KR20090090585A - Method for decomposing volatile organic compound using novel titanium dioxide catalyst with the increased specific surface - Google Patents

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Abstract

A method for decomposing VOC with a titandioxide catalyst is provided to improve light resolution ability per catalyst unit weight by adding a surfactant and offering a wide specific surface area in comparison to existing titanium dioxide. A method for decomposing VOC with a titandioxide catalyst includes a step for contacting a volatile organic matter and a titandioxide catalyst layer(20). The titandioxide catalyst layer includes a support and the titandioxide catalyst of which specific surface area is 100 ~ 300 m^2/g, and fixed on the top of the support. The support is optical fiber(4). A diameter of the optical fiber is 0.5 ~ 5mm. Thickness of the titandioxide catalyst layer is 2 ~ 15mum.

Description

비표면적이 증가된 신규한 이산화티탄 촉매를 사용하여 VOC를 분해하는 방법{Method for decomposing volatile organic compound using novel titanium dioxide catalyst with the increased specific surface}Method for decomposing volatile organic compound using novel titanium dioxide catalyst with the increased specific surface}

본 발명은 비표면적이 증가된 신규한 이산화티탄 촉매를 사용하여 VOC를 분해하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화티탄을 졸겔법으로 제조함에 있어서 계면활성제를 첨가하여, 종래의 이산화티탄 촉매에 비해 비표면적이 넓고, 촉매 단위 중량당 광분해능이 높은 이산화티탄 촉매를 이용하여 VOC를 분해하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of decomposing VOC using a novel titanium dioxide catalyst having an increased specific surface area, and more particularly, to adding a surfactant in preparing a sol-gel method of titanium dioxide, to a conventional titanium dioxide catalyst. The present invention relates to a method of decomposing VOC using a titanium dioxide catalyst having a large specific surface area and high photodegradability per unit weight of the catalyst.

현재 악취유발물질은 통상 VOC(휘발성 유기물)을 일컬으며 공기 탈기공정, 유해폐기물 소각시설, 화학제품 제조업, 섬유제품 제조업, 비료제조시설, 생물학적 폐수처리시설, 탄소재생시설, 도시토양 매립부지, 드라이클리닝 시설, 탈그리스 시설, 프레온 사용시설, 식품산업 등에서 발생한다. 공장에서 배출되는 톨루엔, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK) 등과 같은 휘발성 유기물들은 저 농도에서도 주변 주민의 불쾌감과 저항을 유발하여 분쟁을 일으키며 고농도에서 장기간 노출되는 경우에는 호흡기관의 장애, 발암 등의 원인이 된다. 주택지역의 확대로 공장과의 간격이 줄어들면서 악취유발물질의 관리는 필수적이며 조업단계에서 필연적으로 배출되는 휘발성 유기물의 효율적인 제거는 환경비 부담을 줄인다는 측면에서 생산자에게는 매우 중요하다. Currently, odor-causing substances are commonly referred to as VOCs (volatile organic matter), and are used for air degassing, hazardous waste incineration facilities, chemical product manufacturing, textile product manufacturing, fertilizer manufacturing facilities, biological wastewater treatment facilities, carbon regeneration facilities, urban landfill sites, and dry It occurs in cleaning facilities, degreasers, freon facilities, and food industry. Volatile organic substances such as toluene, acetone, and methyl ethyl ketone (MEK) emitted from factories cause discomfort and resistance even at low concentrations, causing conflicts and prolonged exposure to high concentrations can cause respiratory failure and carcinogenesis. Becomes The expansion of residential areas reduces the gap with factories, so the management of odor-causing substances is essential, and the efficient removal of volatile organics, which are inevitably released during the operation phase, is very important for producers in terms of reducing the environmental cost burden.

휘발성 유기물의 제거를 위해 사용되는 방법으로는 흡착법, 연소법, 공기 희석법, 바이어 필터 법 등이 있다. 흡착법은 경제적으로 저렴하고 설비가 간단하여 많이 사용하고 있으나 단기간 내에 흡착제의 효율능력이 떨어짐으로써 장시간 사용이 어렵고 정기적으로 흡착제를 교환하거나 탈착공정을 거치는 등 관리비용의 상승한다는 단점이 있다. 연소법은 제거공정이 간단하고 관리가 용이하다는 장점은 있으나 동력비의 상승과 연소에 따른 유해한 2차 부산물이 발생할 가능성이 있다. 공기 희석법은 사용이 용이하나 장기적으로 적용할 경우 심각한 주변 환경문제를 유발시킬 가능성이 있으며 환경규제가 강화되면서 사용에 따른 장점이 점차 사라지고 있다. 바이어 필터법은 대상 물질이 한정적이고 고농도, 고속으로 처리가 어렵다. Methods used for removing volatile organics include adsorption, combustion, air dilution, and via filter. Adsorption methods are economically inexpensive and simple to use, but they are used a lot. However, the efficiency of the adsorbent drops within a short period of time. The combustion method has the advantage of simple removal process and easy management, but there is a possibility of harmful secondary by-products caused by rising power costs and combustion. The air dilution method is easy to use, but if it is applied in the long term, it may cause serious environmental problems. As the environmental regulations are strengthened, the benefits of using the air diminish gradually. The buyer filter method is limited in the target material and difficult to process at high concentration and high speed.

이러한 문제들을 해결하기 위해 광화학 촉매를 이용한 유기물 제거기술이 검토되고 있으며 다음과 같은 선행기술들이 있다. In order to solve these problems, techniques for removing organic materials using photochemical catalysts have been examined, and there are the following prior arts.

