KR20140067308A - 암모니아 및 과산화수소 가스 제거제 및 장치 - Google Patents

암모니아 및 과산화수소 가스 제거제 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암모니아 및 과산화수소 가스 제거제 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 암모니아 제거효율과 과산화수소 분해효율을 향상시키기 위하여 암모니아 제거제로서의 황산구리-황산티타늄 및 과산화수소 분해 촉매제로서의 이산화망간 제조방법과 이를 사용한 암모니아 및 과산화수소 가스 제거제 및 그 장치에 관한 발명이다.
본 발명에 따른 암모니아 가스 제거제는 황산구리-황산티타늄의 혼합물로 이루어지고, 과산화수소 가스 분해 촉매제는 포타슘퍼망가네이트에 염산망간, 탄산칼륨을 혼합하여 제조되는 이산화망간을 활성 성분으로 하여 이루어진다.

Description

암모니아 및 과산화수소 가스 제거제 및 장치{Chemicals and Devices to remove Ammonia and Hydrogen Peroxide Gas}
본 발명은 암모니아 및 과산화수소 가스 제거제 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화망간 및 황산구리-황산 티타늄을 이용하여 암모니아 가스 및 과산화수소 가스를 효과적으로 흡착, 분해 제거 할 수 있는 암모니아 및 과산화수소 가스 제거제 및 그 제조방법 과 이를 사용한 암모니아 및 과산화수소 가스 제거 장치에 관한 것이다.
최근에는 과산화수소 가스를 이용한 멸균법이 개발되어 환경은 물론 제조 용 특수 장비의 멸균 등에 널리 사용되고 있다. 과산화수소 가스의 경우 살균, 제독 후에 잔존 물질이 H2O와 O2 뿐이므로 멸균 작업 후에 잔류물이 남지 않아 잔류물의 독성의 염려가 없고 의약품 등의 제조 공정에서 사용되는 기계 장치 및 기타 멸균 대상물 자체에는 거의 영향을 미치지 않는다.
그러나, 진한 과산화수소는 독성이 있으며, 강한 자극성이 있으므로, 살균 및 제독 후에는 노출허용농도 (TLV, threshold limit value)를 1 ppm으로 유지하여 인체에 유해하지 않도록 신속히 제거하는 것이 중요하다. 일반적으로, 과산화수소 가스는 대기 중에서 자연 분해되지만, 과산화수소의 신속한 제거, 제독효율 및 시간, 에너지 절감을 위해 촉매를 사용하여 분해하고 있다. 자연 상태에서는 과산화수소는 촉매와 접촉하면 아래와 같은 화학반응을 일으키며 고온의 가스를 만들어낸다.
2H2O2 → 2H2O + O2 + 열
이와 관련, 미국등록특허 제07132083호에서는 백금 및 팔라듐촉매를 이용하여 과산화수소 가스를 분해하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이러한 방법은 과산화수소 가스 제거를 위해 고가의 귀금속 촉매를 사용하도록 하고 있어, 높은 처리 비용을 요구하는 문제점이 있다.
한편, 종래 도금, 반도체, 제지회사 탈묵 공정 등에서 사용된 과산화수소를 제거하기 위하여 산화망간이 사용되고 있는데, Hydrogen peroxide decomposition on manganese oxide (pyrolusite): Kinetics, intermediates, and mechanism, Si-Hyun Do, Bill Batchelor, Hong-Kyun Lee, Sung-Ho Kong, Chemosphere, 75(1), 8-12(2009)에서는 비표면적 6.036 m2/g의 MnO2를, Promotion of the hydrogen peroxide decomposition activity of manganese oxide catalysts, Muhammad A Hasan, Mohamed I Zaki, Lata Pasupulety, Kamlesh Kumari, Appl . Catal . A, 181(1), 171-179(1999)에서는 비표면적 7 m2/g의 MnOx를 사용하여, 비표면적이 넓은 MnO2를 합성하는 것에 의해 과산화수소가스 분해효율을 높일 수 있다는 연구 결과를 개시하고 있다. 그러나 자연에서 채굴되는 이산화망간의 경우 순도가 75% 미만이고 비표면적은 20 m2/g 미만이며, 염산망간, 질산망간, 황산망간 등을 사용하여 제조하는 경우, 이산화망간의 비표면적은 100 m2/g을 초과하지 않는다. 또한, 이산화망간 제조 시 아세트산망간, 질산망간, 황산망간 등을 사용하는 경우에는 아세트산, 질산, 황산 등의 폐수가 발생하고, 이들 폐수를 별도로 처리해야할 필요가 있어 환경오염 및 비용 상승의 문제점이 존재한다.
