KR20200135655A - 산성 가스 제거용 흡착제 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산성 가스 제거용 흡착제 및 이의 제조방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 제오라이트에 알루미나를 적재하면서도 제올라이트의 표면적 감소를 방지할 수 있고, 탄산수소칼슘 및 탄산수소아연을 사용하여 산가스 제거효율을 향상시킬 수 있는 산성 가스 제거용 흡착제 및 이의 제조방법에 대한 것이다.

Description

산성 가스 제거용 흡착제 및 이의 제조방법{Adsorbent for removing acidic gas and Method for preparing the same}
본 발명은 산성 가스 제거용 흡착제 및 이의 제조방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 제오라이트에 알루미나를 적재하면서도 제올라이트의 표면적 감소를 방지할 수 있고, 탄산수소칼슘 및 탄산수소아연을 사용하여 산가스 제거효율을 향상시킬 수 있는 산성 가스 제거용 흡착제 및 이의 제조방법에 대한 것이다.
반도체 제조공정 등 여러 전자 제품 제조공정에서는 다양한 종류의 산성 가스가 배출되게 되는데, 상기 산성 가스를 그대로 대기 중에 배출할 경우 인체에 해로울 뿐만 아니라 환경오염을 유발하게 된다. 따라서, 하기의 특허문헌처럼 제올라이트, 활성탄 등을 사용한 정제장치 등을 이용하여 산성가스를 제공하고 있다.
<특허문헌>
특허공보 제10-1395275호(2014 05 08 등록) "폐가스의 정제방법 및 정제장치"
하지만, 종래의 폐가스 정제장치는 Cl2 및 F2 등의 산가스를 효과적으로 처리하지 못하는 문제가 있었다. 또한, 산가스의 처리 효율을 높이기 위해 제올라이트에 알루미나를 적재시 제올라이트의 표면적이 감소하여 적재할 수 있는 알루미나의 양이 한정되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 제오라이트에 알루미나를 적재하면서도 제올라이트의 표면적 감소를 방지할 수 있는 산성 가스 제거용 흡착제 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 탄산수소칼슘 및 탄산수소아연을 사용하여 산가스 제거효율을 향상시킬 수 있는 산성 가스 제거용 흡착제 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발병은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 산성 가스 제거용 흡착제는 석탄계 활성탄, 제올라이트, 계면활성제, 알칼리 금속, 산화아연, 탄산수소칼슘 및 탄산수소아연을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 산성 가스 제거용 흡착제는 석탄계 활성탄 100 내지 200중량부, 제올라이트 100 내지 200중량부, 계면활성제 10 내지 20중량부, 알칼리 금속 20 내지 40중량부, 산화아연 30 내지 40중량부, 탄산수소칼슘 20 내지 40중량부 및 탄산수소아연 20 내지 40중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 산성 가스 제거용 흡착제의 제조방법은 석탄계 활성탄 및 천연 제올라이트를 혼합하여 형성한 담체와, 알칼리 금속과 알칼리성 용액이 혼합된 혼합물을 혼합하여 제1조성물을 제조하는 단계와; 계면활성제를 증류수에 녹여 제2조성물을 제조하는 단계와; 상기 제1조성물과 제2조성물을 혼합하여 숙성시키고 소성하여 담체의 골격 구조를 재배열하는 단계와; 상기 골격구조가 재배열되어 미세 기공이 만들어진 담체와 바인더를 혼합하고 탄산칼슘 용액을 이용하여 반죽하고 성형하여 성형물을 형성하는 단계와; 상기 성형물을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 제오라이트에 알루미나를 적재하면서도 제올라이트의 표면적 감소를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 탄산수소칼슘 및 탄산수소아연을 사용하여 산가스 제거효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착제에 사용되는 제올라이트 복합체의 SEM 이미지.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착제에 사용되는 제올라이트 복합체의 흡력을 나타내는 도표.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡착제에 사용되는 제올라이트의 표면적을 나타내는 도표.
이하에서는 본 발명에 따른 산성 가스 제거용 흡착제 및 이의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산성 가스 제거용 흡착제를 도 1 내지 3을 참조하여 설명하면, 상기 흡착제는 석탄계 활성탄 100 내지 200중량부, 제올라이트 100 내지 200중량부, 계면활성제 10 내지 20중량부, 알칼리 금속 20 내지 40중량부, 산화아연 30 내지 40중량부, 탄산수소칼슘 20 내지 40중량부 및 탄산수소아연 20 내지 40중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
종래 일반 활성탄을 사용할 경우, 유기가스에 있어 흡착능을 보이나 산이나 염기성 혼합가스 흡착에 있어 흡착능이 다소 낮은 효율을 보인다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면. 상기 석탄계 활성탄에 알칼리성 금속을 담지 또는 혼합하여 첨가함에 따라 산 가스를 효과적으로 제거 할 수 있다. 상기 석탄계 활성탄은 Total pore volume 0.1~0.4 cm3/g, 평균기공크기 2~10 nm, 그리고 비표면적 100~400 m2/g을 가진다.
