KR20130132465A - 산화 아연을 함유하는 필터 매질 및 그의 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

활성탄 미립자, 및 활성탄 미립자의 표면 상에 배치된 산화 아연 입자를 포함하는 필터 매질. 산화 아연 입자의 평균 결정 치수는 약 50 ㎚ 이하이다.

Description

산화 아연을 함유하는 필터 매질 및 그의 형성 방법 {Zinc Oxide Containing Filter Media And Methods Of Forming The Same}
활성탄, 알루미나, 및 제올라이트 등은 여과 기구에 널리 사용된다. 이들 유형의 재료는 간혹 집합적으로 "활성 미립자"라고 지칭되며(미국 특허 제5,696,199호(Senkus et al.) 참조), 이는 그들의 구성, 및 유체 내의 성분을 흡착(흡착 및 흡수)함으로써 유체와 상호작용하는 내재적인 능력 때문이다. 그들의 양호한 여과 특성은, 증가된 표면적을 제공하는 고도의 다공성 또는 나선형 표면 구조로부터 발생한다.
특히 활성탄은, 독성이 있는 가스, 산업용 화학물질, 용매, 및 냄새가 나는 화합물을 포함하는 다양한 유독성 또는 유해성 증기의 흡입으로부터 사람을 보호하기 위해 널리 사용된다. 그의 표면 다공성은 전형적으로 제조 중에 제어된 산화로부터 유발된다. 활성탄은, 예를 들어 석탄 또는 코코넛 껍질로부터 유래하며, 분말, 과립, 및 형상화 제품(shaped product)의 형태로 제조될 수 있다. 이는 가스 마스크를 위한 개별적인 캐니스터(canister) 또는 패드에 통상적으로 사용된다. 상업적인 활성탄 제품의 중요한 특징은 그들의 기공 구조와 더불어 그들의 입자 크기에 관련된 것들을 포함한다.
다수의 필터에 통상적으로 사용되지만, 활성탄은 비등점이 낮은 가스 및 증기를 제거하는 용량이 크지 않다. 그러므로, 탄소 표면 상에, 그리고 탄소 기공 내에 화학물질을 두어 이러한 가스 및 증기에 대한 향상된 여과 역량을 제공하는 처리가 고안되어 왔다. 이들 처리 공정은 일반적으로 "함침" 방법으로서 공지되어 있으며, 처리의 결과는 함침된 활성탄이다.
광범위한 화학물질을 제거하기 위하여 다양한 함침제가 개발되어 왔다. 산업에서는(위험성의 성질이 사전에 공지됨) 공지의 위험성에 적절한 필터를 선택하는 것이 관행이었다. 결과적으로, 산업적 응용에서는 특정 화학물질 유형 또는 부류를 제거함에 있어서 효과적인 필터가 흔히 사용된다.
시간의 흐름에 따라, 장비 설계가 필요한 성능 요건을 충족시킬 수 있음을 보장하기 위하여, 호흡 보호 장비의 선택 및 사용에 관한 규제 구조가 인증 시스템과 함께 발전하였다. 유럽 등지에서는 유럽 표준(EN: European Standard) 시스템이 널리 채택되어 왔다. 다른 예는 미국, 캐나다, 및 소정의 다른 국가들에서 채택되어 온 국립 산업안전보건 연구원(NIOSH: National Institute for Occupational Safety and Health)이다.
응급 구조대원의 경우, 화학물질 방출점에 근접하여 다양한 임무를 수행하는 요원을 위한 여과-기반의 보호 시스템이 적절하다. 신속한 대응이 흔히 바람직하지만, 적절한 필터를 선택하기 위하여 구조대원이 먼저 주변 공기 중의 유독성 성분을 동정할 필요가 있다면 지연이 불가피할 수 있다. 다수의 상이한 필터의 재고를 휴대하는 것을 피하기 위하여, 다양한 위험성에 대한 보호를 제공할 수 있는 하나의 필터 유형을 갖는 것이 유익하다.
다양한 가스를 제거하는 처리된 탄소를 기술한 최초의 미국 특허는, 화학 작용제가 사용된 1차 세계대전 전투에서 요원을 보호하기 위한 개발로부터 발생하였다. 1924년 특허(Robert E. Wilson and Joshua C. Whetzel)(미국 특허 제1,519,470호)는 과립형 활성탄을 금속 및 그의 산화물로 함침시키는 몇몇 방법을 기술한다. 대부분의 목적을 위하여, 바람직한 함침제는 금속 구리 및 산화 구리였다. 이 특허에 기술된 방법에 의해 제조된 제품은 이후에 "웨틀러라이트(whetlerite)"로서 공지되었다. 에지우드 아스날(Edgewood Arsenal)의 연구자들은 구리 함침을 위한 기술에 후속의 진보를 이루었으며, 1940년대 초에는 "유형 A" 웨틀러라이트라고 지명된 구리 함침된 탄소가 미군 마스크용 표준 캐니스터 충전재였다. 이 흡착제는 활성탄을 암모니아 용액 중에 구리 아민 카르보네이트로 처리함으로써 제조되었다. 처리된 탄소를 150℃ 이상으로 가열했을 경우, 아민 카르보네이트가 분해되어 탄소 기공 내에 산화 구리를 형성하였다. 건조 중에 암모니아 및 이산화탄소가 유리되었다. 산화물 함침제는 산성 또는 산화가능 가스 및 증기의 체류를 위한 산화성 및 염기성 매질로서 작용하였다. 이 유형의 함침된 탄소 미립자의 제조는 미국 특허 제1,956,585호(Oglesby et al.)에 기술되어 있다. 그러나, 이러한 구리 화합물로 처리된 활성 미립자는 시안화수소(HCN)와 반응하여 동일하게 유독성 가스인 시아노겐(NCCN)을 발생시킬 수 있다는 것이 현재 공지되어 있다. 윌슨(Wilson) 등의 기술에 대한 다른 변형이 개발된 바 있다(예를 들어, 하기 특허 참조: 제US 2,920,051호, 제DE 1,087,579호, 제FR 1,605,363호, 제JP73-24984호, 및 제CS 149,995호).
1924년 윌슨 등의 활성탄에 비해 특히 진보된 기술에서는, 구리계 염과 HCN의 반응에 의해 발생되는 NCCN의 제거를 보조하기 위하여 크롬(VI) 염을 사용하였다(미국 특허 제1,956,585호 및 제2,920,050호 참조). 그러나 최근에는, 환경 및 보건상의 우려 양자 모두에 의해 이러한 Cr계 재료의 사용이 제한되었다. 함침제 제형에 대한 심층 보고는 문헌["Military Problems with Aerosols and Nonpersistent Gases", Chapter 4: "Impregnation of Charcoal", by Grabenstetter, R.J., and Blacet, F.E., Division 10 Report of US National Defense Research Committee (1946) pp. 40-87]에서 확인할 수 있다. 크롬을 사용함으로써 얻어지는 바람직한 특성은, 몰리브덴, 바나듐, 또는 텅스텐과 같은 금속의 사용에 의해서도 구현될 수 있다. 이들 금속을 함유하는 웨틀러라이트는 미국 특허 제4,801,311호 및 제7,004,990호를 포함하는 몇몇 특허에 기술되어 있다.
후속의 연구는 또한, 탄소 상에 함침된 유기 화합물을 사용하여 저장 수명의 개선을 모색하였다. 시아노겐 클로라이드(CK) 공격(challenge)에 대하여 저장 수명을 개선하는 것으로 밝혀진 한가지 재료는 트라이에틸렌다이아민(TEDA, DABCO, 또는 1,4-다이아자바이사이클로[2.2.2]옥탄과 같은 다른 명칭으로도 공지되어 있음)이다. 탄소 상에 함침될 경우, TEDA는 시아노겐 클로라이드와 직접 반응할 수 있으며 메틸 브로마이드 및 메틸 요오다이드를 제거할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
미국 특허 제5,492,882호(1993, Doughty et al.)에는 산화 아연 및 산화 몰리브덴의 존재 하의 탄산 구리 및 황산 구리의 사용이 기술되어 있다. 이 제형은 HCN 반응 산물 NCCN에 대한 용량을 증가시키고 초기 버전에서 발견되는 크롬의 사용을 피하는 산화 몰리브덴을 혼입시키므로, 이 제형은 윌슨 등의 연구 및 다른 것들에 비해 진보된 것이었다. 부가적으로 다우티(Doughty) 등은 암모니아와 같은 염기성 가스를 제거하였다. 하기 논의되는 바와 같이, 다우티 등의 방법은 그것이 함침 공정 중에 암모니아계 용액 및 염을 이용한다는 점에서 일반적으로 제한된다. 이들 화학물질 및 용액은 제조 규모로 취급하기에 일반적으로 비용이 많이 들며, 이는 보건 및 안전상의 우려 및 환경 방출 표준을 충족시키기 위해 특수 환기 및 스크러빙 장비가 필요하기 때문이다.
미국 특허 제7,309,513호(Brey et al.)는, NCCN 및 다른 염기성 가스, 예를 들어 암모니아를 제거하는 능력을 유지하는 가운데 상대적으로 고가인 몰리브덴 화합물을 텅스텐으로 대체함으로써 진보를 제공하였다. 이러한 진보에도 불구하고, 브레이(Brey) 등 또한, 활성탄 및 다른 기재 내로 금속을 함침시키기 위하여 암모니아계 염 및 용액의 사용에 의존하였다.
