KR20210093181A - Air cleaner filter containing hydrophobic zeolite and reduction of volatile organic compounds using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 소수성 제올라이트를 포함하는 공기청정기 필터 및 이를 이용한 휘발성 유기화합물의 제거에 관한 것이다.The present invention relates to an air purifier filter containing hydrophobic zeolite and to the removal of volatile organic compounds using the same.
최근, 국내 대기질 관리를 위해 미세먼지 저감에 중요성이 부각되며, 실내 업무가 잦아지는 현대인에게 실내 공기 노출이 건강과 연결되어 많은 관심을 받고 있다. Recently, the importance of reducing fine dust for domestic air quality management has been highlighted, and indoor air exposure is receiving a lot of attention as it is linked to health among modern people who work frequently indoors.
실내 대기상에 존재하는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)은 질소산화물(NOx)과 광화학반응으로 오존 등을 생성시켜 호흡기, 눈, 폐기능 등 인체에 피해를 준다. 특히, 대기 중 휘발성유기화합물 대표인 벤젠(Benzene)은 발암성물질로서 인체에 매우 유해하다. 이와 관련해 많은 종류의 공기청정기가 개발되고 있으며, 주원리는 물리흡착을 이용한다.Volatile Organic Compounds (VOCs) present in the indoor atmosphere generate ozone through photochemical reaction with nitrogen oxides (NO x ), causing damage to the human body such as respiratory, eye, and lung functions. In particular, benzene, a representative volatile organic compound in the atmosphere, is a carcinogen and is very harmful to the human body. In this regard, many types of air purifiers are being developed, and the main principle is physical adsorption.
흡착은 물리흡착과 화학흡착으로 구분하며, 물리흡착은 피흡착 분자와 흡착제 표면사이의 반데르발스(van Der Walls) 힘에 의한 물리적 인력으로 흡착이 발생하여 흡착과 탈착이 비교적 쉽게 일어나며, 화학흡착은 전자이동으로 화학반응이 발생하여 흡착이 일어나지만 비가역 반응으로 탈착이 어렵다. 공통적으로 흡착과정은 발열 현상이며, 흡착은 낮은 온도에서 활발히 발생한다.Adsorption is divided into physical adsorption and chemisorption. Physical adsorption is caused by physical attraction by the van Der Walls force between the adsorbed molecule and the surface of the adsorbent, so that adsorption and desorption occur relatively easily. Adsorption occurs due to the chemical reaction of silver electron transfer, but desorption is difficult due to an irreversible reaction. In general, the adsorption process is an exothermic phenomenon, and adsorption occurs actively at low temperatures.
상용화 공기청정기 흡착제로는 활성탄과 제올라이트가 적용된다. 활성탄은 탄소 성분으로 다양한 세공구조와 넓은 비표면적이 특징이며, 유기화합물 흡착력이 우수하지만, 상대습도 50%에서 낮은 흡착력과 높은 탈착이 발생한다는 단점이 있다. 제올라이트는 천연광물의 일종으로 내부에 극미세공인 3차원 다공성 결정체로 기공크기를 유지하여 일정한 흡착력을 가지고 있다. 제올라이트 기본구조는 A 타입, X 타입 그리고 Y 타입이며, 소달라이트 단위(Sodalite Unit)로 이루어져, 4개의 소달라이트가 서로 3차원으로 결합하면 A 타입이며, 6개의 소달라이트가 서로 3차원으로 결합하면 X 타입, Y 타입 이라고 한다.Activated carbon and zeolite are applied as adsorbents for commercial air purifiers. Activated carbon is a carbon component, characterized by various pore structures and a large specific surface area, and has excellent adsorption power for organic compounds, but has disadvantages in that low adsorption power and high desorption occur at 50% relative humidity. Zeolite, a kind of natural mineral, is a three-dimensional porous crystal with micropores inside and maintains the pore size and has a certain adsorption power. The basic structure of zeolite is A-type, X-type and Y-type, and it consists of sodalite units. When four sodalites are combined in three dimensions, it is type A, and when six sodalites are combined in three dimensions, it is They are called X-type and Y-type.