종래 일반 천연 제올라이트를 사용할 경우 다소 기공 및 표면적이 담체로서는 그 사용처가 미비하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 천연 제올라이트에 알칼리성 금속과 알칼리 수용액을 혼합 교반함에 따라 금속들이 안정적으로 알칼리 성분을 가지게 된다. 천연제올라이트는 Total pore volume 0.1~0.5 cm3/g, 평균기공크기 2~20 nm, 그리고 비표면적 100~150 m2/g을 가지는 것이 바람직하다.
상기 흡착제는 석탄계 활성탄 및 제올라이트에 알카리성 또는 산화 계열의 금속을 포함하는 제1조성물과 계면활성제를 혼합하고 산화아연을 추가하여 제조됨으로써, 제오라이트에 산성 가스를 제거를 위한 금속을 적재하면서도 제올라이트의 표면적 감소를 방지할 수 있게 된다.
상기 석탄계 활성탄 및 제올라이트의 기공을 발달시켜 흡착할 수 있는 면적이 증가하여 흡착수명을 연장하고, 알칼리 금속(염화마그네슘, 염화칼슘, 염화아연 중 어느 하나)을 분산ㆍ착화시킴으로써, 황계(H2SO4, H2S등), 불소(HF, F2등)계 등의 산 가스를 흡착제거가 가능하며 특히 할로겐가스 중 염소(HCl, Cl2등)계 가스에 있어 흡착효율을 향상할 수 있으며, 산 처리된 담체의 메조 또는 마이크로 기공 및 표면적에 의한 물리흡착과 알칼리 금속 또는 성분이 산 가스와 화학흡착방법으로 제거하기 때문에 추가 불순물이 생기지 않아 친환경성을 제공할 수 있다.
상기 알칼리 금속은 염화마그네슘, 염화아연 및 염화칼슘에서 선택되는 어느하나 이상이 사용될 수 있으며, 상기 알칼리 금속은 알칼리 용액에 혼합되어 석탄계 활성탄 및 제올라아이트에 혼합되게 된다. 상기 알칼리 용액을 수산화나트륨, 탄산나트륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨에서 선택되는 어느 하나 이상이 포함된 수용액이 사용되게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 염기성 금속은 염화마그네슘, 염화아연 및 염화칼슘 중에서 선택될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 염화아연일 수 있다. 예를 들면, 중화처리된 염기성 염화금속으로 아연을 사용할 경우, HCl 표준 가스를 사용하여 흡착 실험한 결과 Mg < Mg-Zn < Mg-Ca-Zn 순으로 흡착능이 증가하는 것을 알 수 있었다. 마그네슘은 아연의 분산효과를 도와주어 조촉매의 역할을 해주며 아연과 칼슘은 기본적으로 알칼리성 금속으로 보다 화학적 흡착 제거를 유도할 수 있기 때문이다.
상기 계면활성제는 TTABr, DTABr, CTABr, 비 이온성 계면활성제인 Tween-20, Tween-40, Tween-80에서 선택되는 어느 하나 이상을 증류수에 녹여 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 산성 가스 제거용 흡착제의 제조방법은 석탄계 활성탄 및 천연 제올라이트를 혼합하여 형성한 담체와, 알칼리 금속과 알칼리성 용액이 혼합된 혼합물을 혼합하여 제1조성물을 제조하는 단계와; 계면활성제를 증류수에 녹여 제2조성물을 제조하는 단계와; 상기 제1조성물과 제2조성물을 혼합하여 숙성시키고 소성하여 담체의 골격 구조를 재배열하는 단계와; 상기 골격구조가 재배열되어 미세 기공이 만들어진 담체와 바인더를 혼합하고 탄산칼슘 용액을 이용하여 반죽하고 성형하여 성형물을 형성하는 단계와; 상기 성형물을 건조하는 단계 등을 포함한다.