본 명세서에는, 활성탄 미립자; 및 활성탄 미립자의 표면 상에 배치된 산화 아연 입자를 포함하며, 여기서 산화 아연 입자의 평균 결정 치수(crystallite dimension)는 약 50 ㎚ 이하인 필터 매질이 개시된다.
본 명세서에는 또한, 함침된 활성 미립자의 층을 포함하며, 여기서 함침된 활성 미립자는 활성탄 미립자; 및 활성탄 미립자의 표면 상에 배치된 산화 아연 입자를 포함하고, 여기서 산화 아연 입자의 평균 결정 치수는 약 50 ㎚ 이하인, 공기로부터 오염물질을 제거하기 위한 필터가 개시된다.
질산 아연을 포함하는 함침 용액을 제공하는 단계; 기재를 함침 용액과 접촉시켜 기재 상에 질산 아연을 함침시키는 단계; 및 함침된 용액을 가열하여 질산 아연을 산화 아연으로 전환시키는 단계를 포함하는, 필터 매질의 제조 방법 또한 개시된다.
본 개시는 본 개시의 다양한 실시 형태에 대한 하기의 상세한 설명을 첨부된 도면과 관련하여 고찰함으로써 더욱 완전하게 이해될 수 있다.
도면들이 반드시 축척대로 되어야 하는 것은 아니다. 도면에 사용된 유사한 도면 부호는 유사한 구성요소를 지칭한다. 그러나, 주어진 도면에서 구성요소를 지칭하기 위한 도면 부호의 사용은 동일한 도면 부호로 표시된 다른 도면의 구성요소를 제한하고자 하는 것이 아님을 이해할 것이다.
도 1은, 본 명세서에 개시된 바와 같이 필터 카트리지(12)를 사용할 수 있는 호흡 기구(10)의 실시예이다.
도 2는, 본 명세서에 개시된 바와 같이 사용될 수 있는 필터 카트리지(12)의 단면이다.
도 3은 SO2, NH3, 및 HCN 파과 시험(Breakthrough testing)에 사용되는 튜브-시험 장치의 개략도이다.
도 4는 실시예 7, 6, 및 5로부터 얻어진 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
도 5는 실시예 5, 14, 및 16으로부터 얻어진 X-선 회절 패턴을 나타낸다.
이하의 설명에서는, 본 명세서의 일부를 형성하고 예로서 몇몇 특정 실시 형태가 도시되어 있는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 다른 실시 형태가 고려되고 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적인 의미로 취해져서는 안 된다.
본 명세서에서 사용되는 모든 과학 용어 및 기술 용어는 달리 언급하지 않는 한 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는다. 본 명세서에 제공된 정의는 본 명세서에 빈번하게 사용되는 소정 용어들의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며 본 발명의 범주를 한정하고자 하는 것은 아니다.
달리 나타내지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 특징부의 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 모든 수는 모든 경우 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 나타내지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 개시된 수치 파라미터는 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하여 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다.
종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수를 포함하며(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함) 및 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 갖는 실시예를 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, "또는"이라는 용어는 일반적으로 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 의미로 이용된다.
본 명세서에는 필터 매질, 및 필터 매질의 형성 방법이 개시된다. 개시된 필터 매질을 이용하여 오염된 공기 스트림으로부터 가스를 제거할 수 있다. 예시적인 개시된 필터 매질을 이용하여 오염된 공기 스트림으로부터 유기 증기, 산성 성분, 염기성 성분, 및 시안화물 가스를 제거할 수 있다. 향상된 여과 특성을 제공할 수 있으며, 제조가 경제적일 수 있고, 여과 중에 바람직하지 않은 성분을 생성시키지 않으므로, 또는 이들의 일부 조합으로 인해, 개시된 필터 매질은 유리할 수 있다.
본 명세서에 개시된 바와 같은 방법을 일반적으로 이용하여 필터 매질을 형성시키거나 제조할 수 있다. 예시적인 개시된 방법은, 함침 용액을 제공하는 단계, 기재를 함침 용액과 접촉시켜 함침된 기재를 형성시키는 단계, 및 함침된 기재를 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 함침 용액을 제공하는 단계는, 함침 용액을 얻는 단계, 함침 용액을 형성시키는 단계, 또는 함침 용액을 구입하는 단계 등을 포함할 수 있다.
함침 용액은 일반적으로 수용액이다. 본 명세서에 이용되는 바와 같이, 용어 "수용액"은, 물 및 하나 이상의 용질을 함유하는 균질한 혼합물을 지칭한다. 실시 형태에서, 본 명세서에 이용할 수 있는 함침 용액은 유의적인 양의 암모니아(NH3)를 포함하지 않는다. 함침 용액 내의 "유의적인 양의 암모니아"는, 암모니아의 검출을 위해 통상적으로 이용되는 기술을 이용하여 용액에서, 또는 얻어진 함침된 기재에서 암모니아의 검출을 가능하게 하기에 충분할 만큼 많은 암모니아의 양을 일반적으로 지칭한다.
일반적으로, 본 명세서에 이용되는 함침 용액은 질산 아연(ZnNO3)을 포함한다. 질산 아연 및 그의 수화물(예를 들어, Zn(NO3)2·6H2O)은 일반적으로 실온에서 고체이며 실온에서 물에 용해될 수 있다. 함침 용액은 다양한 농도의 질산 아연을 포함할 수 있다. 실시 형태에서, 함침 용액은 약 0.5 M(몰농도 = ZnNO3 몰 / 수용액 리터) 내지 약 5 M의 질산 아연을 포함할 수 있다. 실시 형태에서, 함침 용액은 약 1 M 내지 약 3 M의 질산 아연을 포함할 수 있다. 실시 형태에서, 함침 용액은 약 2.2 M 내지 약 2.6 M의 질산 아연을 포함할 수 있다.
본 명세서에 논의된 예시적인 기재에 접촉시키기 위해 이용되는 함침 용액은 또한 다른 성분을 임의로 포함할 수 있다. 실시 형태에서, 함침 용액은 질산(HNO3)을 포함할 수 있다. 함침 용액 내에 포함될 경우, 질산은 질산 아연 전에, 질산 아연 후에, 또는 질산 아연과 동시에 첨가될 수 있다. 질산은 일반적으로 수용액으로서 이용되며, 임의의 편리한 농도를 가질 수 있다. 함침 용액 내에 포함될 경우, 함침 용액의 질산 농도는 약 0.5 M(질산 몰 / 함침 용액 리터) 이상일 수 있다. 함침 용액 내에 질산이 포함된 실시 형태에서, 질산의 농도는 약 2.0 M 이상일 수 있다. 함침 용액 내에 질산이 포함된 실시 형태에서, 질산의 농도는 4.0 M 이상일 수 있다.
함침 용액에 질산을 첨가하는 것은 기재에 영향을 미칠 수 있다고 생각되나, 이에 의존하는 것은 아니다. 예를 들어, 질산을 함유하는 함침 용액을 기재로서의 활성탄과 접촉시키는 실시 형태에서, 질산은 활성탄의 표면을 산화시킬 수 있다. 활성탄의 산화는, 건조 공정 중에 함침 용액의 접촉각을 감소시키는 표면 작용기를 활성탄이 형성하게 할 수 있다. 이는 건조 중에 용액의 퍼짐 및 양호하게 분포된 함침제의 형성을 유발할 수 있다.
필터 매질을 다른 오염물질의 제거에 적합하게 만들기 위하여, 예시적인 함침 용액은 또한 다른 비-아연계 재료, 아연계 재료, 또는 그의 조합을 함유할 수 있다. 이용할 수 있는 이러한 다른 재료의 예는, 예를 들어 Cu(NO3)2, CuCl2, Fe(NO3)3, Al(NO3)3, FeCl2, FeCl3, Ca(NO3)2, ZnCl2, 초산 아연, 초산 구리 등, 및 그의 조합, 또는 수화물을 포함한다. 임의로 다른 염은, 가용성 은 염, 및 몰리브데이트 또는 텅스테이트 음이온의 폴리옥소메탈레이트를 포함하는 가용성 염(여기서, 염의 금속-옥소 음이온 부분은 2개 초과의 몰리브덴 또는 텅스텐 원자 또는 2개 초과의 몰리브덴 및 텅스텐 원자의 조합을 함유함)을 포함한다. 몰리브덴 및 텅스텐에 부가하여, 함침 용액은 또한 부가적 원소, 예를 들어, 코발트, 붕소, 규소, 인, 게르마늄, 및/또는 철을 함유할 수 있다. 실시 형태에서, 이 부가적 원소는 규소 또는 인일 수 있다. 이러한 임의의 비-아연계 재료는 질산 아연과 동일한 함침 용액 내에 포함되거나, 제2(또는 후속) 함침 용액을 통해 기재와 접촉될 수 있다.
