KR20120087894A - 유리 플릿 및 이것을 사용한 카본 미립자의 산화 방법 - Google Patents

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Abstract

산화물 환산으로 60~80 중량% 의 SiO2 와 9~20 중량% 의 Al2O3 와 3~12 중량% 의 K2O 와 3~12 중량% 의 Na2O 를 함유하는 유리 플릿.

Description

유리 플릿 및 이것을 사용한 카본 미립자의 산화 방법{GLASS FRIT AND METHOD FOR OXIDATION OF CARBON MICROPARTICLES USING SAME}
본 발명은 유리 플릿과 이것을 사용한 카본 미립자의 산화 방법에 관한 것이다.
내연기관, 소각로, 석유 정제 설비 혹은 외연 기관 등으로부터의 배기 가스 중에 함유되는 카본 미립자를 이산화탄소로 산화시키는 방법으로서 분자상 산소의 존재하에서 카본 미립자를 산화 촉매와 접촉시키는 방법이 알려져 있다. 이러한 촉매로는 귀금속의 미립자를 담체 상에 담지시킨 촉매가 알려져 있다. 이러한 귀금속으로서는 백금 등이 이용되고 있고, 이러한 담체로서는 지르코니아, 실리카, 알루미나 등의 결정질 담체가 이용되고 있다 (일본 공개특허공보 2002-35587호 참조).
그러나, 이러한 종래의 촉매에서는 귀금속이 이용되고 있기 때문에 이러한 종래의 촉매는 제조 비용이 높다.
일본 공개특허공보 2002-35587호
본 발명의 목적은 유리 플릿 및 이것을 사용한 카본 미립자의 산화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 하기 ＜1＞, ＜2＞ 및 ＜3＞ 을 제공한다.
＜1＞ 산화물 환산으로 60~80 중량% 의 SiO2 와 9~20 중량% 의 Al2O3 와 3~12 중량% 의 K2O 와 3~12 중량% 의 Na2O 를 함유하는 유리 플릿.
＜2＞ 산화물 환산으로 0.1 중량% 이하의 CaO 를 함유하는 ＜1＞ 에 기재된 유리 플릿.
＜3＞ ＜1＞ 또는 ＜2＞ 에 기재된 유리 플릿 및 분자상 산소의 공존 하에서 카본 미립자를 가열하는 카본 미립자의 산화 방법.
본 발명의 유리 플릿은 귀금속을 함유하지 않기 때문에 저렴하다. 또, 본 발명의 유리 플릿은 카본 미립자의 산화 촉매로서 효과적으로 작용한다. 본 발명의 유리 플릿과 분자상 산소의 공존 하에서, 카본 미립자를 가열함으로써, 그 카본 미립자의 산화를 비교적 저온에서 실시할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
(유리 플릿)
유리 플릿이란 플레이크상 또는 분말상의 유리를 말한다. 본 발명의 유리 플릿은 산화물 환산으로 60~75 중량% 의 SiO2 와 9~20 중량% 의 Al2O3 와 3~12 중량% 의 K2O와 4~12 중량% 의 Na2O 를 함유한다. 상기 함유량이 상기 범위 밖이면 유리 플릿은 카본 미립자의 산화 촉매로서의 작용이 열등하다.
본 발명의 유리 플릿은 규소, 알루미늄, 칼륨, 나트륨 및 산소 이외의 원소를 함유해도 된다. 본 발명의 유리 플릿이 원소로서 칼슘을 함유하는 경우에 본 발명의 유리 플릿은 산화물 환산으로 0.1 중량% 미만의 CaO 를 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명의 유리 플릿이 0.1 중량% 미만의 CaO 를 함유하면 카본 미립자의 산화를 더욱 저온에서 실시할 수 있다.
(제조 방법)
본 발명의 유리 플릿은 일반적인 용융-급냉-분쇄법에 의해 제조 할 수 있다. 즉, 유리를 구성하는 산화 규소, 알루미나, 알칼리 금속 화합물 (예를 들어 탄산나트륨, 탄산칼륨 등의 알칼리 금속 탄산염) 등의 주원료와 그 밖의 부원료를 함께 백금 도가니 등의 용기에 넣어 유리의 융점보다 200~300℃ 높은 온도의 용융로 내에서 가열 용융시켜 얻어진 용융물을 충분히 균질화시킨다. 그 후, 얻어진 균질한 용융물을 물속에 투입하는 등의 방법으로 냉각시킴으로써 유리화하고, 얻어진 유리를 분쇄시킴으로써 유리 플릿을 제조할 수 있다. 유리의 부원료는 유리의 융점, 결정화 온도, 열팽창 계수, 유전율 등 유리의 물성치에 영향을 준다. 유리의 부원료로서는, 유리의 주원료 이외의 물질로서, 유리 물성을 변화시키는 물질이면 특별히 한정되지 않고, CaO, MgO, ZnO, ZrO2, F, B2O3 등을 들 수 있다. 또한 유리의 융점이란 그 점도가 104 dpa/s 이하가 되는 온도를 말한다.