한편, 종래 노출허용농도가 25 ppm인 암모니아를 제거하기 위하여 이온교환수지나 활성탄소에 인산이나 황산을 첨착시키는 방법이 알려져 있다. 그러나 이러한 방법에서는 암모니아가 탈착되어 후단으로 배출되거나, 생성물이 표면에서 탈리되는 문제점이 있다.
이와 관련하여 한국등록특허 제0318353호에서는 황산구리를 이용하여 아래와 같이 암모니아를 분해, 제거하는 방법이 개시되어 있는데, 황산구리는 암모니아 제거수명이 높지만 펠렛이나 구형으로 성형하기 어렵고 강도가 낮아 형태를 유지하기가 어렵고, 마모에 의하여 분말이 발생하므로, 실리카, 알루미나, 지르코니아, 티타니아, 활성탄소와 혼합하도록 하고 있다. 그러나 이 경우 반대급부로서 암모니아 제거용량이 크게 감소하는 문제점이 있었다.
CuSO4 + 2NH4OH → Cu(OH)2 + (NH4)2SO4
Cu(OH)2 + 4NH3 → Cu(NH3)4(OH)2
4NH3 + CuSO4 → Cu(NH3)4SO4
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 포타슘퍼망가네이트에 염산망간, 탄산칼륨을 혼합하여 이산화망간을 제조하는 경우에, 폐수가 발생하지 않고 큰 비표면적을 갖는 이산화망간 촉매제를 얻을 수 있음을 확인하였다.
또한, 본 발명자들은 황산구리에 황산티타늄 및 유기결합제를 혼합하여 암모니아 가스 제거제를 제조하는 경우에, 성형체의 강도를 증진시키고 탈리에 의한 분말발생을 최소화 할 수 있음을 확인하였다.
또한, 본 발명자들은 이러한 이산화망간 촉매제 및 암모니아 가스 제거제를 이용하여 과산화수소 가스 및 암모니아 가스를 제거할 경우, 과산화수소 분해효율 및 암모니아 제거효율이 향상됨을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 이산화망간 및 황산구리-황산 티타늄을 이용하여 암모니아 가스 및 과산화수소 가스를 효과적으로 흡착, 분해 제거 할 수 있는 암모니아 및 과산화수소 가스 제거제 및 그 제조방법 과 이를 사용한 암모니아 및 과산화수소 가스 제거 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 황산구리-황산티타늄 혼합물로 이루어지고, 상기 황산구리-황산티타늄 혼합물의 혼합 비율이 5:5 내지 9:1 중량비인 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 제거제를 제공한다.
바람직한 예로서, 상기 황산구리-황산티타늄 혼합물은 황산구리, 황산티타늄, 보에마이트, 유기결합제를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이산화망간을 활성 성분으로 하는 과산화수소 가스 분해용 촉매로 이루어지고, 상기 이산화망간의 비표면적이 140m2/g ~300m2/g 인 것을 특징으로 하는 과산화수소 가스 제거제를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이산화망간을 활성 성분으로 하는 과산화수소 가스 분해용 촉매로 이루어지는 과산화수소 가스 제거제의 제조 방법으로서,포타슘퍼망가네이트 용액에 알카리침전제를 혼합하여 pH를 9 ~12로 조절하는 단계, 염산망간을 첨가하여 pH를 9~13으로 조절하는 단계,비표면적이 140m2/g ~ 300m2/g 인 이산화망간을 수득하는 단계를 포함하는 과산화수소 가스 제거제의 제조 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 황산구리-황산티타늄 혼합물로 이루어지는 암모니아 가스 제거제를 충전한 암모니아 가스 제거부를 구비하고, 암모니아 함유 가스를, 상기 암모니아 가스 제거부에 통과시켜 가스 중에 함유된 암모니아를 분해 제거한 뒤 배출하는 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 제거 장치를 제공한다.
바람직한 구현예로서, 상기 황산구리-황산티타늄 혼합물의 혼합 비율은 5:5 내지 9:1 중량비인 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 황산구리-황산티타늄 혼합물은 황산구리, 황산티타늄, 보에마이트, 유기결합제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이산화망간을 활성성분으로 하는 과산화수소 가스 분해용 촉매를 충전한 과산화수소 가스 제거부, 분말 성분을 여과하기 위한 헤파 필터부를 구비하고, 과산화수소 함유 가스를, 상기 과산화수소 가스 제거부에 통과시켜 가스 중에 함유된 과산화수소를 분해 제거한 뒤 상기 헤파 필터부에 통과시켜 가스 내 분말 성분을 제거하여 대기중에 방출되도록 하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 가스 제거 장치를 제공한다.