함침 용액 또는 제2(또는 후속) 함침 용액 내에 임의로 포함될 수 있는 예시적인 특정 염은, 예를 들어, H3PMo12O40.xH2O, H3PW12O40.xH2O, Na3PW12O40.xH2O , Na2PW12O40 .xH2O, Na3PMo12O40 .xH2O , Na3SiMo12O40 .xH2O, H4SiW12O40 .xH2O, H4SiMo12O40 .xH2O, (NH4)6H2W12O42 .xH2O, (NH4)6H2W12O40 .xH2O, 및 (NH4)6Mo7O24 .4H2O(여기서, x는 수화수의 가변수를 나타냄)의 화학량론적 조성을 갖는 염을 포함한다. 이들 염의 양이온 부분은 폴리옥소메탈레이트 음이온의 수용해성을 허용하는 임의의 양이온을 포함할 수 있다. 이들 양이온은 알칼리 금속 양이온, 예를 들어, Na+, K+, 및 Li+와 더불어, 암모늄 및 하이드로늄 양이온 및 이들 양이온의 조합을 포함할 수 있다. 임의의 비-아연계 염은 또한, 포스포몰리브데이트, 포스포텅스테이트, 실리코몰리브데이트, 또는 실리코텅스테이트 음이온을 용액 중에 발생시키는 것들을 포함할 수 있다.
임의의 비-아연계 재료는, 0.001 M 내지 5 M의 농도로 함침 용액, 또는 후속 함침 용액 내에 포함될 수 있다. 실시 형태에서, 비-아연 염은 0.02 M 내지 3 M의 농도로 함침 용액 내에 임의로 포함될 수 있다.
부가적으로, 기재를 다른 재료로 임의로 처리할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 더 높은 분자량의 아민 작용성 함침제를 유익하게 혼입시킬 수 있다. 이들 재료는 암모니아(17의 분자량)의 것보다 훨씬 더 높은 분자량을 가지며, 따라서 더 낮은 휘발성을 가지므로, 이들을 더 높은 분자량의 아민이라고 기술할 수 있다. 적합한 아민은 실온에서 고체 또는 액체일 수 있으며, 아민의 초기 상태에 따라, 수용액으로부터의 분무, 순수한 액체의 분무, 또는 승화에 의해 기재에 적용될 수 있다. 아민은 시아노겐 클로라이드(CK), 메틸 브로마이드, 및/또는 메틸 요오다이드 제거 역량을 제공하는 경향이 있다. 적합한 아민의 대표적인 예는, 예를 들어, 트라이에틸렌다이아민(TEDA), 트라이에틸아민(TEA), 피리딘, 피리딘-4-카르복실산(P4CA), 및 그의 조합 등을 포함한다. 실시 형태에서, TEDA는 CK 제거에 특히 적합할 수 있다. 기재 내로 혼입되는 아민의 양은 넓은 범위 내에서 변동될 수 있다. 일반적으로, 너무 적게 사용될 경우, 얻어지는 필터의 CK 수명은 원하는 것 미만일 수 있다. 반면에, 너무 많은 아민을 사용하는 것은, 공기 또는 다른 가스로부터 유기 증기를 제거하는 필터의 용량을 과도하게 저하시키는 경향이 있을 수 있다. 부가적으로, 소정의 함침 수준을 초과하면, 더 많은 아민의 사용에 의한 부가적인 이익이 거의 관찰되지 않을 수 있다. 이들 사안을 조율하면, 일반적으로 필터는 함침된 기재 재료의 총 중량을 기준으로 약 0.5 내지 15 중량%의 아민; 또는 일부 실시 형태에서는 함침된 기재 재료의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 5 중량%의 아민을 임의로 포함할 수 있다.
상기 논의된 것들과 같은 함침 용액을 기재와 접촉시킨다. 기재는 전형적으로 충분히 나선형이거나 다공성인 표면을 가질 수 있다. 실시 형태에서, 누적 기준으로 약 5 중량% 이상, 전형적으로는 약 10 중량% 이상, 더욱 전형적으로는 약 15 중량% 이상의 적어도 산화 아연으로 기재가 함침될 수 있도록, 기재는 미시적 수준 및/또는 거시적 수준에서 다공성일 수 있다. 예시적인 기재는, 예를 들어, 직포 또는 부직포 천, 결합(bonded), 융합(fused), 또는 소결(sintered) 블록, 및/또는 연장 표면적 입자(extended surface area particle) 등을 포함할 수 있다. 적합한 연장 표면적 기재 입자는, 약 85 제곱 미터/그램(㎡/g) 이상; 실시 형태에서는 약 500 ㎡/g 내지 2000 ㎡/g; 실시 형태에서는 약 900 ㎡/g 내지 약 1500 ㎡/g의 BET 비표면적을 가질 수 있다. 입자의 BET 비표면적은, 그 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 ISO 9277:1995에 기술된 절차에 의해 결정될 수 있다.
활성 미립자 기재는 전형적으로 마이크로다공성(microporous), 메조다공성(mesoporous), 및/또는 마크로다공성(macroporous) 특징을 가질 수 있으며, 이는 문헌[IUPAC Compendium of Chemical Technology, 2nd Ed. (1997)]의 근거 규정에 정의된 바와 같다. 전형적인 미립자의 집단은 마이크로다공성, 메조다공성, 및 마크로다공성 특성의 조합을 포함하는 경향이 있다. 예를 들어, 용액 함침의 단계를 포함하는 방법에 의해 필터 매질 입자가 형성되는 경우, 전형적으로, 활성 미립자의 적어도 일부는 마크로다공성이다. 이러한 실시 형태에서, 함침제는 기재의 기공 구조 내로 더욱 완벽하고 완전하게 함침될 수 있다.
연장 표면적 기재는 광범위한 크기 중 임의의 것을 가질 수 있다. 필터 산업에서 기재 입자 크기는 메쉬 크기로 표현될 수 있다. 메쉬 크기를 위한 전형적인 표현은 "a x b"로 주어지는데, 여기서 "a"는 실질적으로 모든 입자가 통과하는 메쉬 밀도를 말하며, "b"는 실질적으로 모든 입자를 보유하기에 충분히 높은 메쉬 밀도를 말한다. 예를 들어, 12 x 30의 메쉬 크기는, 실질적으로 모든 입자가 4.72 와이어/㎝(12 와이어/인치)의 메쉬 밀도를 갖는 메쉬를 통과할 것이며, 실질적으로 모든 입자가 11.8 와이어/㎝(30 와이어/인치)의 밀도를 갖는 메쉬 밀도에 의해 보유될 것임을 의미한다. 12 x 30의 메쉬 크기를 특징으로 하는 활성 미립자는 직경이 약 0.5 내지 1.5 ㎜인 입자의 집단을 포함할 것이다.
기재 입자에 적절한 메쉬 크기를 선택하는 단계는 공기 유동 저항에 대하여 밀도 및 필터 용량을 조율하는 단계를 포함한다. 일반적으로, 더 미세한 메쉬 크기(즉, 더 작은 입자)는 더 큰 밀도 및 필터 용량 뿐 아니라 더 높은 공기 유동 저항을 제공하는 경향이 있다. 이들 사안을 조율하면, "a"는 전형적으로 약 5 내지 20일 수 있고, "b"는 전형적으로 약 15 내지 약 40일 수 있으며, 다만, a와 b 사이의 차이는 일반적으로 약 5 내지 약 30의 범위이다. 적합한 것으로 밝혀진 특정 예시적 메쉬 크기는, 예를 들어, 12 x 20, 12 x 30,12 x 35, 12 x 40, 및 20 x 40을 포함할 수 있다. 그러나, 40 x 140 및 60 x 325와 같이 더 미세한 입자를 트리밍 층(trimming layer)으로서 필터 내로 혼입시킬 수 있다. 미국 특허 공개 제2009/0215345A1호(Brey et al.)에서와 같이, 이들 미세한 입자는 과립 층으로서 혼입되거나 소정의 방식으로 지지될 수 있다.
연장 표면적 기재의 대표적인 예는 활성탄, 제올라이트, 알루미나, 실리카, 미립자 촉매 지지체, 및 이들의 조합 등과 같은 활성 미립자를 포함한다. 실시 형태에서, 하나 초과의 유형의 기재를 단일 필터 매질에 사용할 수 있다. 실시 형태에서, 하나 초과의 유형의 활성 미립자를 단일 필터 매질에 사용할 수 있다. 실시 형태에서, 기재는 활성탄과 같은 활성 미립자를 포함할 수 있다. 예시적 유형의 활성탄은, 예를 들어, 석탄, 코코넛, 토탄, 및 그의 조합 등을 포함하는 매우 다양한 공급원(들)으로부터 유래할 수 있다. 본 명세서에 이용할 수 있는 구매가능한 예시적 활성탄은, 예를 들어, 일본 오사카 소재의 쿠라레이 케미칼 컴퍼니, 리미티드(Kuraray Chemical Co., Ltd.)로부터 입수가능한 쿠라레이 GC(Kuraray GC)를 포함할 수 있다. 필터 매질에 이용되는 기재는 또한, 예를 들어, 미국 특허 제6,290,685호(Insley et al.)에 기술된 구조를 갖는 미세복제 표면을 포함할 수 있을 것이다. 실시 형태에서, 질산 아연을 함유하는 용액으로 함침시키기 전에 기재를 임의로 조건화하거나 처리할 수 있다.
