KR20210126576A - 질소산화물 분리용 필터 매체 - Google Patents

질소산화물 분리용 필터 매체 Download PDF

Info

Publication number
KR20210126576A
KR20210126576A KR1020217024506A KR20217024506A KR20210126576A KR 20210126576 A KR20210126576 A KR 20210126576A KR 1020217024506 A KR1020217024506 A KR 1020217024506A KR 20217024506 A KR20217024506 A KR 20217024506A KR 20210126576 A KR20210126576 A KR 20210126576A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
filter medium
activated carbon
filter
impregnated
Prior art date
Application number
KR1020217024506A
Other languages
English (en)
Inventor
지몬 자프
폴크마 초바니츠
크리스토프 히츠케
Original Assignee
만 운트 훔멜 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 만 운트 훔멜 게엠베하 filed Critical 만 운트 훔멜 게엠베하
Publication of KR20210126576A publication Critical patent/KR20210126576A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/81—Solid phase processes
    • B01D53/82—Solid phase processes with stationary reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2055—Carbonaceous material
    • B01D39/2058—Carbonaceous material the material being particulate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2055—Carbonaceous material
    • B01D39/2058—Carbonaceous material the material being particulate
    • B01D39/2062—Bonded, e.g. activated carbon blocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • B01D39/2072—Other inorganic materials, e.g. ceramics the material being particulate or granular
    • B01D39/2079—Other inorganic materials, e.g. ceramics the material being particulate or granular otherwise bonded, e.g. by resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/38—Removing components of undefined structure
    • B01D53/44—Organic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • B01D53/565—Nitrogen oxides by treating the gases with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/041—Oxides or hydroxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B01J20/08—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04 comprising aluminium oxide or hydroxide; comprising bauxite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/261—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon to carbon unsaturated bonds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/262—Synthetic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon to carbon unsaturated bonds, e.g. obtained by polycondensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28033—Membrane, sheet, cloth, pad, lamellar or mat
    • B01J20/28035—Membrane, sheet, cloth, pad, lamellar or mat with more than one layer, e.g. laminates, separated sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28033—Membrane, sheet, cloth, pad, lamellar or mat
    • B01J20/28038—Membranes or mats made from fibers or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28061—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 100-500 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28064—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 500-1000 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28066—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being more than 1000 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0407—Additives and treatments of the filtering material comprising particulate additives, e.g. adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0464—Impregnants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0618—Non-woven
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/08—Special characteristics of binders
    • B01D2239/083—Binders between layers of the filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10—Filtering material manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1241—Particle diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1291—Other parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/102—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/25—Coated, impregnated or composite adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/304—Linear dimensions, e.g. particle shape, diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
    • B01D2253/302—Dimensions
    • B01D2253/306—Surface area, e.g. BET-specific surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

본 발명은 적어도 3 개의 층: 비함침 활성탄을 포함하는 층(A), 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함하는 층(B), 및 염기성 함침 활성탄을 포함하는 층(C))을 포함하는 필터 매체(10)를 기술하며, 여기서 층(B) 및 (C)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C) 전에 층(B)를 통해 흐르도록 배열되고, 층(A)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(B) 이전에 층(A)를 통해 흐르며 또는 층(C) 이후의 층(A)을 통해 흐르도록 배열된다. 또한 본 발명은 필터 매체를 포함하는 필터 매체 바디; 필터 매체 바디 또는 필터 매체를 포함하는 필터 엘리먼트; 필터 엘리먼트 또는 필터 매체 바디 또는 필터 매체를 포함하는 에어 필터; 필터 매체를 제조하기 위한 제조 방법; 및 필터 매체, 필터 매체 바디 또는 필터 엘리먼트의 용도를 개시한다.

Description

질소산화물 분리용 필터 매체
본 발명은 대기(주변 공기)와 같은 가스 혼합물로부터 질소산화물을 분리하기 위한 필터 매체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 대기와 같은 가스 혼합물로부터 질소산화물 을 분리하기 위한 필터 매체에 관한 것으로, 필터 매체는 상이한 흡착제를 함유하는 3 개의 층을 포함한다.
전 세계적으로 많은 도심 지역에서 주로 악천후 조건(거의 비가 오지 않음 또는 비가 오지 않음, 역전, 최소 풍속, 고도 층 사이의 공기 교환 없음)에서 산업 배기 가스, 교통 및 개인 벽난로로 인한 오존, NOx, CO와 같은 유해 가스 및/또는 입자상 물질(particulate matter)(미세 먼지)의 한계값을 주변 공기(대기)가 자주 초과할 수 있다는 문제가 있다. 오염 물질 농도의 감소로 이어지는 조치는 배출을 피하거나 줄이는 것 및/또는 대기로부터 이러한 오염 물질을 분리하는 데 있을 수 있다. 배출을 피하거나 줄이려면 일반적으로 대책 개념의 광범위한 실현이 필요하므로 단기간에 실현하기는 어렵다. 주변 공기로부터 오염 물질을 분리하는 것은 일상 생활의 주거 및 공동 공간의 개별적 필요에 따라 그리고 특히 또한 오염 물질로 심하게 오염된 환경에서 적절한 필터 시스템을 사용하여 달성할 수 있다. 예를 들면, 대도시 지역에서 오염 물질로 심하게 오염된 환경에서 불가피하게 이동하는 자동차 내부 대기의 오염 물질 농도는 적절한 필터를 통해 줄일 수 있으며, 여기서 미세 먼지와 질소산화물의 분리가 특히 중요한다.
WO 17/216611 A1은 먼지, 모래, 꽃가루와 같은 고체 부유 물질과 원소 탄소 및 유기 탄소와 같은 공기 역학적 직경이 10 ㎛ 미만 또는 2.5 ㎛ 미만인 입자 및 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물, 황산화물 및 암모니아와 같은 가스를 분리하여 주변 공기를 정화하는 장치를 기술한다.