광촉매 연구는 주로 분말형태의 광촉매를 반응물과 혼합한 슬러리 형태의 반응(대한민국 특허 제0185179호)에 대하여 이루어졌으나 분말의 침전으로 인한 용액의 안정성 저하 등의 문제로 실용화에 제한이 있었다. 이후, 광촉매 용액의 응용 형태는 2가지가 있다. 첫째, 광촉매 분말을 이용한 분산액이다. 이 분산액으로 코 팅된 막은 입자의 결정성 및 유기물 흡착, 분해성능, 친수성능 등 광촉매 성능이 우수한 장점이 있다. 그러나, 코팅막의 투명성 저하 및 그 부착력(고정화)이 약해 조그마한 충격에도 쉽게 탈리되어 실용화에 있어 많은 문제점이 나타났다. 그래서 실리콘 화합물 등을 이용한 바인더를 사용해서 고정화시키는 방법이 주로 연구되고 있으나, 광촉매 활성이 저하되는 문제점이 있다. 실례로, 부착제를 이용한 광촉매 고정화에 관한 미국 특허 제5,755,867호는 실리콘 화합물을 이용하여 바인더를 제조하고 여기에 산화 티탄을 분산시켜 기판에 코팅하는 방법을 사용하여 부착력이 향상되었으나, 광촉매 활성 저하의 문제점이 있었다. 둘째, 분산액 대신 금속 알콕사이드를 출발물질로 하는 졸겔(Sol-Gel)공정에 의해 코팅 용액을 제조한 후 이를 이용하여 코팅막을 형성하는 것이다. 졸겔(Sol-Gel)공정에 따른 용액은 작은 입자(<10㎚)를 가진 용액을 제조할 수 있어 코팅 막을 형성하면 우수한 투명성을 얻을 수 있으며, 제조시 화학 양론적 양보다 과량의 산을 포함시킴으로써 결합밀도를 더욱 크게 하여, 상온 또는 저온의 열처리를 통해서도 코팅막의 밀도나 경도를 높일 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 일반적인 졸겔법에 의하여 제조된 광촉매는 비표면적이 약 50㎡/g에 불과하여 촉매 활성이 떨어지는 단점이 있었다. The photocatalyst research was mainly performed for the slurry type reaction (Korean Patent No. 0185179) in which powder photocatalyst was mixed with a reactant. However, the photocatalyst was limited in practical use due to problems such as deterioration of stability of solution due to precipitation of powder. Thereafter, there are two types of application of the photocatalyst solution. First is a dispersion using a photocatalyst powder. The film coated with this dispersion has the advantage of excellent photocatalyst performance such as crystallinity of particles and adsorption of organic matter, decomposition and hydrophilicity. However, since the transparency of the coating film and its adhesion (fixation) are weak, the coating film is easily detached even in a small impact, and thus many problems have appeared in practical use. Therefore, a method of immobilization using a binder using a silicon compound or the like has been mainly studied, but there is a problem in that the photocatalytic activity is lowered. For example, U.S. Patent No. 5,755,867 on photocatalytic immobilization using an adhesive improves adhesion by using a method of preparing a binder using a silicon compound and dispersing titanium oxide thereon to coat the substrate. There was a problem. Second, after preparing a coating solution by a sol-gel (Sol-Gel) process using a metal alkoxide as a starting material instead of a dispersion is to form a coating film using this. The solution according to the Sol-Gel process can prepare a solution having small particles (<10 nm), thereby obtaining excellent transparency by forming a coating film, and by including an excess of acid in stoichiometric amounts in the preparation By further increasing the bonding density, there is an advantage that the density or hardness of the coating film can be increased through heat treatment at room temperature or low temperature. However, the photocatalyst prepared by the general sol-gel method has a disadvantage in that the catalytic activity decreases because the specific surface area is only about 50 m 2 / g.

한편, VOC를 제거하는 관련기술은 다음과 같다. 대한민국 특허 제0324541호에서는 광촉매가 코팅된 충전물을 충전한 튜브형 광화학반응장치를 이용하여 트라이클로로에틸렌(TCE) 등의 VOC를 제거하였다. 상기 특허는 기존의 이산화티탄 촉매를 충전층 표면에 코팅하고 유기물을 충전층과 접촉시키면서 분해시키는 광화학반응장치의 시스템이다. 대한민국 특허 제0469005호에서는 광촉매 졸이 코팅된 담지 체를 금속 플레이트 위에 부착시킨 광반응기를 사용하여 VOC를 반사체를 반응기 내벽에 부착시켜 광분해 효율을 증진시키는 기술이 기재되어 있다. 상기 특허는 광촉매를 코팅한 담지체를 사용하여 VOC를 제거하였다는 측면에서 대한민국 특허 제0324541호의 충전층의 기술요소와 유사하다. 또한, 대한민국 특허 제0714849호에서는 이산화티탄을 실란을 사용하여 반응기 내에 고정시켜 VOC를 제거하였다. 실란을 이산화티탄을 고정시키는 바인더로 사용하는 경우 접착력은 우수하나 장기간 고열을 받는 경우 실란은 이중 결합을 갖는 물질로 변형될 가능성이 있으며 궁극적으로 이산화티탄의 광분해 효율을 떨어뜨린다. Meanwhile, related technologies for removing VOCs are as follows. In Korean Patent No. 0324541, a VOC such as trichloroethylene (TCE) was removed using a tubular photochemical reactor filled with a photocatalyst-coated filler. The patent is a system of a photochemical reaction apparatus which coats a conventional titanium dioxide catalyst on the packed bed surface and decomposes the organic material in contact with the packed bed. Korean Patent No. 0469005 describes a technique for enhancing photolysis efficiency by attaching a VOC to a reactor inner wall using a photoreactor having a photocatalyst sol-coated carrier attached on a metal plate. The patent is similar to the technical elements of the packed layer of Korean Patent No. 0324541 in that the VOC is removed by using a photocatalyst coated carrier. In addition, in Korean Patent No. 0714849, titanium dioxide was fixed in a reactor using silane to remove VOC. When silane is used as a binder to fix titanium dioxide, the adhesion is excellent, but if it is subjected to high heat for a long time, the silane may be transformed into a material having a double bond and ultimately decreases the photolysis efficiency of titanium dioxide.

따라서, 선행기술과 구별되는 산업현장에서 발생하는 휘발성 유기물을 효율적으로 제거할 수 있는 고활성의 광촉매가 필요한 실정이다. Therefore, there is a need for a highly active photocatalyst capable of efficiently removing volatile organic substances generated in industrial sites that are distinguished from the prior art.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비표면적이 증가된 이산화티탄 광촉매를 이용하여 휘발성 유기물(VOC)을 분해하는 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to provide a method for decomposing volatile organic matter (VOC) using a titanium dioxide photocatalyst having an increased specific surface area.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention

지지체, 및 지지체 상에 고정되고, 비표면적이 100 내지 300 m2/g인 이산화티탄 촉매를 함유하는 이산화티탄 촉매층과 휘발성 유기물(VOC)을 접촉시키는 단계를 포함하는 휘발성 유기물(VOC)의 분해 방법을 제공한다.A method of decomposing a volatile organic substance (VOC), comprising contacting a volatile organic substance (VOC) with a support layer and a titanium dioxide catalyst layer fixed on the support and containing a titanium dioxide catalyst having a specific surface area of 100 to 300 m 2 / g. To provide.

