KR20110041531A - 최적의 입자 특성을 가지는 산화 티타늄의 과립체를 사용한 폐플라스틱·유기물의 분해 방법 - Google Patents

최적의 입자 특성을 가지는 산화 티타늄의 과립체를 사용한 폐플라스틱·유기물의 분해 방법 Download PDF

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Abstract

금속 무기물과의 분리가 용이하고, 고효율 분해 능력 및 열분해 중 낮은 미분화 특성을 가지는 산화 티타늄 과립을 사용한 폐플라스틱·유기물의 분해 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 더욱 자세하게는, 산화 티타늄 과립의 특성을 최적화함으로써, 금속 무기물과의 분리가 용이하고, 고효율 분해 능력 및 열분해 중 낮은 미분화 특성을 갖는 산화 티타늄 과립체를 사용하는 폐플라스틱·유기물의 분해 방법을 확립했다.

Description

최적의 입자 특성을 가지는 산화 티타늄의 과립체를 사용한 폐플라스틱·유기물의 분해 방법{Method of decomposing waste plastic/organic material using titanium oxide granule with optimal particle property}
본 발명은 최적의 입자 특성을 가지는 산화 티타늄의 과립체를 사용한 폐플라스틱, 유기물, 특히 다종의 플라스틱, 유기물로 구성되는 의료 폐기물, 또는 감염성이 있는 의료 폐기물의 분해 방법에 관한 것이다.
또한, 본 출원은 참조에 의해 원용된 것 중 일본 특허 출원 번호 2008-211726로부터의 우선권을 청구한다.
최근 폐플라스틱을 처리하거나 재이용하는 여러가지 방법이 제안되었고, 또한 일부는 실용화되고 있다. 이러한 폐플라스틱 처리의 유력한 한 방법으로서 폐플라스틱 조각을 광촉매로서 알려져 있는 산화 티타늄으로 이루어지는 분해 촉매의 존재 하에 가열하여 폐플라스틱을 가스화하는 방법 및 장치가 제안되고 있다(특허 문헌 1, 2 참조). 또한, 폐플라스틱편의 분해 처리에 이용되는 촉매에 대해서도 여러 가지 검토되고 있다(특허 문헌 3~6).
한편 병원, 투석 시설 등으로부터 배출되는 감염성 의료 폐기물에 의한 2차 감염 방지를 위하여 이러한 폐기물의 처리 방법을 규정한 후생성의 가이드 라인이 1989년 11월 7일에 발표되어 1990년 4월 1일부터 시행되고 있다. 이로 인하여 병원, 투석 시설 등은 원칙적으로 원내 또는 시설 내에서 의료 폐기물의 멸균 처리가 의무화되고 있다.
이에 따라 병원 또는 클리닉 내의 시설에 있어서, 대규모 장치를 필요로 하지 않으며 안전하게 폐플라스틱, 특히 폴리염화비닐을 포함한 감염성 의료 폐기물의 처리를 가능하게 하는 분해 방법, 분해 장치 및 분해 시스템의 개발이 기대되고 있다.
특허 문헌 1 : 특개 2002-363337호 공보 특허 문헌 2 : 특개 2004-182837호 공보 특허 문헌 3 : 특개 2005-066433호 공보 특허 문헌 4 : 특개 2005-205312호 공보 특허 문헌 5 : 특개 2005-307007호 공보 특허 문헌 6 : 국제 공개 2007/122967호 공보
종래 사용되고 있는 산화 티타늄은 마모되기 쉽고, 쉽게 미분화된다. 즉, 상기한 바와 같은 폐플라스틱의 열분해에 있어서, 미분화된 산화 티타늄이 열분해에 의한 생성 가스와 동반하여 반응 용기 외부로 손실되므로, 시간의 경과에 따라 열분해 효율이 저하되고, 나아가 산화 티타늄 입상물의 미분화를 수반하여 그 입도 분포가 변화된다. 이러한 이유로 폐플라스틱의 열분해 효율이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 종래의 산화 티타늄은 처리되는 폐플라스틱에 혼재하는 금속·무기물의 분리에는 적합하지 않고, 귀중한 금속·무기물의 회수를 충분히 할 수 없는 문제가 있었다.
또한, 산화 티타늄의 미분화를 방지하기 위해, 입경이 큰 산화 티타늄 촉매를 이용하여도 폐플라스틱의 열분해 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
나아가, 종래의 분해 장치에서는 분말화되어 한층 더 비산화된 촉매가 반응조로 회수되지 않고 폐기되고 있다. 이는 분말화된 촉매가 유동하기 어려운 성질을 나타내어 폐플라스틱·유기물과 혼합되기 어렵기 때문이다. 이러한 문제는 반응조에 축적되는 촉매의 양이 증가할수록 현저히 나타나고, 반응조를 대형화하는 것을 방해하며 나아가 처리량의 증대를 방해하고 있다.
이에 따라, 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해서, 금속·무기물의 분리가 용이하고, 고효율 분해능력 및 열분해 중의 미분화 특성이 낮은 산화 티타늄의 과립체를 사용한 폐플라스틱·유기물의 분해 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결할 수 있도록 열심히 연구를 거듭한 결과, 산화 티타늄 과립체의 특성을 최적화하여 고효율의 폐플라스틱, 유기물의 분해 방법을 확립했다. 상기한 바와 같이 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 하기와 같다.
「1. 활성 성분이 산화 티타늄인 산화 티타늄 과립체로 이루어지는 촉매와 함께 폐플라스틱 및/또는 유기물을 420 ~ 560 ℃의 범위에서 가열하면서 교반하는 공정을 포함하는 폐플라스틱 및/또는 유기물을 가스화하는 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에 있어서, 상기 촉매의 특성은 하기와 같은 것을 특징으로 하는 폐플라스틱·유기물의 분해 방법.
(1) 과립체의 형상이 거의 구형이다.
(2) 모든 과립체 중 70%이상의 과립체는 입자 지름이 0.2 mm ~ 1.0 mm이다.
2. 상기 모든 과립체 중 70%이상의 과립체는 입자 지름이 0.3 mm ~ 1.0 mm인 것을 특징으로 하는 폐플라스틱·유기물의 분해 방법.