DE 10 2018 114 351 A1은 촉매 활성탄을 갖는 적어도 하나의 촉매 활성층, 함침 또는 촉매 활성탄 입자를 갖는 제2 활성층, 함침 또는 촉매 활성탄 입자를 갖는 제3 활성층을 포함하는 필터 매체를 기술하며, 적어도 하나의 활성층은 함침된 활성탄 입자를 가지며 3 개의 층들은 서로 다르다. 필터 매체는 n-부탄, 휘발성 유기 탄소 화합물, SO2, H2S, NH3 및 포름알데히드를 흡착한다.
특히, 기체 혼합물의 바람직하지 않는 성분이 물리 흡착에 의해 최소한의 정도로만 분리될 수 있는 분자인 경우, 일반적으로 고효율 분리를 위해 필터 매체에서 화학 흡착에 의해 이러한 바람직하지 않는 분자 성분을 유지하는(붙잡는) 것이 필요하다. 이를 위해서는 적절한 화학 흡착제가 필요하다.
종래 기술에 개시된 연구 작업에도 불구하고, 가스 혼합물, 특히 주변 공기로부터 바람직하지 않는 성분, 특히 질소산화물을 부분적으로 또는 완전히 분리하는데 적합한 필터 매체를 제공할 필요성이 계속적으로 존재한다. 한편으로, 필터 매체는 정화될 가스 흐름에서 가능한 낮은 압력 손실로 이어져야 한다. 이를 위해, 일반적으로 필터 매체는, 적어도 부분적으로, 그러나 바람직하게는 가능한 한 완전히 가스 흐름에서 고효율 방식으로 가스 혼합물의 바람직하지 않은 성분을 제거하여 필터 매체가 최소 층 두께로 사용될 수 있도록 하는 것이 필요하다.
다른 한편으로는 저렴하고 쉽게 관리할 수 있는 물질(에이전트)이 필터 매체에 사용되어야 한다.
본 발명은 상기 문제에 대한 해결책을 제공한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 층(A) 내지 층(C)를 포함하는 필터 매체가 제공되며, 여기서
층(A)는 함침되지 않은 활성탄(non-impregnated active carbon)을 포함하며,
층(B)는 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질(solid carrier material that is impregnated with a permanganate salt)을 포함하며,
층(C)는 염기성 함침 활성탄(alkaline impregnated active carbon)을 포함하며,
여기서
층(B) 및 층(C)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C)를 통해 흐르기 전에 층(B)를 통해 흐르는 방식으로 배열되며,
층(A)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(B)를 통해 흐르기 전에 층(A)를 통해 흐르며 또는 층(C)를 통해 흐른 후에 층(A)을 통해 흐르는 방식으로 배열된다.
유입 측에 제공되는 층(A)의 비함침 활성탄의 장점은 VOC 흡착 (지방족 탄화수소, 방향족, 알데히드 등)에 있다. 이러한 방식으로 본 발명에 따른 필터 매체는 특히 유리한 NOx 흡착 특성을 갖지만, 주변 공기는 적용의 경우에(예를 들면 차량용 캐빈 필터 또는 주변 공기 여과 장치) 또한 탄화수소로 오염된다. 따라서 상류의 비함침 활성탄은 VOC 흡착을 보장하고 흐름 방향으로 후속하는 층 B 및 C에서 VOC 및 질소산화물의 공흡착(동시 흡착)을 방지하므로 이 두 층이 특히 NOx 선택적으로 작용할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 다음 단계들을 포함하는 본 발명의 제1 양태에 따른 필터 매체를 제조하는 방법이 제공된다:
층(A)이 필터 매체를 통해 유동하는 가스가 층(B)를 통해 흐르기 전에 층(A)를 통해 흐르도록 배열되는 경우;
(i) 활성탄을 포함하는 층(A)을 적용하는 단계;
(ii) 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함하는 층(B)을 적용하는 단계;
(iii) 염기성 함침 활성탄을 포함하는 층(C)을 적용하는 단계,
또는
층(A)이 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C)를 통해 흐른 후에 층(A)을 통해 흐르도록 배열되는 경우;
(i) 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함하는 층(B)을 적용하는 단계;
(ii) 염기성 함침 활성탄을 포함하는 층(C)을 적용하는 단계,
(iii) 활성탄을 포함하는 층(A)을 적용하는 단계;
따라서
층(B) 및(C)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C)를 통해 흐르기 전에 층(B)를 통해 흐르는 방식으로 배열되고,
층(A)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(B)를 통해 흐르기 전에 층(A)를 통해 흐르며 또는 층(C)를 통해 흐른 후에 층(A)를 통해 흐르는 방식으로 배열된다.
이와 관련하여, 본 발명은 다음의 실시형태들을 포함한다.
(1) 3 개의 층(A) 내지(C)를 포함하는 필터 매체, 여기서
층(A)는 활성탄을 포함하며,
층(B)는 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함하며,
층(C)는 염기성 함침 활성탄을 포함하며,
여기서
층(B) 및 (C)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C)를 통해 흐르기 전에 층(B)를 통해 흐르도록 배열되며,
층(A)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(B)를 통해 흐르기 전에 층(A)를 통해 흐르며 또는 층(C)를 통해 흐른 후에 층(A)를 통해 흐르는 방식으로 배열된다.
(2) 실시형태 (1)에 있어서, 각 층(A) 내지 (C)는 상이한 조성을 갖는, 필터 매체.
(3) 실시형태 (1) 또는 실시형태 (2)에 있어서, 층(A) 내지 (C) 중 1 개, 2 개 또는 각 개별 층은 층을 안정화시키기 위한 수단(매체)을 포함하는, 필터 매체.
(4) 실시형태 (3)에 있어서, 층(A) 내지 (C) 중 2 개 이상은 층을 안정화시키기 위한 수단을 포함하며 상기 2 개 이상의 층에 층을 안정화시키기 위한 동일한 수단 또는 층을 안정화시키기 위한 상이한 수단이 존재하는, 필터 매체.
(5) 실시형태 (3) 또는 실시형태 (4)에 있어서, 층을 안정화시키기 위한 수단은 접착제, 캐리어 층 및 그 조합으로부터 선택되는, 필터 매체.
(6) 실시형태 (5)에 있어서, 층을 안정화시키기 위한 수단이 캐리어 층인, 필터 매체.
(7) 실시형태 (6)에 있어서, 캐리어 층은 텍스타일 캐리어 층인, 필터 매체.