(카본 미립자의 산화 방법)
본 발명의 유리 플릿은, 카본 미립자의 산화 촉매로서 사용할 수 있다. 본 발명의 카본 미립자의 산화 방법은, 분자상 산소와 본 발명의 유리 플릿과의 공존 하에서, 카본 미립자를 가열하는 방법이다. 본 발명 방법에 있어서, 카본 미립자의 가열시, 본 발명의 유리 플릿과 카본 미립자는 접촉하고 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 유리 플릿은 카본 미립자의 산화 촉매로서 효과적으로 작용한다. 본 발명 방법에서는 600~650℃ 정도의 비교적 저온에서 카본 미립자의 산화를 실시할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명하겠지만 본 발명이 이하의 실시예의 양태에만 한정되는 것은 아니다.
(유리 플릿 A, B, C 및 D 의 제조)
표 1 에 기재된 원소의 중량비가 되도록 유리 플릿의 각 원료를 혼합하고, 얻어진 혼합물을 가열 용융하고, 얻어진 용융물을 충분히 균질화하고, 얻어진 균질한 용융물을 냉각하여 유리화하고, 얻어진 유리를 분쇄함으로써 표 11 에 기재된 유리 플릿 A, B, C 및 D 를 얻을 수 있다.
Figure pct00001
(실시예 1)
유리 플릿 A 4.5 g 과 카본 블랙 분말 (덴키화학공업 (주) 제, 제품명 「덴카블랙」 평균 입경 36 nm) 0.5 g 을 유발을 이용해서 혼합하여 시료를 얻었다. 얻어진 시료에서는, 유리 플릿과 카본 블랙 분말이 접촉 하고 있다. 이 시료의 카본 산화 온도를 확인하기 위해서, 열중량 (TG-DTA) 측정 장치 (SII 나노테크놀로지 (주) 사 제, 「TG/DTA6300」) 를 이용하여 공기 분위기 하에서, 유량 200 ml/min, 승온 속도 10℃／분으로 실온으로부터 800℃ 까지 승온시키면서, 카본의 산화 개시 온도를 조사한 결과, 카본의 산화 개시 온도는 594 ℃ 이었다.
(실시예 2)
유리 플릿 A 대신에, 유리 플릿 B 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 마찬가지로 카본의 산화 개시 온도를 조사한 결과, 카본의 산화 개시 온도는 595 ℃ 이었다.
(실시예 3)
유리 플릿 A 대신에 유리 플릿 C 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 마찬가지로 카본의 산화 개시 온도를 조사한 결과, 카본의 산화 개시 온도는 650℃ 이었다.
비교예 1
유리 플릿 A 대신에 유리 플릿 D 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 마찬가지로 카본의 산화 개시 온도를 조사한 결과, 카본의 산화 개시 온도는 704 ℃ 이었다.
비교예 2
유리 플릿 A 대신에 후쿠시마 장석 (토카이 세라믹스 사제) 을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 마찬가지로 카본의 산화 개시 온도를 조사한 결과, 카본의 산화 개시 온도는 731 ℃ 이었다.
참고예
카본 블랙 분말 (덴키화학공업 (주) 제, 제품명 「덴카블랙」평균 입경 36 nm) 을 열중량 (TG-DTA) 측정 장치를 이용하여 승온 속도 10℃／분으로 실온으로부터 800℃ 까지 승온시키면서, 카본의 산화 개시 온도를 조사한 결과, 카본의 산화 개시 온도는 697 ℃ 이었다.
산업상 이용가능성
본 발명의 유리 플릿은 귀금속을 함유하지 않기 때문에 저렴하다. 본 발명의 유리 플릿은 저온에서 카본 미립자를 산화시키기 위한 촉매로서 사용할 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 유리 플릿은 산업상 이용 가능성이 높다.

Claims (3)

  1. 산화물 환산으로 60~80 중량% 의 SiO2 와 9~20 중량% 의 Al2O3 와 3~12 중량% 의 K2O 와 3~12 중량% 의 Na2O 를 함유하는 유리 플릿.
  2. 제 1 항에 있어서,
    산화물 환산으로 0.1 중량% 이하의 CaO 를 함유하는 유리 플릿.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 유리 플릿 및 분자상 산소의 공존 하에서 카본 미립자를 가열하는 카본 미립자의 산화 방법.
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