본 발명에 따른 이산화티탄 촉매는 미세한 표면기공을 가지고 있어 기존 이산화티탄에 비해 비표면적이 2배 이상 넓기 때문에 촉매 단위 중량당 광분해능이 높다. The titanium dioxide catalyst according to the present invention has fine surface pores, and thus has a high surface resolution per unit weight of the catalyst since the specific surface area is more than twice as wide as that of the existing titanium dioxide.

이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the structure of this invention is demonstrated concretely.

본 발명은 The present invention

지지체, 및 지지체 상에 고정되고, 비표면적이 100 내지 300 m2/g인 이산화티탄 촉매를 함유하는 이산화티탄 촉매층과 휘발성 유기물(VOC)을 접촉시키는 단계를 포함하는 휘발성 유기물(VOC)의 분해 방법에 관한 것이다.A method of decomposing a volatile organic substance (VOC), comprising contacting a volatile organic substance (VOC) with a support layer and a titanium dioxide catalyst layer fixed on the support and containing a titanium dioxide catalyst having a specific surface area of 100 to 300 m 2 / g. It is about.

상기 이산화티탄 촉매는 비표면적이 100 내지 300 m2/g인 것을 특징으로 하고, 보다 바람직하게는 120 내지 300 m2/g, 가장 바람직하게는 150 내지 300 m2/g이다. 이산화티탄 촉매의 비표면적이 100㎡/g 미만이면 유해 물질의 처리효율이 떨어지고, 300 ㎡/g을 초과하면 이산화티탄 촉매의 합성이 곤란할 우려가 있다.The titanium dioxide catalyst has a specific surface area of 100 to 300 m 2 / g, more preferably 120 to 300 m 2 / g, most preferably 150 to 300 m 2 / g. If the specific surface area of the titanium dioxide catalyst is less than 100 m 2 / g, the treatment efficiency of harmful substances is lowered. If it exceeds 300 m 2 / g, the synthesis of the titanium dioxide catalyst may be difficult.

상기 지지체의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 유리, 금속판, 세라믹판, 각종 고분자 또는 광섬유 등을 포함한다. 특히 광의 효율적 이용의 측면에서 광섬유가 바람직하다. 광섬유의 종류 역시 특별히 한정되지 않고, 유리계 광섬유 또는 플라스틱계 광섬유 등이 사용될 수 있으나, 소결 온도를 고려할 때 석영으로 제조된 광섬유를 사용하는 것이 바람직하다. The type of the support is not particularly limited, and includes glass, metal plates, ceramic plates, various polymers or optical fibers. In particular, an optical fiber is preferable in view of efficient use of light. The type of optical fiber is not particularly limited, but a glass-based optical fiber or a plastic-based optical fiber may be used, but considering the sintering temperature, it is preferable to use an optical fiber made of quartz.

상기 광섬유의 직경은 특별히 한정되지 않으나 0.5 내지 5mm인 것이 바람직하다. 광섬유의 직경이 0.5mm 미만이면 광촉매층의 내구성 유지가 어렵고, 5mm를 초과하면 부분적인 광원 편차가 발생하여 일정한 광분해능 유지가 어렵다.The diameter of the optical fiber is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 5 mm. When the diameter of the optical fiber is less than 0.5mm, it is difficult to maintain the durability of the photocatalyst layer, and when the diameter of the optical fiber exceeds 5mm, partial light source deviation occurs, so that it is difficult to maintain constant photo resolution.

상기 고정된 이산화티탄 촉매 층의 두께는 2 내지 15㎛인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 5 내지 10㎛가 좋다. 두께가 2㎛ 미만이면 광분해능이 떨어지며, 15㎛을 초과하면 광원의 손실(흡수, 반사 등)이 발생하여 광분해능이 떨어질 우려가 있다. The fixed titanium dioxide catalyst layer preferably has a thickness of 2 to 15 µm, more preferably 5 to 10 µm. If the thickness is less than 2 μm, the light resolution is lowered. If the thickness is more than 15 μm, the light resolution may be lost (absorption, reflection, etc.), thereby degrading the light resolution.

본 발명에 따른 이산화티탄 촉매는 Titanium dioxide catalyst according to the present invention

용매 및 계면활성제의 혼합물에 티타늄 알콕사이드를 첨가하여 반응시키는 제1단계;A first step of reacting by adding titanium alkoxide to a mixture of a solvent and a surfactant;

상기 반응물을 지지체에 고정하는 제2단계;A second step of fixing the reactant to a support;

상기 지지체에 고정된 반응물로부터 계면활성제를 추출하는 제3단계; 및Extracting a surfactant from the reactant immobilized on the support; And

상기 계면활성제가 추출된 반응물을 소결하는 제4단계를 포함하여 제조할 수 있다.The surfactant may be prepared by a fourth step of sintering the extracted reactant.

상기 제1단계는 졸겔법에 의하여 이산화티탄을 합성하는 단계이다. 상기 제1단계의 용매는 물, 알코올, 및 셀로솔브로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 알코올로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 이소프로판올, 또는 디아세틸알콜 등을 사용할 수 있으며, 셀로솔브로는 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 또는 셀로솔브아세테이트 등을 사용할 수 있다.The first step is to synthesize titanium dioxide by the sol-gel method. The solvent of the first step is preferably used one or more selected from the group consisting of water, alcohol, and cellosolve. Methanol, ethanol, propanol, butanol, isopropanol, or diacetyl alcohol may be used as the alcohol, and methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, or cellosolve acetate may be used as the cellosolve. Can be.

또한, 상기 계면활성제는 알킬할로이드, 알킬아민, 및 알킬포스페이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. 상기 알킬기를 가지는 계면활성제의 탄소수는 10 내지 20개인 것이 보다 바람직하다. 알킬의 탄소수가 10 미만 인 경우 비표면적 개선효과가 떨어지고, 20을 초과하는 경우 기공의 형상 및 크기 제어가 어려워진다.In addition, the surfactant is preferably at least one selected from the group consisting of alkylhaloids, alkylamines, and alkylphosphates. As for carbon number of the surfactant which has the said alkyl group, it is more preferable that it is 10-20. If the carbon number of the alkyl is less than 10, the specific surface area improvement effect is inferior, and if it exceeds 20, it is difficult to control the shape and size of the pores.

상기 알킬계 계면활성제는 유기용매 100 중량부에 대하여 2 내지 25 중량부, 보다 바람직하게는 3 내지 23 중량부, 가장 바람직하게는 5 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 2 중량부 미만이면 기공형성 효과가 떨어지고, 20 중량부를 초과하면 기공의 형상, 크기의 균일성이 떨어진다.The alkyl-based surfactant is preferably contained in 2 to 25 parts by weight, more preferably 3 to 23 parts by weight, most preferably 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic solvent. If the content is less than 2 parts by weight, the pore-forming effect is lowered, and if it exceeds 20 parts by weight, the shape and size uniformity of the pores is inferior.