바람직한 구현예로서, 상기 이산화망간은 비표면적이 140m2/g ~300m2/g 인 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 황산구리-황산티타늄 혼합물로 이루어지는 암모니아 가스 제거제를 충전한 제1 충전층, 이산화망간을 활성성분으로 하는 암모니아 가스 흡착 및 과산화수소 가스 분해용 촉매를 충전한 제2 충전층 및 가스 내 분말 성분 제거를 위한 헤파 필터부를 포함하고, 암모니아 및 과산화수소 가스가 포함된 오염 가스를 상기 제1 충전층에 통과시켜 가스 중에 함유된 암모니아 가스의 일부를 제거한 1차 처리 가스가 유출되고, 뒤이어 상기 1차 처리 가스를 상기 제2 충전층에 통과시켜 가스 중에 함유된 과산화수소 가스 및 잔여 암모니아 가스를 분해, 흡착 제거한 2차 처리 가스를 헤퍼 필터부에 도입하여 가스 내 분말 성분을 제거한 뒤 대기 중으로 방출되도록 한 것을 특징으로 하는 암모니아 및 과산화수소 가스 제거 장치를 제공한다.
바람직한 예로서, 상기 황산구리-황산티타늄 혼합물의 혼합 비율은 5:5 내지 9:1 중량비인 것을 특징으로 한다.
바람직한 예로서, 상기 황산구리-황산티타늄 혼합물은 황산구리, 황산티타늄, 보에마이트, 유기결합제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 예로서, 상기 이산화망간은 비표면적이 140m2/g ~300m2/g 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 암모니아 및 과산화수소 가스 제거제 및 장치는, 포타슘퍼망가네이트에 염산망간, 탄산칼륨을 혼합하여 제조된 이산화망간을 과산화수소 가스 제거 촉매제로 사용하여, 처리 시에 폐수가 발생하지 않고 이산화망간의 비표면적을 크게 할 수 있는 한편, 황산구리에 황산티타늄 및 유기결합제를 혼합한 암모니아 가스 제거제를 사용하여, 성형체의 강도를 증진시키고 탈리에 의한 분말발생을 최소화할 수 있다 또한, 상기 촉매제 및 제거제를 이용하여 암모니아 및 과산화수소 가스를 제거함으로써, 간단한 공정으로 과산화수소 분해효율 및 암모니아 제거효율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 암모니아 가스 제거 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 과산화수소 가스 제거 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 과산화수소 가스 및 암모니아 가스 제거 장치를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 암모니아 가스 제거제는 황산구리 및 황산티타늄의 혼합물로 이루어진다. 구체적으로, 본 발명에 따르는 상기 암모니아 제거제는 암모니아 제거 수명이 높은 황산구리를 주요 성분으로 사용한다. 본 발명에서는 황산구리가 가지는 성형성의 어려움, 낮은 강도로 인한 형태 유지의 어려움, 마모에 의한 분말 발생의 문제점을 해결하기 위하여, 황산구리에 보에마이트, 황산티타늄 및 유기결합제를 혼합하여 강도를 증가시키고, 탈리에 의한 분말 발생을 최소화하도록 하고 있다. 상기 황산구리와 황산티타늄의 혼합비율은 중량 기준으로 50:50 내지 90:10으로 선택된다.
본 발명은 과산화수소 분해 및 암모니아 제거제는, 이산화망간을 활성물질로 하는 촉매제로 이루어진다. 본 발명에 따르는 이산화망간은, 포타슘퍼망가네이트 용액에 알카리침전제를 혼합하여 pH를 9 ~12로 조절한 다음, 염산망간을 첨가하여 수득된다. 상기 알카리침전제는 탄산칼륨(K2CO3), 수산화나트륨(NaOH) 및 탄산나트륨(Na2CO3)로 구성된 군에서 선택되고, 바람직하게는 탄산칼륨(K2CO3)을 사용할 수 있다. 알칼리침전제를 혼합한 다음, pH를 9~13으로 조절하고, 바람직하게는 pH 10으로 조절하여 염산망간을 첨가하는 것에 의해 비표면적이 140m2/g ~ 300m2/g 인 이산화망간을 수득할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따르는 암모니아 가스 및 과산화수소 가스 제거 장치를 나타내는 첨부 도면을 참조로 실질적으로 기술한다. 즉, 첨부도면은 본 발명의 암모니아 가스 및 과산화수소 가스 제거 장치의 구조적 양태를 나타내는 개략도이다.
