 표면에 코팅된 가시광촉매에 의해 형광등 불빛 또는 LED 불빛을 받아 광촉매 작용을 하여 휘발성 유기화합물이나 포름알데히드는 이산화탄소와 물로 쉽게 분해시키고 박테리아나 바이러스는 살균이 된다.
본 발명에 의한 장치는 공기청정기나 공기정화 공조시스템등에 사용될 수 있 으며, 이것을 응용한 공기정화 분야에 널리 사용될수 있다.
다음의 실시예에 의하여 본 발명을 더 상세히 설명하는데 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예1 에서 실시예2 까지와 비교예 1에서 6까지는 촉매 금속의 조합별로 본 발명의 장치를 사용하여 휘발성유기화합물로써 톨루엔과 포름알데히드, 살균력 성능으로 포도상구균의 제거 성능을 나타내었다.
표1은 본 발명의 장치를 사용하여, 가시광촉매의 구성성분과 휘발성유기화합물로써 톨루엔과 포름알데히드의 제거율과 살균력 성능으로 포도상구균의 제거율 및 분진의 제거율을 나타내었다. 공간속도는 50,000/hr 이었으며, 광원으로는 20와트 형광등을 사용하였고, 분진의 초기농도는 80㎍/m3, 톨루엔의 초기농도는 100ppm, 포름알데히드는 초기농도를 50ppm으로 하였으며 2시간동안 본 발명의 장치를 통과시킨후 제거율을 측정하였으며, 포도상구균은 본 발명의 장치를 통과한 공기를 24시간 동안 배양후 측정하였다.
실시예 1)
가시광촉매 성분이 Ti 금속으로써 TiO2 분말 10g에 망간 금속으로써 망간나이트레이트 3g과 이리듐 금속으로써 이리듐클로라이드 3g을 함침시켜 110℃에서 6시간 이상 건조시킨후 400℃ 에서 3시간동안 소성하여 Ti-Mn-Ir 복합금속 촉매를 만들고, 이것을 입상활성탄 필터층(C)에 코팅하였다. 본 발명에 사용되는 공기정화용 장치는 도 1에 나타난것과 동일하며, 오염된 공기(A)로써 분진 80㎍/m3, 톨루엔 100ppm, 포름알데히드 50ppm이 함유된 공기를 헤파필터(B)를 통과시키고, Ti-Mn-Ir 복합금속 촉매가 코팅된 입상 활성탄필터층(C)를 통과한후, 형광등(D)를 통과시킨후 흡입팬(E)를 통과시켜, 포름알데히드와 톨루엔, 분진, 포도상구균의 제거율을 측정하였다.
이때, 오염된 공기의 유속은 공간속도를 50,000/hr 으로 하였으며, 광원으로는 20와트 형광등을 사용하였다.
실시예 2)
가시광촉매 성분이 Ti 금속으로써 티타늄테트라이소프로폭사이드 10g과 망간 금속으로써 망간나이트레이트 3g, 이리듐 금속으로써 이리듐클로라이드 3g을 혼합하여 질산 수용액상에서 90℃에서 60rpm 이상으로 교반하면서 졸겔법으로 제조하여 Ti-Mn-Ir 복합금속 촉매를 만들고, 이것을 입상활성탄 필터층(C)에 코팅하였다. 본 발명에 사용되는 공기정화용 장치는 도 2에 나타난것과 동일하며, 오염된 공기(A)로써 분진 80㎍/m3, 톨루엔 100ppm, 포름알데히드 50ppm이 함유된 공기를 헤파필터(B)를 통과시키고, Ti-Mn-Ir 복합금속 촉매를 코팅한 입상 활성탄필터층(C)를 통과한후, 형광등(D)를 통과시킨후 상소발생장치(G)를 거치고 흡입팬(E)를 차례로 통과시켜, 포름알데히드와 톨루엔, 분진, 포도상구균의 제거율을 측정하였다. 포도상구균은 KSM 0146-2003의 Shake Flask Method 방법으로 시험하였다.
이때, 오염된 공기의 유속은 공간속도를 50,000/hr 으로 하였으며, 광원으로는 백색 LED(발광다이오드) 램프를 사용하였다.
