KR20140110145A - 복합흡착제 및 복합흡착제 제조방법 - Google Patents

복합흡착제 및 복합흡착제 제조방법 Download PDF

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KR20140110145A
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Abstract

본 발명은 활성탄 파우더와 제올라이트계열, 알루미나계열, 실리카계열, 슈도보헤마이트, 도자기 원료로 사용되는 세라믹계열의 파우더 중에서 하나 이상을 선택적으로 소정의 중량비로 혼합하고, 이를 산용액 (초산, 인산, 염산, 황산, 질산, 구연산), 강 알카리 용액(KOH, NaOH) , 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 반죽한 후, 이를 펠렛, 구형, 하니컴 형태 중에서 하나의 형상으로 제조한 복합흡착제 및 복합흡착제 제조방법에 관한 것이다.

Description

복합흡착제 및 복합흡착제 제조방법{Complex adsorbent and manufacuring method of complex adsorbent}
본 발명은 활성탄 파우더와 제올라이트계열, 알루미나계열, 실리카계열, 슈도보헤마이트, 도자기 원료로 사용되는 세라믹계열의 파우더 중에서 하나 이상을 선택적으로 소정의 중량비로 혼합하고, 이를 산용액 (초산, 인산, 염산, 황산, 질산, 구연산), 강 알카리 용액(KOH, NaOH) , 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 반죽한 후, 이를 펠렛, 구형, 하니컴 형태 중에서 하나의 형상으로 제조한 복합흡착제 및 복합흡착제 제조방법에 관한 것이다.
활성탄은 숯을 가스 또는 약품으로 활성화시킨 다공성 탄소라고 간단히 정의할 수 있다. 숯과 활성탄은 엄격히 구분되어야 한다.
20세기 들어서면서 활성탄은 화학, 약학 및 식품공업의 생산물 정제를 위하여 주로 사용되었으며, 식수 정수를 비롯한 환경오염 방지, 자연 및 합성 생성물의 순도 정제를 위하여 꾸준히 수요가 증가하고 있다.
근대에는 반도체, 페인트 제조 등 산업 전반에 걸처 VOC와 같은 유기물과 질소 산화물의 결합에 의해 대기중 오존 농도가 허용치 이상으로 증가함에 따라 점차 활성탄을 이용한 VOC 제거 방법과 악취 제거방법 사용되고 있다.
이와 같이 활성탄의 주 응용은 분명히 기체와 액체로부터의 불순물 제거이며, 이러한 제거 기술을 바탕에는 흡착 공정이라는 이론이 수립되고 있다. 이와 같이 활성탄은 넓은 표면적과 세공 발달로 인하여 그 이용 가치가 높아지고 있으나, 발화하는 순간 높은 열로 인하여 화재에 의한 사고 위험성을 항상 존재한다.
따라서 본 발명은 활성탄과 무기계열의 파우더를 적절히 혼합하여 활성탄의 발화점을 제거하고, 또 세공과 비표면적을 유지하여 촉매담체 및 VOC 및 이산화탄소, 악취등을 제거할 수 있는 복합흡착제를 제공하고자 한다.
본 발명은 활성탄이 가지는 근본적인 문제점인 화재위험성을 개선하여 화재위험성을 줄이고 기존 활성탄의 세공과 표면적을 지닌 담체를 제조하여 이산화탄소 및 VOC 및 악취를 제거하고, 고온에서 사용 가능한 촉매 담체를 제조하는 방법 및 복합흡착제를 제공하는데 있다.
또한, 흡착에 사용한 활성탄을 재생하기 위하여 산액을 이용하여 불순물을 제거하기 때문에 폐수가 다량으로 발생할 수 있고, 건조 시 폐가스가 발생될 수 있다.
즉, 활성탄의 화재발생, 즉 발화점을 제거함으로써 열원을 이용하여 활성탄을 재생하여 사용할 수 있으므로 재생 시 발생되는 폐수 및 가스 생성을 억제하여 환경오염을 줄일 수 있다.
휘발성 유기화합물 및 악취를 제거하는 방법은 일반적으로 활성탄 흡착, 촉매 분해방식, 미생물 분해방식, 플라즈마 분해방식, 직접연소, 촉매연소, 응축 회수방법 등의 다양한 방법이 적용되고 있으나, 유지보수 및 설치부지 확보 등의 문제로 활성탄을 이용한 흡착방식이 적용되고 있다.
활성탄 흡착 방법에는 입상 활성탄을 이용하여 단순 흡착하는 방법과 활성탄 필터를 이용하는 방법이 주로 사용되고 있다.