상기 티타늄 알콕사이드는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.The titanium alkoxide is preferably a compound represented by the following formula (1).

Ti(OR)4 Ti (OR) 4

상기 식에서, R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다.In the formula, R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

상기 티타늄 알콕사이드는 티타늄 프록폭사이드(Titanium(Ⅳ) propoxide), 티타늄 이소프로폭사이드(Titanium(Ⅳ) isopropoxide), 티타늄 디이소프로폭사이드(Titanium(Ⅳ) diisopropoxide), 티타늄 부톡사이드(Titanium(Ⅳ) butoxide), 티타늄 에톡사이드(Titanium(Ⅳ) ethooxide), 및 티타늄 메톡사이드(Titanium(Ⅳ) methoopoxide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.The titanium alkoxide includes titanium propoxide (titanium (IV) propoxide), titanium isopropoxide (titanium (IV) isopropoxide), titanium diisopropoxide (titanium (IV) diisopropoxide) and titanium butoxide (IV titanium (IV) ) butoxide), titanium ethoxide (Titanium (IV) ethooxide), and titanium methoxide (Titanium (IV) methoopoxide) may be used.

상기 티타늄 알콕사이드는 유기용매 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 1 중량부 미만인 경우 광분해 효과가 떨 어지고, 10 중량부를 초과하는 경우 광촉매 농도가 지나치게 높아 광의 손실로 인한 광분해 효과가 낮아질 우려가 있다.The titanium alkoxide is preferably included in 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic solvent. If the content is less than 1 part by weight, the photolysis effect is lowered. If the content is more than 10 parts by weight, the photocatalyst concentration may be too high, thereby reducing the photolysis effect due to light loss.

또한, 제1단계의 용매는 광촉매의 고정을 위해 무기 바인더를 추가로 사용할 수 있다. In addition, the solvent of the first step may further use an inorganic binder for fixing the photocatalyst.

상기 무기 바인더는 티타늄테트라이소프로폭사이드, 티타늄테트라에톡사이드, 티타늄테트라프로폭사이드, 또는 티타늄테트라부톡사이드 등의 티타늄계 무기 바인더, 지르코늄테트라에톡사이드, 지르코늄테트라프로폭사이드, 또는 지르코늄테트라부톡사이드 등의 지르코늄계 무기 바인더, 알루미늄테트라에톡사이드, 알루미늄테트라프로폭사이드, 또는 알루미늄테트라부톡사이드 등의 알루미늄계 무기 바인더, 또는 텅스텐헥사에톡사이드 등의 텅스텐계 무기 바인더를 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있으며, 특히 티타늄계 무기 바인더를 사용하는 것이 바람직하다.The inorganic binder may be a titanium-based inorganic binder such as titanium tetraisopropoxide, titanium tetraethoxide, titanium tetrapropoxide, or titanium tetrabutoxide, zirconium tetraethoxide, zirconium tetrapropoxide, or zirconium tetra Zirconium-based inorganic binders such as butoxide, aluminum tetraethoxide, aluminum tetrapropoxide, aluminum-based inorganic binders such as aluminum tetrabutoxide, or tungsten-based inorganic binders such as tungsten hexaethoxide alone or two kinds It can use above, It is preferable to use a titanium type inorganic binder especially.

상기 무기 바인더는 유기용매 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.5 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. 무기 바인더의 함량이 0.01 중량부 미만이면 외부환경에 의해 광촉매가 떨어질 우려가 있고, 0.5 중량부를 초과하면 광촉매의 광분해 효과가 낮아질 우려가 있다.The inorganic binder is preferably added in an amount of 0.01 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic solvent. If the content of the inorganic binder is less than 0.01 parts by weight, the photocatalyst may fall due to the external environment, and if it exceeds 0.5 parts by weight, the photocatalytic effect of the photocatalyst may be lowered.

한편, 상기 제1단계의 용매는 pH 및 반응속도를 조절하고, 아나타제형(anatase type) 이산화티탄 졸의 저장안정성 및 분산성을 위하여 산 또는 염기 촉매를 사용할 수 있다. 산 또는 염기 촉매는 광촉매 졸의 저장안정성과 물성 등에 따라 단독으로 사용될 수 있으며, 또는 2종 이상의 촉매가 병용될 수 있다. 산촉매 는 초산, 인산, 황산, 염산, 질산, 클로로설포닉산, 파라-톨루엔설포닉산, 트리클로아세틱액시드, 폴리포스포릭액시드, 아이오딕액시드, 또는 요오드산 무수물 퍼클로릭액시드 등을 포함한다. 염기촉매는 가성소다, 포타슘 하이드록사이드, 노말부틸아민, 이미다졸, 또는 암모늄 퍼클로레이트 등을 포함한다.Meanwhile, the solvent of the first step may use an acid or a base catalyst for controlling pH and reaction rate, and for storage stability and dispersibility of an anatase type titanium dioxide sol. The acid or base catalyst may be used alone depending on the storage stability and physical properties of the photocatalyst sol, or two or more catalysts may be used in combination. Acid catalysts include acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, chlorosulphonic acid, para-toluenesulphonic acid, trichloroacetic acid, polyphosphoric acid, iodixic acid, or iodic anhydride perchloric acid, and the like. Base catalysts include caustic soda, potassium hydroxide, normal butylamine, imidazole, ammonium perchlorate and the like.

상기 제1단계는 다음과 같이 진행되는 것이 바람직하나, 이에 특별히 제한하지는 않는다. The first step is preferably performed as follows, but is not particularly limited thereto.

용매 100 중량부에 Ti(OR)4 1 내지 10 중량부(여기서, R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다), 알킬계 계면활성제를 2 내지 25 중량부 혼합하여 0.5 내지 1.5시간 동안 교반시킨 다음, TTIP(티타늄 테트라이소프로폭사이드)를 0.01 내지 0.5 중량부 첨가하여 0.2 내지 1시간 동안 충분히 교반하면서 반응시킨다. 1 part by weight to 10 parts by weight of Ti (OR) 4 (wherein R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms) and 2 to 25 parts by weight of an alkyl-based surfactant, followed by stirring for 0.5 to 1.5 hours. , TTIP (titanium tetraisopropoxide) is added to 0.01 to 0.5 parts by weight and reacted with sufficient stirring for 0.2 to 1 hour.