비교예 1)
가시광촉매 성분이 Ti 금속으로써 티타늄테트라이소프로폭사이드 10g과 망간 금속으로써 망간나이트레이트 3g을 혼합하여 질산 수용액상에서 90℃에서 60rpm 이상으로 교반하면서 졸겔법으로 제조하여 Ti-Mn 복합금속 촉매를 만들고, 이것을 입상활성탄 필터층(C)에 코팅한것을 제외하고는 실시예1과 동일함
비교예 2)
가시광촉매 성분이 Ti 금속으로써 TiO2 분말 10g에 이리듐 금속으로써 이리듐클로라이드 3g을 함침시켜 110℃에서 6시간 이상 건조시킨후 400℃ 에서 3시간동안 소성하여 Ti-Ir 복합금속 촉매를 만들고, 이것을 입상활성탄 필터층(C)에 코팅한것을 제외하고는 실시예1과 동일함
비교예 3)
가시광촉매 성분이 망간 금속으로써 망간나이트레이트 10g과 이리듐 금속으로써 이리듐클로라이드 3g을 혼합하여 질산 수용액상에서 90℃에서 60rpm 이상으로 교반하면서 졸겔법으로 제조하여 Mn-Ir 복합금속 촉매를 만들고, 이것을 입상활성탄 필터층(C)에 코팅한것을 제외하고는 실시예1과 동일함
비교예 4)
가시광촉매 성분이 Ti 금속으로써 티타늄테트라이소프로폭사이드 10g을 질산 수용액상에서 90℃에서 60rpm 이상으로 교반하면서 졸겔법으로 제조하여 Ti 촉매를 만들고, 이것을 입상활성탄 필터층(C)에 코팅한것을 제외하고는 실시예1과 동일함
비교예 5)
가시광촉매 성분이 Mn 금속으로써 망간나이트레이트 10g을 질산 수용액상에서 90℃에서 60rpm 이상으로 교반하면서 졸겔법으로 제조하여 Mn 촉매를 만들고, 이것을 입상활성탄 필터층(C)에 코팅한것을 제외하고는 실시예1과 동일함
비교예 6)
가시광촉매 성분이 Ir 금속으로써 이리듐클로라이드 10g을 질산 수용액상에서 90℃에서 60rpm 이상으로 교반하면서 졸겔법으로 제조하여 Ir 촉매를 만들고, 이것을 입상활성탄 필터층(C)에 코팅한것을 제외하고는 실시예1과 동일함
표1. 가시광촉매의 구성성분과 톨루엔과 포름알데히드의 제거율과 분진 및 포도상구균의 제거율
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 사용된 공기정화용 가시광촉 매 및 장치는 공기청정기나 공기정화 공조시스템등에 사용될수 있으며, 이것을 응용한 공기정화 분야에 널리 사용될수 있다. 가시광촉매인 Ti-Mn-Ir 복합금속 촉매를 입상활성탄 필터 또는 섬유상 활성탄 필터에 코팅하여, 활성탄 필터에 흡착된 휘발성 유기화합물이나 박테리아가 표면에 코팅된 가시광촉매에 의해 형광등 불빛 또는 LED(발광다이오드) 불빛을 받아 광촉매 작용을 하여 휘발성 유기화합물이나 포름알데히드는 이산화타소와 물로 쉽게 분해시키고 박테리아나 바이러스는 살균이 된다. 그리고 산소발생장치가 있어서 공기를 더욱 쾌적하게 하는 역할을 한다.
Claims (4)
- 오염된 공기가 부직포 필터 또는 헤파필터를 통과하면서 분진이 제거되고, 연속해서 가시광촉매가 코팅된 입상 활성탄필터 또는 섬유상 활성탄 필터층을 통과한후, 형광등 또는 LED 램프를 통과후 흡입팬을 차례로 통과하여, 휘발성유기화합물과 포름알데히드가 가시광촉매의 작용에 의해 이산화탄소와 물로 바뀌며, 바이러스와 박테리아가 살균되어 정화된 공기로 변하는 것을 특징으로 하는 공기정화 장치
- 청구항 1에 있어서, 산소발생장치를 더 구비한 공기정화장치
- 청구항 1에 있어서 가시광촉매는 Ti-Mn-Ir 복합금속 촉매로 입상활성탄 또는 섬유상활성탄 필터층에 코팅하여 형광등 또는 LED(발광다이오드)램프의 빛을 받아 휘발성유기화합물과 포름알데히드를 제거하고 살균작용을 하는것을 특징으로 하는 가시광 촉매
- 청구항 1에 있어서 Ti-Mn-Ir 복합금속 촉매에 사용된 금속의 비율은 Ti : Mn + Ir = 100 : 1에서 1 : 1 의 무게비로 혼합하여 사용하며, Mn : Ir = 10 : 1에서 1:10의 무게비로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 가시광 촉매
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-
2006
- 2006-07-24 KR KR1020060068919A patent/KR20060092169A/ko not_active Application Discontinuation
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