일반적으로, 적어도 질산 아연을 함유하는 함침 용액을 기재와 접촉시킨다. 예를 들어, 기재를 함침 용액 내에 침지시킴으로써, 기재를 함침 용액과 접촉시킬 수 있다. 기재를 함침 용액(들) 내에 침지시키거나 담그는 것에 대한 대안으로서, 분무 기술 또한 사용할 수 있다. 일반적으로, 분무 기술은 각각의 용액을 기재 상에 분무하여 그 위에 질산 아연을 함침시키는 단계를 포함할 수 있다. 부가적으로, 스크루 투입기(screw feeder)를 사용하여 배쓰(bath)를 통해 기재를 투입함으로써 기재를 함침 용액(들)과 접촉시킬 수 있을 것이다. 기재와 함침 용액 사이의 양호한 접촉을 보장하기 위하여 진탕 장치 또는 혼합 디바이스가 또한 사용될 수 있을 것이다. 전형적으로, 기재 구성요소(들)의 표면이 완전히 습윤되는 지점인 "흡수 한계(imbibing limit)"까지 함침 용액을 적용할 수 있다. 흡수 한계는, 가득 찼지만 넘치지는 않는 스펀지와 유사하게, 유출을 유발하지 않으면서 적용할 수 있는 함침 용액의 최대량이다. 흡수 한계는 또한, 초기 습윤점(incipient wetness point)이라고 지칭할 수 있다. 일단 기재가 질산 아연을 함유하는 하나 이상의 함침 용액과 접촉되었으면, 기재를 함침된 기재라고 지칭할 수 있다.
방법의 실시 형태는 하나 초과의 함침 용액의 사용을 포함할 수 있다. 하나 초과의 함침 용액을 이용하는 경우, 단일 단계 공정 또는 다단계 공정으로 함침 용액을 기재와 접촉시킬 수 있다. 다단계 공정은, 2가지 이상의 함침 용액에 대해 동일한 접촉 기술을 이용하거나, 2가지 이상의 함침 용액에 대해 상이한 접촉 기술을 이용할 수 있다.
2가지 이상의 함침 용액을 이용하는 다단계 공정에서는, 기재를 각각의 함침 용액과의 접촉 후에 건조시키거나, 최종 함침 후에만 건조시킬 수 있다. 건조는 기재의 추가의 취급을 필요로 할 수 있으며, 이는 결과적으로 필터 성능에 악영향을 미칠 수 있는 마모를 유발할 수 있다. 따라서, 건조 단계의 수는 최소로 유지하는 것이 바람직하다. 실시 형태에서, 기재는 최종 함침 용액과의 접촉 후에만 건조된다.
실시 형태에서, 기재는 가열 없이(함침된 기재의 가열 단계가 개시되기 전에) 건조될 수 있다. 함침된 기재를 실온 위치에 유지함으로써, 함침된 기재에 공기유동, 진공을 가함으로써, 또는 이들의 일부 조합에 의해, 건조(가열 없음)에 영향을 미칠 수 있다. 대안적으로, 함침된 기재를 가열 단계 중에 건조시킬 수 있다.
실시 형태에서, 전형적으로는 함침 후에 기재를 (예를 들어 용매로) 세척하지 않으며, 이는 이러한 세척 단계(들)가 함침된 화학종을 제거할 수 있기 때문이다.
함침된 기재를 임의로 건조시키든 건조시키지 않든, 다음 단계는 함침된 기재를 가열하는 단계이다. 상압에서 불활성 가스 또는 진공 중에 함침된 기재를 가열할 수 있다. 일반적으로, 함침된 기재를 가열하는 온도는, 예를 들어 열 분해를 통해 질산 아연을 산화 아연으로 전환시키기에 충분하다.
실시 형태에서, 함침된 기재는 약 180℃ 이상의 온도, 약 200℃ 이상의 온도, 또는 약 300℃ 이상의 온도로 가열될 수 있다. 실시 형태에서, 함침된 기재는 약 140℃ 내지 약 300℃의 온도로 가열될 수 있다. 약 180℃ 이상의 온도로 가열하는 단계는 질산 아연을 산화 아연으로 전환시키는 작용을 한다. 약 300℃ 초과의 온도로 가열하는 단계는 사전에 양호하게 분포된 금속, 금속 산화물 및 염을 더 큰 평균 결정 치수를 가진 클러스터로 병합되게 할 수 있다. 더 큰 평균 결정 치수를 가진 함침제를 함유하는 흡착제는, 공격 가스(challenge gas)와의 반응에 이용가능한 함침제(들)의 표면적이 감소되므로, 더 불량한 (건조) 가스 제거 역량을 갖는 경향이 있다. 실시 형태에서, 함침된 기재는 약 140℃ 내지 약 200℃의 온도로 가열될 수 있다. 가열은 다단계 또는 경사형의 가열 단계로 수행될 수 있다.
전형적으로, 가열은 불활성 대기 중에 실행된다. 가열이 일어나는 챔버로서 오븐 또는 컨베이어 또는 용기를 사용할 수 있을 것이다. 불활성 대기는 아르곤 또는 질소 및 그의 혼합물 및 약 2 중량% 미만의 산소를 포함할 수 있다. 불활성 대기의 사용은 활성화된 미립자 기재를 손상시키지 않으면서 함침제(예를 들어, 질산 아연)의 열 분해를 보조할 수 있다.
일부 실시 형태에서는 물 또한 바람직한 임의의 함침제일 수 있다. 산화 아연과 같은 다른 함침제로 처리한 후에 함침된 기재에 물을 첨가할 수 있다. 물 함침제는 산성 가스, 및 암모니아 등에 대한 여과 효능의 증가를 제공할 수 있다. 존재하는 경우, 함침된 기재 재료의 총 중량을 기준으로 약 0.2 내지 20 중량%의 물이 효과적일 수 있으며; 일부 실시 형태에서는, 함침된 기재 재료의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 5 중량%의 물이 적합할 것이다. 다른 적합한 임의의 함침제는 그 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함된 문헌["Military Problems with Aerosols and Non-persistent gases, Summary of Technical Report of Division 10", NDRC (1946)]에 기술되어 있다.
일단 필터 매질이 형성되었으면, 이를 사용하여 공기 스트림으로부터 가스 오염물질을 제거할 수 있다. 제거할 수 있는 가스 오염물질은, 예를 들어, 시안화수소(HCN)와 같은 화합물, 암모니아(NH3)와 같은 염기성 가스, 이산화황(SO2)과 같은 산성 가스, 및 유기 증기를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 필터 매질은 기재 표면의 적어도 일부 상에 배치된 산화 아연 입자를 갖는 기재를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 산화 아연 입자는 산화 아연의 개별적인 입자, 산화 아연의 원자 단층 또는 단층들, 또는 그의 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 구문 "기재 표면"은 기재의 외측 표면, 기재의 기공 표면이라고도 지칭될 수 있는 기재의 내부 표면, 또는 그의 조합을 포함할 수 있다. 실시 형태에서, 필터 매질은 기재의 외측 표면의 적어도 일부 및 기재의 내부 표면(즉, 기공 내)의 적어도 일부 상에 배치된 산화 아연 입자를 포함할 수 있다.
실시 형태에서, 산화 아연 입자는 상대적으로 작은 크기를 갖는 입자이다. 실시 형태에서, 산화 아연 입자의 평균 결정 치수는 약 100 ㎚ 이하이다. 실시 형태에서, 산화 아연 입자의 평균 결정 치수는 약 50 ㎚ 이하이다. 실시 형태에서, 산화 아연 입자의 평균 결정 치수는 약 30 ㎚ 이하이다. 실시 형태에서, 산화 아연 입자의 평균 결정 치수는 약 20 ㎚ 이하이다. 실시 형태에서, 산화 아연 입자의 평균 결정 치수는 약 10 ㎚ 이하이다.
산화 아연 입자의 평균 결정 치수는 공지 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 산화 아연 입자의 평균 결정 치수를 결정하기 위하여 이용할 수 있는 예시적인 방법은, 예를 들어, x-선 회절(XRD: x-ray diffraction), 주사 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscopy), 및 투과 전자 현미경(TEM: Transmission Electron Microscopy)을 포함한다.
실시 형태에서, 산화 아연 입자의 평균 결정 치수는 X-선 회절 및 셰러 방정식(Scherrer equation)을 사용하여 결정할 수 있다. X-선 회절은 다수의 상이한 X-선 회절계를 사용하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 구리 표적 X-선 튜브가 장착된 리가쿠 미니플렉스(Rigaku MiniFlex) X-선 회절계가 사용되었다. 사용되는 전형적인 작동값은 0.05°/단계의 주사 속도 및 30 초/단계의 체류 시간(dwell time)을 포함할 수 있다. 리가쿠 미니플렉스 X-선 회절계는, 산란각이 변화함에 따라 샘플 상의 X-선 빔의 크기를 일정하게 유지하기 위한 가변 슬릿을 사용한다. 분말 XRD 실험을 수행하기 위하여 구리 표적 X-선 튜브가 장착된 필립스(Phillips) 회절계 또한 사용할 수 있다. 필립스 회절계는 고정 슬릿을 사용하며 인넬(Inel) CPS 120 만곡 검출기(curved detector)에 커플링될 수 있다. 필립스 회절계에 대해 사용되는 전형적인 주사 조건은 1200 초/샘플의 체류 시간을 포함할 수 있다. 상대적으로 긴 체류 시간은 검사 중인 샘플로부터 양호한 신호 대 잡음비가 얻어짐을 보장할 수 있다. 이는 함침제 회절 피크의 적당한 분해능을 제공할 수 있으므로 셰러 방정식을 사용하여 함침제의 평균 결정 치수를 계산할 수 있다. 분석 전에 막자사발 및 공이를 사용하여 샘플을 분말로 분쇄할 수 있다.