본 발명에 따른 이산화티탄의 제조방법에 있어서, 제2단계는 상기 단계에서 제조된 반응물을 지지체에 고정시키는 단계이다. In the method for producing titanium dioxide according to the present invention, the second step is to fix the reactant prepared in the above step to the support.

상기 제1단계로부터 제조한 반응물을 지지체에 고정시키는 방법은 특별히 제한되지는 않으나, 습식도포법에 따라 고정시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 습식도포법은 액체상태에 집어넣어 지지체 표면에 광촉매를 도포하는 딥 코팅(dip coating)법인 것이 좋다. The method of fixing the reactant prepared from the first step to the support is not particularly limited, but is preferably fixed according to the wet coating method. More preferably, the wet coating method is a dip coating method in which the photocatalyst is applied to the surface of the support by being put in a liquid state.

또한, 상기 딥 코팅으로 고정시킨 반응물은 상온에서 1시간 이상 건조시키는 것이 바람직하다.In addition, the reactant fixed by the dip coating is preferably dried at room temperature for 1 hour or more.

본 발명에 따른 이산화티탄의 제조방법에 있어서, 제3단계는 고정된 반응물로부터 계면활성제를 추출하는 단계이다.In the method for producing titanium dioxide according to the present invention, the third step is to extract the surfactant from the immobilized reactant.

상기 계면활성제의 추출은 무기산 수용액 또는 초임계 추출법을 사용하는 것이 바람직하다. It is preferable to use the inorganic acid aqueous solution or the supercritical extraction method for the extraction of the surfactant.

무기산 수용액을 사용하는 경우 무기산 수용액에 상기 지지체에 고정된 반응물을 침전시켜 계면활성제를 추출할 수 있다. 상기 무기산 수용액은 염산, 질산, 또는 황산 등을 포함한다. 무기산 수용액의 농도는 특별히 한정되지 않으나, 1∼20ml/L인 것이 바람직하다. 그 농도가 1 ml/L 미만이면 계면활성제의 추출량이 적어 이산화티탄 촉매의 비표면적이 낮아질 우려가 있고, 20ml/L를 초과하면 그 농도 이상의 조건에서도 추출능이 일정하여 생산비만 상승할 우려가 있다. 또한 추출시간은 특별히 제한되지 않으나, 3 내지 5시간 동안 침전하는 것이 바람직하다.In the case of using an aqueous inorganic acid solution, the surfactant may be extracted by precipitating the reactant fixed to the support in the aqueous inorganic acid solution. The inorganic acid aqueous solution includes hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and the like. The concentration of the inorganic acid aqueous solution is not particularly limited, but is preferably 1 to 20 ml / L. If the concentration is less than 1 ml / L, the extraction amount of the surfactant may be small, and the specific surface area of the titanium dioxide catalyst may be lowered. If the concentration is more than 20 ml / L, the extraction capacity may be constant even under conditions above the concentration, and only the production cost may be increased. In addition, the extraction time is not particularly limited, but is preferably precipitated for 3 to 5 hours.

또한 초임계 추출을 사용하는 경우 주로 이산화탄소 초임계유체를 주로 사용하며 압력 8∼15 MPa, 온도 30∼50℃에서 10∼60분 동안 진행하는 것이 바람직하다. In addition, when the supercritical extraction is used, the carbon dioxide supercritical fluid is mainly used, and it is preferable to proceed for 10 to 60 minutes at a pressure of 8 to 15 MPa and a temperature of 30 to 50 ° C.

본 발명에 따른 이산화티탄의 제조방법에 있어서, 제4단계는 기공이 형성된 광촉매를 소결시켜 광촉매층을 형성하는 단계이다.In the method for producing titanium dioxide according to the present invention, the fourth step is to sinter the photocatalyst having pores to form a photocatalyst layer.

상기 기공이 형성된 촉매는 80℃ 내지 110℃에서 30분 내지 2시간 동안 1차 소결 후, 400℃ 내지 700℃에서 30분 내지 2시간 동안 2차 소결시켜 결정 특성을 갖는 광촉매를 얻는 것이 바람직하다. The catalyst in which the pores are formed is preferably sintered at 80 ° C. to 110 ° C. for 30 minutes to 2 hours, and then secondarily sintered at 400 ° C. to 700 ° C. for 30 minutes to 2 hours to obtain a photocatalyst having crystalline characteristics.

본 발명에 따른 VOC의 분해 방법에 있어서, VOC의 분해 장치는 특별히 제한되지 않으나, 도 1에 도시된 광분해 장치를 사용하는 것이 바람직하다. In the decomposition method of VOC according to the present invention, the decomposition apparatus of VOC is not particularly limited, but it is preferable to use the photolysis apparatus shown in FIG.

상기 광분해 장치는 광촉매층(20)이 형성된 하나 이상의 광섬유(4)가 장착된 반응 유니트(5); 자외선광을 반응 유니트의 광섬유로 전광시키는 자외선 공급 유니트(1); 및 반응 유니트(5)에 오염물질과 수분을 공급하는 혼합 유니트(6)를 포함하고, 상기 광촉매층(20)은 비표면적이 100 내지 300 m2/g인 본 발명의 이산화티탄 광촉매를 포함한다.The photolysis device comprises a reaction unit (5) equipped with one or more optical fibers (4) on which a photocatalyst layer (20) is formed; An ultraviolet light supply unit 1 for transmitting the ultraviolet light to the optical fiber of the reaction unit; And a mixing unit 6 for supplying contaminants and moisture to the reaction unit 5, wherein the photocatalytic layer 20 includes the titanium dioxide photocatalyst of the present invention having a specific surface area of 100 to 300 m 2 / g. .

도 1을 참고로 하여 보다 상세하게 설명하면, 자외선 공급 유니트(1)에서 집광된 자외선광은 광섬유(4)를 통해 반응 유니트(5)내로 전달된다.In more detail with reference to FIG. 1, the ultraviolet light collected by the ultraviolet light supply unit 1 is transmitted into the reaction unit 5 through the optical fiber 4.

반응 유니트(5)는 다수의 광섬유(4)를 설치할 수 있는 중공(中空)의 관 부재인 것이 바람직하나, 그 형태는 반드시 이에 한정되지 않으며 대상 물질의 특성, 초기 및 배출 공급 농도, 처리비용 등에 따라 변경될 수 있다. The reaction unit 5 is preferably a hollow tube member capable of installing a plurality of optical fibers 4, but the shape thereof is not necessarily limited thereto, and the characteristics of the target material, initial and discharge supply concentrations, treatment costs, and the like. Subject to change.