3. 상기 과립체의 형상이 거의 구형이되, 하기의 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱·유기물의 분해 방법.
(1) 과립체가 미끄러지기 시작하는 각도는 0.5 ~ 15.0 °이다.
(2) 모든 과립체가 미끄러지는 각도는 2.0 ~ 30.0 °이다.
4. 상기 과립체의 탭 밀도는 1.05 g/mL ~ 1.4 g/mL의 범위인 것을 특징으로 하는 폐플라스틱·유기물의 분해 방법.
5. 상기 과립체의 비표면적이 35 m2/g ~ 50 m2/g의 범위인 것을 특징으로 하는 폐플라스틱·유기물의 분해 방법.」
본 발명에 따른 최적의 입자 특성을 가지는 산화 티타늄 과립체를 사용한 분해방법에 의하면, 종래의 산화 티타늄을 사용한 분해방법과 비교하여 몇 배의 폐플라스틱 및 유기물의 처리 능력을 가진다. 또한, 본 발명에 따른 분해 방법에 사용되는 산화 티타늄 과립체는 종래의 산화 티타늄과 비교하여 금속·무기물의 분리가 용이하고, 고효율 분해능력 및 열분해 중의 미분화 특성이 낮다.
도 1은 산화 티타늄의 마모율을 측정하기 위한 장치를 나타낸 그림이고;
도 2는 M획분의 입자 지름 및 진원도의 측정 결과이고;
도 3은 L획분의 입자 지름 및 진원도의 측정 결과이고;
도 4는 산화 티타늄의 과립체 0.7 g/min 을 투입한 결과이고;
도 5는 산화 티타늄의 과립체 1.5 g/min 을 투입한 결과이고;
도 6은 산화 티타늄의 과립체 2.0 g/min 을 투입한 결과이고;
도 7은 산화 티타늄의 과립체 2.0 g/min 을 투입한 결과이고;
도 8은 종래 산화 티타늄 촉매의 결과이다.
본 발명에 따른 「촉매의 가열 온도」는 적어도 300 ℃ 이상, 600 ℃ 이하이고, 바람직하게는 350 ℃ 이상이며, 특히 바람직하게는 420 ~ 560 ℃이며, 더욱 바람직하게는 450 ~ 530 ℃의 범위이며, 가장 바람직하게는 480 ~ 510 ℃이다.
가열 온도란 촉매와 폐플라스틱 및/또는 유기물을 반응시키기 위한 반응조 내의 온도이며, 상기 촉매의 설정 온도를 유지하기 위한 설정 온도를 가리킨다. 즉, 설정 온도를 480 ℃라고 해도, 반응조 내 촉매 온도의 편차 범위는 설정 온도로부터 ± 약 30도가 된다.
또한 반응조 내부 부분에 있어서, 반응조의 형상이나 크기에 따라 본 발명에 따른 특히 바람직한 「촉매의 가열 온도」보다 높거나 낮아지는 경우가 있다. 그러나 대부분의 촉매는 바람직한 촉매 가열 온도로 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명의 촉매는 활성 성분이 산화 티타늄인 산화 티타늄의 과립체로 이루어지는 촉매이다. 또한, 산화 티타늄 과립체로 이루어지는 촉매는 활성 성분으로서 산화 티타늄으로 이루어지는 산화 티타늄 과립체 뿐만 아니라, 산화 알루미늄, 산화 규소로부터 선택되는 적어도 1종과 산화 티타늄과의 혼합물(이하, 무기산 화합물이라고 칭하는 경우도 있다)도 포함한다. 또한, 티타늄/니오븀 복합 산화물, 티타늄/규소 복합 산화물, 규소 및 텅스텐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종과 티타늄과의 복합 산화물, 규소 및 몰리브덴으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종과 티타늄과의 복합 산화물, 티타늄/알루미늄 복합 산화물, 산화 지르코늄, 티타늄/지르코늄 복합 산화물 및 티타늄 함유 로브스카이트 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 무기산 화합물도 대상으로 한다.
상기 무기산 화합물 중 티타늄 함유 로브스카이트 화합물로는 예를 들어, 티타늄산 스트론튬, 티타늄산 지르콘산 바륨, 티타늄산 칼슘 및 이들에 있어서 바륨, 지르코늄, 스트론튬 및/또는 칼슘의 일부를 란탄, 세륨, 이트륨 등으로 치환한 것 등을 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법은 매우 적합한 촉매를 가열 조건하에서 사용하는 것으로 고효율로 폐플라스틱, 유기물의 분해를 실시할 수 있다. 또한, 상기 촉매는 폐플라스틱에 혼재하는 금속·무기물 등의 분리가 용이하다.
본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용되는 산화 티타늄 과립체의 「입자 지름」은 0.20 ~ 1.2 mm, 바람직하게는 0.30 ~ 1.0 mm, 더욱 바람직하게는 0.40 ~ 1.0 mm, 가장 바람직하게는 0.40 ~ 0.80 mm이다. 더욱 상세하게는, 사용 전의 산화 티타늄 과립체 전체의 70% 이상, 바람직하게는 80%이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상인 과립체의 입자 지름은 0.20 ~ 1.2 mm, 바람직하게는 0.3 ~ 1.0 mm, 더욱 바람직하게는 0.40 ~ 1.0 mm, 가장 바람직하게는 0.40 ~ 0.80 mm이다.
또한, 상기 과립체의 입자 지름 범위는 실시예 2의 결과로부터 얻을 수 있다. 나아가, 입자 지름의 중심 분포는 사용 전의 산화 티타늄에 있어서, 0.4 ~ 0.6 mm, 바람직하게는 약 0.50 mm이다. 나아가, 금속·무기물 특히 희귀금속(rare matal)등의 미분 금속이 혼재된 폐플라스틱·유기물을 분해하려면, 상기 산화 티타늄 과립체의 「입자 지름」은 상기 범위 중에서도 0.4 ~ 1.0 mm, 바람직하게는 0.5 ~ 0.8 mm이다. 즉, 입자 지름이 큰 산화 티타늄 과립체를 사용함으로써, 미분 금속·무기물의 회수율을 높일 수 있다.