(8) 실시형태 (7)에 있어서, 캐리어 층은 플리스인, 필터 매체.
(9) 실시형태 (8)에 있어서, 플리스는 중합체 섬유로 구성되고, 중합체는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트 및 그 조합으로부터 선택되는, 필터 매체.
(10) 실시형태 (1) 내지 (9) 중 하나에 있어서, 층(A) 내지 (C)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(B)를 통해 흐르기 전에 층(A)를 통해 흐르며 층(C)를 통해 흐르기 전에 층(B)를 통해 흐르도록 배열되는, 필터 매체.
(11) 실시형태 (1) 내지 (9) 중 하나에 있어서, 층(A) 내지 (C)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C)를 통해 흐르기 전에 층(B)를 통해 흐르며 층(A)를 통해 흐르기 전에 층(C)를 통해 흐르도록 배열되는, 필터 매체.
(12) 실시형태 (1) 내지 (11) 중 하나에 있어서,
층(A)는 활성탄을 포함하지만 과망간산염으로 함침된 담체 물질을 포함하지 않으며 염기성 함침 활성탄을 포함하지 않으며;
층(B)는 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함하지만 비함침 활성탄을 포함하지 않으며 염기성 함침 활성탄을 포함하지 않으며;
층(C)는 염기성 함침 활성탄을 포함하지만 과망간산염으로 함침된 담체 물질을 포함하지 않으며 비함침 활성탄은 포함하지 않는다.
(13) 실시형태 (1) 내지 (12) 중 하나에 있어서,
층(A)는 비함침 활성탄과 층을 안정화시키기 위한 수단으로 구성되며;
층(B)는 고체 담체 물질 및 과망간산염으로 함침된 층을 안정화시키기 위한 수단으로 구성되며;
층(C)는 염기성 함침 활성탄과 층을 안정화시키기 위한 수단으로 구성되는, 필터 매체.
(14) 실시형태 (1) 내지 (13) 중 하나에 있어서,
층(A)는 50 내지 600 g/m²의 면적 밀도(평량)를 갖는, 필터 매체.
(15) 실시형태 (14)에 있어서, 층(A)는 면적 밀도(평량)가 100 내지 500 g/m², 바람직하게는 150 내지 400 g/m², 더욱 바람직하게는 200 내지 300 g/m²인, 필터 매체.
(16) 실시형태 (1) 내지 (15) 중 하나에 있어서, 층(A)의 활성탄은 입자 크기가 10 내지 80 메시인, 필터 매체.
(17) 실시형태 (16)에 있어서, 층(A)의 활성탄은 30 내지 60 메시의 입자 크기를 갖는, 필터 매체.
(18) 실시형태 (1) 내지 (17) 중 하나에 있어서, 층(A)의 활성탄은 300-1500 m2/g, 특히 500-1500 m2/g의 BET 표면적을 갖는, 필터 매체.
(19) 실시형태 (1) 내지 (18) 중 하나에 있어서, 층(B)의 고체 담체 물질은 산화알루미늄(Al2O3), 실리카겔(SiO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화티탄(TiO2), 제올라이트, 카올린, 점토, 보크사이트 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 필터 매체.
(20) 실시형태 (19)에 있어서, 과망간산염으로 함침된 층(B)의 고체 담체 물질이 Al2O3인, 필터 매체.
(21) 실시형태 (1) 내지 (20) 중 하나에 있어서, 층(B)의 고체 담체 물질은 100 내지 5000 ㎛의 입자 크기를 갖는, 필터 매체.
(22) 실시형태 (21)에 있어서, 층(B)의 고체 담체 물질은 200 내지 3000 ㎛, 바람직하게는 230-2000 ㎛, 더 바람직하게는 250-1000 ㎛, 특히 바람직하게는 300-800 ㎛, 가장 바람직하게는 350-600 ㎛의 입자 크기를 갖는, 필터 매체.
(23) 실시형태 (1) 내지 (22) 중 하나에 있어서, 층(B)의 고체 담체 물질이 함침되는 과망간산염은 과망간산나트륨(NaMnO4), 과망간산칼륨(KMnO4), 과망간산마그네슘(Mg(MnO4)2), 과망간산칼슘(Ca(MnO4)2), 과망간산바륨(Ba(MnO4)2), 과망간산리튬(LiMnO4)및 이들의 조합으로부터 선택되는, 필터 매체.
(24) 실시형태 (23)에 있어서, 층(B)의 고체 담체 물질이 함침되는 과망간산염이 과망간산나트륨(NaMnO4), 과망간산칼륨(KMnO4) 및 이들의 조합으로부터 선택되는 필터 매체.
(25) 실시형태 (1) 내지 (24) 중 하나에 있어서, 층(B)의 고체 담체 물질은 1 내지 30 중량 %의 함침도를 갖는, 필터 매체.
(26) 실시형태 (25)에 있어서, 층(B)의 고체 담체 물질은 2 내지 20 중량 %, 바람직하게는 3 내지 15 중량 %, 특히 바람직하게는 4 내지 12 중량 %의 함침도를 갖는, 필터 매체.
(27) 실시형태 (1) 내지 (26) 중 하나에 있어서, 층(B)의 고체 담체 물질은 50 내지 600 g/m²의 면적 밀도(평량)를 갖는, 필터 매체.
(28) 실시형태 (27)에 있어서, 층(B)의 고체 담체 물질은 100 내지 500 g/m², 바람직하게는 150 내지 400 g/m², 더욱 바람직하게는 200 내지 300 g/m²의 면적 밀도를 갖는, 필터 매체.
(29) 실시형태 (1) 내지 (28) 중 하나에 있어서, 층(C)의 활성탄이 함침되는 염기는 음이온으로서 수산화물, 탄산염 및 그 조합으로부터 선택된 음이온을 함유하는 금속염인, 필터 매체.
(30) 실시형태 (29)에 있어서, 층(C)의 활성탄이 함침되는 염기는 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산나트륨(Na2CO3) 및 그 조합으로부터 선택되는, 필터 매체.
(31) 실시형태 (29) 또는 (30)에 있어서, 층(C)의 활성탄이 함침되는 염기는 수산화칼륨(KOH), 탄산칼륨 (K2CO3) 및 그 조합으로부터 선택되는, 필터 매체.