하지만, 입상 활성탄을 이용한 단순 흡착방법 및 활성탄 필터를 이용한 방법은 초기투자 비용과 넓은 부지를 요구하며, 문제점인 화재발생을 해결할 수 없다.
촉매를 이용한 처리방법에는 광촉매 분해방식, 플라즈마 분해방식, 촉매연소 등의 방법이 있으나, 이들은 유지되는 비용이 아주 높기 때문에, 현실적으로 운영 자체가 문제되는 경우가 많다.
미생물 분해 및 응축 회수방법은 넓은 부지면적을 요구하고 열이 발생할 경우 미생물이 소멸되어 높은 처리효율을 기대하기 어렵다.
VOC 처리방법에 있어서 처리장치의 예는 많으나, 가장 문제되는 흡착제인 활성탄의 발화 문제가 해결되지 않고 있다.
이러한 이유로 활성탄이 가지고 있는 가장 취약한 화재발생 문제를 해결하고 재생 문제를 해결함으로서 흡착제 및 촉매담체로 널리 사용될 수 있다.
관련된 종래기술로는 공개특허공보 제10-2013-0015013호에서 다공성 유무기 혼성체, 그의 제조 방법, 그를 포함하는 흡착제 및 그의 응용에 관한 기술 내용이 개시되어 있으나, 활성탄의 발화점을 제거하고, 열원에 의하여 재생 가능한 흡착제와는 무관하다.
관련된 또 다른 종래기술로는 공개특허공보 제10-2012-0108652호에서 산화수가 다른 복합 산화철 화합물로 표면 활성된 다공성 세라믹 및 그 제조방법에 관한 기술 내용이 개시되어 있으나, 활성탄의 발화점을 제거하고, 열원에 의하여 재생 가능한 흡착제와는 무관하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존 활성탄의 세공과 표면적을 가지도록 하면서 활성탄의 근본적인 문제점인 화재의 위험성을 개선하여 화재위험성을 줄여서 고온에서 사용 가능한 촉매 담체로의 복합흡착제와 탄소나노튜브를 이용하여 폐가스, VOC, 악취, 저 농도부터 고 농도 CO2를 흡착 제거하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 활성탄 재생 시 산액을 이용하여 불순물을 제거하기 때문에 폐수가 다량으로 발생할 수 있고 건조 시 폐가스가 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 활성탄의 발화점을 제거함으로써 열원을 이용하여 활성탄을 재생하여 사용할 수 있어 재생 시 발생되는 폐수 및 가스 생성을 억제하여 환경오염을 줄이는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 발화점이 제거되고, 다공성을 가진 흡착제를 담체로 하여 이산화탄소, VOC, 악취, 폐가스를 처리하거나 금속 촉매를 담지시켜 이산화탄소, VOC 및 다양한 종류의 인체 유해한 물질들을 제거할 수 있는 복합흡착제를 제공하는데 있다.
본 발명 과제의 해결 수단은 기본 흡착제 역할을 하는 활성탄 성형성을 증가 시키고 흡착능력도 가진 세라믹계열의 보조흡착 충진물을 첨가한다, 보조흡착 충진물은 대표적으로 제올라이트계열(천연 혹은 합성), 알루미나계열, 실리카계열, 규조토, 슈도보헤마이트, 도자기 원료로 사용되는 점토물 계열의 파우더 중에서 하나 이상을 선택적으로 소정의 중량비로 혼합하고, 바인더를 첨가하여 성형성 및 강도를 향상시키며, 바인더로 사용될 수 있는 것은 산성용액, 알칼리 용액, 혹은 실리카졸 또는 알루미나 졸을 사용할 수 있고, 이들 바인더는 구체적으로 산성용액(염산, 황산, 질산, 초산 구연산)을 상기 혼합물에 첨가하여 성형하거나, 알카리 용액으로 KOH 혹은 NaOH 용액을 첨가하고, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔은 Na, K, NH4 이온을 함유하고 있다.