그러나 상용화 공기청정기 흡착제에 주로 사용되는 소수성 활성탄은 탄소 성분으로 제올라이트 대비 열에 약하며, 재생력이 낮고 폐기에 따른 이차적인 환경오염이 발생한다는 단점이 있다. 또한, 친수성 제올라이트는 대기상 수분 흡수로 발열현상이 발생하여 실내 휘발성유기화합물 흡착력이 낮아지는 단점이 있어왔다.However, hydrophobic activated carbon, which is mainly used in commercial air purifier adsorbents, is a carbon component and is weaker to heat compared to zeolite, has low regenerating power, and has disadvantages in that secondary environmental pollution occurs due to disposal. In addition, hydrophilic zeolite has a disadvantage in that the adsorption capacity of indoor volatile organic compounds is lowered due to heat generation due to absorption of moisture in the atmosphere.
따라서 강한 내구성을 가지며, 재생력이 높고, 수분에 강하여 휘발성 유기화합물의 흡착력이 뛰어난 제올라이트를 포함하는 공기청정기 필터에 대한 연구가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for research on an air purifier filter containing a zeolite having strong durability, high regenerative power, and excellent adsorption power of volatile organic compounds due to strong moisture resistance.
본 발명의 목적은 강한 내구성을 가지며, 수분에 강하여 휘발성 유기화합물의 흡착력이 뛰어난 제올라이트를 포함하는 공기청정기 필터를 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide an air purifier filter comprising zeolite having strong durability, strong moisture resistance, and excellent adsorption power of volatile organic compounds.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 공기청정기 필터를 포함하는 공기청정기를 제공하는 데에 있다.Another object of the present invention is to provide an air cleaner including the air cleaner filter.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소수성 제올라이트를 포함하며, 수분흡착에 따른 발열을 억제하여 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)의 흡착을 증가시키는 것을 특징으로 하는 공기청정기 필터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an air purifier filter comprising a hydrophobic zeolite, characterized in that it increases the adsorption of volatile organic compounds (VOCs) by suppressing heat generation due to moisture adsorption.
또한, 본 발명은 상기 공기청정기 필터를 포함하는 공기청정기를 제공한다.In addition, the present invention provides an air purifier comprising the air purifier filter.
본 발명에 따른 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs) 저감에 이용되는 소수성 제올라이트는 실리콘과 알루미늄 성분으로 구성되어 내구성이 강하며, 반영구적으로 사용할 수 있어 재생력이 높아 폐기에 따른 이차적인 환경오염이 낮다.The hydrophobic zeolite used to reduce volatile organic compounds (VOCs) according to the present invention is composed of silicon and aluminum components and has strong durability. .
또한, 소수성 제올라이트로 인해 상대적으로 적은 수분 흡수로 인한 발열 현상 감소로 VOCs 흡착력이 뛰어날 뿐만 아니라 장기간 동안 VOCs 저감 능력이 유지될 수 있기 때문에 필터 교체 비용 또한 절감할 수 있다.In addition, the hydrophobic zeolite not only has excellent VOCs adsorption power due to the reduction of exothermic phenomena due to relatively little water absorption, but also can reduce the filter replacement cost because the VOCs reduction ability can be maintained for a long period of time.
도 1은 본 발명의 소수성 제올라이트 Y60을 활용할 공기청정기 모식도이다.
도 2는 본 발명의 친수성 제올라이트 13X와 소수성 제올라이트 Y60 및 B100의 열적 안정성을 확인하기 위한 실험결과이다.
도 3은 본 발명의 친수성 제올라이트 13X, A35와 소수성 제올라이트 Y60의 대기상 휘발성유기화합물 대표인 벤젠 흡착 실험결과이다.
도 4는 본 발명의 수분을 함유한 친수성 제올라이트 13X와 소수성 제올라이트 Y60의 대기상 휘발성유기화합물 대표인 벤젠 실험결과이다.1 is a schematic diagram of an air purifier utilizing the hydrophobic zeolite Y60 of the present invention.
2 is an experimental result for confirming the thermal stability of the
3 is a benzene adsorption test result, which is a representative volatile organic compound in the atmosphere, of the
4 is an experimental result of benzene, which is a representative of atmospheric volatile organic compounds, of the
이하에서는 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명자들은 공기청정기 필터에 소수성 제올라이트 Y60을 적용하여 실내 고농도 휘발성유기화합물(VOCs)을 제거하였으며, 이는 친수성 제올라이트 13X에 비해 발열 현상이 나타나지 않아 VOCs 흡착력이 뛰어날 뿐만 아니라 장기간 동안 VOCs 저감 능력이 유지될 수 있음을 밝혀내어 본 발명을 완성하였다.The present inventors applied hydrophobic zeolite Y60 to the air purifier filter to remove indoor high-concentration volatile organic compounds (VOCs). It was found that the present invention was completed.