반응 유니트(5)를 구성하는 광섬유(4)는 피복이 제거된 표면에 광촉매(20)가 고정되어 있다. In the optical fiber 4 constituting the reaction unit 5, the photocatalyst 20 is fixed to the surface from which the coating is removed.

자외선 공급 유니트(1)는 자외선을 발광하는 인공램프(2)와 집광기(3)로 구성되며, 램프(2)에서 방사된 자외선 광은 집광기(3)에 의해 집광되어 광섬유로 전 광된다. 상기 인공램프는 특별히 제한되지 않으나 이산화티탄이나 3.0 eV 이하의 밴드갭 에너지를 갖는 광촉매의 광분해능을 높이기 위해 BLB(back light blue) 램프(6 W, 주파장 365 nm) 등을 사용할 수 있다. 집광기의 집광효율을 높이기 위해 오목렌즈가 부착된 구조가 바람직하며 자외선 공급 유니트의 내벽에 반사판을 설치하면 광원의 손실을 최소화할 수 있다. 자외선 공급 유니트에서 광섬유와 접촉되는 연결관은 장기간 사용에 따라 승온될 우려가 있으므로 절연재질로 설치하는 것이 좋다.The ultraviolet light supply unit 1 is composed of an artificial lamp 2 and a condenser 3 that emit ultraviolet light, and the ultraviolet light emitted from the lamp 2 is condensed by the condenser 3 and transmitted to the optical fiber. The artificial lamp is not particularly limited, but a BLB lamp (6 W, 365 nm wavelength) may be used to increase the photo resolution of titanium dioxide or a photocatalyst having a bandgap energy of 3.0 eV or less. In order to increase the light collecting efficiency of the light collector, a concave lens is attached. Preferably, a reflection plate is installed on the inner wall of the ultraviolet light supply unit to minimize the loss of the light source. In case of connecting tube in contact with optical fiber in UV supply unit, it may be heated with long term use.

광분해 장치에서 수분은 수분 공급유니트(100)에서 공급되며, 수분 공급유니트(100)는 공기압축기(9), 유량계(8), 및 습기 발생장치(7)로 구성된다. 공기압축기(9)에서 공급되는 공기는 유량계(8)를 통해 일정한 유속으로 습기 발생장치(7)로 유입된 후 일정량의 수분과 혼합된 상태로 혼합 유니트(6)로 공급된다. In the photolysis apparatus, water is supplied from a water supply unit 100, and the water supply unit 100 includes an air compressor 9, a flow meter 8, and a moisture generator 7. Air supplied from the air compressor 9 is introduced into the moisture generator 7 at a constant flow rate through the flow meter 8 and then supplied to the mixing unit 6 in a state of being mixed with a predetermined amount of water.

혼합 유니트(6) 내에서는 외부장치(10)에서 공급된 유해 물질, 공기 및 습기가 일정하게 교반되며, 이후 유입구(11)를 통하여 반응 유니트(5)내로 공급된다. 반응 유니트(5)내에서의 촉매 반응에 의해서 생성된 정화 물질은 출구(12)를 통해 외부로 배출된다.In the mixing unit 6, harmful substances, air and moisture supplied from the external device 10 are constantly stirred, and then supplied into the reaction unit 5 through the inlet 11. The purification material produced by the catalytic reaction in the reaction unit 5 is discharged to the outside through the outlet 12.

또한, 상기 광분해 장치에 고정된 본 발명의 이산화티탄 광촉매는 자외선 광으로부터 에너지를 받아 유기물을 분해할 수 있는 산화력이 높은 수산화 라디칼(·OH)를 발생시키는데 반응 유니트로 공급되는 혼합가스 기준 25 내지 55 vol%의 수분조건에서 이러한 반응은 더욱 활발해진다. 25 vol% 미만의 조건에서는 광분해능이 떨어질 뿐 아니라 휘발성 유기물의 사이클로 구조는 유지된 채 외곽 사슬(메틸 기 등)만 분해되며 55 vol%을 초과하여 공급하면 반응기 내부에 물방울 응집현상이 발생하여 광의 손실을 가져온다. In addition, the titanium dioxide photocatalyst of the present invention, which is fixed to the photolysis device, generates high-oxidation hydroxyl radical (· OH) capable of receiving energy from ultraviolet light and decomposing organic matter, based on a mixed gas supplied to the reaction unit 25 to 55. At vol% moisture, this reaction is more active. In the condition below 25 vol%, the photodegradation is not only degraded, but only the outer chain (methyl group, etc.) is decomposed while maintaining the cyclo structure of the volatile organic matter, and when it is supplied in excess of 55 vol%, water droplet agglomeration occurs inside the reactor. Brings loss.

이하 상기의 발명을 아래와 같은 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다. 단, 아래의 예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 이에 한정하지 않으며 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조한 시료의 분석은 다음과 같은 방법으로 실시하였다. Hereinafter, the above-described invention will be described in detail based on the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Analysis of the samples prepared in Examples and Comparative Examples of the present invention was performed by the following method.

(1) 광분해능(1) photo resolution

광분해능은 기체 크로마토그래피-질량 분광분석기와 UV/VIS 분광분석기를 이용하여 기체 중에 존재하고 있는 유기물의 농도를 측정하여 시험하였다. GC-질량 분광분석기는 미국 휴렛 팩카드(Hewlett-Packard)사의 HP-6890을 사용했으며 UV/VIS 분광분석기는 일본 시마즈(Shimadzu)사의 UV-160A를 사용했다. 광분해능은 하기 수학식 1에 따라 구하였다. Photodegradation was tested by measuring the concentration of organics present in the gas using gas chromatography-mass spectrometry and UV / VIS spectroscopy. The GC-mass spectrometer used HP-6890 from Hewlett-Packard, USA and the UV-VIS spectrometer used UV-160A from Shimadzu, Japan. Photo resolution was calculated according to the following equation (1).

분해능(%)=제거된 유기 화합물의 농도/초기 유기 화합물의 농도Resolution (%) = concentration of organic compound removed / concentration of initial organic compound

(2) 광촉매의 비표면적(2) Specific surface area of photocatalyst

이산화티탄의 비표면적은 미국 Beckman Coulter사의 SA3100 Plus를 사용하였으며 시료는 200℃에서 40분간 고정시킨 후 측정하였다. Specific surface area of titanium dioxide was used SA3100 Plus of Beckman Coulter, USA, and the sample was measured after fixing for 40 minutes at 200 ℃.