도 1은 본 발명에 따른 암모니아 가스 제거 장치의 구조적 양태를 나타내는 개략도이다. 도 1에 의하면, 암모니아 등과 같은 유해 가스를 함유하는 배기 가스를 오염 공기용 입구부(12)를 통해 암모니아 가스 제거 장치의 하우징(11) 내로 도입시킨다. 하우징(11) 내에는 배기 가스 중에 함유된 암모니아 가스를 제거하기 위한 암모니아 가스 제거제가 충전된 암모니아 가스 제거부(10)가 구비된다. 암모니아 가스 제거부(10)의 내부는 암모니아 가스 제거제로서 황산구리-황산티타늄 혼합물이 구상, 펠렛 등 성형체의 형태로 충전된다. 상기 암모니아 가스 제거제는 금속메쉬(14)로 지지되며, 금속메쉬(14)의 구멍크기는 암모니아 가스 제거제의 크기보다 작아야 한다. 상기 암모니아 가스 제거부(10)는 암모니아 가스 제거제를 사용하여 오염 공기용 입구부(12)를 통해 암모니아 가스 제거부(10)에 도입된 배기 가스 중의 암모니아를 제거한다. 암모니아 가스 성분이 제거된 배기 가스는 배출구(13)를 통해 외부로 배출된다.
도 2에서는 본 발명에 따른 과산화수소 가스 제거 장치의 구조적 양태를 나타내는 개략도이다. 도 2에 의하면, 과산화수소 가스를 함유하는 배기 가스를 오염 공기용 입구부(17)를 통해 과산화수소 가스 제거 장치의 하우징(11) 내로 도입시킨다. 하우징(11) 내에는 배기 가스 중에 함유된 과산화수소 가스를 분해하기 위한 과산화수소 가스 분해 촉매제가 충전된 과산화수소 가스 제거부(15)가 구비된다. 과산화수소 가스 제거부(15)에서는 과산화수소를 분해하기 위한 촉매제로서 구상, 펠렛 등 성형체 또는 금속 허니컴, 발포금속, 세라믹지지체에 코팅된 이산화망간이 충전된다. 상기 과산화수소 가스 분해 촉매제는 금속메쉬(19)로 지지되며, 금속메쉬(19)의 구멍크기는 과산화수소 가스 분해 촉매제의 크기보다 작아야 한다. 상기 과산화수소 가스 제거부(15)의 후단에는 헤파 필터부(16)가 구비된다. 헤파 필터부(16)는 과산화수소 가스 제거부로부터 탈리된 성형체 및 처리 과정 중에 발생되는 분말 성분을 여과하기 위한 헤파 필터로 구성된다. 오염 공기용 입구를 통과한 배기 가스는 과산화수소 가스 제거부(15) 내에 충전된 과산화수소 가스 분해 촉매제에 의해 분해되고, 이렇게 처리된 가스는 헤파 필터부(16)를 통과하면서, 분말 성분이 제거되고 배출구(18)를 통해 외부로 배출된다.