(32) 실시형태 (1) 내지 (31) 중 하나에 있어서, 층(C)의 염기성 함침 활성탄은 1 내지 30 중량 %의 함침도를 갖는, 필터 매체.
(33) 실시형태 (32)에 있어서, 층(C)의 염기성 함침 활성탄은 5 내지 20 중량 %, 바람직하게는 10 내지 15 중량 %의 함침도를 갖는, 필터 매체.
(34) 실시형태 (1) 내지 (33) 중 하나에 있어서, 층(C)은 50 내지 600 g/m²의 면적 밀도(평량)를 갖는, 필터 매체.
(35) 실시형태 (34)에 있어서, 층(C)는 100 내지 500 g/m², 바람직하게는 150 내지 400 g/m², 더욱 바람직하게는 200 내지 300 g/m²의 면적 밀도를 갖는, 필터 매체.
(36) 실시형태 (1) 내지 (35) 중 하나에 있어서, 층(C)의 염기성 함침 활성탄은 10 내지 80 메시의 입자 크기를 갖는, 필터 매체.
(37) 실시형태 (35)에 있어서, 층(C)의 염기성 함침 활성탄은 30 내지 60 메시의 입자 크기를 갖는, 필터 매체.
(38) 실시형태 (1) 내지 (37) 중 하나에 있어서, 층(C)의 염기성 함침 활성탄은 300-1500 m2/g, 특히 500-1500 m2/g의 BET 표면적을 갖는, 필터 매체.
(39) 실시형태 (1) 내지 (38) 중 하나에 있어서, 필터 매체는 추가 층(D)를 포함하고, 층(D)는
(i) 산성 함침 활성탄을 포함하는 층,
(ii) 요오드화칼륨 함침 활성탄을 포함하는 층, 및
(iii) 천연 섬유, 합성 중합체 섬유 또는 그 조합으로 구성된 평직물 재료를 포함하는 층, 및
(iv) 층(i), (ii) 또는 (iii) 중 둘 이상의 조합인 층으로부터 선택되는, 필터 매체.
(40) 실시형태 (39)에 있어서, 층(D)은 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 필터 매체의 제1 층으로서 또는 마지막 층으로서 층(D)을 통해 흐르도록 배열되는, 필터 매체.
(41) 실시형태 (39) 또는 (40)에 있어서, 평직물 재료는 직물, 니티드 패브릭, 노티드 패브릭 또는 플리스인, 필터 매체.
(42) 실시형태 (39) 또는 (40)에 있어서, 층(D)는 산성 함침 활성탄을 포함하는 층을 포함하고, 산은 인산(H3PO4) 및/또는 황산 (H2SO4)으로부터 선택되는, 필터 매체.
(43) 실시형태 (1) 내지 (42) 중 하나에 있어서, 필터 매체는 6 mm 이하, 바람직하게는 5 mm 이하, 더욱 바람직하게는 4 mm 이하, 가장 바람직하게는 3.5 mm 이하의 총 두께를 갖는, 필터 매체.
(44) 실시형태 (1) 내지 (43) 중 하나에 따른 필터 매체, 및 적어도 하나의 측방향 밴드 및/또는 적어도 하나의 헤드 밴드를 포함하는 필터 매체 바디.
(45) (i) 실시형태 (44)에 따른 필터 매체 바디 또는 실시형태 (1)-(43) 중 하나에 따른 필터 매체 및 (ii) 프레임, 적어도 하나의 고정 요소 및/또는 적어도 하나 밀봉부를 포함하는 필터 엘리먼트.
(46) 하우징 및 실시형태 (45)에 따른 필터 엘리먼트, 실시형태 (44)에 따른 필터 매체 바디 또는 실시형태 (1) 내지 (43) 중 하나에 따른 필터 매체를 포함하는 에어 필터.
(47) 실시형태 (1)-(43) 중 하나에 따른 3 개의 층(A) 내지 (C)를 포함하는 필터 매체의 제조 방법으로서, 다음 단계들:
필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(B)을 통해 흐르기 전에 층(A)을 통해 흐르도록 층(A)이 배열되는 경우,
(i) 활성탄을 포함하는 층(A)를 적용하는 단계;
(ii) 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함하는 층(B)를 적용하는 단계;
(iii) 염기성 함침 활성탄을 포함하는 층(C)를 적용하는 단계를 포함하며;
또는
필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C)를 통해 흐른 후에 층(A)를 통해 흐르도록 층(A)이 배열되는 경우,
(i) 과망간산 염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함하는 층(B)을 적용하는 단계;
(ii) 염기성 함침 활성탄을 포함하는 층(C)을 적용하는 단계,
(iii) 활성탄을 포함하는 층(A)을 적용하는 단계를 포함하며,
따라서
층(B) 및 (C)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C)를 통해 흐르기 전에 층(B)를 통해 흐르도록 배열되며,
층(A)은 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(B)를 통해 흐르기 전에 층(A)를 통해 흐르며 또는 층(C)를 통해 흐른 후에 층(A)를 통해 흐르도록 배열된다.
(48) 실시형태 (47)에 따른 필터 매체의 제조 방법에 있어서, 각 층(A) 내지 (C)가 상이한 조성을 갖는, 필터 매체의 제조 방법.
(49) 실시형태 (47) 또는 실시형태 (48)에 따른 필터 매체의 제조 방법에 있어서, 적어도 하나의 추가 층(D)이 층(A) 내지 (C)의 첫 번째 및/또는 마지막으로 적용된 층에 적용되는, 필터 매체의 제조 방법.
(50) 실시형태 (1)-(43) 중 하나에 따른 필터 매체, 실시형태 (44)에 따른 필터 매체 바디, 실시형태 (45)에 따른 필터 엘리먼트 또는 실시형태 (46)에 따른 에어 필터의 주변 공기의 정화를 위한 장치에서의 이용.
(51) 실시형태 (50)에 있어서, 주변 공기를 정화하기 위한 장치가 공조 시스템, 환기 시스템, 통풍 시스템 또는 연료 전지, 특히 연료 전지 에어 필터, 특히 연료 전지 음극 에어 필터에 배치되는, 이용.