상기 담체와 염화금속용액의 혼합비는 제한되지 않으나, 활성탄 혼합 담체에 대하여 알칼리성 알칼리금속의 중량비가 1:1 내지 1:15으로 혼합될 수 있다. 상기 범위로 혼합될 때 담체의 기공이 유지 또는 확장이 되며 산 가스의 흡착이 최적화 되며 효과적이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제1조성물에 담체의 물리적 흡착 향상을 위하여 다른 담체를 더 포함할 수 있다. 상기 담체는 당해 기술 분야에 공지된 담체이면 제한되지 않는다. 천연제올라이트, ZSM-5, 제올라이트 13X, 실리카, 알루미나 Serise(r-알루미나, a-알루미나 등) 및 규조토 중에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 알칼리용액은 제한되지 않으나, 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3), 수산화칼륨(KOH), 탄산칼륨(K2CO3)등, 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 알칼리화 알칼리용액의 농도는 제한되지 않으나 바람직하게 30~50중량%가 바람직하다. 상기 알칼리 용액의 함량이 30중량%미만일 경우 알칼리화에 필요한 용액이 많이 들기 때문에 폐처리 액이 많이 발생되고 50중량%이상이 될 경우에는 담체의 미세기공을 막아 물리적 흡착성이 감소하고 알칼리금속의 화학흡착속도를 감소시켜 산 가스의 흡착성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 알칼리 용액의 함량이 상술한 범위로 포함됨으로 산 가스의 흡착량이 증가하고 흡착제의 강도에 대하여 효과적이다.
상기 용액제조 방법은 당해 기술분야에 공지된 혼합방법이면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 계면활성제 용액은 제한되지 않으나, 계면활성제 TTAB, CTABr, DTAB, Tween-20, Tween-, Tween-80등, 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다. 본 발명의 일 실시예 따르면 상기 사용되는 계면활성제는 활성탄 혼합담제체에 대하여 중량비가 1:1내지 1:3으로 정한다.
상기 계면활성제의 용액의 함량이 10중량%미만일 경우 미세기공이 불규칙하게 만들어지기 때문에 흡착제의 표면적이 크게 발달되지 않게 되고 50중량%이상이 될 경우에는 담체의 골격구조가 파괴되면서 물리적흡착성이 감소하고 화학흡착속도를 감소시켜 산가스의 흡착성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 계면활성제 용액의 함량이 상술한 범위로 포함됨으로 산 가스의 흡착량이 증가하고 흡착제의 기공 발달에 대하여 효과적이다. 알칼리 혼합수용액에 계면활성제 (TTAB, CTABr, DTAB, Tween-20, Tween-, Tween-80)를 첨가하여 제올라이트가 가지고 있는 마크로 크기의 기공 결합구조에서 메조포러스 형태의 기공으로 발달시키면서 기공 및 비표면적이 확장되며 효과적으로 산 가스를 포집할 수 있음을 발견하였다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1조성물과 제2조성물 혼합은 drop by drop방식으로 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 혼합방법이 한번에 이루어질 경우 계면활성제가 한번에 풀어져 제1조성물의 담체 골격구조가 망가져 균일하게 재배열이 이뤄지지 않을 수있어 금속들이 분산되지 않아 Sintering 현상을 초래하여 흡착성능을 저하시킬 우려가 있으며 흡착제의 강도가 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 d)단계는 교반, 합성, 건조, 숙성, 농도 조절, 소성 단계이다.
상기 건조 온도는 제한되지 않으나 잔류하는 수분을 제거하기 위하여 100 내지 150oC일 수 있다.
상기 건조온도가 100oC이하일 경우 충분히 건조가 되지 않을 우려가 있으며 150oC 초과일 경우 빠른 고온상승에 의하여 sintering현상이 일어나 흡착제의 성능저하를 초래할 수 있으므로 상술한 온도 범위로 건조하는 것이 효과적이다.
상기 합성 및 숙성 시간은 제한되지 않으나 충분한 골격의 재배열을 위하여 3 내지 6시간일수 있다.
상기 합성 및 숙성시간이 3시간 이하일 경우 충분이 혼합되지 않을 우려가 있으며 6시간 초과 일 경우 결합구조가 무너져 담체의 기공이 작아져 비표면적이 오히려 낮아져 흡착제의 성능저하를 초래할 수 있으므로 상술한 시간 범위로 합성 및 숙성을 하는 것이 효과적이다.
상기 합성 농도는 제한되지 않으나 담체의 알칼리성 성분 유지를 위하여 pH 9내지 10일 수있다. 상기 합성농도가 pH 9 이하일 경우 알칼리성분이 낮아 산가스 흡착성능이 감소되고 10 이상일 경우 용액의 농도가 묽어져 폐수가 발생될 뿐만 아니라 강알칼리에 의한 담체 골격이 무너져 흡착제의 성능저하를 초래할 수 있으므로 상술한 농도 범위에서 합성하는 것이 효과적이다.