도 3에서는 본 발명에 따른 암모니아 및 과산화수소 제거 장치의 구조적 양태를 나타내는 개략도이다. 도 3에 의하면, 암모니아 가스 및 과산화수소 가스를 함유하는 배기 가스가 오염 공기용 입구부(24)를 통해 암모니아 및 과산화수소 가스 제거 장치의 하우징(23) 내로 도입된다. 도 3에서 도시된 암모니아 및 과산화수소 제거 장치는 하우징(23) 내에, 암모니아를 제거하기 위한 암모니아 가스 제거제가 충전된 제1 충전층(20)과, 암모니아 가스를 흡착하고, 과산화수소 가스를 분해 제거하기 위한 촉매제가 충전된 제2 충전층(21) 및, 상기 제2 충전층(21)의 하류에 구비된 헤파 필터부(22)를 구비한다. 제1 충전층(20)의 암모니아 가스 제거제는 황산구리-황산 티타늄의 혼합물로 이루어지고, 상기 황산구리-황산티타늄 혼합물은 제1 충전층(20)에 구상, 펠렛 등 성형체의 형태로 충전된다. 제2 충전층(21)에는, 이산화망간을 활성성분으로 하는 촉매제가 구상, 펠렛 등 성형체 또는 금속허니컴, 발포금속, 세라믹지지체에 코팅되어 충전된다. 상기 제1 충전층(20)과 제2 충전층(21)에 각각 충전된 충전제는 금속메쉬(26)로 지지되며, 충전제의 탈락을 방지하도록 금속메쉬(26)의 구멍크기는 충전제를 구성하는 성형체의 크기보다 작아야 한다. 하우징(23) 내의 제1 충전층(20)과 제2 충전층(21)은 플랜지와 클램프로 구성되는 연결 수단(27)에 의해 연결되고, 상기 제1 충전층(20)과 제2 충전층(21) 사이의 공간에는 배기 가스의 외부 유출을 방지하는 시일 수단으로서 오링이 구비된다(도시되지 않음). 오염 공기용 입구부(24)로부터 유입된 과산화수소 가스 및 암모니아 가스가 함유된 배기 가스는 바닥부로부터 제1 충전층(20)으로 송입되어 통과한다. 제1 충전층(20)에서는 배기 가스에 함유된 암모니아 가스가 흡착 제거되고, 1차 처리 가스로서 제1 충전층(20)의 상부로부터 배출된다. 상기 1차 처리 가스는 제2 충전층(21)에 송입되고, 제1 충전층(20)에서 미처 제거되지 못한 잔류 암모니아 가스가 흡착되고, 배기 가스 중의 과산화수소 가스가 분해 제거된다. 제2 충전층(21)에서 처리된 배기 가스는 2차 처리 가스로서, 헤파 필터부(22)에 송입되어, 2차 처리 가스 중의 충전제, 분말 성분들을 여과한 뒤 헤파 필터부(22)의 상부로부터 배출구(25)를 통해 외부로 배출된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1 : MnO2의 제조
KMnO4 (시약급, 삼전화학) 1,580 g을 이온교환수 24,917 g에 용해시킨다 (① 용액). ① 용액에 K2CO3 (시약급, 삼전화학)를 첨가하여 pH를 11로 조정한다 (② 용액). MnCl24H2O (시약급, 삼전화학) 2,979 g을 이온교환수에 4,707 g에 용해시킨다 (③ 용액). ② 용액에 ③용액을 조금씩 투입하면서 교반한다. 6시간이 지난 후 30,000 g의 물을 사용하여 세정한 후, 물이 30 무게비만 남도록 건조한다. 교반기 (R02, Eirich)에서 콜로이달실리카 AS-40 (W.R. Grace & Co) 150 g을 투입한 후 30분 동안 회전속도 25 rpm으로 교반한다. 압출성형기 (벤호)에서 3 mm 펠렛으로 압출 성형한다. 펠렛을 120 ℃에서 2시간, 400 ℃에서 4 시간 동안 외부공기를 유입 및 순환시키면서 열처리하여 실시예1의 시료를 제조하였다.
실시예 2 : CuSO4-Ti(SO4)2 흡착분해제의 제조
CuSO45H2O (시약급, 삼전화학) 4,750 g, Ti(SO4)2 (시약급, Junsei) 4,750 g, 보에마이트 (Pural NF, SASOL) 450 g, 메틸셀룰로스 (Methocel A4M, Dow Chemical) 50 g을 교반기 (R02, Eirich)에 투입 후 10분 동안 건식교반한다. 이온교환수를 투입한 후 30분 동안 회전속도 25 rpm으로 교반한다. 압출성형기 (벤호)에서 3 mm 펠렛으로 압출 성형한다. 펠렛을 120 ℃에서 2시간 건조하여 실시예２의 시료를 제조하였다.
실시예 3 : CuSO4-Ti(SO4)2 흡착분해제의 제조
실시예 2에서 CuSO45H2O (시약급, 삼전화학) 6,000 g, Ti(SO4)2 (시약급, Junsei) 3,500 g를 사용하는 것을 제외하고는 동일한 과정을 거쳐서 실시예 3의 시료를 제조하였다.
실시예 4 : CuSO4-Ti(SO4)2 흡착분해제의 제조
실시예 2에서 CuSO45H2O (시약급, 삼전화학) 8,000 g, Ti(SO4)2 (시약급, Junsei) 1,500 g를 사용하는 것을 제외하고는 동일한 과정을 거쳐서 실시예 4의 시료를 제조하였다.