본 발명은 소수성 제올라이트를 포함하며, 수분흡착에 따른 발열을 억제하여 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)의 흡착을 증가시키는 것을 특징으로 하는 공기청정기 필터를 제공한다.The present invention provides an air purifier filter comprising a hydrophobic zeolite, characterized in that it increases the adsorption of volatile organic compounds (VOCs) by suppressing heat generation due to moisture adsorption.
종래 상용화 공기청정기에 주로 사용하는 흡착제인 소수성 활성탄은 탄소 성분으로 약한 내구성, 낮은 재생력 및 폐기에 따른 이차적 환경오염 발생이라는 단점이 있었다. 그에 비해 제올라이트는 실리콘과 알루미늄 성분으로 내구성이 강하며 반영구라는 장점을 가지고 있으며, 재생력이 높아 폐기에 따른 이차적인 환경오염이 낮은 장점이 있다.Hydrophobic activated carbon, which is an adsorbent mainly used in conventional commercial air purifiers, has disadvantages such as weak durability, low regeneration power, and secondary environmental pollution due to disposal as a carbon component. On the other hand, zeolite is made of silicon and aluminum, which has strong durability and is semi-permanent, and has the advantage of low secondary environmental pollution due to disposal due to its high regenerating power.
또한, 상용화 공기청정기 흡착제로 사용되고 있는 제올라이트는 친수성 제올라이트로, 친수성 제올라이트는 대기상 수분 흡수로 발열 현상이 발생하여 실내 휘발성유기화합물 흡착력이 낮아지는 단점이 있었다. 그러나 열적 안정성이 높은 소수성 제올라이트는 대기상 수분에 강하여 실내 휘발성유기화합물의 높은 흡착력을 유지시킨다는 장점이 있다. In addition, the zeolite used as an adsorbent for commercial air purifiers is a hydrophilic zeolite, and the hydrophilic zeolite has a disadvantage in that the adsorption capacity of indoor volatile organic compounds is lowered due to heat generation due to absorption of moisture in the atmosphere. However, hydrophobic zeolite with high thermal stability has the advantage of maintaining high adsorption capacity of indoor volatile organic compounds because it is strong against atmospheric moisture.
일반적으로 제올라이트 X 또는 Y는 포자사이트(Faujasite) 구조를 가지며, 실리카와 알루미나의 몰(mole) 비율(SiO2/Al2O3)에 따라 결정되게 된다. 아래는 X 와 Y의 SiO2/Al2O3 비율을 나타낸다.In general, zeolite X or Y has a faujasite structure, and is determined according to a mole ratio of silica and alumina (SiO 2 /Al 2 O 3 ). Below is the SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of X and Y.
제올라이트 X 타입 : 1 ≤ X ≤ 2Zeolite Type X: 1 ≤ X ≤ 2
제올라이트 Y 타입 : 2 ≤ Y ≤ 3Zeolite Y type: 2 ≤ Y ≤ 3
친수성 제올라이트 X 또는 Y 타입은 알루미늄 3가 이온(Al+3)이 산소(O2)와 결합하여 전하(Electric charge) 부족으로 음이온(Negative ion)을 가지며, 음전하를 상쇄하기 위해 양이온(Positive ion)이 배치되고, 양이온이 수분(H2O)를 강하게 끌어당기는 특징이 있다.The hydrophilic zeolite X or Y type has a negative ion due to lack of electric charge due to the lack of electric charge by combining aluminum trivalent ions (Al +3 ) with oxygen (O 2 ), and positive ions to offset the negative charge This arrangement is characterized in that the cation strongly attracts moisture (H 2 O).
소수성 제올라이트 Y 타입은 친수성 제올라이트와 반대로 알루미늄 3가 이온이 낮은 비율로 상대적으로 음이온이 적으며, 이에 따른 양이온 세기가 적어 수분을 당기는 힘이 약하다. 이는 실내 휘발성 유기화합물에 대한 높은 흡착력을 유지할 수 있다. The hydrophobic zeolite Y type has relatively few anions due to a low ratio of aluminum trivalent ions, as opposed to hydrophilic zeolite, and thus the strength of cations is small, so the power to attract moisture is weak. This can maintain high adsorption capacity for indoor volatile organic compounds.