본 발명의 「과립체의 형상이 거의 구형」인 것은 종래의 산화 티타늄 촉매의 형상과 비교하여 과립체(입자) 표면의 모서리가 완만해져 입자 형상의 구형 정도가 높은 것을 의미한다. 또한, 입자 형상의 구형 정도가 높은 것을 나타내는 지표로서 「진원도」, 「과립체(입자)가 미끄러지는 각도」, 「안식각도」등을 들 수 있다.
본 발명의 「진원도 측정 방법」은 하기의 조건 및 장치로 실시할 수 있다.
<조건>
도립형 현미경에 CCD 카메라를 장착해, 화상의 처리는 Image-Pro Plus에 의해 실시한다. 상세하게는, 산화 티타늄 과립체를 플라스틱 샬레로 겹쳐지지 않게 넣는다. 그리고 도립형 현미경을 이용하여 4배율로 화상을 캡쳐하고, Image-Pro Plus에 의해 진원도를 자동 측정한다.
<장치>
현미경 : 도립형 현미경 TMD-300 일본 광학(니콘),
CCD 카메라 : Nippon Roper Retiga 2000R (1600×1200pixels)
화상 처리 장치 : Nippon Roper, Image-Pro Plus
또한, 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용되는 산화 티타늄 과립체의 「진원도」는 1.00 ~ 2.00, 바람직하게는 1.00 ~ 1.50, 더욱 바람직하게는 1.00 ~ 1.40, 더더욱 바람직하게는 1.00 ~ 1.30, 가장 바람직하게는 1.00 ~ 1.20이다. 더욱 자세하게는, 사용 전의 상기 산화 티타늄 과립체 내의 70%이상, 바람직하게는 80%이상, 더욱 바람직하게는 90%이상인 과립체의 진원도가 1.00 ~ 2.00, 바람직하게는 1.00 ~ 1.50, 더욱 바람직하게는 1.00 ~ 1.40, 더더욱 바람직하게는 1.00 ~ 1.30, 가장 바람직하게는 1.00 ~ 1.20이다. 한편, 상기 과립체의 진원도 범위는 실시예 2의 결과로부터 얻을 수 있다.
본 발명의 「과립체가 미끄러지는 각도」는 하기의 조건으로 측정할 수 있다.
산화 티타늄 과립체 20 g을 유리판 상부에 올린 후, 상기 유리판을 수평(0도)으로부터 비스듬하게 하고, (1) 산화 티타늄 과립체가 미끄러지기 시작하는 각도, (2) 모든 과립체가 미끄러지는 각도를 측정한다.
또한, 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체의 「과립체가 미끄러지는 각도」수치는 하기와 같다.
(1) 과립체가 미끄러지기 시작하는 각도는 0.5 ~ 15.0 °, 바람직하게는 0.5 ~ 10.0 °, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 8.0 °, 가장 바람직하게는 0.5 ~ 5.0 °이다.
(2) 모든 과립체가 미끄러지는 각도는 2.0 ~ 30.0 °, 바람직하게는 2.0 ~ 25.0 °, 더욱 바람직하게는 2.0 ~ 22.0 °, 가장 바람직하게는 2.0 ~ 18.0°이다.
상기 과립체의 「과립체가 미끄러지는 각도」범위는 실시예 3의 결과로부터 얻을 수 있다.
본 발명의 「안식각도」는 하기의 방법으로 측정할 수 있다.
사용하지 않은 산화 티타늄 과립체 20 g를 로트로 낙하시키고, 산 모양의 층을 형성했을 때 경사면이 수평면과 이루는 모퉁이를 측정한다. 또한, 안식각도는 유동성이 좋은 분립체 일수록 작고, 반대로 분체 유동성이 좋지않은 분립체의 경우에는 커진다. 나아가, 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체의 「안식각도」는 15 ~ 35 °, 바람직하게는 20 ~ 35 °이다.
또한, 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체의 특성을 나타내는 다른 지표로서 「탭 밀도」가 있다. 본 발명에 있어서, 산화 티타늄 과립체의 탭 밀도는 하기와 같이 측정할 수 있다.
산화 티타늄 과립체 약 180 g을 200 mL 유리 메스 실린더에 투입하고, 상기 메스 실린더를 두께 10 mm의 고무 시트상으로 높이 50 mm의 위치로부터 반복해 10회 자유낙하시킨 후, 50 mm의 거리로부터 목재 판의 측면으로 10회 때려 맞추는 조작을 2회 반복한 후, 메스 실린더의 눈금을 읽어내 과립체의 용적 V(mL)로 하고, 과립체를 110 ℃의 온도로 3시간 건조한 후 중량 M(g)을 측정하며, 이에 근거하여 탭 밀도를 식 M/V로부터 구한다.
본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체의 「탭 밀도」는 1.00 g/mL ~ 1.80 g/mL, 바람직하게는 1.03g/mL ~ 1.60 g/mL, 더욱 바람직하게는 1.05g/mL ~ 1.40 g/mL이다.
또한, 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체의 특성을 나타내는 다른 지표로서 「마모율」이 있다. 본 발명에 따른 산화 티타늄 과립체의 마모율은 하기의 방법으로 측정을 할 수 있다.
도 1에 나타낸 마모율 측정 장치를 통해 측정한다. 즉, 상기 마모율 측정 장치는 내경 63 mm, 깊이 86 mm인 시료 용기 201에 교반기 202를 설치하고, 상기 교반기 202는 축체 203의 하단부에 각각 길이 20 mm인 타원 형상의 교반 날개 204 3매를 60˚간격으로 축체로부터 직경 방향으로 늘어나도록 설치한 것이며, 교반 날개는 각각 수평에 대해서 45˚의 각도를 가지도록 경사진다. 상기 교반 날개는 그 최하단이 시료 용기의 바닥으로부터 8 mm의 거리에 위치한다.
산화 티타늄 과립체의 마모율의 측정에 있어서, 200 mL 메스 실린더로 산화 티타늄 과립체 150 mL를 계량하여 중량을 기록한 후, 시료 용기에 전량을 투입해 300 rpm으로 30분간 교반기를 이용해 교반하고, 시료 용기로부터 시료를 꺼내 전량을 눈금이 0.5 mm인 체로 옮겨 상기 체를 통과한 시료의 중량을 측정한다. 이때, 시료의 마모율 A는 눈금이 0.5 mm인 체를 통과한 시료의 중량을 W로 하고, 측정에 제공된 시료의 중량을 W0로 할 때, A=(W/W0)×100(%)이다.