실시예 5 : CuSO4-Ti(SO4)2 흡착분해제의 제조
실시예 2에서 CuSO45H2O (시약급, 삼전화학) 8,550 g, Ti(SO4)2 (시약급, Junsei) 950 g를 사용하는 것을 제외하고는 동일한 과정을 거쳐서 실시예 5의 시료를 제조하였다.
비교예 1 :
실시예 1에서 “① 용액에 K2CO3 (시약급, 삼전화학)를 첨가하여 pH를 11로 조정하는 단계”를 제외하고는 동일한 과정을 거쳐서 비교예１의 시료를 제조하였다.
비교예 2 :
실시예 1에서 “① 용액에 K2CO3 (시약급, 삼전화학)를 첨가하여 pH를 11로 조정하는 단계”를 제외하고, “MnCl24H2O (시약급, 삼전화학) 2,979 g” 대신 Mn(NO3)2 (시약급, 삼전화학) 2,683 g를 사용하는 것을 제외하고는 동일한 과정을 거쳐서 비교예 2의 시료를 제조하였다.
비교예 3~5 :
Pt(NH3)2(NO2)2 (피엠리써치), Pd(NO3)2 (피엠리써치), RuCl3xH2O (피엠리써치)를 이온교환수에 용해시켜 구형 γ-Al2O3 (SASOL, 지름 2 mm)에 금속함량 기준 1:100의 무게비로 함침한 후 500 oC에서 2시간동안 열처리하여 비교예3 (백금촉매),비교예4 (팔라듐촉매), 비교예 5(루세늄촉매)의 시료를 제조하였다.
비교예 6 :
실시예 2에서 CuSO45H2O (시약급, 삼전화학) 8,000 g, 보에마이트 (Pural NF, SASOL) 1,950 g, 메틸셀룰로스 (Methocel A4M, Dow Chemical) 50 g을 사용하는 것을 제외하고는 동일한 과정을 거쳐서 비교예 6의 시료를 제조하였다.
비교예 7 :
실시예 2에서 Ti(SO4)2 (시약급, Junsei) 8,000 g, 보에마이트 (Pural NF, SASOL) 1,950 g, 메틸셀룰로스 (Methocel A4M, Dow Chemical) 50 g을 사용하는 것을 제외하고는 동일한 과정을 거쳐서 비교예 7의 시료를 제조하였다.
비교예 8 :
CuSO45H2O (시약급, 삼전화학) 100 g을 이온교환수에 용해시켜 구형 제올라이트 13X (시약급, 삼전화학, 지름 3~5 mm) 900 g에 함침하였다. 이후 120 ℃에서 2시간 건조하여 비교예 8의 시료를 제조하였다.
실험예 1 : BET 분석
실시예 1, 비교예 １,2 시료에 대하여 BET 분석 (ASAP2010, Micromeritics)을 하여 하기 표1에 나타내었다.
BET 분석에 따른 기공도
시료 비표면적
(m2/g)		 기공부피
(cm3/g)
실시예 1 186 0.464
비교예 1 24 0.01
비교예 2 20 0.09
실시예 1 시료가 비표면적이 186 m2/g이고, 기공부피가 0.464 cm3/g로서 비교예 1, 2보다 미세기공이 발달한 다공성물질로 합성되었다. 실시예 1에서 용액에 K2CO3 (시약급, 삼전화학)를 첨가하여 pH를 11로 조정하는 것을 제외하고 동일하게 시료를 제조한 비교예 1, 2의 비표면적은 각각 25, 55 m2/g로서, 실시예 1과 비교하여 현저히 작고, 과산화수소 분해효율 또한 실시예 1 보다 낮다.
실험예 2 : 과산화수소가스 분해효율 측정
실시예 1, 비교예 １~5 시료에 대하여 표2의 조건으로 과산화수소가스 분해실험을 수행하여 그 분해효율을 표3에 나타내었다.
과산화수소가스 분해실험조건
조건 사양
반응기 규격 유리관
(내경 26 mm, 외경 30 mm, 길이 300 mm)
촉매량 (cm3) 10
반응온도 (℃) 25
공간속도 (h-1) 30,000
유량 (cm3/min) 5,000
과산화수소가스 농도 (cm3/m3) ≒ 1,000
운반기체 공기
측정기기 RM09-1000m (Interscan)
과산화수소가스 분해효율
시료번호 출구측 농도(ppm) 제거율(%)
실시예 1 4 100
비교예 1 321 68
비교예 2 346 65
비교예 3 12 99
비교예 4 24 98
비교예 5 47 95
상기 표 3에 의하면, 비교예 3 (백금촉매), 비교예 4 (팔라둠촉매), 비교예 5 (류세늄촉매)의 제거율 보다 실시예1의 MnO2의 과산화수소가스 분해효율이 우수한 것을 확인할 수 있다.