본 발명에 따른 Y 타입 제올라이트는 SiO2/Al2O3의 몰(mole) 비율이 50~60으로, 일반적인 제올라이트 Y의 SiO2/Al2O3 비율 대비 약 17~30배로 SiO2 비율이 증가한 소수성 Y 구조이다.The Y-type zeolite according to the present invention has a SiO 2 /Al 2 O 3 mole ratio of 50 to 60, and the SiO 2 ratio is increased by about 17 to 30 times compared to the SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of general zeolite Y. It is a hydrophobic Y structure.
이에, 본 발명의 상기 소수성 제올라이트는 실리콘(SiO2)과 알루미늄(AlO3)의 몰(mole) 비율(SiO2/Al2O3)이 50 내지 70인 Y형 제올라이트인 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 Y60 제올라이트일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Accordingly, the hydrophobic zeolite of the present invention is a Y-type zeolite having a mole ratio of silicon (SiO 2 ) and aluminum (AlO 3 ) (SiO 2 /Al 2 O 3 ) of 50 to 70, preferably It may be Y60 zeolite, but is not limited thereto.
또한, 상기 필터는 대기 중 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)을 흡착시켜 제거하는 것을 특징으로 하며, VOCs는 벤젠, 포름알데히드 아세트알데히드, 아세톤, 자이렌, 톨루엔, 스티렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있으며, 바람직하게는 벤젠일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the filter is characterized in that it adsorbs and removes volatile organic compounds (VOCs) in the air, and the VOCs are composed of benzene, formaldehyde acetaldehyde, acetone, xylene, toluene, styrene, and mixtures thereof. One or more may be selected from the group, and may be preferably benzene, but is not limited thereto.
또한, 상기 필터는 수분 환경에서도 25 내지 35℃의 온도로 유지될 수 있다.In addition, the filter may be maintained at a temperature of 25 to 35 ℃ even in a moisture environment.
본원발명의 일 실시예에 따르면, 수분과의 반응에서 소수성 제올라이트 Y60은 온도변화가 없으며, 최대로 32℃까지만 온도가 증가한 반면 친수성 제올라이트 13X는 최대 91℃까지 증가하여 발열 현상이 많이 일어남을 확인하였다(도 2). 또한, 소수성 제올라이트 Y60은 친수성 제올라이트 13X 대비 상대적으로 발열 현상이 낮아 실내 휘발성유기화합물의 일종인 벤젠의 흡착력과 유지시간이 탁월함을 확인하였다(도 4).According to an embodiment of the present invention, the hydrophobic zeolite Y60 does not change in temperature in the reaction with water, and the temperature increases up to a maximum of 32 ° C, whereas the
또한, 상기 필터는 PET 필터 또는 헤파(HEPA) 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 구체적으로 본 발명의 소수성 제올라이트 Y60 적용에 따른 실내 고농도 휘발성유기화합물 저감 공기청정기 필터는 총 3겹의 필터로 구성될 수 있다.In addition, the filter is characterized in that it further includes a PET filter or a HEPA filter, and specifically, the indoor high-concentration volatile organic compound reduction air purifier filter according to the application of the hydrophobic zeolite Y60 of the present invention consists of a total of three filters. can be
1차는 폴리에스테르(polyester; PET) 재질의 필터망으로 0.5 ㎜ 이상 입자성 물질을 제거하고 2차는 상용화 헤파필터(HEPA Filter)로 0.5 ㎛ 이상의 미세먼지를 제거하며, 마지막 3차는 소수성 제올라이트 Y60으로 실내 휘발성유기화합물을 흡착하여 정화된 공기가 배출구를 통해 실내로 배기되는 시스템이다.The first is a polyester (PET) filter net that removes particulate matter larger than 0.5 mm, the second is a commercial HEPA filter that removes fine dust of 0.5 μm or more, and the third is a hydrophobic zeolite Y60 indoors. It is a system in which air purified by adsorbing volatile organic compounds is exhausted into the room through the outlet.