본 발명은 상기 배경기술에서 언급된 문제에 대한 해결책을 제공한다.
도 1은 본 출원의 실시형태에 따른 필터 매체의 매우 단순화된 단면도를 도시한다.
도 2에 도시된 필터 매체는 도 1에 도시된 필터 매체와 실질적으로 대응한다. 필터 매체(10)는 추가적으로 입자 필터 층(20)을 가지며, 이는 특히 하나 이상의 플리스 층(들)으로 구성될 수 있다.
본 발명은 이하에서 상세히 설명될 것이다. 본 출원과 관련하여, 아래 나열된 용어는 본 발명을 설명하기 위해 사용된다. 이러한 용어는 당업자에게 공지되어 있으며 아래에 설명된 의미로 사용된다.
본 출원과 관련하여, 용어 "질소산화물 "은 모든 공지된 질소의 산화물들, 특히 일산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2)를 지칭하지만, 또한 일산화이질소(N2O), 삼산화이질소(N2O3) 및 사산화이질소(N2O4)도 지칭한다. 이들 질소산화물들은 서로 동적 평형을 이루며, 즉, 이들 질소산화물들 중 하나가 존재하는 경우 일반적으로 동적 평형이 이산화질소(NO2)의 측에 분명히 있음에도 불구하고, 일반적으로 언급된 다른 질소산화물들도 형성되며, 따라서 많은 경우에 다른 질소산화물들은 비교적 작은 양으로만 존재한다.
본 출원과 관련하여, 용어 "활성탄"은 특히 비함침 활성탄과 관련하여 고다공성 개방 기공 구조를 갖는 탄소를 지칭한다. BET 측정, 즉 가스 흡착 측정에 의해 결정될 수 있는 비표면적은 일반적으로 300 m2/g 이상이다. 활성탄은 특히 더 큰 비표면적을 제공하기 위해 일반적으로 미세 입자 형태이다. 활성탄은 코킹과 후속 또는 동시 활성화를 통해 탄소 함유 원료로부터 제조될 수 있다. 이와 관련하여, "활성화"는 다공성과 내부 표면적을 증가시키는 역할을 하는 공정을 말하며 일반적으로 가스 활성화와 화학적 활성화로 구분된다. 가스 활성화는 이미 코킹된 물질을 기반으로 하며 예를 들면 수증기, 이산화탄소, 공기 또는 그 혼합물과 같은 가스 흐름의 산화 영향에 노출된다. 활성화 온도는 약 700-1000℃이며, 수증기-탄소 반응에 따른 탄소는 부분적으로 연소되어 다공성의 고활성탄 격자가 생성된다. 화학적 활성화의 경우 대부분 코크스처리되지 않은 탄소 함유 물질은 먼저 탈수 및 산화 화학 물질과 혼합된다. 그런 다음 혼합물을 400-800℃로 가열한다. 이어서 활성화제(예를 들면, 염화아연, 인산 또는 황산)를 세척하고 회수한다. 활성화는 일반적으로 회전로, 선반로, 샤프트로, 유동층로, 유동층 반응기 또는 유동 반응기 등에서 수행될 수 있다.
함침된 활성탄은 가스 활성화 후 별도의 공정 단계에서 화학 물질 (예를 들면, 산 또는 염기)이 활성탄에 적용(도포)된다는 점에서 다르다.
예를 들어, 함침되거나 함침되지 않은 담체일 수 있는 입자상 고체 물질의 "입자 크기"라는 용어는 본 출원과 관련하여 더 큰 입자 크기 분포를 갖는 입자 혼합물로부터 체질하여 얻을 수 있는 입자 분획(비율)을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서 "입자 크기"는 일반적으로 입자 크기 범위를 말하며, 그 상한 및 하한은 체 캐스케이드의 체의 메시 폭에 의해 정의되며, 그 사이에 지정된 입자 비율이 체질 중에 수집된다. 예를 들어, 입자 크기 30-80 mesh는 인치당 80 메시 (80 mesh)를 갖는 체에서 인치당 30 메시 (30 mesh)를 갖는 체 아래에서 체질될 때 수집되는 입자의 비율을 나타낸다.
본 출원과 관련하여, 용어 "함침도"는 함침제 (예를 들면, 과망간산염 또는 NaOH와 같은 염기)로 담체 (예를 들면, 활성탄 또는 Al2O3)의 로딩을 지칭한다. 함침도 (중량 퍼센트 값, 중량 %)는 다음 공식에 따라 중량 백분율로 계산될 수 있다.
Figure pct00001
여기서,
m (함침제) = 사용된 함침제의 질량, 그리고
m (담체) = 사용된 담체 물질의 질량.
본 출원과 관련하여, 용어 "화학 흡착"은 화학적 결합의 형성과 함께 캐리어(담체) 물질의 표면에 특히 기체 혼합물로부터의 분자의 흡착(부착)을 의미하는 것으로 이해된다. 화학적 성질에 따라 분자는 하나 이상의 화학적 결합 형태, 예를 들어 이온 결합, 공유 결합 또는 수소 결합, 바람직하게는 공유 결합을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 필터 매체는 적어도 3 개의 층을 포함하며, 이것은 이하에서 상세히 설명된다.
층(A)
층(A)은 활성탄을 포함한다. 일 실시형태에서, 층(A)은 50 내지 600 g/m2, 특히 100 내지 500 g/m2, 바람직하게는 150 내지 400 g/m2, 더욱 바람직하게는 200 내지 300 g/m2의 면적 밀도(평량)를 갖는다. 사용될 면적 밀도는 활성탄의 요구되는 흡착 특성의 강도에 따라 달라질 수 있다 (특히 입자 크기에 의존).
추가 실시형태에서, 층(A)은 10 내지 80 메시, 바람직하게는 30 내지 60 메시의 입자 크기를 갖는다. 활성탄의 입자 크기는 활성탄 제조를 위한 출발 물질 및/또는 활성화 유형의 적절한 선택에 의해 제어될 수 있으며, 특히 분쇄 및 체질에 의해 조정될 수 있다.