본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체의 「마모율」은 2.0 중량% 이하, 바람직하게는 1.5 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 1.0 중량% 이하이다.
또한, 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체의 특성을 나타내는 다른 지표로서 「비표면적」이 있다. 본 발명에 따른 산화 티타늄 과립체의 비표면적은 하기의 방법으로 측정을 할 수 있다.
본 발명에서는 BET법을 사용해서 측정한다. 자세한 내용은 하기와 같다.
BET법은 분체 입자 표면에 흡착 점유 면적을 알고 있는 분자를 액체질소의 온도로 흡착시켜 흡착량으로부터 시료의 비교표면적을 측정하는 방법이다. 본 발명에서는 비교표면적 측정장치로 2300형 자동측정 장치(제조원 시마즈제작소(島津製作所(株))를 사용한다. 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체의 「비표면적」은 30 m2/g 이상이며, 바람직하게는 33 m2/g ~ 65 m2/g, 더욱 바람직하게는 35 m2/g ~ 50 m2/g이다. 또한, 사용하지 않은 산화 티타늄 과립체로 이루어지는 촉매의 비표면적은 35 m2/g ~ 50 m2/g이다. 이처럼 비표면적이 큰 만큼 과립체와 폐플라스틱과의 접촉면이 커지고, 분해 효율을 향상시킬 수 있다. 그러나, 비표면적이 과도하게 크면 내열성이 약해지고, 과립체가 무너지기 쉬워 분말화되기 쉬워진다.
또한, 본 발명의 「산화 티타늄 과립체로 이루어지는 촉매」는 활성 성분으로서의 산화 티타늄 세공 용적이 0.05 ml/g ~ 0.70 ml/g, 바람직하게는 0.07 ml/g ~ 0.50 ml/g, 더욱 바람직하게는 0.10 ml/g ~ 0.30 ml/g이다. 산화 티타늄 과립체로 이루어지는 촉매의 세공 용적 측정 방법은 공지된 방법을 이용할 수 있지만, 본 발명에서는 수은 압입법을 사용해 측정한다. 자세한 것은 하기와 같다.
수은 압입법은 수은의 표면장력이 큰 것을 이용하여 분체의 세공에 수은을 침수시키기 위한 압력을 가하여 압력과 압입된 수은량으로부터 세공 용적을 측정하는 방법이다. 본 발명에서는, Thermo Finnigan 사의 포로시미터(수은 압입식 최고 압력 :200MPa)를 사용했다.
본 발명에 따른 「산화 티타늄 과립체로 이루어지는 촉매」는 상기 특성을 가짐으로써, 장시간에 걸쳐서 폐플라스틱, 유기물을 고효율로 분해할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 「산화 티타늄 과립체로 이루어지는 촉매」는 산화 티타늄 과립체의 입자 지름 분포가 종래의 산화 티타늄 촉매의 입자 지름 분포보다 좁다. 따라서, 산화 티타늄 과립체의 입자 분포보다 큰 체 및 작은 체를 사용하여, 상기 과립체와 이물질(플라스틱에 혼재하는 금속·무기물 등)을 용이하게 분리할 수 있다.
본 발명에 따른 「산화 티타늄 과립체의 제조 방법」은 상기 무기산 화합물의 분쇄물을 이산화 티타늄 졸, 실리카 졸, 알루미나 졸 및 산화 지르코늄 졸로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 졸의 존재하에 교반 조립(造粒)하여 구상의 과립으로 제조한 후, 400 ~ 850 ℃ 범위의 고온으로 가열한다. 그리고, 체로 분류함으로써 입경이 0.15 mm ~ 1.20 mm 범위이고, 고온에서 가열된 과립체를 제조한다. 상기 교반 조립은 잘 알려져 있듯이, 분체(본 발명에 있어서는 상기 무기산 화합물의 분체)와 액체 바인더(본 발명에 있어서는 상기 졸)를 교반하여, 졸에 의한 분체의 응집 및 고속 교반 날개에 의한 전단효과에 의해 상기 분체의 압밀화된 응집체를 얻는 조립을 의미하며, 이용되는 졸의 양, 교반 날개의 회전수, 조립 시간 등에 의해서 제조되는 응집체의 압밀도나 입도를 임의로 조절할 수 있다.또한, 교반 조립 장치의 조립 용기 내 바닥판을 적절하게 선택함으로써 제조되는 응집체의 형상을 더욱 구형화 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 무기산 화합물을 교반 조립하기 위한 조립장치는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 (주) 나라 기계 제작소((株)奈良機械製作所)의 혼합 조립기인 NMG 시리즈, 후카에 파우테크 (주)의 하이 스피드 믹서나 하이플렉스그랄, 일본 아이릿히(주)의 아이릿히 인텐시브 믹서(아이릿히 역류식 고속 혼합기), (유) G-LABO의 고속 교반 조립기 HSG 시리즈, (주) 달튼의 혼련·고속 교반 조립기 SPG 시리즈나 고속 혼합·세립기 스파르탄·류자, (주) 파우레크의 버티컬·그라뉼레이터 VG-CT 시리즈 등이 바람직하게 이용된다.
상기 무기산 화합물을 상기 졸의 존재하에 교반 조립하여 숨겨 얻을 수 있는 과립의 구상성을 더욱 향상시킴과 동시에, 입도 분포를 더욱 정밀하도록 하기 위해서 교반 조립하여 얻을 수 있는 과립을 상기 졸의 존재하에 전동 조립 및 유동층 조립으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 방법으로 더욱 조립할 수 있다.
상기 조립에 있어서, 제조되는 과립을 더욱 딱딱하게 하고, 마모성을 더욱 향상시키기 위해서 상기 졸과 함께 상기 무기산 화합물의 분쇄물 또는 상기 졸을 건조 및 고온에서 가열시킨 후, 분쇄하여 얻을 수 있는 분쇄물과의 혼합물을 이용할 수 있다.