또한, 본 발명은 상기 필터를 포함하는 공기청정기를 제공한다.In addition, the present invention provides an air purifier comprising the filter.
상기 필터에 포함된 소수성 제올라이트는 실리콘과 알루미늄 성분으로 구성되어 내구성이 강하며, 반영구적으로 사용할 수 있어 재생력이 높아 폐기에 따른 이차적인 환경오염이 낮다. 또한, 소수성 제올라이트는 대기상의 수분 흡수로 인한 발열 현상이 발생하지 않아 VOCs 흡착력이 뛰어날 뿐만 아니라 장기간 동안 VOCs 저감 능력이 유지될 수 있기 때문에 필터 교체 비용 또한 절감할 수 있다.The hydrophobic zeolite contained in the filter is composed of silicon and aluminum components, so it has strong durability, and can be used semi-permanently, so that it has high regenerating power and thus secondary environmental pollution due to disposal is low. In addition, the hydrophobic zeolite does not generate heat due to absorption of moisture in the atmosphere, so it not only has excellent VOCs adsorption power, but also can reduce filter replacement cost because VOCs reduction ability can be maintained for a long period of time.
본 발명은 공기청정기 필터에 소수성 제올라이트 Y60 적용에 따른 실내 고농도 휘발성유기화합물 제거에 관한 것으로, 대기상 수분에 약한 친수성 제올라이트 13X 대신 소수성 제올라이트 Y60을 이용하여 실내 휘발성유기화합물의 높은 제거율 유지, 긴 수명 그리고 높은 재생력으로 교체비용을 절감할 수 있다. 더 나아가 기존 공기청정기 필터 중 소수성 활성탄 대비 재생력이 높아 폐기에 따른 이차적인 환경오염이 낮아 친환경 필터로 기대된다.The present invention relates to the removal of indoor high-concentration volatile organic compounds by applying hydrophobic zeolite Y60 to an air purifier filter, and by using hydrophobic zeolite Y60 instead of
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for explaining the present invention in more detail, and it is to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. it will be self-evident
<< 제조예manufacturing example 1> 소수성 제올라이트 필터를 이용한 1> Using a hydrophobic zeolite filter 휘발성유기화합물volatile organic compounds 저감reduction 공기청정기 제작 Air purifier production
본 발명의 실용화를 위해 공기청정기 필터에 소수성 제올라이트 Y60 적용에 따른 실내 고농도 휘발성유기화합물을 제거하는 공기청정기를 제작하였다(도 1).For the practical use of the present invention, an air purifier that removes indoor high-concentration volatile organic compounds according to the application of hydrophobic zeolite Y60 to an air purifier filter was manufactured (FIG. 1).
<< 실험예Experimental example 1> 친수성, 소수성 제올라이트에 따른 발열 현상 비교 1> Comparison of exothermic phenomena according to hydrophilic and hydrophobic zeolites
상용화 친수성 제올라이트 13X와 소수성 제올라이트 Y60 및 B100의 발열현상을 확인하였다. B100은 실리콘(SiO2)과 알루미늄(Al2O3)의 몰(mole) 비율이 약 100 : 1 로 실리콘(SiO2) 비율이 상대적으로 높아 소수성 제올라이트이다.Exothermic phenomena of commercial
유리 바이알에 제올라이트 25 g 을 채운 후, 정제수 5 mL를 4회 연속 주입하여 온도변화를 확인하였다. 온도는 제올라이트 가운데 내부를 분석하였으며, 실험결과를 도 2에 나타냈다. After filling a glass vial with 25 g of zeolite, 5 mL of purified water was continuously injected 4 times to check the temperature change. The temperature was analyzed inside the zeolite, and the experimental results are shown in FIG. 2 .