마이크로소프트 엑셀(Microsoft excel), 피트익(fityk), G-fit, 메이플(Maple), 그래퍼(Grapher), 또는 임의의 다른 적합한 프로그램과 같은 컴퓨터 프로그램을 사용하여, x-선 회절 실험으로부터 수집된 데이터를 분석할 수 있다. 이를 강도 대 산란각으로 도시할 경우, 데이터 세트의 시각적 분석에 의해 덜 정확한 추산을 할 수 있다. 회절 피크의 분석으로부터 셰러 방정식을 사용하여 함침제의 평균 결정 치수, L을 계산할 수 있다. 셰러 방정식에 필요한 입력은 입사 x-선 방사의 파장, λ, 관심 산란각에 중심을 두는 회절 피크의 반치 전폭(라디안 단위), B, 및 관심 산란각의 값, 2θ이다. 적합 상수(fitting constant), K(=0.9)도 셰러 방정식에서 일반적으로 사용된다. 셰러 방정식의 상세한 설명은 문헌에서 확인할 수 있으며, 적절한 예는 하기와 같다: 문헌[H. P. Klug and L. E. Alexander, X-ray Diffraction Procedures: For Polycrystalline and Amorphous Materials (John Wiley & Sons, London, 1974)]. 본 명세서에 이용될 수 있는 셰러 방정식의 형태는 하기와 같다:
L = K λ/[B cos(θ)].
실시 형태에서, 개시된 필터 매질은 다양한 공기 오염물질에 대해 원하는 수준의 여과 용량을 제공하기에 충분한 소정량의 산화 아연을 포함할 수 있다. 실시 형태에서, 개시된 필터 매질은 필터 매질의 중량을 기준으로 약 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 또는 25 중량% 이상의 산화 아연을 포함할 수 있다. 실시 형태에서, 개시된 필터 매질은 필터 매질의 중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 산화 아연을 포함할 수 있다. 실시 형태에서, 개시된 필터 매질은 필터 매질의 중량을 기준으로 약 15 중량% 내지 약 25 중량%의 산화 아연을 포함할 수 있다. 필터 매질에 연계된 산화 아연의 양은 다수의 방식으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 필터 매질 내의 산화 아연의 양을 결정하는 단계는 산화 아연을 제조하기 위해 사용된 질산 아연의 양을 기반으로 할 수 있다. 초기에 사용된 질산 아연의 양을 알고 있다면, 100% 전환, 또는 실험 결과를 기반으로 하는 다른 값을 이용하여 존재하는 산화 아연의 양을 결정할 수 있다.
필터 매질을 형성한 기재는 또한, 더 큰 용품과 접촉되거나 이를 형성할 수 있다. 예를 들어, 필터 매질은 웨브를 형성하거나 상이한 재료로 형성된 웨브에 첨가될 수 있다.
개시된 필터 매질은 단독으로 사용되거나 다른 가스 여과 매질과 함께 사용될 수 있다. 다른 가스 여과 매질과 함께 사용되는 경우, 2가지 이상의 유형의 매질을 상호혼합하고/하거나 분리된 필터 베드 층 내에 배치할 수 있다. 각각의 종류의 가스 여과 입자의 상대적인 양은 넓은 범위에 걸쳐 변동될 수 있다. 이러한 필터 작제물의 예는, 예를 들어, 미국 특허 제6,344, 071호(Smith et al) 및 제5,714,126호(Frund)에서 확인할 수 있다.
도 1은 마스크 본체(14)에 부착된 필터 카트리지(12)를 갖는 호흡 기구(10)를 나타낸다. 필터 카트리지(12)는 개시된 필터 매질의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 호흡 기구(10)는 또한 하니스(harness)(16)를 가지며, 이는 착용자의 코와 입 위에 마스크 본체(14)를 지지하는 것을 보조한다. 마스크 본체(14)는 탄성중합체성 안면-접촉부(18) 및 경성 구조부(19)를 포함할 수 있다. 필터 카트리지(12)는 경성 구조부(19)에 부착되며, 원하는 경우에는 대체가능할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 필터 카트리지(12)는 카트리지 입구를 가로질러 연장된 스크림 또는 커버 웨브(20)를 포함할 수 있다. 함침된 활성 미립자 필터의 층(22)은 커버 웨브(20)와 출구 웨브(24) 사이에 가스 여과 층으로서 배치되며, 이는 공기로부터 가스 및 증기 오염물질을 제거하기에 특히 적합하다. 가스 여과 층(22)은, 예를 들어, 패킹된 베드, 결합된 흡착제 구조, 엉킨 구조(entangled structure), 및/또는 접착된 구조(adhered structure)일 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제5,078,132호(Braun et al.), 제5,696,199호(Senkus et al.), 제6,234,171호(Springett et al.), 및 미국 특허 출원 제2006/0254427호(Trend et al.), 및 제2006/0096911호(Brey et al.)를 참조한다. 흡입된 공기는 이렇게 커버 웨브(20), 흡착제 공기 필터(22), 및 출구 스크림(24)을 순차적으로 통과하여 플리넘(26)에 진입한다. 플리넘(26)으로부터, 흡입된 공기는 이어서 출구(28)를 통과하여 내부 가스 공간에 진입하며, 여기서 정제된 공기가 착용자에 의해 흡입될 수 있다. 필터 카트리지(12)는 제거가능한 부착부(30)를 포함할 수 있다. 미국 특허 제RE39,493호(Yuschak et al.)에 교시된 바와 같이, 예를 들어, 스냅-핏 결합(snap-fit engagement) 메커니즘을 사용하여 카트리지를 마스크 본체에 부착하거나, 그것이 예를 들어 베이오넷(bayonet) 또는 나사형(threaded) 부착일 수 있다. 필터 카트리지(12)는 또한, 전형적으로 활성탄 필터(22)의 업스트림에 있는 입자 필터를 포함할 수 있다. 입자 필터는 커버 웨브(20)와 흡착제 층(22) 사이에 배치되거나, 그것을 커버 웨브(20) 대신에 사용할 수 있다.
입자 필터는 다양한 형태가 될 수 있으며, 그의 예는 대전된 섬유질 부직 웨브(nonwoven electrically-charged fibrous web)이다. 입자 여과 층은 전형적으로 원하는 여과 효과를 달성하도록 선택되며, 일반적으로, 그것을 통과하는 가스 스트림 내에 현탁된 입자의 높은 백분율을 제거한다. 섬유질 입자 여과 층에 있어서, 선택된 섬유는 여과될 물질에 따라 달라지며, 전형적으로는 그들이 성형 작업 중에 함께 결합되지 않도록 선택된다. 입자 여과 층은 다양한 형상 및 형태가 될 수 있으나, 전형적으로는 약 0.2 밀리미터(㎜) 내지 1 센티미터(㎝), 더욱 전형적으로는 약 0.3 ㎜ 내지 0.5 ㎝의 두께를 가지며, 그것은 일반적으로 평면 웨브이거나 확장된 표면적을 제공하기 위하여 파형화될 수 있을 것이다(예를 들어, 미국 특허 제5,804,295호 및 제5,656,368호(Braun et al.) 참조). 입자 여과 층은 또한, 접착제 또는 임의의 다른 적합한 수단에 의해 함께 결합된 다중 여과 층을 포함할 수 있다. 입자 여과 층의 형성을 위해 공지된(또는 이후 개발될) 본질적으로 임의의 적합한 재료가 여과 재료로 사용될 수 있다. 문헌[Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers, 48 INDUS. Engn. CHEM., 1342 et seq. (1956)]에 교시된 것들과 같은 멜트-블로운 섬유의 웨브는, 특히 지속적으로 대전된(일렉트릿) 형태인 경우에 특히 유용하다(예를 들어, 미국 특허 제4,215,682호(Kubik et al.) 참조). 이들 멜트-블로운 섬유는 약 20 마이크로미터(㎛) 미만, 전형적으로 약 1 내지 12 ㎛의 유효 섬유 직경을 갖는 마이크로섬유일 수 있다("블로운 마이크로섬유"를 BMF로 지칭함). 유효 섬유 직경은 문헌[Davies, C. N., The Separation Of Airborne Dust Particles, INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS, London, Proceedings 1B, 1952]에 따라 결정할 수 있다. 실시 형태에서, 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸-1-펜텐), 또는 그의 조합으로부터 형성된 섬유를 함유하는 BMF 웨브를 이용할 수 있다. 특히 마이크로필름 형태의 로진-울 섬유질 웨브 및 유리 섬유의 웨브 또는 용액-블로운, 또는 정전기적으로 분무된 섬유와 더불어, 미국 특허 제Re. 31,285호(van Turnhout)에 교시된 바와 같은 대전된 미소섬유형-필름(fibrillated-film) 섬유 또한 적합할 수 있다. 미국 특허 제6,824,718호(Eitzman et al.), 제6,783,574호(Angadjivand et al.), 제6,743,464호(Insley et al.), 제6,454,986호 및 제6,406,657호(Eitzman et al.), 및 제6,375,886호 및 제5,496,507호(Angadjivand et al.)에 개시된 바와 같이 섬유를 물과 접촉시킴으로써 섬유에 전하를 부여할 수 있다. 또한 미국 특허 제4,588,537호(Klasse et al.)에 개시된 바와 같은 코로나 대전 또는 미국 특허 제4,798,850호(Brown)에 개시된 바와 같은 트라이보대전(tribocharging)에 의해 섬유에 전하를 부여할 수 있다.