추가 실시형태에서, 층(A)는 500 내지 1500 m2/g의 BET 표면적을 갖는다. 활성탄의 BET 표면적은 활성탄을 제조하기 위한 출발 물질 및/또는 활성화 유형을 적절하게 선택하여 제어할 수 있다.
층(A)의 활성탄의 면적 밀도, 입자 크기 및/또는 BET 표면적은 층(A)의 흡착 능력을 조정하기 위해 변경될 수 있다. 통과하는 가스 혼합물의 바람직하지 않은 분자 성분 (특히 오존, 휘발성 유기 탄소 화합물 (예를 들면, CO 또는 n-부탄), SO2, H2S, NH3 또는 포름알데히드)의 가능한 강력한 물리적 흡착은 층(A)에서 발생한다.
층(B)
층(B)은 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함한다. 일 실시형태에서, 층(B)의 고체 담체 물질은 산화알루미늄(Al2O3), 실리카겔(SiO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화티타늄(TiO2), 제올라이트, 카올린, 점토, 보크 사이트 및 그 조합으로부터 선택된다. 바람직한 실시형태에서, 층(B)의 고체 담체 물질은 산화알루미늄(Al2O3)이다. 적합한 고체 담체 물질의 선택은 무엇보다도 함침제 및 함침도에 의존할 수 있다.
추가 실시형태에서, 층(B)의 고체 담체 물질은 100 내지 5000 ㎛의 입자 크기를 갖는다. 추가 실시형태에서, 담체 물질은 200 내지 3000 ㎛, 바람직하게는 300-2000 ㎛, 더욱 바람직하게는 250-1000 ㎛, 특히 바람직하게는 350-800 ㎛, 가장 바람직하게는 350-600 ㎛의 입자 크기를 갖는다.
층(B)의 고체 담체 물질을 위한 함침제는 과망간산나트륨(NaMnO4), 과망간산칼륨(KMnO4), 과망간산마그네슘(Mg(MnO4)2), 과망간산칼슘(Ca(MnO4)2), 과망간산바륨(Ba(MnO4)2), 과망간산리튬(LiMnO4) 및 그 조합으로부터 선택되는 과망간산염이며, 시판되고 더 비용 효율적인 화합물인 과망간산나트륨(NaMnO4) 및/또는 과망간산칼륨(KMnO4)이 바람직하다. 함침된 고체 담체 물질은 시판 중이다(상업적으로 입수 가능하다). 층(B)의 고체 담체 물질은 필요에 따라 하나의 과망간산염 또는 다수의 과망간산염으로 함침될 수 있다. 과망간산염이 물에 더 잘 용해될수록 일반적으로 층(B)의 함침제로서 더 바람직하다. 또한, 가능한 높은 함침도를 달성할 수 있는 과망간산염을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 산화알루미늄(Al2O3)에 과망간산칼륨 (KMnO4)이 바람직하고 과망간산나트륨(NaMnO4)이 특히 바람직하다.
US 2015/0314262 A1은 또한 과망간산염으로 고체 담체 물질을 함침시키는 다양한 방법을 기술한다.
고체 담체 물질은 1 내지 30 중량 %, 특히 2 내지 20 중량 %, 바람직하게는 3 내지 15 중량 %, 특히 바람직하게는 4 내지 12 중량 %의 함침도를 갖는다. 사용되는 고체 담체 물질과 관련하여 적절한 함침도가 선택된다.
일 실시형태에서, 층(B)의 고체 담체 물질은 50 내지 600 g/m2, 특히 100 내지 500 g/m2, 바람직하게는 150 내지 400 g/m2, 더 바람직하게는 200 내지 300 g/m2의 면적 밀도를 갖는다.
공기의 바람직하지 않은 분자 성분은 층(B)에서 산화된다. 특히, 예를 들어 NO는 층(B)에서 NO2로 산화된다. 질소 및 황과 같은 비금속 산화물은 일반적으로 산성 특성을 가지며 따라서 염기성 물질과 반응하기 때문에, 염기성 함침 층(C)에 대한 화학 흡착은 층(B)의 산화를 통해 특히 유리하게 가능하다. 층(B)의 산화 용량(산화 능력)은 예를 들어 면적 밀도 및 함침도에 의해 제어될 수 있다.
층(C)
층(C)은 염기성(알칼리성) 함침 활성탄을 포함한다. 염기는 음이온으로서 수산화물, 탄산염 및 그 조합으로부터 선택된 음이온을 함유하는 금속염이다. 바람직한 실시형태에서, 염기는 수산화칼륨 (KOH), 수산화나트륨 (NaOH), 탄산칼륨 (K2CO3), 탄산나트륨 (Na2CO3) 및 그 조합으로부터 선택된다. 이와 관련하여 시판되는 저렴한 염기인 수산화칼륨(KOH) 및/또는 탄산칼륨(K2CO3)이 특히 바람직하다. 층(C)의 활성탄은 필요에 따라 하나의 염기 또는 복수의 염기들로 함침될 수 있다. 염기가 물에 더 잘 용해될수록 일반적으로 층(C)에 함침제로 사용되는 것이 더 바람직하다.
활성탄은 1 내지 30 중량 %, 특히 5 내지 20 중량 %, 바람직하게는 10 내지 15 중량 %의 함침도를 갖는다.
일 실시태양에서, 층(C)의 활성탄은 50 내지 600 g/m2, 특히 100 내지 500 g/m2, 바람직하게는 150 내지 400 g/m2, 더욱 바람직하게는 200 내지 300 g/m2의 면적 밀도를 갖는다. 사용될 면적 밀도는 함침된 활성탄의 원하는 흡착 특성의 강도에 따라 달라질 수 있다 (특히 그 함침도에 의존).
추가 실시형태에서, 층(C)은 10 내지 80 메시, 바람직하게는 30 내지 60 메시의 입자 크기를 갖는다. 활성탄의 입자 크기는 활성탄의 제조를 위한 출발 물질 및/또는 활성화 유형의 적절한 선택에 의해 제어될 수 있으며, 특히 분쇄 및 체질에 의해 조정될 수 있다.
추가 실시형태에서, 층(C)은 500 내지 1500 m2/g의 BET 표면적을 갖는다. 활성탄의 BET 표면적은 활성탄을 제조하기 위한 출발 물질 및/또는 활성화 유형의 적절한 선택을 통해 제어할 수 있다.