그 결과, 소수성 제올라이트 Y60은 온도변화가 없으며, 최대 32℃ 온도까지만 증가한 반면 친수성 제올라이트 13X는 최대 91℃까지 증가하여 발열 현상이 많이 일어남을 확인하였다. 또한, 제올라이트 B100은 제올라이트 Y60 보다 실리콘(SiO2)과 알루미늄(Al2O3)의 몰(mole) 비율이 높은데도 불구하고 친수성 제올라이트 특징인 발열 현상을 확인했다. 이는, B100 보다 Y60이 실리콘(SiO2)과 알루미늄(Al2O3) 외에 Ca, Mg, Mn 등과 같은 상대적으로 산성도가 높은 물질을 포함하고 있기 때문이다. 또한, Y60 (7.4 Å) 보다 B100 (6.7 Å)이 평균 기공 크기가 작아서 수분이 제올라이트 내에 흡착되어 안정화 되어서 에너지가 낮아져 발열현상이 높아짐을 보이는 것이다.As a result, it was confirmed that the hydrophobic zeolite Y60 had no temperature change and increased only up to a maximum temperature of 32 °C, whereas the
이로써 소수성 제올라이트 Y60은 친수성 제올라이트 13X, 소수성 제올라이트 B100 대비 상대적으로 발열현상이 낮아 실내 휘발성유기화합물 흡착력과 유지시간이 탁월함을 간접적으로 확인하였다. As a result, it was indirectly confirmed that the hydrophobic zeolite Y60 has a relatively low exothermic phenomenon compared to the
<< 실험예Experimental example 2> 소수성 제올라이트를 이용한 고농도 2> High concentration using hydrophobic zeolite 휘발성유기화합물volatile organic compounds 제거 eliminate
본 목적을 달성하기 위해 상용화 친수성 제올라이트 13X, A35와 소수성 제올라이트 Y60을 이용하였으며, 대기상 휘발성유기화합물 대표 물질인 벤젠(Benzene) 가스 흡착 여부를 확인하였다.Commercially available
반응기는 투명 PVC 재질인 원기둥 모양의 지름 10 ㎝, 높이 13 ㎝ 이며, 반응기 위에서 아래로 가스를 주입하여 흡착제에 통과하는 유출가스를 실시간으로 가스크로마토그래피 불꽃이온화검출기(GC-FID; Gas Chromatography system - Flame Ionization Detector)로 분석하였다. 상대적 비교를 위해 각 제올라이트의 전처리 과정은 생략하였다. 반응기에 제올라이트 25 g 채웠으며, 고농도 벤젠가스 50 ppmv을 5 L/min의 유량으로 주입하였다. 총 30 분 동안 주입하였으며, 유출가스 농도는 반응시간 1, 5, 10, 15, 20, 25 그리고 30 분에 실시간으로 크로마토그래피 불꽃이온화검출기로 확인하였다. 제올라이트에 따른 반응시간별 고농도 벤젠 흡착 농도를 도 3에 나타내었다.The reactor has a cylindrical shape made of transparent PVC, with a diameter of 10 cm and a height of 13 cm. Gas is injected from the top of the reactor down, and the effluent gas passing through the adsorbent is detected in real time by a gas chromatography flame ionization detector (GC-FID; Gas Chromatography system - Flame Ionization Detector). For relative comparison, the pretreatment process of each zeolite was omitted. The reactor was filled with 25 g of zeolite, and 50 ppmv of high-concentration benzene gas was injected at a flow rate of 5 L/min. It was injected for a total of 30 minutes, and the effluent gas concentration was checked in real time with a chromatography flame ionization detector at 1, 5, 10, 15, 20, 25, and 30 minutes of reaction time. The high concentration of benzene adsorption by reaction time according to the zeolite is shown in FIG. 3 .