커버 웨브(입구 및 출구)는 전형적으로 입자 여과 구조에 임의의 실질적인 여과 이익을 제공하지 않으나, 이는 입자 여과 층을 보호할 수 있으며, 입자 여과 층 외부에(또는 그의 업스트림에) 배치될 경우에 예비-필터로서 작용할 수 있다. 커버 웨브는 약 5 내지 50 g/㎡(전형적으로는 약 10 내지 30 g/㎡)의 평량을 갖도록 만들 수 있다. 커버 웨브에 사용된 섬유는 종종 약 5 내지 24 마이크로미터, 전형적으로 약 7 내지 18 마이크로미터, 그리고 더욱 전형적으로는 약 8 내지 12 마이크로미터의 평균 섬유 직경을 갖는다.
커버 웨브용으로 적합한 재료는 블로운 마이크로섬유(BMF) 재료, 특히 폴리올레핀 BMF 재료, 예를 들어 폴리프로필렌 BMF 재료(폴리프로필렌 블렌드 및 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 블렌드 또한 포함)이다. 커버 웨브용 BMF 재료를 제조하기에 적합한 공정은 미국 특허 제4,013,816호(Sabee et al.)에 개시되어 있다. 웨브는 매끄러운 표면, 전형적으로 매끄러운 표면의 드럼 상에 섬유를 수집함으로써 형성될 수 있다. 스펀-본드 섬유 또한 사용될 수 있다.
전형적인 커버 웨브는 폴리프로필렌 또는 약 50 중량% 이상의 폴리프로필렌을 함유하는 폴리프로필렌/폴리올레핀 블렌드로 제조될 수 있다. 커버 웨브에 사용하기 적합한 폴리올레핀 재료는, 예를 들어 단일 폴리프로필렌, 2개의 폴리프로필렌의 블렌드, 및 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 블렌드, 폴리프로필렌과 폴리(4-메틸-1-펜텐)의 블렌드, 및/또는 폴리프로필렌과 폴리부틸렌의 블렌드를 포함할 수 있다. 커버 웨브용 섬유의 일례는 약 25 g/㎡의 평량을 제공하고 0.2 내지 3.1 범위의 섬유 데니어(100개의 섬유에 대한 평균이 약 0.8로 측정됨)를 갖는, 엑손 코포레이션(Exxon Corporation)으로부터의 폴리프로필렌 수지 "에스코린(Escorene) 3505G"로부터 제조되는 폴리프로필렌 BMF이다. 다른 적합한 섬유는 약 25 g/㎡의 평량을 제공하고 약 0.8의 평균 섬유 데니어를 갖는 폴리프로필렌/폴리에틸렌 BMF(수지 "에스코린 3505G" 85%, 및 또한 엑손 코포레이션으로부터의 에틸렌/알파-올레핀 공중합체 "이그잭트(Exact) 4023" 15%를 포함하는 혼합물로부터 제조됨)이다. 적합한 스펀본드 재료는 독일 파이네 소재의 코로빈 게엠베하(Corovin GmbH)로부터 상표명 "코로소프트 플러스(Corosoft Plus) 20", "코로소프트 클래식(Corosoft Classic) 20", 및 "코로빈(Corovin) PP-S-14"로 입수가능하며, 카딩된 폴리프로필렌/비스코스 재료는 핀란드 나킬라 소재의 제이.더블유. 수오미넨 오와이(J.W. Suominen OY)로부터 상표명 "370/15"로 입수가능하다. 본 명세서에 사용될 수 있는 커버 웨브의 예는, 예를 들어 미국 특허 제6,041,782호(Angadjivand), 미국 특허 제6,123,077호(Bostock et al.), 및 제WO 96/28216A호(Bostock et al.)에 개시되어 있다.
실시예
용액 제조 방법
미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)로부터 구입한 70% 진한 시약 등급 HNO3를 증류수에 희석함으로써, HNO3를 함유한 용액을 제조하였다.
미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치로부터 구입한 원하는 양의 Zn(NO3)2·6H2O를 증류수에 용해시킴으로써, Zn(NO3)2를 함유한 용액을 제조하였다.
미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치로부터 구입한 원하는 양의 Zn(NO3)2·6H2O, 및 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치로부터 구입한 원하는 양의 Fe(NO3)3·9H2O를 증류수에 용해시킴으로써, Zn(NO3)2 및 비-Cu 금속을 함유한 용액을 제조하였다.
미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치로부터 구입한 원하는 양의 Zn(NO3)2·6H2O 및 미국 메사추세츠주 워드 힐 소재의 알파 아에사르(Alfa Aesar)로부터 구입한 원하는 양의 H3PO4·12MoO3·xH2O를 증류수에 용해시킴으로써, Zn(NO3)2 및 비-Cu 금속을 함유한 용액을 제조하였다. 복합체당 물 분자의 수, x는, 45 ㎎의 H3PO4·12MoO3·xH2O를 TGA 내에서 공기 중에 실온으로부터 600℃까지 5℃/분의 주사 속도로 가열함으로써 결정하였다. 가열 전후에 데이터를 분석하여 x = 27±2의 추산이 가능하였다.
함침 방법
제조된 용액을 물에 용해시켜 원하는 농도의 용액을 얻었다. 단일 단계 공정에서는, 모든 용액을 함께 혼합한 후 활성탄을 함침시키기 위해 사용하였다. 이어서, 활성탄을 그의 흡수 한계에 도달하기에 충분한 염 용액으로 함침시켰다. 이는 과립들이 함께 교착되기 시작하는 것을 가능하게 했다. 염 용액으로 흡수시킨 후에, 이어서 탄소를 표시된 온도(들)에서 건조시켰다.
가스 시험 방법
일반 사항:
활성탄 기재를 "수령한 상태로" 시험하거나, 시험 전에 승온에서 아르곤 하에 건조시키는 단계 또는 약 85% 상대 습도(RH: relative humidity) 환경을 생성시키는 염 슬러리를 함유한 챔버 내에서 일정 질량까지 가습하는 단계에 의해 예비조건화하였다. 염-슬러리는 100 밀리리터(㎖)의 탈이온(DI)수 중에 500 그램(g)의 KBr을 포함하였다. "건조"라고 표지된 샘플은 일정 질량까지 건조시킨 후에 상대 습도가 15% 미만인 공격 가스 스트림으로 시험하였다. 공격 가스는 SO2, NH3, HCN, 또는 C6H12를 포함한 공기였다. "습윤"이라고 표지된 샘플은 일정 질량까지 가습시킨 후에 상대 습도가 80%인 공격 가스 스트림으로 시험하였다.
SO 2 파과 시험:
0.75 g의 쿠라레이 GC의 부피에 해당하는, 주어진 실시예에 따라 제조된 함침된 탄소의 작은 샘플을 칭량해 내고, 도 3에 나타낸 구성을 갖는 튜브 시험 장치에 이전하였다. 부피의 유의적인 감소가 육안으로 관찰되지 않을 때까지 탄소를 가볍게 두드렸다. 이어서, 1000 백만분율(ppm)의 이산화황(SO2)을 함유하는 200 mL/분의 조건화된 공기(<상대 습도 15% 또는 상대 습도 80%)의 시험 스트림에 튜브 내의 탄소 샘플을 노출시켰다. 활성탄 샘플의 다운스트림의 공기를 100 mL의 스크러빙 용액(증류수 및 약 0.5 g의 KCl 또는 NaCl로 구성됨) 내로 버블링하였다. SO2 파과에 대하여, pH 전극을 사용하여 스크러빙 용액의 pH를 모니터하였다. 파과 시간은 36 ppm 농도의 SO2가 탄소 샘플의 다운스트림에서 관찰된 시간으로서 정의되었다.
NH 3 파과 시험:
0.75 g의 쿠라레이 GC의 부피에 해당하는, 주어진 실시예에 따라 제조된 함침된 탄소의 작은 샘플을 칭량해 내고, 도 3에 나타낸 튜브 시험 장치에 이전하였다. 부피의 유의적인 감소가 육안으로 관찰되지 않을 때까지 탄소를 가볍게 두드렸다. 이어서, 1000 ppm의 암모니아(NH3)를 함유하는 200 mL/분의 조건화된 공기(<상대 습도 15% 또는 상대 습도 80%)의 시험 스트림에 튜브 내의 탄소 샘플을 노출시켰다. 탄소 샘플의 다운스트림의 공기를 100 mL의 스크러빙 용액(증류수 및 약 0.5 g의 KCl 또는 NaCl로 구성됨) 내로 버블링하였다. NH3 파과에 대하여, pH 전극을 사용하여 스크러빙 용액의 pH를 모니터하였다. 파과 시간은 3.6 ppm의 농도가 탄소 샘플의 다운스트림에서 관찰되는 시간으로서 정의되었다.