전동 조립은 이미 잘 알려져 있듯이 분체와 액체 바인더의 혼합물에 전동 운동을 주고, 응집알갱이를 얻는 조립법을 의미하며, 유동층 조립 또한 이미 잘 알려져 있듯이 분체의 유동층에 액체 바인더를 공급하고, 입자 간의 바인더에 의한 가교를 형성시켜 응집알갱이를 얻는 조립법을 의미한다. 이와 같이, 상기 무기산 화합물을 교반 조립한 후, 전동 조립 및 유동층 조립으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 방법으로 더욱 조립한 후, 상기한 바와 같이, 400 ~ 850 ℃ 범위의 고온으로 가열하며, 이 후 체로 분류하여 입경이 0.1 mm ~ 1.2 mm의 범위인 입자를 포집함으로써 필요한 입도를 가지는 과립체를 본 발명에 따른 촉매로서 제조할 수 있다.
상기 조립을 위한 전동 조립기 또는 유동층 조립기(복합형 조립기)는 본 발명에 있어서, 특별히 한정되는 것은 아니지만 예를 들면, (주) 달튼의 유동층 조립 장치 「뉴/마르메라이저」나 구형정립기 「마르메라이저」, (주) 파우레크의 유동층 조립 장치나 전동 유동 코팅 장치 「멀티플렉스」시리즈 등이 있다.
본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 사용되는 폐플라스틱·유기물의 분해 장치는 공지된 어떠한 분해 장치도 좋다. 그러나, 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 사용하는 산화 티타늄 과립체는 분해 효율이 매우 높기 때문에, 종래의 배치(batch)식 분해 장치보다 과립체와 폐플라스틱·유기물의 접촉 효율이 높은 촉매 순환식 폐플라스틱·유기물의 분해 장치가 바람직하다. 한편, 촉매 순환식 폐플라스틱·유기물의 분해 장치는 국제 공개 2007/122967호 공보에 기재되어 있다.
상기 폐플라스틱·유기물의 분해 장치에 있어서, 상기 폐플라스틱·유기물 처리 장치는 산화 촉매 처리 장치 및/또는 환원 촉매 처리 장치를 더욱 포함하며, 더욱 바람직하게는 석회 중화 처리 장치를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 분해 방법에서 사용되는 분해 장치는 하기의 장치 중 하나 이상의 임의 수단을 포함할 수 있다.
(1) 알루미나 촉매 처리 수단
(2) 폐플라스틱·유기물의 파쇄수단
(3) 담체 가스 공급 수단
(4) 폐플라스틱·유기물 처리 장치의 반응조로부터 배출되는 비산한 금속·무기물 및/또는 촉매를 회수하는 수단
(5) 사이클론 집진 수단(제 1 집진 수단)
(6) 버그 필터 집진 수단(제 2 집진 수단)
(7) 열교환수단
(8) 프리히터 수단
(9) 배기 블로어-수단
(10) 냉각 수단
(11) 열회수 수단
(12) 염화수소 연속 측정 수단
(13) CO 연속 측정 수단
(14) 경보 수단
(15) 산화 촉매 처리 수단·환원 촉매 처리 수단
본 발명에 따른 「폐플라스틱·유기물의 분해 시스템」은 상기 장치 외 기재의 분해 장치를 포함하고, 더욱 본 발명에 최적인 입자 특성을 가지는 산화 티타늄의 과립체를 사용하여 폐플라스틱·유기물의 분해를 수행하는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법 또는 분해 시스템에는 예를 들어, 처리하는 폐플라스틱이 폴리염화비닐, 폴리우레탄, 테플론(등록상표) 등의 여러가지 의료 폐기물 플라스틱인 경우 처리 공정 중 염화수소, 유황 화합물, 불화 수소, 시안 가스, 질소 함유 화합물이 생성된다. 염화수소 등을 그대로 대기 방출시킬 수 없다. 따라서, 바람직하게는 석회 중화 처리 장치를 포함한다.
산화 티타늄 과립체로 이루어지는 촉매와 폐플라스틱의 교반은 반응 용기의 용적량, 교반 날개의 형상 및 교반 방법에 따라 차이가 있지만, 회전수는 5 rpm ~ 70 rpm, 바람직하게는 10 rpm ~ 40 rpm이다. 또한, 반응 용기가 배치(batch) 방식 또는 순환 방식인 경우에도 동일한 회전수가 바람직하다. 이는 회전수가 너무 높으면 산화 티타늄의 마모가 크고, 회전수가 낮으면 산화 티타늄과 폐플라스틱 및/또는 유기물의 접촉 효율이 떨어지는 것을 고려한 값이다.
본 발명에 따른 분해 방법 또는 분해 시스템에 적용할 수 있는 폐플라스틱, 유기물은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 범용 열가소성 플라스틱 및 열 강화성 플라스틱을 본 발명의 방법에 따라 분해하여 가스화할 수 있다. 또한, 폐플라스틱, 유기물은 파쇄하여 각각이 수 mm3 정도의 크기인 것이 분해 효율에 있어서 바람직하지만, 파쇄하지 않고도 분해 처리할 수 있다.
본 발명에 따른 폐플라스틱, 유기물 분해 방법으로 분해할 수 있는 대상은 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리우레탄, 폴리염화비닐 및 테플론(등록상표)인 플라스틱과 기저귀, 인공투석 장치, 항암제, 유전자 연구 관계 처리물, 세균·미생물 처리물, 정보 단말물, 기밀 정보물(예를 들어, CD-R 등), 오일류(예를 들어, 실리콘 오일 등), 자동차·가전 폐플라스틱, 유가물(有價物) 금속 회수, 유기물과 금속 무기물의 분리 등을 들 수 있지만, 유기물을 포함한다면 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 의료 폐기물의 경우에는 용도에 따라 스테인리스, 알루미늄 등의 금속이 혼재하고 있거나 표면에 금속이 증착, 첩착 등이 되어 있다.
폐플라스틱이란 사용이 끝난 플라스틱만을 대상으로 하는 것이 아니라, 미사용이지만 불필요한 플라스틱, 유기물도 대상으로 한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 아무런 한정되지 않는다.