그 결과, 친수성 제올라이트 13X와 소수성 제올라이트 Y60이 고농도 벤젠 흡착력이 탁월함을 확인하였다. 하지만 친수성 제올라이트 13X는 대기상 수분과 반응할 경우, 높은 열이 발생함을 상기 실험예 1에서 확인하였으며, 이는 장기간 휘발성유기화합물 저감을 위해 사용할 경우 흡착력이 낮아진다는 단점이 있다. 또한, 제올라이트 A35는 실리콘(SiO2)과 알루미늄(Al2O3)의 몰(mole) 비율이 약 35 : 1 로 실리콘(SiO2) 비율이 상대적으로 높아 소수성 제올라이트로 보이나, 기공크기가 물 분자 크기와 비슷하여 물에 대한 흡착력이 높아 친수성 제올라이트로 사용된다. 또한, 13X와 Y60 비해 기공 사이즈가 작아 고농도 벤젠 흡착력이 낮음을 보였다. 보통 A35의 평균 기공 크기는 4.2 Å이고, Y60은 7.4 Å이다.As a result, it was confirmed that the
<< 실험예Experimental example 3> 15% 수분 함량을 가진 제올라이트를 이용한 고농도 3> High concentration using zeolite with 15% water content 휘발성유기화합물volatile organic compounds 제거 eliminate
수분 환경에서 제올라이트의 휘발성유기화합물 제거 효과를 확인하기 위해 상기 실험예 2의 결과에 따라 고농도 벤젠 흡착력이 뛰어난 친수성 제올라이트 13X와 소수성 제올라이트 Y60을 선정하였다.In order to confirm the volatile organic compound removal effect of the zeolite in a moisture environment, a
수분에 따른 제올라이트의 휘발성유기화합물 흡착력을 비교하기 위해 선정된 제올라이트에 제올라이트 중량(80 g) 대비 15 % 양의 정제수를 골고루 흡수시켰다. 이후, 반응시간 60 분 동안 고농도 벤젠가스 50 ppmv을 5 L/min의 유량으로 주입하여 흡착력을 확인하였다. 실험 결과는 도 4에 나타내었다. In order to compare the adsorption capacity of zeolite for volatile organic compounds according to moisture, 15% of purified water relative to the weight of zeolite (80 g) was evenly absorbed in the selected zeolite. Thereafter, 50 ppmv of high-concentration benzene gas was injected at a flow rate of 5 L/min for a reaction time of 60 minutes to confirm the adsorption power. The experimental results are shown in FIG. 4 .
그 결과, 실험예 2 대비 제올라이트 무게를 25 g에서 80 g(정제수 함량 제외)으로 증가시켰는데도 불구하고 친수성 제올라이트 13X 대비 소수성 제올라이트 Y60이 상대적으로 높은 벤젠 흡착력을 나타냄을 확인하였다. 또한, 친수성 제올라이트 13X는 고농도 벤젠 흡착시간이 낮은 반면 소수성 제올라이트 Y60은 반응시간 내에 일정한 흡착력을 확인하였다. As a result, it was confirmed that the hydrophobic zeolite Y60 showed a relatively high benzene adsorption power compared to the
따라서, 휘발성유기화합물 저감을 위해 소수성 제올라이트를 이용함으로써 친수성 제올라이트에 비해 대기 중 수분 흡수에 따른 발열 현상이 발생하지 않아 휘발성유기화합물 흡착력이 뛰어나며, 특히 장기간에도 휘발성유기화합물의 저감이 유지될 수 있음을 확인하였다. Therefore, by using a hydrophobic zeolite to reduce volatile organic compounds, there is no exothermic phenomenon due to absorption of moisture in the atmosphere compared to hydrophilic zeolite, so it has excellent volatile organic compound adsorption power, and in particular, the reduction of volatile organic compounds can be maintained for a long period of time Confirmed.
Claims (6)
수분흡착에 따른 발열을 억제하여 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)의 흡착을 증가시키는 것을 특징으로 하는 공기청정기 필터.a hydrophobic zeolite;
An air purifier filter characterized in that it increases the adsorption of volatile organic compounds (VOCs) by suppressing heat generated by moisture adsorption.
상기 소수성 제올라이트는 실리콘(SiO2)과 알루미늄(Al2O3)의 몰(mole)비율(SiO2/Al2O3)이 50 내지 70인 Y형 제올라이트인 것을 특징으로 하는 공기청정기 필터.The method of claim 1,
The hydrophobic zeolite is a Y-type zeolite having a mole ratio of silicon (SiO 2 ) and aluminum (Al 2 O 3 ) (SiO 2 /Al 2 O 3 ) of 50 to 70. Air purifier filter, characterized in that.
상기 VOCs는 벤젠, 포름알데히드 아세트알데히드, 아세톤, 자이렌, 톨루엔, 스티렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 공기청정기 필터.The method of claim 1,
The VOCs are air purifier filter, characterized in that at least one selected from the group consisting of benzene, formaldehyde acetaldehyde, acetone, xylene, toluene, styrene, and mixtures thereof.
상기 필터는 수분 환경에서 25 내지 35℃의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 공기청정기 필터.The method of claim 1,
The filter is an air purifier filter, characterized in that it is maintained at a temperature of 25 to 35 ℃ in a moisture environment.
상기 필터는 PET 필터 또는 헤파(HEPA) 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정기 필터.The method of claim 1,
The filter is an air purifier filter, characterized in that it further comprises a PET filter or a HEPA filter.
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