상기 바인더 중에서 하나를 바인더로 선택하여 반죽한 후, 이를 펠렛, 구형, 하니컴 형태 중에서 하나의 형상으로 제조한 복합흡착제 및 복합흡착제 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 제올라이트 13X, 천연 제올라이트, Y-제올라이트, USY-제올라이트 중에서 하나 이상을 선택 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 소정 비율로 조성 혼합하며, 혼합된 파우더 상태의 혼합물을 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 반죽하고, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형태로 성형하며, 성형한 후 건조 과정과 소성 과정을 거쳐 직화 실험을 실시하여 발화되지 않는 복합흡착제 및 고온에서 사용 가능한 활성탄 촉매담체를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 슈도보헤마이트 파우더와, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 소정 비율로 조성 혼합하고, 혼합된 파우더 상태의 혼합물을 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 반죽하고, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형태로 성형하며, 성형한 후 건조 과정과 소성 과정을 거쳐서 직화 실험을 실시하여 발화되지 않는 복합흡착제 및 고온에서 사용 가능한 활성탄 촉매 담체를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 Al2O3와 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 소정 비율로 혼합하고, 혼합된 파우더 상태의 혼합물을 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 반죽하고, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택하여 성형하며, 성형한 후 건조 및 소성 과정을 거쳐서 직화 실험을 실시하여 발화되지 않는 복합흡착제 및 고온에서 사용 가능한 활성탄 촉매 담체를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 SiO2와 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 소정 비율로 조성 혼합하고, 혼합된 파우더 상태의 혼합물을 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 반죽하며, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형태로 성형하며, 성형한 후 건조 및 소성 과정을 거쳐서 직화 실험을 실시하여 발화되지 않는 복합흡착제 및 고온에서 사용 가능한 활성탄 촉매 담체를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 더 상태의 도자기에 사용되는 세라믹 계열의 파우더와 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 소정 비율로 조성 혼합하고, 혼합된 파우더 상태의 혼합물을 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 반죽하며, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형태로 성형하며, 성형한 후 건조 및 소성 과정을 거쳐서 직화 실험을 실시하여 발화되지 않는 복합흡착제 및 고온에서 사용 가능한 활성탄 촉매 담체를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 흑연과 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 소정 비율로 조성 혼합하고, 혼합된 파우더 상태의 혼합물을 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 반죽하며, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형태로 성형하며, 성형한 후 건조 및 소성 과정을 거쳐서 발화되지 않는 복합흡착제 및 고온에서 사용 가능한 활성탄 촉매 담체를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 본 발명에 따라 제조된 펠렛, 구형, 하니컴 형태의 복합흡착제에 Pt, Pd, Cu, Ag, Ru, Mn, Ni 염화물 용액 중에 하나 이상을 선택하여 촉매 물질을 담지시켜서 이산화탄소, VOC 등 다양한 인체 유해한 물질을 흡착 제거할 수 있는 복합흡착제 및 고온에서 사용 가능하고 열원으로 재생 가능한 활성탄 촉매 담체를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 복합흡착제의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 복합흡착제를 제공함으로써 기존 활성탄의 세공과 표면적을 가지면서 활성탄이 가진 근본적인 문제점인 화재의 위험성을 개선하여 화재위험성을 줄여서 고온에서 사용 가능한 촉매담체를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 활성탄 재생 시 산액을 이용하여 불순물을 제거하기 때문에 폐수가 다량으로 발생할 수 있고 건조 시 폐가스가 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 활성탄의 발화점을 제거함으로써 열원을 이용하여 활성탄을 재생하여 사용할 수 있도록 함으로써 재생 시 발생되는 폐수 및 가스 생성을 억제하여 환경오염을 줄일 수 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 발화점이 제거되고, 다공성을 가진 흡착제를 담체로 하여 금속 촉매를 담지시켜 이산화탄소, VOC 및 다양한 인체 유해한 물질들을 제거할 수 있고 열원으로 재생 가능한 복합흡착제를 제공하는데 있다.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다.
본 발명은 활성탄이 가지고 있는 최대 문제인 화재발생 문제를 해결하면서 기존 활성탄이 가지고 있는 다공성을 유지하고, 열원에 의하여 재생 가능한 복합흡착제를 제공하는데 있다.
활성탄은 숯을 가스 또는 약품으로 활성화시킨 다공성 탄소라고 간단히 정의할 수 있다. 숯과 활성탄은 엄격히 구분되어야 한다.
20세기 들어서면서 활성탄은 화학, 약학 및 식품공업의 생산물 정제를 위하여 주로 사용되었으며 식수 정수를 비롯한 환경오염 방지 그리고 자연 및 합성 생성물의 순도를 높이기 위한 재료로 꾸준히 수요가 증가하고 있다.
근대에는 반도체, 페인트 제조 등 산업 전반에 걸쳐 이산화탄소, VOC와 같은 유기물 및 질소 산화물의 결합에 의해 대기중 오존 농도가 허용치 이상으로 증가함에 따라 점차 활성탄을 이용한 이산화탄소 제거, VOC 제거 및 악취 제거 방법에 널리 사용되고 있다. 본 발명의 구체적인 실시 예를 살펴본다.