<실시예 1> 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체의 제조
하기와 같은 복수의 방법에 의해 본 발명에서 이용하는 산화 티타늄을 제조하였다. 자세한 것은 하기와 같다.
(1) 산화 티타늄의 과립체 1
황산법에 따르는 산화 티타늄 제조 공정 중 가수분해 공정에서 얻어지는 티타늄 수산화물 슬러리(slurry)를 여과, 세척하고 이를 리펄프(repulp)하여 슬러리(slurry) A를 얻었다. 상기 슬러리(slurry) A에 졸화제로써 초산을 첨가하여 티타늄 산화물의 졸 B를 얻었다. 상기 졸 B의 일부는 100 ℃의 온도로 가열, 건조하여 건조 겔화 하고, 이를 전기로에서 500 ℃의 온도로 3시간 동안 가열하여 산화 티타늄 소성물 C를 얻었다.
상기 산화 티타늄소성물 C를 분쇄하여 얻은 분쇄물을 (주) 달튼의 고속 교반 조립기 SPG-25를 이용하여 교반 날개 250 rpm, 고속 초퍼 3000 rpm의 조건하에 물로 5배 희석한 상기 졸 B를 분무하면서 조립(造粒)하여 산화 티타늄 입자를 얻었다. 상기 산화 티타늄 입자를 100 ℃의 온도로 3시간 동안 건조하고, 이 후 600℃의 고온으로 가열하며, 눈금이 1.19 mm와 0.104 mm인 체로 분류하여 입경이 0.1 mm ~ 1.2 mm인 과립체 100 중량%를 제조하였다.
본 발명에 있어서, 입경이 0.1 mm ~ 1.2 mm인 과립체는 스테인리스제 철망으로 이루어지는 15 메쉬 표준 체(선경 0.5 mm, 눈금 1.19mm)와 150 메쉬(선경 0.065 mm, 눈격차 0.104mm)표준 체를 이용하여 분류되고, 15 메쉬 체를 통과하되(통과분), 150 메쉬 체는 통과하지 못한(잔류분) 것을 의미한다.
자세하게는 하기와 같은 방법으로 입경이 0.1 mm ~ 1.2 mm인 과립체를 제조하였다. (주) 요시다 제작소의 로우 탭식 표준 체 진탕기의 상부 덮개에 상기 15 메쉬 표준체를 달고, 밑받침 접시에 상기 150 메쉬 표준체를 달았으며 15 메쉬 표준체 상부에 산화 티타늄 과립체 100 g를 시료로서 공급한 후 진탕 회전수 300 rpm, 타수(打數) 150 회/분으로 3분간 체로 분류하여 15 메쉬 체를 통과하되(통과분), 150 메쉬 체는 통과하지 못한(잔류분) 입경이 0.1 mm ~ 1.2 mm인 과립체를 제조하였다.
상기 제조된 산화 티타늄 과립체는 BET법을 통한 비표면적이 60 m2/g이고, 수은 압입법에 따르는 세공 용적이 0.15 mL/g이며, 탭 밀도는 1.16 g/mL였다. 또한, 마모율은 0.3%인 것으로 나타났다.
(2) 산화 티타늄의 과립체 2
실시예 1에서 얻을 수 있는 티타늄 수산화물의 슬러리(slurry) A를 100 ℃의 온도로 가열, 건조하여 건조 겔화 하고, 이를 전기로에서 500 ℃의 온도로 3시간 동안 가열한 후, 분쇄 처리하여 산화 티타늄 소성물 D의 분쇄물을 얻었다. 상기 산화 티타늄 소성물 D의 분쇄물 50 중량%와 상기 산화 티타늄 소성물 C의 분쇄물 50 중량%를 혼합했다.
상기 산화 티타늄 소성물 D의 분쇄물 50 중량%와 산화 티타늄 소성물 C의 분쇄물 50 중량%의 혼합물을 실시예 1과 동일하게 수행하여 얻어진 입자를 건조, 가열하고, 체로 분류하여 입경이 0.1 mm ~ 1.2 mm인 과립체를 제조하였다.
이를 통해 제조된 산화 티타늄 과립체의 비표면적은 62 m2/g, 세공 용적 0.28 mL/g, 탭 밀도 1.06 g/mL, 마모율은 1.0%인 것으로 나타났다.
(3) 산화 티타늄의 과립체 3
실시예 1에서 얻을 수 있는 산화 티타늄 과립을 전동 조립기 「마르메라이저」를 이용하여 실시예 1에서 얻을 수 있는 산화 티타늄 C의 분쇄물과 물로 4배 희석한 상기 졸 B를 분무하며 더욱 구상의 형태로 정립한 후, 구형으로 정립된 입자를 실시예 1과 동일하게 수행하여 입경이 0.1 mm ~ 1.2 mm의 범위인 과립체를 제조하였다.
상기 제조된 산화 티타늄 과립체는 비표면적이 59 m2/g, 세공 용적 0.17 mL/g, 탭 밀도 1.18 g/mL, 마모율은 0.3%인 것으로 나타났다.
(4) 산화 티타늄의 과립체 4
실시예 1에서 얻은 티타늄 산화물의 졸 B와 텅스텐산 암모늄을 혼합했다. 상기 혼합물을 100 ℃의 온도로 가열, 건조하고, 건조 겔화 한 후, 이를 전기로에서 500 ℃의 온도로 3시간 동안 가열하여 티타늄/텅스텐 복합 산화물(산화 티타늄/산화 텅스텐 중량비 90:10)인 가열물을 얻었다.
상기 티타늄/텅스텐 복합 산화물 E인 가열물을 분쇄하여 분쇄물을 얻었다. 상기 분쇄물을 (주) 달튼의 고속 교반 조립기 SPG-25형을 이용하여 교반 날개 250 rpm, 고속 초퍼(chopper) 3000 rpm의 조건으로, 물로 5배 희석한 상기 졸 B를 분무하며 조립하여 티타늄/텅스텐 복합 산화물 과립을 얻었다.
이후, 상기 과립을 구형정립기 「마르메라이저」를 이용하여 상기 티타늄/텅스텐 복합 산화물 E인 가열물의 분쇄물과 물로 4배 희석한 전기 졸 B를 분무하면서 더욱 구상의 형태로 정립 한 후, 구형으로 정립된 과립을 실시예 1과 동일하게 수행하여, 입경이 0.1 mm ~ 1.2 mm인 과립체를 제조하였다.