HCN 파과 시험:
0.75 g의 쿠라레이 GC의 부피에 해당하는, 주어진 실시예에 따라 제조된 함침된 탄소의 작은 샘플을 칭량해 내고, 도 3에 나타낸 장치와 유사하나 화염 이온화 검출기가 장착된 가스 크로마토그래프(GC-FID)를 가진 튜브 시험 장치에 이전하였다. 부피의 유의적인 감소가 육안으로 관찰되지 않을 때까지 탄소를 가볍게 두드렸다. 이어서, 약 2000 ppm의 시안화수소(HCN)를 함유한 대략 260 mL/분의 조건화된 공기(<상대 습도 15% 또는 상대 습도 80%)의 시험 스트림에 튜브 내의 탄소 샘플을 노출시켰다. 공격 가스인 HCN, 및 HCN의 통상적인 분해 산물인 시아노겐(NCCN) 양자 모두에 대하여, 탄소 샘플의 다운스트림의 공기를 GC-FID 시스템을 사용하여 파과에 대해 모니터하였다. 파과 시간은 5 ppm의 농도가 탄소 샘플의 다운스트림에서 관찰된 시간으로서 정의되었다.
C 6 H 12 파과 시험:
0.75 g의 쿠라레이 GC의 부피에 해당하는, 주어진 실시예에 따라 제조된 함침된 탄소의 작은 샘플을 칭량해 내고, 도 3에 나타낸 튜브 시험 장치에 이전하였다. 부피의 유의적인 감소가 육안으로 관찰되지 않을 때까지 탄소를 가볍게 두드렸다. 이어서, 2000 ppm 의 사이클로헥산 (C6H12)을 함유하는 200 mL/분의 조건화된 공기(<상대 습도 15% 또는 상대 습도 80%)의 시험 스트림에 튜브 내의 탄소 샘플을 노출시켰다. 마이란 사파이어(Miran SapphIRe) IR을 사용하여 탄소 샘플의 다운스트림의 공기를 파과에 대해 모니터하였다. 파과 시간은 5 ppm의 농도가 탄소 샘플의 다운스트림에서 관찰되는 시간으로서 정의되었다.
실시예 1
일본 오사카 소재의 쿠라레이 케미칼 컴퍼니, 리미티드로부터 입수가능한 활성탄, 유형 12 x35 쿠라레이 GC를 기재로서 사용하였다. 증류수 중에 4 몰농도(몰/리터: "M")의 HNO3를 함유하는 산성 용액을 금속 염과 혼합하여 2.4 M Zn(NO3)2의 농도를 달성함으로써 최종 함침 용액을 제조하였다. 탄소 및 함침 용액을 1 g : 0.8 mL의 비율로 조합하였다. 이어서, 아르곤 대기 중에 대략 3 시간 동안 160℃의 온도에서 이 혼합물을 건조시켰다.
실시예 2
일본 오사카 소재의 쿠라레이 케미칼 컴퍼니, 리미티드로부터 입수가능한 활성탄, 유형 12 x35 쿠라레이 GC를 기재로서 사용하였다. 물 중에 0.5 몰농도(몰/리터: "M")의 HNO3를 함유하는 산성 용액을 금속 염과 혼합하여 2.4 M Zn(NO3)2의 농도를 달성함으로써 최종 함침 용액을 제조하였다. 탄소 및 함침 용액을 1 g : 0.8 mL의 비율로 조합하였다. 이어서, 아르곤 대기 중에 3 시간 동안 160℃의 온도에서 이 혼합물을 건조시켰다.
실시예 3
일본 오사카 소재의 쿠라레이 케미칼 컴퍼니, 리미티드로부터 입수가능한 쿠라레이 GC 활성탄, 유형 12 x35 쿠라레이 GC의 샘플을 2 단계 공정으로 함침시켰다. 먼저, 1.2 M Zn(NO3)2, 0.018 M H3PO4·12MoO3 및 2.0 M HNO3 수용액으로, 활성탄 1 그램당 0.7 mL 함침 용액의 비율로 탄소의 샘플을 함침시켰다. 함침된 탄소를 불활성 대기 중에 2 시간 동안 125℃에서 건조시켰다. 이어서, 이렇게 처리된 탄소를, 처리된 활성탄 1 그램당 0.7 mL의 제2 수용액(1.2 M Zn(NO3)2, 0.018 M H3PO4·12MoO3, 및 2.0 M HNO3)으로 함침시켰다. 2회 함침된 탄소를 아르곤 하에 2 시간 동안 200℃의 온도에서 건조시켰다.
실시예 4
일본 오사카 소재의 쿠라레이 케미칼 컴퍼니, 리미티드로부터 입수가능한 활성탄, 유형 12 x35 쿠라레이 GC를 기재로서 사용하였다. Zn(NO3)2·6H2O를 증류수에 용해시킴으로써 최종 함침 용액을 제조하였다. 금속 염은 2.4 M Zn(NO3)2의 농도를 달성하였다. 탄소 및 함침 용액을 1 g : 0.8 mL의 비율로 조합하였다. 이어서, 아르곤 대기 중에 2 시간 동안 160℃의 온도에서 이 혼합물을 건조시켰다.
실시예 5
함침 용액 및 활성탄 혼합물을 아르곤 대기 중에 3 시간 동안 180℃의 온도에서 건조시킨 점을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 바와 같이 실시예 5를 제조하였다.
실시예 6
함침 용액 및 활성탄 혼합물을 아르곤 대기 중에 3 시간 동안 180℃의 온도에서 건조시킨 점을 제외하고는, 실시예 2에 기술된 바와 같이 실시예 6을 제조하였다.
실시예 7
함침 용액 및 활성탄 혼합물을 아르곤 대기 중에 2 시간 동안 180℃의 온도에서 건조시킨 점을 제외하고는, 실시예 4에 기술된 바와 같이 실시예 7을 제조하였다.
실시예 8
함침 용액 및 활성탄 혼합물을 아르곤 대기 중에 3 시간 동안 200℃의 온도에서 건조시킨 점을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 바와 같이 실시예 8을 제조하였다.
실시예 9
함침 용액 및 활성탄 혼합물을 아르곤 대기 중에 3 시간 동안 200℃의 온도에서 건조시킨 점을 제외하고는, 실시예 2에 기술된 바와 같이 실시예 9를 제조하였다.
실시예 10
함침 용액 및 활성탄 혼합물을 아르곤 대기 중에 2 시간 동안 200℃의 온도에서 건조시킨 점을 제외하고는, 실시예 4에 기술된 바와 같이 실시예 10을 제조하였다.
실시예 11
함침 용액 및 활성탄 혼합물을 아르곤 대기 중에 3 시간 동안 250℃의 온도에서 건조시킨 점을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 바와 같이 실시예 11을 제조하였다.
실시예 12
함침 용액 및 활성탄 혼합물을 아르곤 대기 중에 3 시간 동안 250℃의 온도에서 건조시킨 점을 제외하고는, 실시예 2에 기술된 바와 같이 실시예 12를 제조하였다.
실시예 13
일본 오사카 소재의 쿠라레이 케미칼 컴퍼니, 리미티드로부터 입수가능한 활성탄, 유형 12 x35 쿠라레이 GC를 기재로서 사용하였다. Zn(NO3)2·6H2O를 증류수에 용해시킴으로써 최종 함침 용액을 제조하였다. 금속 염은 2.4 M Zn(NO3)2의 농도를 달성하였다. 탄소 및 함침 용액을 1 g : 0.8 mL의 비율로 조합하였다. 이어서, 아르곤 대기 중에 3 시간 동안 300℃의 온도에서 이 혼합물을 건조시켰다.
실시예 14
함침 용액 및 활성탄 혼합물을 아르곤 대기 중에 3 시간 동안 300℃의 온도에서 건조시킨 점을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 바와 같이 실시예 14를 제조하였다.
실시예 15
함침 용액 및 활성탄 혼합물을 아르곤 대기 중에 3 시간 동안 300℃의 온도에서 건조시킨 점을 제외하고는, 실시예 2에 기술된 바와 같이 실시예 15를 제조하였다.
실시예 16
함침 용액 및 활성탄 혼합물을 아르곤 대기 중에 3 시간 동안 450℃의 온도에서 건조시킨 점을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 바와 같이 실시예 16을 제조하였다.
실시예 17
함침 용액 및 활성탄 혼합물을 아르곤 대기 중에 3 시간 동안 450℃의 온도에서 건조시킨 점을 제외하고는, 실시예 13에 기술된 바와 같이 실시예 17을 제조하였다.
실시예 18
일본 오사카 소재의 쿠라레이 케미칼 컴퍼니, 리미티드로부터 입수가능한 활성탄, 유형 12 x35 쿠라레이 GC를 기재로서 사용하였다. 증류수 중에 4 몰농도(몰/리터: "M")의 HNO3를 함유하는 산성 용액을 금속 염과 혼합하여 1.2 M Zn(NO3)2 및 1.2M Fe(NO3)3의 농도를 달성함으로써 최종 함침 용액을 제조하였다. 탄소 및 함침 용액을 1 g : 0.8 mL의 비율로 조합하였다. 이어서, 아르곤 대기 중에 대략 3 시간 동안 180℃의 온도에서 이 혼합물을 건조시켰다.