<실시 예>
<조성물>
실시 예1은 본 발명에 따른 복합흡착제의 조성물에 관한 기술적 구성을 살펴본다.
본 발명에 따른 복합흡착제는 활성탄이 20중량% 내지 80중량%사이에서 조성 주입하고, 이산화규소, 산화알루미늄, 천연제올라이트, 합성제올라이트, 규조토, 클레이, 슈도보헤마이트, 청산토 및 매화토 중 하나 이상을 선택하여 79중량% 내지 10중량%사이에서 조성 주입하며, 초산, 인산, 구연산, 강알칼리, 실리카 졸, 알루미나 졸 중에서 하나이상 선택하여 바인더로 1중량% 내지 10 중량%를 각각 주입 혼합하여 제조된다.
상기 복합흡착제는 입자크기가 1~100 마이크로메터를 가진 분말 상태의 조성물을 바인더와 혼합 반죽하여 성형 제작하되, 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나의 형태를 선택하여 성형 제조된다.
바인더 중에서 강알칼리는 NaOH 또는 KOH이고, 실리카 졸 혹은 알루미나 졸은 Na, K, NH4, Ca, H, O, P, C 형태의 이온을 함유한다.
상기 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나의 형태로 성형된 복합흡착제의 건조온도는 20℃ 내지 120℃사이이며, 소성 온도는 120℃ 내지 600℃사이에서 이루어지는 것이 바람직하다.
다양한 종류의 인체 유해물질을 흡착 제거하기 위하여 상기 복합흡착제를 건조시키거나, 건조 및 소성시킨 후, 금속촉매물질인 Pt, Pd, Cu, Ag, Ru, Mn, Ni 염화물 용액 중에서 하나 이상을 선택하여 담지시켜서 건조시키거나, 건조 및 소성시켜 복합흡착제를 제조할 수 있다.
< 제조방법>
실시 예2는 본 발명에 따른 복합흡착제의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 또 다른 복합흡착제 제조방법은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 제올라이트 13X, 천연제올라이트, Y-제올라이트 및 USY-제올라이트 중에서 하나 이상을 선택하여 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거치고, 제올라이트와 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형태로 성형하는 단계를 거치고, 성형한 후 건조 및 소성 단계를 거쳐서 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 복합흡착제 제조방법은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 슈도보헤마이트를 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거쳐서, 슈도보헤마이트와 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형태로 성형하는 단계를 거치고, 성형한 후 건조 및 소성 단계를 거쳐서 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 복합흡착제 제조방법은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 Al2O3를 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거쳐서, Al2O3와 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형태로 성형하는 단계를 거치고, 성형한 후 건조 및 소성 단계를 거쳐서 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 복합흡착제 제조방법은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 SiO2를 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거쳐서, SiO2와 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형태로 성형하는 단계를 거치고, 성형한 후 건조 및 소성 단계를 거쳐서 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 복합흡착제 제조방법은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 도자기 제조에 사용되는 세라믹 파우더를 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거쳐서, 세라믹과 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택하여 성형하는 단계를 거치고, 성형한 후 건조 및 소성 단계를 거쳐서 제조할 수 있다.
