KR20160066955A - 세라믹 하니컴 기반 저온환경용 탈취제 - Google Patents

Abstract

저온환경용 탈취제로서, 세라믹 하니컴; 및 상기 세라믹 하니컴 상에 코팅된 그래핀 산화물층을 포함하며, 상기 그래핀 산화물 표면은, 양이온 기능기가 결합된 양이온 영역 및 음이온 기능기가 결합된 음이온 영역으로 구분되는 것을 특징으로 하는 저온환경용 탈취제가 제공된다.

Description

세라믹 하니컴 기반 저온환경용 탈취제{Low temperature deodorant based on ceramic honeycomb}

본 발명은 세라믹 하니컴 기반 저온환경용 탈취제에 관한 것이다.

취기현상이란 여러 종류의 성분이 혼합되어 있는 복합적인 냄새가 직접 인간의 감각에 호소하는 것으로, 일반적으로 취기란 "냄새"와 "향기"를 모두 나타내는 단어이다. 통상적으로 취기란 악취를 의미하며 황화수소, 메르캅탄류, 아민류, 기타 자극성 있는 기체상 물질이 인간의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 것으로 일반적으로는 다성분 저농도의 혼합기체라고 볼 수 있다. 이러한 취기 농도가 감지될 수 없을 정도로 미량일 때 이 공기는 냄새가 없는 무취라고 말해진다. 따라서 취기를 제거하기 위해서는 불쾌한 악취 농도를 적절히 감소시키던지 냄새를 바꾸어 감지되는 것을 막는 것이 필요하다. 오염된 실내공기는 먼지나 세균에 의한 알레르기성 호흡기 질환, 음식물 등에서 발생하는 악취로 인한 신경성 질환, 새로 신축한 건물 등에 입주했을 때 건물 자재나 도료로부터 발생된 VOC(휘발성유기화합물) 등으로 인한 구토나 어지러움, 알레르기 등의 증상이 나타나는 빌딩증후군 등을 일으킨다. 현재 우리나라에서 발생하는 주요 악취를 보면 황화수소, 메틸메르캅탄, 황화메틸, 이황화 메틸, 암모니아, 트리메틸아민, 아세트알데히드, 스티렌 등이 있으며 이를 제거하기 위하여 최근에는 가정에서도 탈취제 및 방향제를 한두가지 정도 사용하게 되었다.

현재 실내공기 정화의 방법으로는 활성탄 등의 흡착제를 이용한 냄새 흡착제나 향기를 이용한 방향제, 화학적 반응을 이용한 일회성 aerosol 제품을 이용한 방법이 주류를 이루고 있으며, 일회성 흡착 필터와 전기집진기가 부착된 공기청정기와 이보다 한단계 진보된 형태의 광촉매를 이용한 방법들이 있다. 실내공기 청정을 위한 기존 광촉매 제품으로는 광촉매 공기 살균시스템이 있으며, 고성능 광촉매(이산화티타늄)와 자외선을 이용한 광촉매 반응(Photocatalysis)으로 실내공기의 세균 살균은 물론 인체에 유해한 물질(VOCs)을 분해하는 기술을 이용하고 있다. 종래의 광촉매에 관련된 실내공기 정화 system의 특징을 요약하면 단순히 자외선 램프를 이용하거나, 실내의 미세 먼지류를 위주로 제거하는 필터나 전기 집진형 system, 광촉매를 스텐메쉬, 수지, 세라믹하니콤 등의 기재에 코팅하여 사용하는 system등로 요약할 수 있다. 하지만, 세라믹하니콤 구조에 다양한 기능성 물질을 담지시켜 탈취시키는 기술이 한국공개특허 10-2009-0050838호 등에 개시되고 있으나, 충분한 비표면적을 가지며, 다양한 성분의 악취 물질을 동시에 저감시키는 기술을 아직 개시되지 못한 상황이며, 냉장고와 같은 저온 환경에서 우수한 활성을 갖는 탈취제는 아직까지 개시되지 못한 상황이다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 충분한 비표면적을 가지며, 다양한 성분의 악취 물질을 동시에 저감시키는 저온환경용 탈취제를 제공한다.

본 발명은 저온환경용 탈취제로서, 세라믹 하니컴; 및 상기 세라믹 하니컴 상에 코팅된 그래핀 산화물층을 포함하며, 상기 그래핀 산화물 표면은, 양이온 관능기가 결합된 양이온 영역 및 음이온 관능기가 결합된 음이온 영역으로 구분되는 것을 특징으로 하는 저온환경용 탈취제를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양이온 기능기는 아미노기이며, 상기 음이온 기능기는 하이드록시기 또는 카르복실기이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양이온 영역과 상기 음이온 영역은 서로 교차 반복된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 세라믹 하니컴의 세라믹은 알루미나, 실리카 및 타이타니아로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함한다.