상기 소성 온도는 제한되지 않으나 잔류하는 수분을 제거하기 위하여 300 내지 600oC일 수 있다. 상기 소성온도가 300oC이하일 경우 충분히 소성이 이루어지지 않아 담체의 기공이 확장되지 않을 우려가 있으며 600oC 초과일 경우 알칼리 성분이 파괴될 우려가 있으며 흡착제의 성능저하를 초래할 수 있으므로 상술한 온도 범위로 소성하는 것이 효과적이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 바인더 분말 산화아연의 함량은 제한되지 않으나 바람직하게 10~50 중량%일수 있으며, 보다 이들의 혼합물이 선택될 수 있다. 상기 제2조성물에 포함되는 금속의 함량이 10중량%미만일 경우 흡착제의 강도가 감소될 우려가 있으며 50중량%이상이 될경우에는 담체의 미세기공을 막아 물리적 흡착성이 감소하고 알칼리금속의 화학흡착속도를 감소시켜 산 가스의 흡착성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 바인더 파우더의 함량이 상술한 범위로 포함됨으로 산 가스의 흡착량이 증가하고 흡착제의 강도에 대하여 효과적이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면. 상기 알칼리 분사용액(탄산칼슘)의 농도는 제한되지 않으나 바람직하게 0.5내지 3 mol 일수 있다. 상기 알칼리 분사용액이 0.5 mol 이하일 경우 충분히 바인더작용이 일어나지 않아 강도가 저하되고 3mol 이상일 경우 담체의 미세기공이 막혀 산가스의 흡착능이 감소할 우려가 있다. 따라서 알칼리 분사용액의 농도는 상술한 범위로 분사하는 것이 효과적이다.
상기 건조 온도는 제한되지 않으나 잔류하는 수분을 제거하기 위하여 80내지 120oC일 수 있다. 상기 건조온도가 80oC이하일 경우 충분히 건조가 되지 않을 우려가 있으며 120oC 초과일 경우 빠른 고온상승에 의하여 염기성 성분이 사라지는 현상이 일어나 흡착제의 성능저하를 초래할수 있으므로 상술한 온도 범위로 건조하는것이 효과적이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상술한 제조방법에 따라 제조되는 산가스 제거용 흡착제를 제공할 수 있다. 상기 산가스 제거용 흡착제는 공지된 산가스를 효과적으로 흡착하여 제거 할 수 있다. 상기 산가스는 예를 들면, 황계(H2SO4, H2S등), 불소(HF, F2등)계 등의 산 가스를 흡착제거가 가능하며 특히 할로겐가스 중 염소(HCl, Cl2등)계 가스에 있어 1종 또는 2종 이상 선택 될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 다양한 산 가스 발생 사업장에서 활용 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산 가스 제거용 흡착제는 반도체, 정수장, 페인트, 화학분야 등에 포함될 수 있다. 본 발명의 흡착제는 Pellet형 Granula 형으로 제조가 가능하며 다양한 분야에 적용이 가능하나 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 산 가스 제거용 흡착제는 질소등온흡착곡선에 따라 비표면적이 110내지 400 m2/g 일수 있다. 또한 마이크로기공과 메조기공을 동시에 가지고 있어 미세 입자까지 물리흡착이 가능하여 보다 효과적으로 산 가스를 흡착제거가 가능하다. 특정함량의 알칼리 성 금속들이 담체에 균일하게 분포되어 흡착성능 및 흡착량이 안정화되어 있는 것을 알 수 있다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
염화마그네슘6수화물(MgCl2ㆍ6H2O)[Sigma Aldrich, 미국] 25g과 (석탄계)활성탄 50g과 제올라이트 50g을 혼합한다. 별도의 반응기에 수산화나트륨(NaOH)[덕산화학, 대한민국] 400 g을 1000ml 증류수에 녹인 후 이 알칼리 수용액을 상기 반응기에 투입하고 1시간 교반을 실시한다. 별도의 반응기에 100g CTABr과 증류수 1000g을 물중탕으로 30분간 교반한다. 상기 두 용액을 혼합하여 1시간 교반한다. 이 후 100oC 오븐에 3시간 숙성 합성한다. 혼합용액을 초산(10%)용액으로 pH10을 맞추고 다시 100oC 오븐에 3시간 숙성 합성한다. 건조된 혼합용액은 걸쭉한 형태의 겔화가 되있으며 겔화된 혼합 담체를 산화아연 분말 20g과 혼합하여 2.5 mol의 탄산칼슘 용액을 이용하여 분사하여 반죽 및 압출성형기(Pellet Type 제조시) 또는 회전성형기(Ball Type 제조시)를 이용하여 흡착제를 성형을 한다. 상기 흡착제는 BET 방법에 따라 비표면적을 측정한 결과 512.3 m2/g로 나왔다. 이이서, 할로겐 흡착제거 실험에 사용된 반응기는 내경이 25mm, 높이 80mm의 유리 재질의 원통형 반응기를 제작하여 사용하였다. 흡착제는 20 ml를 반응기에 채워 넣었다. 할로겐계 가스 흡착성능을 알아보기 위해 사용된 가스는 염화수소(HCl), 998