도자기의 원료인 세라믹에는 규조토, 청산토 및 매화토 중에서 하나 이상을 선택하여 조성할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 복합흡착제 제조방법은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 흑연을 0.79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거쳐서, 흑연과 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형태로 성형하는 단계를 거치고, 성형한 후 건조 및 소성 단계를 거쳐서 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 복합흡착제 제조방법은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 제올라이트 13X, 천연제올라이트, Y-제올라이트 및 USY-제올라이트 중에서 하나 이상을 선택하여 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거치고, 제올라이트와 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형상으로 성형하는 단계를 거치고, 성형한 후 건조 및 소성 단계를 거쳐서, 건조 및 소성된 담체에 금속촉매물질인 Pt, Pd, Cu, Ag, Ru, Mn, Ni 등의 염화물 용액 중에서 하나 이상을 선택하여 담지시키는 단계를 거치고, 이를 건조 및 소성하는 단계를 거쳐서 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 복합흡착제 제조방법은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 슈도보헤마이트를 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거쳐서, 슈도보헤마이트와 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형상으로 성형하는 단계를 거치고, 성형한 후 건조 및 소성 단계를 거쳐서, 건조 및 소성된 담체에 금속촉매물질인 Pt, Pd, Cu, Ag, Ru, Mn, Ni 등의 염화물 용액 중에서 하나 이상을 선택하여 담지시키는 단계를 거치고, 이를 건조 및 소성하는 단계를 거쳐서 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 복합흡착제 제조방법은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 Al2O3를 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거쳐서, Al2O3와 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형상으로 성형하는 단계를 거치고, 성형한 후 건조 및 소성 단계를 거쳐서, 건조 및 소성된 담체에 금속촉매물질인 Pt, Pd, Cu, Ag, Ru, Mn, Ni 등의 염화물 용액 중에서 하나 이상을 선택하여 담지시키는 단계를 거치고, 이를 건조 및 소성하는 단계를 거쳐서 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 복합흡착제 제조방법은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 SiO2를 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거쳐서, SiO2와 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택하여 성형하는 단계를 거치고, 성형한 후 건조 및 소성 단계를 거쳐서, 건조 및 소성된 담체에 금속촉매물질인 Pt, Pd, Cu, Ag, Ru, Mn, Ni 등의 염화물 용액 중에서 하나 이상을 선택하여 담지시키는 단계를 거치고, 이를 건조 및 소성하는 단계를 거쳐서 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 복합흡착제 제조방법은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 도자기에 사용되는 세라믹 파우더를 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거쳐서, 세라믹과 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택한 형상으로 성형하는 단계를 거치고, 성형한 후 건조 및 소성 단계를 거쳐서, 건조 및 소성된 담체에 금속촉매물질인 Pt, Pd, Cu, Ag, Ru, Mn, Ni 등의 염화물 용액 중에서 하나 이상을 선택하여 담지시키는 단계를 거치고, 이를 건조 및 소성하는 단계를 거쳐서 제조할 수 있다.
도자기의 원료인 세라믹에는 규조토, 청산토 및 매화토 중에서 하나 이상을 선택하여 조성할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 복합흡착제 제조방법은 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 흑연을 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거쳐서, 흑연과 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서, 이를 펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나를 선택하여 성형하는 단계를 거치고, 성형한 후 건조 및 소성 단계를 거쳐서, 건조 및 소성된 담체에 금속촉매물질인 Pt, Pd, Cu, Ag, Ru, Mn, Ni 등의 염화물 용액 중에서 하나 이상을 선택하여 담지시키는 단계를 거치고, 이를 건조 및 소성하는 단계를 거쳐서 제조할 수 있다.
상기 건조 및 소성하는 단계에서의 소성 온도는 300℃ 내지 600℃ 사이에서 소성함이 바람직하나, 이 범위의 온도를 벗어나서 소성할 수도 있다
상기와 같은 방법으로 혼합, 성형, 소성된 복합흡착제는 활성탄의 흡착능력을 나타내는 요오드화 값을 측정하였다.
[비교 예1]
본 발명의 구체적인 비교 실험을 위해 기존의 펠렛형 활성탄을 이용하여, 요오드 흡착실험을 통한 기존의 활성탄의 기공정도를 [표1]에 나타내었고, 이를 소성 과정에서 200℃, 300℃, 400℃, 500℃, 600℃로 각각 1시간씩 소성한 후 냉각한다. 상기 활성탄을 소성 온도 및 직화시험을 통해 불이 붙는지를 [표2]에 나타내었다.
[실시 예1]
본 발명의 구체적인 실험을 위해 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 천연제올라이트를 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거쳐서, 천연제올라이트와 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서 펠렛 형태로 성형한 후, 100℃에서 건조하고 소성 과정에서 200℃, 300℃, 400℃, 500℃, 600℃로 각각 1시간씩 소성한 후 냉각한다. 상기의 각 온도별 소성한 샘플을 일정량 취한 후, 요오드 흡착실험을 통한 제조한 활성탄의 기공정도를 [표1]에 나타내었고, 상기 소성 온도 및 직화시험을 통해 불이 붙는지를 [표2]에 나타내었다.
[실시 예2]
본 발명의 구체적인 실험을 위해 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 이산화규소(SiO2)를 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거쳐서, 이산화규소(SiO2)와 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서 펠렛 형태로 성형한 후, 100℃에서 건조하고 소성 과정에서 200℃, 300℃, 400℃, 500℃, 600℃로 각각 1시간씩 소성한 후 냉각한다. 상기의 각 온도별 소성한 샘플을 일정량 취한 후, 요오드 흡착실험을 통한 제조한 활성탄의 기공정도를 [표1]에 나타내었고, 상기 소성 온도 및 직화시험을 통해 불이 붙는지를 [표2]에 나타내었다.