실험예 3 : 암모니아 제거용량 측정
실시예 2~5, 비교예 6~8의 시료에 대하여 표 4의 조건으로 암모니아 제거실험을 수행하여 그 제거용량을 표 5에 나타내었다.
암모니아 제거실험조건
조건 사양
반응기 규격 유리관 (내경 36㎜, 외경 40㎜)
충전부피 (ml) 200
반응온도 (℃) 25
선속도 (cm/sec) 1.64
유량 (L/min) 1.0
암모니아 농도 (ppm) 20,000
측정기기 검지관 3M, 3L(가스텍)
실험예　4 : 압축강도 측정
실시예 2~5, 비교예 6~7의　시료에 대하여 펠렛을 1 mm 높이에 펠렛표면을 1,000번 사포로 연마하여 편평하게 한 다음 펠렛 한 개를 압축강도측정기 (AFK-500TE, Digitech)를 올려놓고 압축강도를 측정하였다. 비교예 8의 경우 구형 시료 (지름 3~5 mm) 한 개를 그대로 압축강도측정기에 올려놓고 압축강도를 측정하였다. 10회를 측정하여 그 평균값을 표 5에 나타냈다.
암모니아 제거용량 및 압축강도
시료 제거용량(L/L)[가스(L)/흡착분해제(L)] 압축강도(N/시료)
실시예 2 40.83 26
실시예 3 82.45 41
실시예 4 120.12 32
실시예 5 118.61 16
비교예 6 18.63 5
비교예 7 15.27 47
비교예 8 21.75 52
실시예 4의 경우가 암모니아 제거용량4이 120.12 L/L로 가장 높았으며, 압축강도는 32 N/시료로 가장 큰 것은 아니지만 사용에 문제가 없을 정도의 강도를 나타내었다. 실시예 5의 황산구리와 황산티타늄의 비율이 90:10의 경우 암모니아 제거용량은 118.61 L/L 이었지만, 펠렛 성형성이 좋지 않고, 압축강도도 16 N/시료로 실시예 5의 32 N/시료에 비하여 감소하였다. 황산구리 대비 황산티타늄 함량을 90:10 미만으로 감소시킬 경우 성형성이 급격히 감소하고 펠렛의 형태를 거의 유지하지 못하였다. 비교예 6의 경우 펠렛 성형성이 좋지 않고, 압축강도는 5 N/시료로 작았다. 비교예 7의 경우 펠렛 성형성이 우수하고, 압축강도는 47 N/시료로 우수하지만, 암모니아 제거 용량이 15.27L/L로서 실시예 대비 현저히 낮은 값을 보인다. 비교예 8의 경우 강도가 우수한 구형 제올라이트 13X를 사용하였기 때문에 압축강도는 52 N/시료로 높았지만, 암모니아 제거실험 시 흡착 분해제 일부가 시료로부터 탈리되어 후단으로 배출되는 문제점이 있었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10: 암모니아 가스 제거부 11: 하우징
12: 오염 공기용 입구부 13: 배출구
14: 금속메쉬 15: 과산화수소 가스 제거부
16: 헤파 필터부 17: 오염 공기용 입구부
18:배출구 19: 금속메쉬
20: 제1 충전층 21: 제2 충전층
22: 헤파 필터부 23: 하우징
24: 오염 공기용 입구부 25: 배출구
26: 금속메쉬 27: 연결 수단

Claims (13)

  1. 황산구리-황산티타늄 혼합물로 이루어지고, 상기 황산구리-황산티타늄 혼합물의 혼합 비율이 5:5 내지 9:1 중량비인 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 제거제
  2. 제1항에 있어서,
    상기 황산구리-황산티타늄 혼합물은 황산구리, 황산티타늄, 보에마이트, 유기결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 제거제.
  3. 이산화망간을 활성 성분으로 하는 과산화수소 가스 분해용 촉매로 이루어지고, 상기 이산화망간의 비표면적이 140m2/g ~300m2/g 인 것을 특징으로 하는 과산화수소 가스 제거제.