(3) 광촉매층의 두께(3) thickness of the photocatalyst layer

유리관 표면에 고정된 광촉매 필름의 두께는 SEM(scanning electron microscopy, XL30 ESEM-FEG, FEI Co., N.Y., U.S.A.)을 이용하여 측정하였다. The thickness of the photocatalyst film fixed to the glass tube surface was measured by scanning electron microscopy (SEM), XL30 ESEM-FEG, FEI Co., N.Y., U.S.A.

<실시예 1> 비표면적이 증가된 이산화티탄 촉매의 제조 및 고정Example 1 Preparation and Fixation of Titanium Dioxide Catalyst with Increased Specific Surface Area

알코올 100 중량부에 Ti(OC4H9)4 3 중량부, 탄소수 19 개로 구성된 노나데카아민(C19H41N, 동경화성공업, 일본, 분자량 283.54)을 8 중량부 혼합하여 60분간 교반시킨 다음 TTIP(티타늄테트라이소프로폭사이드)를 0.1 중량부 첨가하여 0.5시간 동안 충분히 교반하면서 반응시켰다. 100 parts of alcohol was mixed with 8 parts by weight of nonadecaamine (C 19 H 41 N, KK, Japan, molecular weight 283.54) consisting of 3 parts by weight of Ti (OC 4 H 9 ) 4 and 19 carbon atoms, followed by stirring for 60 minutes. Next, 0.1 parts by weight of TTIP (titanium tetraisopropoxide) was added and reacted with sufficient stirring for 0.5 hour.

석영으로 제조된 직경 1.5mm의 광섬유 상에 상기 반응물을 딥 코팅(dip coating)으로 고정시킨 후 상온에서 2 시간 건조시키고, 건조된 광촉매는 9mL/L의 질산수용액에 4시간 동안 침전시켜 노나데카아민의 성분을 충분히 추출하여 기공을 형성하였다. 기공이 형성된 광촉매는 100℃ 1 시간 1차 소결한 다음, 600℃에서 1시간 동안 2차 소결시켜 이산화티탄(TiO2)의 결정 특성을 갖도록 하였다.The reactants were fixed by dip coating on a 1.5 mm diameter optical fiber made of quartz, dried at room temperature for 2 hours, and the dried photocatalyst was precipitated in 9 mL / L aqueous nitric acid solution for 4 hours to produce nonadecaamine. The components of were sufficiently extracted to form pores. The photocatalyst in which the pores were formed was first sintered at 100 ° C. for 1 hour, and then sintered at 600 ° C. for 1 hour to have crystallinity of titanium dioxide (TiO 2 ).

이때, 이산화티탄의 비표면적은 175 ㎡/g 이며 고정층의 두께는 6.9 ㎛였다.At this time, the specific surface area of titanium dioxide was 175 m 2 / g and the thickness of the fixed layer was 6.9 μm.

<실험예 1> 실시예 1의 광촉매를 이용한 유해물질 분해 시험Experimental Example 1 Degradation Test of Hazardous Substances Using the Photocatalyst of Example 1

도 1에 도시된 광분해 장치를 사용하여 기상 아세톤의 광분해 시험을 수행하였다. 도 1에서 반응 유니트(5)는 상기 실시예 1에서 제조된 이산화티탄이 고정된 광섬유 15개가 내장된 직경이 50mm이고 길이가 1m인 원기둥형의 반응기를 이용하였 고, 자외선 공급 유니트(1)의 광원은 BLB 램프(6W, 주파장 365nm)를 사용하였다. 혼합 유니트(6)를 통하여 공급되는 혼합가스를 기준으로 수분 30vol%, 아세톤 100ppm으로 구성된 혼합가스를 반응유니트(5)에 300mL/sec의 유속으로 공급하고 체류시간 30초 후에 채취한 배출가스의 아세톤의 농도는 0.5ppm이였다. The photolysis test of gaseous acetone was performed using the photolysis apparatus shown in FIG. 1. In FIG. 1, the reaction unit 5 uses a cylindrical reactor having a diameter of 50 mm and a length of 1 m, in which 15 titanium dioxide-fixed optical fibers manufactured in Example 1 are embedded, and the UV supply unit 1 As a light source, BLB lamp (6W, dominant wavelength 365nm) was used. Based on the mixed gas supplied through the mixing unit 6, a mixed gas consisting of 30 vol% of water and 100 ppm of acetone is supplied to the reaction unit 5 at a flow rate of 300 mL / sec, and acetone of the off-gas collected after 30 seconds of residence time. The concentration of was 0.5 ppm.

<실시예 2> 비표면적이 증가된 이산화티탄의 제조 및 고정Example 2 Preparation and Fixation of Titanium Dioxide with Increased Specific Surface Area

알코올 100 중량부에 Ti(OC4H9)4 3 중량부, 탄소수 19 개로 구성된 노나데카아민(C19H41N, 동경화성공업, 일본, 분자량 283.54)을 4 중량부 혼합하여 60분간 교반시킨 다음 TTIP를 0.1 중량부 첨가하여 0.5 시간 동안 충분히 교반하면서 반응시켰다. 3 parts by weight of Ti (OC 4 H 9 ) 4 3 parts by weight of alcohol and 4 parts by weight of nonadecaamine (C 19 H 41 N, KK, Japan, molecular weight 283.54) were mixed and stirred for 60 minutes. Next, 0.1 parts by weight of TTIP was added and reacted with sufficient stirring for 0.5 hour.

석영으로 제조된 직경 1.5mm의 광섬유 상에 상기 반응물을 딥 코팅(dip coating)으로 고정시킨 후 상온에서 2 시간 건조시켰다. 건조된 광촉매는 12mL/L의 질산수용액에 4시간 동안 침전시켜 노나데카아민의 성분을 충분히 추출하여 기공을 형성하였다. 기공이 형성된 광촉매는 95℃에서 1 시간 동안 1차 소결한 다음, 500℃에서 1시간 동안 2차 소결시켜 이산화티탄(TiO2)의 결정 특성을 갖도록 하였다. The reactants were fixed by dip coating on an optical fiber having a diameter of 1.5 mm made of quartz and then dried at room temperature for 2 hours. The dried photocatalyst was precipitated in 12 mL / L aqueous nitric acid solution for 4 hours to sufficiently extract the components of nonadecaamine to form pores. The photocatalyst in which the pores were formed was first sintered at 95 ° C. for 1 hour, and then sintered at 500 ° C. for 1 hour to have crystallinity of titanium dioxide (TiO 2 ).