[실시 예3]
본 발명의 구체적인 실험을 위해 입자크기가 1~100 마이크로메터로 제조된 파우더 상태의 산화알루미늄(Al2O3)을 79중량% 내지 10중량%로 조성하고, 이와 동일한 입자 크기의 활성탄 파우더를 20중량% 내지 80중량%로 조성 혼합하는 단계를 거쳐서, 산화알루미늄(Al2O3)과 활성탄이 혼합된 혼합물을 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 1중량% 내지 10중량%로 조성하여 반죽하는 단계를 거쳐서 펠렛 형태로 성형한 후, 100℃에서 건조하고 소성 과정에서 200℃, 300℃, 400℃, 500℃, 600℃로 각각 1시간씩 소성한 후 냉각한다. 상기의 각 온도별 소성한 샘플을 일정량 취한 후, 요오드 흡착실험(흡착력)을 통한 제조한 활성탄의 기공정도(단위 mg/g)를 표 1에 나타내었고, 상기 소성 온도 및 직화 실험을 통해 불이 붙는지를 [표2]에 나타내었다.
Figure pat00001
[실험 방법]
본 발명에 따른 복합흡착제 제조 후, 소성한 각 온도별 시료를 분쇄한 후, KS 200호체(74㎛)를 통과한 시료 0.5g의 시료를 0.1N 요오드 용액 50mL에 넣고 진탕하여 15분 후, 원심분리기를 이용하여 2000rpm에서 5분간 침전시킨다. 이 용액의 상등액10mL를 취하고, 0.1N 티오황산나트륨 용액으로 담황색이 될 때까지 적정한다. 그 후, 전분 1%용액을 3~4방울 넣고 청색이 되면, 0.1N 티오황산나트륨 용액으로 적정하여 요오드 흡착값을 계산한다.
Figure pat00002
본 발명은 제올라이트계열, 알루미나계열, 실리카계열, 슈도보헤마이트, 도자기 원료로 사용되는 세라믹계열의 파우더 중에서 하나 이상을 선택적으로 소정의 중량비로 혼합하고, 이를 인산, 구연산, 강 알카리 용액, 실리카 졸겔 및 알루미나 졸겔 중에서 하나를 바인더로 선택하여 반죽한 후 이용하고 이를 펠렛, 구형, 하니컴 형태 중에서 하나의 형상으로 제조한 흡착제 및 촉매담체로 사용되는 복합흡착제 제조방법 및 그 제조 방법에 의하여 제조된 복합흡착제를 제공하여 이산화탄소 및 VOC 등의 물질을 효율적으로 제거하고 열원으로 재생 가능하도록 함으로써 산업상 이용가능성이 매우 높다.

Claims (5)

  1. 활성탄이 20중량% 내지 80중량%사이에서 조성하고,
    이산화규소, 산화알루미늄, 천연제올라이트, 합성제올라이트, 규조토, 클레이, 슈도보헤마이트, 청산토 및 매화토 중 하나 이상을 선택하여 79중량% 내지 10중량%사이에서 조성하며,
    초산, 인산, 구연산, 강알칼리, 실리카 졸, 알루미나 졸 중에서 하나이상 선택하여 바인더로 1중량% 내지 10중량%를 각각 주입 혼합하여 제조된 복합흡착제.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복합흡착제는 입자크기가 1~100 마이크로메터를 가진 분말 상태의 조성물을 바인더와 혼합 반죽하여 성형 제작하되,
    펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나의 형태를 선택하여 성형 제조된 복합흡착제.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    바인더 중에서 강알칼리는 NaOH 또는 KOH이고, 실리카 졸 혹은 알루미나 졸은 Na , K, NH4, Ca, H, O, P, C 형태의 이온을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합흡착제.
  4. 청구항 2에 있어서,
    펠렛, 구형 및 하니컴 형태 중에서 하나의 형태로 성형된 복합흡착제의 건조온도는 20℃ 내지 120℃사이이며, 소성 온도는 120℃ 내지 600℃사이에서 이루어짐을 특징으로 하는 복합흡착제.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복합흡착제를 건조시키거나, 건조 및 소성시킨 후,
    금속촉매물질인 Pt, Pd, Cu, Ag, Ru, Mn, Ni 염화물 용액 중에서 하나 이상을 선택하여 담지시켜서 건조시키거나, 건조 및 소성시켜 제조된 복합흡착제.
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