  4. 이산화망간을 활성 성분으로 하는 과산화수소 가스 분해용 촉매로 이루어지는 과산화수소 가스 제거제의 제조 방법으로서,
    포타슘퍼망가네이트 용액에 알카리침전제를 혼합하여 pH를 9 ~12로 조절하는 단계;
    염산망간을 첨가하여 pH를 9~13으로 조절하는 단계;
    비표면적이 140m2/g ~ 300m2/g 인 이산화망간을 수득하는 단계를 포함하는 과산화수소 가스 제거제의 제조 방법.
  5. 황산구리-황산티타늄 혼합물로 이루어지는 암모니아 가스 제거제를 충전한 암모니아 가스 제거부를 구비하고, 암모니아 함유 가스를, 상기 암모니아 가스 제거부에 통과시켜 가스 중에 함유된 암모니아를 분해 제거한 뒤 배출하는 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 제거 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 황산구리-황산티타늄 혼합물의 혼합 비율은 5:5 내지 9:1 중량비인 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 제거 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 황산구리-황산티타늄 혼합물은 황산구리, 황산티타늄, 보에마이트, 유기결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 제거 장치.
  8. 이산화망간을 활성성분으로 하는 과산화수소 분해용 촉매를 충전한 과산화수소 가스 제거부;
    분말 성분을 여과하기 위한 헤파 필터부;를 구비하고, 과산화수소 함유 가스를, 상기 과산화수소 가스 제거부에 통과시켜 가스 중에 함유된 과산화수소를 분해 제거한 뒤 상기 헤파 필터부에 통과시켜 가스 내 분말 성분을 제거한 뒤 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 과산화수소 가스 제거 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이산화망간은 비표면적이 140m2/g ~300m2/g 인 것을 특징으로 하는 과산화수소 가스 제거 장치.
  10. 황산구리-황산티타늄 혼합물로 이루어지는 암모니아 가스 제거제를 충전한 제1 충전층;
    이산화망간을 활성성분으로 하는 암모니아 가스 흡착 및 과산화수소 가스 분해용 촉매를 충전한 제2 충전층;
    가스 내 분말 성분 제거를 위한 헤파 필터부;를 포함하고, 암모니아 및 과산화수소 가스가 포함된 오염 가스를 상기 제1 충전층에 통과시켜 가스 중에 함유된 암모니아 가스의 일부를 제거한 1차 처리 가스가 유출되고, 뒤이어 상기 1차 처리 가스를 상기 제2 충전층에 통과시켜 가스 중에 함유된 과산화수소 가스 및 잔여 암모니아 가스를 분해, 흡착 제거한 2차 처리 가스를 헤퍼 필터부에 도입하여 가스 내 분말 성분을 제거한 뒤 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 암모니아 및 과산화수소 가스 제거 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 황산구리-황산티타늄 혼합물의 혼합 비율은 5:5 내지 9:1 중량비인 것을 특징으로 하는 암모니아 및 과산화수소 가스 제거 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 황산구리-황산티타늄 혼합물은 황산구리, 황산티타늄, 보에마이트, 유기결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 및 과산화수소 가스 제거 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 이산화망간은 비표면적이 140m2/g ~300m2/g 인 것을 특징으로 하는 암모니아 및 과산화수소 가스 제거 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180084276A (ko) * 2017-01-16 2018-07-25 한국과학기술연구원 과산화수소 분해용 촉매의 제조 방법
KR20210118497A (ko) * 2020-03-23 2021-10-01 김현군 일체형 사이클론 장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101647480B1 (ko) 2015-10-26 2016-08-10 국방과학연구소 고농도 과산화수소 증기 제거용 대기압 플라즈마 장치
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Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3347478B2 (ja) * 1994-06-13 2002-11-20 日本パイオニクス株式会社 排ガスの浄化方法
JPH10314760A (ja) * 1997-05-16 1998-12-02 Japan Organo Co Ltd 過酸化水素除去装置及び過酸化水素含有排水の処理方法
JP3920531B2 (ja) 2000-05-17 2007-05-30 月島環境エンジニアリング株式会社 アンモニアおよび過酸化水素を含有する排水の処理方法
JP4908683B2 (ja) * 2000-06-15 2012-04-04 日本碍子株式会社 酸化窒素分析用装置および酸化窒素測定用センサ素子

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180084276A (ko) * 2017-01-16 2018-07-25 한국과학기술연구원 과산화수소 분해용 촉매의 제조 방법
KR20210118497A (ko) * 2020-03-23 2021-10-01 김현군 일체형 사이클론 장치

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