이때 이산화티탄의 비표면적은 125 ㎡/g 이며 고정층의 두께는 5.7㎛이다.At this time, the specific surface area of titanium dioxide is 125 m 2 / g and the thickness of the fixed layer is 5.7 μm.

<실험예 2> 실시예 2의 광촉매를 이용한 유해물질 분해 시험Experimental Example 2 Degradation Test of Hazardous Substances Using the Photocatalyst of Example 2

도 1에 도시된 광분해 장치를 사용하여 기상 MEK의 광분해 시험을 수행하였 다. 도 1에서 반응 유니트(5)는 상기 실시예 2에서 제조된 이산화티탄이 고정된 광섬유 15개가 내장된 직경이 50mm이고 길이가 1m인 원기둥형의 반응기를 이용하였고, 자외선 공급 유니트(1)의 광원은 BLB 램프(6W, 주파장 365nm)를 사용하였다. 혼합 유니트(6)를 통하여 수분 35vol%, 아세톤 100ppm으로 구성된 혼합가스를 반응 유니트(5)에 300mL/sec의 유속으로 공급하고 체류시간 30초 후에 채취한 배출가스의 MEK(Methyl Ethyl Ketone)의 농도는 0.8ppm이다.Photolysis test of gaseous MEK was performed using the photolysis apparatus shown in FIG. 1. In FIG. 1, the reaction unit 5 uses a cylindrical reactor having a diameter of 50 mm and a length of 1 m, in which 15 titanium dioxide-fixed optical fibers manufactured in Example 2 are embedded, and a light source of the ultraviolet light supply unit 1. A silver BLB lamp (6 W, dominant wavelength 365 nm) was used. The concentration of MEK (Methyl Ethyl Ketone) in the off-gas collected after 30 seconds of residence gas was supplied to the reaction unit 5 at a flow rate of 300 mL / sec. Is 0.8 ppm.

<실시예 3 내지 5 및 비교예 1 내지 5><Examples 3 to 5 and Comparative Examples 1 to 5>

하기 표 1의 조성에 따라 이산화티탄 광촉매를 제조하고, 실시예 1 및 2와 같은 방법으로 기상 유기물 광분해 실험을 실시하였으며 실험조건을 표 1과 같이 각각 변화시키면서 그 결과를 비교하였다.Titanium dioxide photocatalyst was prepared according to the composition of Table 1, and gas phase organic photodegradation experiments were conducted in the same manner as in Examples 1 and 2, and the results were compared while changing the experimental conditions as shown in Table 1, respectively.

Figure 112008013037927-PAT00001
Figure 112008013037927-PAT00001

표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 5에 따라 제조된 이산화티탄 광촉매층은 대상물질을 거의 전량 분해하는 뛰어난 효과를 나타냈다. 또한, 적량의 수분을 포함할 경우 촉매의 광분해능이 더욱 상승됨을 알 수 있었다.As shown in Table 1, the titanium dioxide photocatalyst layer prepared according to Examples 1 to 5 exhibited an excellent effect of almost entirely decomposing the target material. In addition, it can be seen that the photodegradation of the catalyst is further increased when an appropriate amount of water is included.

상기 결과로부터, 이산화티탄 광촉매의 비표면적, 광촉매층의 두께 등의 조건은 휘발성 유기물의 제거에 영향을 미치는 변수임을 확인할 수 있었다.From the above results, it was confirmed that the conditions such as the specific surface area of the titanium dioxide photocatalyst, the thickness of the photocatalyst layer, and the like are variables that affect the removal of volatile organics.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 비표면적을 증가시킨 이산화티탄촉매층을 형성시키고 수분 공급 장치를 포함하는 광분해 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a photolysis apparatus including a moisture supply apparatus and forming a titanium dioxide catalyst layer having an increased specific surface area according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: 자외선 공급 유니트 2: 자외선 발광 인공램프1: UV supply unit 2: UV light artificial lamp

3: 집광기 4: 광섬유3: condenser 4: optical fiber

5: 반응 유니트 6: 오염물질 및 수분 공급 혼합 유니트5: reaction unit 6: contaminant and moisture supply mixing unit

7: 습기발생장치 8: 유량계7: Moisture generating device 8: Flow meter

9: 공기압축기 10: 외부장치9: air compressor 10: external device

11: 유입구 12: 출구11: inlet 12: outlet

20: 광촉매층 100: 수분 공급 유니트20: photocatalyst layer 100: moisture supply unit

Claims (8)

지지체, 및 지지체 상에 고정되고, 비표면적이 100 내지 300 m2/g인 이산화티탄 촉매를 함유하는 이산화티탄 촉매층과 휘발성 유기물(VOC)을 접촉시키는 단계를 포함하는 휘발성 유기물(VOC)의 분해 방법.A method of decomposing a volatile organic substance (VOC), comprising contacting a volatile organic substance (VOC) with a support layer and a titanium dioxide catalyst layer fixed on the support and containing a titanium dioxide catalyst having a specific surface area of 100 to 300 m 2 / g. . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 지지체는 광섬유인 것을 특징으로 하는 휘발성 유기물(VOC)의 분해 방법.The support is a method of decomposing volatile organics (VOC), characterized in that the optical fiber. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 광섬유의 직경은 0.5 내지 5mm인 특징으로 하는 휘발성 유기물(VOC)의 분해 방법.Decomposition method of volatile organic compounds (VOC), characterized in that the diameter of the optical fiber is 0.5 to 5mm. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 이산화티탄 촉매층의 두께는 2 내지 15㎛인 것을 특징으로 하는 휘발성 유기물(VOC)의 분해 방법.The thickness of the titanium dioxide catalyst layer is 2 to 15㎛ characterized in that the decomposition method of volatile organics (VOC). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 자외선 광을 이용하여 휘발성 유기물을 광분해하는 것을 특징으로 하는 휘발 성 유기물(VOC)의 분해 방법.A method for decomposing volatile organic matter (VOC), characterized in that the volatile organic matter is photodegraded using ultraviolet light. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 광분해 시 수분이 추가로 공급되는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기물(VOC)의 분해 방법.Decomposition method of volatile organic matter (VOC), characterized in that additional water is supplied when the photolysis. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 수분은 공기와 혼합되어 공급되는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기물(VOC)의 분해 방법.The method of decomposition of volatile organics (VOC), characterized in that the water is supplied mixed with air. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 수분은 25 내지 55 vol%인 것을 특징으로 하는 휘발성 유기물(VOC)의 분해 방법.Decomposition of volatile organics (VOC), characterized in that the water is 25 to 55 vol%.
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