실시예 19
사용된 활성탄이 펜실베니아주 피츠버그 소재의 칼곤 카본 코포레이션(Calgon Carbon Corporation)으로부터의 CDND 1230인 점을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 바와 같이 실시예 19를 제조하였다. 또한, 함침 용액 및 활성탄 혼합물을 아르곤 대기 중에 3 시간 동안 180℃의 온도에서 건조시켰다.
실시예 20
일본 오사카 소재의 쿠라레이 케미칼 컴퍼니, 리미티드로부터 입수가능한 활성탄, 유형 12 x35 쿠라레이 GC를 기재로서 사용하였다. 증류수를 금속 염과 혼합하여 1.2 M Zn(NO3)2 및 1.2M Fe(NO3)3의 농도를 달성함으로써 최종 함침 용액을 제조하였다. 탄소 및 함침 용액을 1 g : 0.8 mL의 비율로 조합하였다. 이어서, 아르곤 대기 중에 대략 3 시간 동안 180℃의 온도에서 이 혼합물을 건조시켰다.
실시예 21
펜실베니아주 피츠버그 소재의 칼곤 카본 코포레이션으로부터의 활성탄, CDND 1230을 기재로서 사용하였다. 증류수를 금속 염과 혼합하여 2.4 M Zn(NO3)2의 농도를 달성함으로써 최종 함침 용액을 제조하였다. 탄소 및 함침 용액을 1 g : 0.8 mL의 비율로 조합하였다. 이어서, 아르곤 대기 중에 대략 3 시간 동안 180℃의 온도에서 이 혼합물을 건조시켰다.
실시예 22
버지니아주 코빙턴 소재의 웨스트바코 케미칼 디비전(Westvaco Chemical Division)으로부터의 활성탄, NUCHAR WV-B 10 x 25 메쉬를 기재로서 사용하였다. 증류수를 금속 염과 혼합하여 2.4 M Zn(NO3)2의 농도를 달성함으로써 최종 함침 용액을 제조하였다. 탄소 및 함침 용액을 대략 1 g : 0.8 mL의 비율로 조합하였다. 이어서, 아르곤 대기 중에 대략 3 시간 동안 180℃의 온도에서 이 혼합물을 건조시켰다.
실시예 23
버지니아주 코빙턴 소재의 웨스트바코 케미칼 디비전으로부터의 활성탄, NUCHAR WV-B 10 x 25 메쉬를 기재로서 사용하였다. 증류수 중에 4 몰농도(몰/리터: "M")의 HNO3를 함유하는 산성 용액을 금속 염과 혼합하여 2.4 M Zn(NO3)2의 농도를 달성함으로써 최종 함침 용액을 제조하였다. 탄소 및 함침 용액을 대략 1 g : 0.9 mL의 비율로 조합하였다. 이어서, 아르곤 대기 중에 대략 3 시간 동안 180℃의 온도에서 이 혼합물을 건조시켰다.
실시예 24
버지니아주 코빙턴 소재의 웨스트바코 케미칼 디비전으로부터의 활성탄, NUCHAR WV-B 10 x 25 메쉬를 기재로서 사용하였다. 증류수를 금속 염과 혼합하여 1.2 M Zn(NO3)2 및 1.2 M Fe(NO3)3의 농도를 달성함으로써 최종 함침 용액을 제조하였다. 탄소 및 함침 용액을 대략 1 g : 1 mL의 비율로 조합하였다. 이어서, 아르곤 대기 중에 대략 3 시간 동안 180℃의 온도에서 이 혼합물을 건조시켰다.
실시예 25
일본 오사카 소재의 쿠라레이 케미칼 컴퍼니, 리미티드로부터 입수가능한 활성탄, 유형 12 x35 쿠라레이 GC를 기재로서 사용하였다. Zn(NO3)2·6H2O를 증류수에 용해시킴으로써 최종 함침 용액을 제조하였다. 금속 염은 2.3 M Zn(NO3)2의 농도를 달성하였다. 탄소 및 함침 용액을 1 g : 0.8 mL의 비율로 조합하였다. 이어서, 공기 중에 5 시간 동안 140℃의 온도에서 이 혼합물을 건조시켰다.
상기의 시험 방법을 사용하여 실시예 1 내지 25의 샘플을 증기 또는 가스로 공격하였다. 시험 결과는, 구리 및 몰리브덴 염을 사용하여 제조한 웨틀러라이트 다중가스 탄소인 구매가능한 칼곤 URC, 및 고가의 몰리브덴 염을 텅스텐 염으로 대체한 다른 구리계 웨틀러라이트 유형 다중가스 카본을 기술하는 미국 특허 제7,309,513호로부터 재현된 샘플로부터의 시험 결과와 함께, 하기 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00001
[표 2]
Figure pct00002
도 4는 실시예 7, 6, 및 5로부터 얻어진 X-선 회절 패턴을 나타낸다. 샘플을 Tf = 180℃로 (아르곤 중에) 가열하였다. 이 도면은 함침 용액 내의 HNO3의 농도가 증가함에 따라, ZnO 회절 피크의 상대 강도가 감소하고 넓어짐을 나타내며, 이는 셰러 방정식으로부터 추론할 수 있는 바와 같이 ZnO 평균 결정 치수가 감소함을 의미한다.
도 5는 2.4 M Zn(NO3)2/4 M HNO3 함침 용액으로부터 제조된 샘플로부터 얻어지는 X-선 회절 패턴을 나타낸다. 샘플을 각각 Tf = 180℃(실시예 5), 300℃(실시예 14), 및 450℃(실시예 16)로 (아르곤 중에) 가열하였다. 셰러 방정식 및 대략 30 ° 및 40 °의 산란각 사이의 데이터를 사용하여 이들 실시예에 대한 평균 ZnO 함침제 그레인 크기를 계산하였다. 평균 함침제 그레인 크기는 ≤ 2 ㎚(실시예 5), (6±3) ㎚(실시예 14), 및 (16±1) ㎚(실시예 16)였다.
이상과 같이, 산화 아연을 함유하는 필터 매질 및 그의 형성 방법의 실시 형태를 개시한다. 당업자는 본 발명이 개시된 바와는 다른 실시 형태로 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 개시된 실시 형태는 한정이 아니라 예시를 목적으로 제공되며, 본 개시는 하기의 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (20)

  1. 활성탄 미립자; 및
    활성탄 미립자의 표면 상에 배치된 산화 아연 입자를 포함하며,
    여기서, 산화 아연 입자의 평균 결정 치수(average crystallite dimension)는 약 50 ㎚ 이하인 필터 매질.
  2. 제1항에 있어서, 약 5 중량% 이상의 산화 아연을 포함하는 필터 매질.
  3. 제1항에 있어서, 약 15 중량% 내지 약 25 중량%의 산화 아연을 포함하는 필터 매질.
  4. 제1항에 있어서, 평균 결정 치수가 30 ㎚ 이하인 필터 매질.
  5. 제1항에 있어서, 평균 결정 치수가 20 ㎚ 이하인 필터 매질.
  6. 하우징 내에 함유된 함침된 활성 미립자의 층을 포함하며, 여기서, 함침된 활성 미립자는 제1항의 필터 매질을 포함하는, 공기로부터 오염물질을 제거하기 위한 필터 카트리지.
  7. 제6항에 있어서, 산화 아연 입자의 평균 결정 치수가 약 20 ㎚ 이하인 필터 카트리지.
  8. 제1항의 필터 매질을 함유하는 필터 카트리지를 포함하는 호흡 기구.
  9. 질산 아연을 포함하는 함침 용액을 제공하는 단계;
    기재를 함침 용액과 접촉시켜 질산 아연을 기재 상에 함침시키는 단계; 및
    함침된 용액을 가열하여 질산 아연을 산화 아연으로 전환시키는 단계를 포함하는, 필터 매질의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 함침 용액이 질산을 약 0.5 M 이상의 농도로 추가로 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 질산의 농도가 약 2.0 M 이상인 방법.
  12. 제9항에 있어서, 기재를 제2 함침 용액과 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 기재를 높은 분자량의 아민과 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 높은 분자량의 아민이 트라이에틸렌다이아민(TEDA)인 방법.
  15. 제9항에 있어서, 함침 용액이 비-아연 염을 부가적으로 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 비-아연 염이 Fe(NO3)3인 방법.
  17. 제9항에 있어서, 함침 용액이 Cu(NO3)2, CuCl2, Fe(NO3)3, Al(NO3)3, FeCl2, FeCl3, Ca(NO3)2, ZnCl2, 초산 아연, 초산 구리, 또는 그의 조합을 포함하는 방법.
  18. 제9항에 있어서, 함침된 기재를 가열 전에 건조시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  19. 제9항에 있어서, 함침된 기재를 약 180℃ 내지 약 300℃로 가열하는 방법.
  20. 제10항에 있어서, 하나의 단계로 실행되는 방법.
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