상기 제조된 산화 티타늄 과립체의 비표면적은 69 m2/g이며, 세공 용적은 0.2 ml/g이며, 탭 밀도는 1.20 g/ml이며, 마모율은 0.5%인 것으로 나타났다.
<종래의 산화 티타늄 과립체 제조>
실시예 1과 동일하게 수행하여 입경이 1.2 mm 이상인 산화 티타늄 과립(컨트롤 1)을 제조하였다. 또한, 실시예 1과 동일하게 수행하여 입경이 0.1 mm 이하인 산화 티타늄(컨트롤 2) 과립체를 제조하였다.
<실시예 2> 산화 티타늄 과립체의 입자 지름 및 진원도 측정
실시예 1에서 얻을 수 있던 2개의 산화 티타늄 과립체 획분(L획분, M획분)의 입자 지름 및 진원도를 측정했다. 자세한 것은 하기와 같다.
도립형 현미경에 CCD 카메라를 장착하였다. 화상의 처리는 Image-Pro Plusㄹ를 이용하였다. 상세하게는, 산화 티타늄 과립체를 3 cm의 플라스틱 샬레로 겹쳐지지 않게 넣었다. 이 후, 하기와 같이 도립형 현미경을 이용하여 4배율로 화상을 촬영하고 Image-Pro Plus에 의해 최장 반경, 최소 반경 및 진원도를 자동 계측하였다.
현미경 : 도립형 현미경 TMD-300 일본 광학(니콘)
CCD 카메라 : Nippon Roper Retiga 2000R(1600×1200pixels)
화상 처리 장치 : Nippon Roper, Image-Pro Plus
상기 입자 지름의 결과는 도 2(M획분) 및 도 3(L획분)에 나타내었다. M획분의 입자 반경 범위는 0.05 mm ~ 0.6 mm였다(도 2 A,B). L획분의 입자 반경 범위는 0.25 mm ~ 0.48 mm였다(도 3 A,B). 따라서, 상기 산화 티타늄 과립체 내의 70% 이상인 과립체의 입자 지름(반경의 2배)은 0.2 mm ~ 1.0 mm, 나아가 0.3mm~1.0 mm의 범위였다.
상기 진원도의 결과는 도 2(M획분) 및 도 3(L획분)에 나타내었다. M획분의 진원도 범위는 1.02 ~ 1.24였다(도 2C). L획분의 진원도 범위는 1.09 ~ 1.17이었다(도 3C). 따라서, 상기 산화 티타늄 과립체 내의 70%이상인 과립체의 진원도는 1.00 ~ 1.50, 나아가 1.00 ~ 1.30의 범위였다.
<실시예 3> 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체가 구르는 경사각의 측정
실시예 1에서 얻을 수 있는 2개의 산화 티타늄 과립체 획분(L획분, M획분)의 구르는 경사각을 측정하였다. 자세한 것은 하기와 같다.
컨트롤로서 산화 티타늄 촉매(사카이 화학공업(주) SSP-G Lot.051108) 및 입자 지름이 작은 산화 티타늄(입자 지름이 0.1 mm 이하)을 사용했다. 산화 티타늄 과립체 20 g를 유리판 상부에 올린 후, 상기 유리판을 수평(0도)으로부터 비스듬하게 하고 (1) 산화 티타늄 과립체가 미끄러지기 시작하는 각도, (2) 모든 과립체가 미끄러지는 각도를 측정했다.
상기 측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다. 실시예 1에서 얻을 수 있는 2개의 산화 티타늄 과립체 획분(L획분, M획분)의 과립체가 미끄러지기 시작하는 각도는 1.5 ~ 2.5 °였다. 한편, 실시예 1에서 얻을 수 있는 2개의 산화 티타늄 과립체획분(L획분, M획분)의 모든 과립체가 미끄러지는 각도는 9.0 ~ 10.0 °였다. 실시예 1에서 얻을 수 있는 2개의 산화 티타늄 과립체 획분(L획분, M획분)의 과립체가 구르는 경사각은 컨트롤과 비교하여 낮은 값 이었다.
M획분 L획분 미사용 시판품 사용된 시판품 입경이 작은 산화 티타늄
과립체가 미끄러지는 각도 2.0 ~ 2.5 ° 1.5 ~ 2.0 ° 25 ° 20 ° 25 °
모든 과립체가 미끄러지는 각도 15.0 ~ 16.0 ° 9.0 ~ 10.0 ° 45 ° 40 ° 29 °
<실시예 4> 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체의 처리 능력 확인
본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체의 처리 능력을 종래의 산화 티타늄 등과 비교하였다. 각각의 조건 및 사용하는 장치는 하기와 같다.
1. 실험장치(반응 용기) : 교반형 분해 실험기(2200mL)
2. 도입 공기 유량 : 50L/min
3. 반응 용기 내 온도 : 450 ~ 550 ℃
4. 사용한 촉매 : 700 g
실시예 1에서 얻을 수 있는 산화 티타늄 과립체 1(M화분)
종래의 산화 티타늄 촉매(사카이 화학공업(주) SSP-G Lot.051108)
실시예 1에서 얻을 수 있는 컨트롤 1
실시예 1에서 얻을 수 있는 컨트롤 2
5. 폐플라스틱 : 폴리에틸렌 펠렛(pellet)
6. 투입량 : 0.7 g/min, 1.2 g/min, 1.5 g/min, 2.0g/min
또한, 가스 농도(NO/NOx, CO, CO2, O2, SO2)의 측정은 가스 농도 연속 측정기 PG-250(제조원: 호리바 제작소)를 이용했다.
<산화 티타늄의 과립체 1의 결과>
산화 티타늄 과립체 1의 처리 능력 결과는 도 4 ~ 도 7에 나타내었다. 폴리에틸렌 펠렛(pellet) 0.7 g/min 투입하는 경우(도 4), 각 가스의(NO/NOx, CO, CO2, O2, SO2)농도변화가 없었다. 또한, 투입된 폴리에틸렌 펠렛(pellet)이 모두 분해된 것을 확인했다.