본 발명은 양이온 기능기와 음이온 기능기가 반복되는 표면을 갖는 저온환경용 탈취제를 제공한다. 이로써 다양한 성분의 악취 성분을 효과적으로 흡착, 저감시킬 수 있으며, 아울러 분산상을 이루는 그래핀 산화물을 그대로 세라믹 하니컴에 침지코팅시키므로 제조 공정이 간단하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온환경용 탈취제 제조방법의 단계도이다.

다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

본 발명은 상술한 탈취제의 문제를 해결하기 위하여, 물에서 분상상을 이루는 그래핀 산화물과 세라믹 허니컴을 결합하여 제조된, 그래핀 산화물 기반 복합 탈취 촉매를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저온환경용 탈취제의 제조방법을 설명하는 단계도이다.

도 1을 참조하면, 먼저 흑연으로부터 제조되며 표면에 하이드록실기나 카르복실기(음이온 기능기)가 결합되어 물에서 분산상을 이루는 그래핀 산화물 용액에 세라믹 하니컴을 침지한 후, 대기 조건에서 자연 또는 섭씨 40-80도로 열풍 건조시킨다. 이로써 세라믹 허니컴 전면에는 음이온 기능기가 코팅된다.

특히, 본 발명에 따른 세라믹 하니컴 기반 탈취제는 그래핀 산화물의 건조에 따라 발생하는 다공 구조로 인하여 상기 음이온 기능기에 의한 활성 면적이 매우 넓어지는 장점을 갖는다.

이후, 상기 음이온이 코팅된 그래핀 산화물의 특정 영역에 질소와 수소 분위기에서 레이저나 램프로부터 발생하는 광에너지를 집중시켜, 상기 특정 영역에 질소가 도핑된 양이온 영역을 형성시킨다. 본 발명의 일 실시예에서는 램프(500W)를 이용하여 대면적으로 광을 1분간 조사하였으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.

본 발명은 상술한 바와 같이 특정 영역으로만 질소가 도핑된 영역을 형성하기 위하여, 상술한 바와 같이 광학적 방식을 이용하며, 그 결과 광이 조사된 영역에서만 질소가 표면에 도핑되고, 이후 수소와 반응, 아민기가 형성된다.

상기 과정을 통하여 음이온 기능기가 결합된 영역(음이온 영역)과, 양이온 기능기가 결합된 영역(양이온 영역)이 서로 반복하는 복합 탈취제가 제조될 수 있다.

실험예 1

트리메틸아민 탈취효과

하기 표 1은 트리메틸아민 제거율을 비교한 결과로, 하기 실험에서 비교예는 활성탄으로 이루어진 탈취제이었다.

여기에서 제거율(%)은 {(반응기 전의 농도 - 반응기 후의 농도)/반응기 전의 농도} × 100 이었다.

	트리메틸아민 제거율
시간	0분	10분	20분	40분
실시예	100	95	91	85
비교예	100	98	96	94

상기 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 복합 탈취제는 시간 경과에 따른 트리메틸아민의 제거율이 우수하다는 것을 알 수 있다.

실험예 2

아세트알데히드 탈취효과

하기 표 2는 아민계가 아닌 아세트알데히드의 제거율을 비교한 결과이다.

	아세트알데히드민 제거율
시간	0분	10분	20분	40분
실시예	100	97	93	90
비교예	100	97	96	95

상기 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 복합 탈취제는 시간 경과에 따른 아세트알데히드의 제거율이 우수하다는 것을 알 수 있다.

실험예 3

온도에 따른 탈취효과

하기 표 3은 온도에 따른 트리메틸아민 제거율을 20분 후 비교한 결과이다.

	트리메틸아민 제거율
온도(℃)	30	20	10	0
실시예	91	91	92	92
비교예	96	98	99	99

상기 결과를 참조하면, 저온환경에서도 본 발명의 일 실시예에 따른 탈취제는 우수한 탈취 효과를 갖는 것을 알 수 있다. 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈취제 표면의 다양한 영역으로부터 유도된 표면에너지가 온도에 의하여 활성을 크게 영향받지 않는 것을 의미한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.

Claims (4)

1. 저온환경용 탈취제로서,
   세라믹 하니컴; 및
   상기 세라믹 하니컴 상에 코팅된 그래핀 산화물층을 포함하며,
   상기 그래핀 산화물 표면은, 양이온 기능기가 결합된 양이온 영역 및 음이온 기능기가 결합된 음이온 영역으로 구분되는 것을 특징으로 하는 저온환경용 탈취제.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 양이온 기능기는 아미노기이며, 상기 음이온 기능기는 하이드록시기 또는 카르복실기인 것을 특징으로 하는 저온환경용 탈취제.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 양이온 영역과 상기 음이온 영역은 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 저온환경용 탈취제.
4. 제 1항에 이Tdjtjj,
   상기 세라믹은 알루미나, 실리카 및 타이타니아로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온환경용 탈취제.

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