또한 가능한 높은 함침도가 달성될 수 있는 염기를 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 활성탄이 가능한 한 높은 비표면적을 갖고 새로운 염기 용액으로 함침 공정 (예를 들면, 습식 또는 분무 공정)을 여러 번 반복된다는 점에서 추가로 달성할 수 있다. 습식 공정에서 활성탄은 그 활성화 동안 (특히 가스 활성화 동안) 특정 농도의 적합한 염기의 수용액과 혼합되며 이어서 가열될 수 있다. 가열 과정에서 원하지 않게 흡착된 물 분자가 활성탄 표면에서 제거된다. 이에 반해, 분무 공정에서는 특정 농도의 적절한 염기의 수용액이 활성탄에 분무된다.
층(B)을 통해 이미 흐르고 산성 특성을 갖는 가스 흐름의 바람직하지 않은 분자 성분이 층(C)에서 분리된다. 특히, NO2뿐만 아니라 SO2 및 SO3도 층(C)의 함침된 염기 분자의 존재하에 분리된다.
따라서 활성탄의 표면을 가능한 한 효율적으로 염기 분자로 덮는 것이 바람직하다. 표면의 높은 커버리지, 즉 고도의 함침도는 한편으로는 산성 오염 가스 분자의 화학 흡착의 능력을 증가시킬 수 있으며, 또한 이 층에서 바람직하지 않은 활성탄의 환원 특성을 최소화시키거나 또는 완전히 억제할 수 있다. 따라서, 층(C)의 활성탄이 함침된 염기에 의한 화학 흡착을 위해 그 산성 특성이 사용되는 유해 가스의 원치 않는 감소를 억제할 수 있다.
안정화 수단
안정화 수단은 기계적 작용에 대해 담체 물질 (함침 또는 비함침 활성탄; 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질)의 평평한 배열을 안정화하고 담체 물질을 고정시키는 역할을 한다.
일 실시형태에서, 층(A) 내지 층(C)의 1 개, 2 개 또는 각각은 안정화 수단을 포함한다. 추가 실시형태에서, 층(A) 내지 층(C) 중 2 개 이상은 안정화 수단을 포함하고 동일한 안정화 수단 또는 상이한 안정화 수단이 2 개 이상의 층에 존재한다. 바람직한 실시형태에서, 층(A) 내지 층(C) 각각은 안정화 수단을 포함한다. 일 실시형태에서, 안정화 수단은 접착제, 캐리어 층 및 그 조합으로부터 선택된다. 안정화 수단의 양 및/또는 유형은 필터 매체를 통해 흐르는 가스의 압력 강하가 상당히 방지되도록 선택되어야 한다. 따라서 안정화 수단은 통기성 수단이어야 한다. 바람직한 실시형태에서, 캐리어 층은 직물 캐리어 층이다. 특히 바람직한 실시형태에서, 직물 캐리어 층은 플리스이다. 더욱 바람직한 실시형태에서, 플리스는 중합체 섬유로 구성된다. 플리스(부직포)의 바람직한 중합체 성분은 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트 및 그 조합으로부터 선택될 수 있다.
적절한 안정화 수단의 선택은 안정화될 층 (A), (B) 및/또는 (C)의 특성에 의존하면서, 특히 면적 밀도(평량), 입자 크기, BET 표면적, 조성, 함침 또는 함침도와 같은 화학적 및 물리적 파라미터의 함수로서 행해질 수 있다. 더욱이, 적절한 안정화 수단의 선택은 특정 층에 담체 물질(함침 또는 비함침 활성탄; 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질)의 양에 의존할 수 있다. 필요에 따라, 안정화를 위해 개별 층이 충분할 수 있으며 또는 하나 또는 복수의 안정화 수단이 조합될 수 있다.
선택 층(D)
또 다른 실시형태에 따르면, 필터 매체는 산 함침 활성탄, 요오드화칼륨 함침 활성탄, 평직물 재료 또는 그 조합을 포함하는 적어도 하나의 추가 층을 가질 수 있다.
따라서 추가 층은 산 함침 활성탄을 포함할 수 있으며, 산은 특히 인산(H3PO4), 황산(H2SO4) 및 그 조합으로부터 선택된다. 산 함침은, 예를 들어, 암모니아 또는 아민과 같은 알칼리성 가스의 표적 제거의 역할을 한다.
또한, 추가 층은 요오드화칼륨 함침 활성탄을 포함할 수 있으며, 이는 황화수소(H2S) 및 메르캅탄과 같은 유해 가스의 표적 제거에 적합하다.
추가 층은 천연 섬유, 합성 중합체 섬유 또는 그 조합으로 구성된 평직물 재료를 포함할 수 있다. 이 층은 관류하는 가스에서 입자를 제거하는 역할을 한다. 평직물 재료는 직물, 니티드 패브릭, 노티드 패브릭 또는 플리스(부직포)이다.
필터 매체
층(B) 및 (C)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C)를 통해 흐르기 전에 층(B)를 통해 흐르는 방식으로 필터 매체에 배열된다. 이 특별한 특징으로 인해 매우 효율적인 방법으로 주변 공기에서 유해 가스가 제거될 수 있다. 이와 관련하여, 유해 가스(예를 들면 NO)는 먼저 층(B)에서 산화되며(예를 들면, NO2) 이어서 층(C)의 염기성 함침 활성탄에서 효율적으로 분리된다. 분리는 바람직하게는 화학 흡착에 의해 수행된다. 공기에서 바람직하지 않은 산성 가스(예를 들면 질소산화물과 같은)를 타겟화된 방식 및 효율적으로 제거할 수 있다.
층(A)은 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(B)를 통해 흐르기 전에 층(A)를 통해 흐르며 또는 층(C)를 통해 흐른 후에 층(A)을 통해 흐르는 방식으로 배열된다.