Figure pat00001
N2 Balance로 제조된 표준가스(RIGAS, 대한민국)를 사용하여 유량 1 LPM로 일정하게 유지하여 연속적으로 흘렸으며 반응 후 흘러나온 가스는 FT-IR (MIDAC, 대한민국)을 통해 분석하였으며 가스의 농도가 10 ppm을 파과시점으로 보고 흡착성능 평가를 실시하였고, 흡착성능은 흡착제 L당 제거된 HCl의 가스 양으로 환산하여 표기하였다. 동일한 방법으로 1,012
Figure pat00002
N2 Balance로 제조된 염소(Cl2) 표준가스(RIGAS, 대한민국)를 사용하여 유량 5 LPM로 일정하게 유지하여 연속적으로 흘렸으며 반응 후 흘러나온 가스는 테들러백에 포집하여 검지관(가스텍, 일본)으로 측정하였으며 포집된 가스의 농도가 10 ppm을 나타낼 때 파과시간으로 보고 5분 단위로 시간을 측정하여 흡착제의 흡착성능을 확인하였다. 그 결과는 표 1, 도 1, 2에 나타냈다.
<실시예 2>
염화아연6수화물(ZnCl2ㆍ6H2O)[Sigma Aldrich, 미국] 25g을 추가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡착제를 제조하였다. 그 결과는 표 1, 도 1, 2에 나타내었다.
<실시예 3>
염화아연6수화물(ZnCl2ㆍ6H2O)[Sigma Aldrich, 미국] 25g과 염화칼슘2수화물(CaCl2ㆍ2H2O)[덕산화학, 대한민국] 15g을 추가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡착제를 제조하였다. 그 결과는 표 1, 도 1, 2에 나타내었다.
<실시예 4>
실시예 3과 동일한 방법으로 실시하되, 분쇄 후 분말혼합단계에서 산화아연(ZnO)[덕산화학, 대한민국] 50 g을 더 추가하여 흡착제를 제조하였다. 그 결과는 표 1, 도 1, 2에 나타내었다.
<실시예 5>
실시예 3과 동일한 방법으로 실시하되, 분쇄 후 분말혼합단계에서 산화아연(ZnO)[덕산화학, 대한민국] 100 g을 더 추가하여 흡착제를 제조하였다. 그 결과는 표 1, 도 1, 2에 나타내었다.
Figure pat00003
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (3)

  1. 석탄계 활성탄, 제올라이트, 계면활성제, 알칼리 금속, 산화아연, 탄산수소칼슘 및 탄산수소아연을 포함하는 것을 특징으로 하는 산성 가스 제거용 흡착제.
  2. 석탄계 활성탄 100 내지 200중량부, 제올라이트 100 내지 200중량부, 계면활성제 10 내지 20중량부, 알칼리 금속 20 내지 40중량부, 산화아연 30 내지 40중량부, 탄산수소칼슘 20 내지 40중량부 및 탄산수소아연 20 내지 40중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산성 가스 제거용 흡착제.
  3. 석탄계 활성탄 및 천연 제올라이트를 혼합하여 형성한 담체와, 알칼리 금속과 알칼리성 용액이 혼합된 혼합물을 혼합하여 제1조성물을 제조하는 단계와; 계면활성제를 증류수에 녹여 제2조성물을 제조하는 단계와; 상기 제1조성물과 제2조성물을 혼합하여 숙성시키고 소성하여 담체의 골격 구조를 재배열하는 단계와; 상기 골격구조가 재배열되어 미세 기공이 만들어진 담체와 바인더를 혼합하고 탄산칼슘 용액을 이용하여 반죽하고 성형하여 성형물을 형성하는 단계와; 상기 성형물을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산성 가스 제거용 흡착제의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022169126A1 (ko) * 2021-02-08 2022-08-11 주식회사 에스알디글로벌 저농도의 반도체 폐가스 처리용 장치
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