폴리에틸렌 펠렛(pellet) 1.5 g/min 투입하는 경우(도 5), 투입 직후 CO 농도 및 SO2 농도가 조금 상승했다. 그러나, CO 농도 및 SO2 농도는 곧바로 저하됐다.또한, 투입된 폴리에틸렌 펠렛(pellet)이 모두 분해된 것을 확인했다.
폴리에틸렌 펠렛(pellet) 2.0 g/min 투입하는 경우(도 6, 7), CO 농도가 상승했다. 그러나, CO 농도는 곧바로 저하됐다. 또한, 투입된 모든 폴리에틸렌 펠렛이 분해된 것을 확인했다. 나아가 반응 용기 내의 산화 티타늄 과립체 량은 변화하지 않았다.
상기 결과를 보았을 때, 산화 티타늄 과립체 1은 본 실시예로 규정된 조건하에서는 1분 당 2.0 g 이상의 폐플라스틱을 분해할 수 있다.
<종래의 산화 티타늄 촉매 결과>
종래의 산화 티타늄 촉매의 결과는 도 8에 나타내었다. 폴리에틸렌 펠렛(pellet)을 0.7 g/min 투입하는 경우, CO 농도가 약 500 ppm 까지 상승했다. 또한, 상기 CO 농도는 시간이 경과하여도 감소되지 않았다. 폴리에틸렌 펠렛(pellet)을 1.2 g/min 투입하는 경우, CO 농도가 약 700 ppm 까지 상승했다. 또한, 상기 CO농도는 시간이 경과하여도 감소되지 않았다. 나아가, SO2 농도는 약 15 ppm 까지 상승했다.
폴리에틸렌 펠렛(pellet)을 1.5 g/min 투입하는 경우, CO 농도가 1000 ppm을 넘었다. 또한, 상기 CO 농도는 시간이 경과하여도 감소되지 않았다. 나아가, SO2 농도는 약 40 ppm 까지 상승했다. 상기 측정 후, 폴리에틸렌 펠렛(pellet)은 반응 용기 내에 남아 있었다.
상기 결과를 보았을 때, 종래의 산화 티타늄 촉매는 본 실시예로 규정된 조건하에서는 1분 당 0.7 g의 폐플라스틱을 분해할 수 없다.
<실시예 1에서 얻을 수 있는 컨트롤 1의 결과>
실시예 1에서 얻을 수 있는 컨트롤 1은 상기 종래의 산화 티타늄 촉매의 결과와 동일하게 1분 당 0.7 g의 폐플라스틱을 분해할 수 없었다.
<실시예 1에서 얻을 수 있는 컨트롤 2의 결과>
실시예 1에서 얻을 수 있는 컨트롤 2는 상기 종래의 산화 티타늄 촉매의 결과와 동일하게 1분 당 0.7 g의 폐플라스틱을 분해할 수 없었다. 또한, 반응 용기 내의 산화 티타늄 과립체는 비산에 의해 약 2할이 감소하였다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체의 처리 능력은 종래 제품의 처리 능력과 비교하여 약 3배 이상인 것을 알 수 있었다.
<실시예 5> 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체와 이물질의 분리 능력 확인
본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체와 이물질의 분리 능력을 종래의 산화 티타늄과 비교하였다. 자세한 것은 하기와 같다.
상기 실시예 1의 산화 티타늄 과립체 1과 이물질(모의 쓰레기: 철제 철사)을 혼합한 후에, 상기 과립체의 입자 분포보다 큰 체 및 작은 체를 사용하여 산화 티타늄 과립체와 이물질의 혼합물로부터 상기 이물질을 회수했다. 종래의 산화 티타늄에도 동일하게 수행하였다.
본 발명에 따른 산화 티타늄 과립체를 사용했을 경우에는 종래의 산화 티타늄을 사용했을 경우와 비교하여 분명하게 이물질의 회수 효율이 높았다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에서 이용하는 산화 티타늄 과립체는 종래의 산화 티타늄 촉매와 비교하여 과립체와 이물질을 용이하게 분리할 수 있다.
그 외, 본 발명에 따른 모든 실시예는 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자의 지식에 근거해 여러 가지의 개량, 수정, 변경을 더한 형태로 실시할 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 최적인 입자 특성을 가지는 산화 티타늄 과립체를 사용하는 방법은 종래의 산화 티타늄을 사용하는 방법과 비교하여 수 배의 폐플라스틱 및 유기물의 처리 능력을 제공할 수 있다.
201 : 시료 용기
202 : 교반기
203 : 축체
204 : 교반 날개

Claims (5)

  1. 활성 성분이 산화 티타늄인 산화 티타늄 과립체로 이루어지는 촉매와 폐플라스틱 및/또는 유기물을 420 ~ 560 ℃의 온도범위에서 가열하면서 교반하는 공정을 포함하는 폐플라스틱 및/또는 유기물을 가스화하는 폐플라스틱·유기물의 분해 방법에 있어서, 상기 촉매의 특성은 하기와 같은 것을 특징으로 하는 폐플라스틱·유기물의 분해 방법.
    (1) 과립체의 형상이 거의 구형이다
    (2) 과립체 전체 중 70%이상의 과립체는 입자 지름이 0.2 mm ~ 1.0 mm이다
  2. 제1항에 있어서, 상기 과립체 전체 중 70%이상의 과립체는 입자 지름이 0.3 mm ~ 1.0 mm인 것을 특징으로 하는폐플라스틱·유기물의 분해 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 형상이 거의 구형인 과립체의 특성은 하기와 같은 것을 특징으로 하는 폐플라스틱·유기물의 분해 방법.
    (1) 과립체가 미끄러지기 시작하는 각도는 0.5 ~ 15.0 °이다
    (2) 모든 과립체가 미끄러지는 각도는 2.0 ~ 30.0 °이다
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 과립체의 탭 밀도는 1.05 g/mL ~ 1.4 g/mL의 범위인 것을 특징으로 하는 폐플라스틱·유기물의 분해 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 과립체의 비표면적은 35 m2/g ~ 50 m2/g의 범위인 것을 특징으로 하는 폐플라스틱·유기물의 분해 방법.
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