일 실시형태에서, 층(A)은 필터 매체에서 유출 측에 배열된다 (가스는 층(B) 및 (C)를 통해 흐른 후에 층(A)를 통해 흐름). 이 배열을 사용하면, 가스 흐름의 바람직하지 못하며 따라서 분리된 성분이 먼저 층(A)의 활성탄과 접촉하여 환원된 다음 층(C)에서 화학 흡착되기 위해 층(B)를 통과할 때 다시 산화되어야 하는 것을 피할할 수 있다. 따라서 층(B)의 산화 용량(산화 능력)을 보다 효율적으로 사용할 수 있고 층(B)의 사용 수명을 늘릴 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 층(A)는 필터 매체에서 유입 측에 배열된다 (가스는 층(B) 및 (C)를 통해 흐르기 전에 층(A)를 통해 흐른다). 이 배열을 사용하면, 가스 흐름이 층(B) 및 (C)에 도달하기 전에 유해 가스를 적어도 부분적으로 분리할 수 있다. 이 경우에도 층(B) 및 (C)의 용량은 층(A)에 흡착될 수 없는 이러한 유해 가스에 대해 효율적으로 사용될 수 있으므로 층(B) 및 (C)의 수명이 연장될 수 있다.
추가 실시형태에서, 층(A) 내지 (C) 각각은 상이한 조성을 갖는다. 이 특징으로 인해 특히 타겟화된 일련의 반응을 달성하여 유해 가스가 층별로 유해 가스 중간체로 전환되고 마지막으로 층(C)에서 비가역적으로 분리된다. 이러한 방식으로 바람직하지 않고 비생산적인 부반응을 피할 수 있다.
도 1은 특히 에어 필터, 특히 캐빈 필터 또는 연료 전지를 위한 본 발명의 실시형태에 따른 필터 매체(10)를 도시하고, 필터 매체는 활성탄 입자(12a)를 포함하는 외부 층(A)(12); 과망간산염(14a)이 함침된 고체 담체 물질의 입자들을 포함하는 제2 중간층(B)(14); 및 염기성 함침 활성탄 입자(16a)를 포함하는 제3 외부 층(16)을 포함한다. 필터 매체(10)의 층(A)(12)의 활성탄 입자(12a)는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 또한 안정화 수단(18), 예를 들어 접착제를 첨가함으로써 고정될 수 있다. 접착제(18)는 유리하게는 폴리우레탄을 기반으로 할 수 있다. 층(A)(12)의 활성탄 입자(12a)는 50 내지 600 g/m², 특히 100 내지 500 g/m², 바람직하게는 150 내지 400 g/m², 더욱 바람직하게는 200 내지 300 g/m²의 면적 밀도(평량)를 가질 수 있다. 층(A)(12)은 유리하게는 주변 공기로부터 유해 가스의 사전 분리를 가능하게 한다. 그러나 NO2에서 NO로의 환원은 층(A)에서 발생할 수 있다.
필터 매체(10)의 제2 중간층(B)(14)의 과망간산염(14a)으로 함침된 고체 담체 물질의 입자는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 안정화 수단(18), 예를 들어, 접착제(18)를 첨가하여 고정될 수도 있다. 접착제(18)는 예를 들어 폴리우레탄을 기반으로 할 수 있다. 중간층(B)(14)은 특히 일산화질소 분자(NO)가 이산화질소 분자(NO2)로 산화되는 과망간산염이 함침된 고체 담체 물질 입자를 갖는다. 예를 들어, 함침도는 1 내지 30 중량 %, 특히 2 내지 20 중량 %, 바람직하게는 3 내지 15 중량 %, 특히 바람직하게는 4 내지 12 중량 %일 수 있다.
중간층(14)의 입자(14a)는 특히 유리하게는 50 내지 600 g/m2, 특히 100 내지 500 g/m2, 바람직하게는 150 내지 400 g/m2, 더욱 바람직하게는 200 내지 300 g/m2의 면적 밀도를 가질 수 있다.
제3 층(C)(16)의 염기성 함침 활성탄 입자(16a)는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 안정화 수단(18), 예를 들어 접착제를 첨가함으로써 고정될 수도 있다. 접착제(18)는 유리하게는 폴리우레탄을 기반으로 할 수 있다. 제3 층(C)(16)은 화학 흡착에 의해 이산화질소 분자(NO2)가 분리되는 염기성 함침 활성탄 입자(16a)를 갖는다. 이와 관련하여 화학 흡착은 물리 흡착보다 흡착제에 화학적 따라서 더 강한 결합을 가능하게 하여 유해한 가스(특히 질소산화물 )가 유리하게 결합된다.
특히 유리하게는 제 3층(C)(16)의 입자(16a)는 100 내지 500 g/m², 바람직하게는 150 내지 400 g/m², 더욱 바람직하게는 200 내지 300 g/m²의 면적 밀도를 가질 수 있다.
필터 매체(10)는 캐리어 층(22), 특히 직물 캐리어 층(22), 특히 플리스로 구성된 캐리어 층(22)을 추가로 가질 수 있다.
도 2에 도시된 필터 매체는 도 1에 도시된 필터 매체와 실질적으로 대응한다. 필터 매체(10)는 추가적으로 입자 필터 층(20)을 가지며, 이는 특히 하나 이상의 플리스 층(들)으로 구성될 수 있다.
필터 매체 바디
필터 매체 바디는 본 발명에 따른 필터 매체 및 적어도 하나의 측방향 밴드 및/또는 적어도 하나의 헤드 밴드를 포함한다. 일 실시형태에서, 필터 매체 바디는 권취(코일) 바디로 설계되거나, 플랫 필터로 적층되거나 필터 벨로우즈로 접혀지도록 설계된다.
필터 엘리먼트
필터 엘리먼트는 본 발명에 따른 필터 매체 바디를 포함하며 및/또는 본 발명에 따른 필터 매체 및 프레임, 적어도 하나의 고정 요소 및/또는 적어도 하나의 시일(밀봉부)을 포함한다.
에어 필터
에어 필터는 본 발명에 따른 필터 매체 바디 및/또는 본 발명에 따른 필터 매체를 포함한다.
필터 매체의 제조 방법
본 발명에 따른 필터 매체의 제조 방법으로서 다음의 단계들: 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(B)를 통해 흐르기 전에 층(A)를 통해 흐르도록 층(A)이 배열된 경우, 활성탄을 포함하는 층(A)을 적용하는 단계, 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함하는 층(B)를 적용하는 단계, 염기성 함침 활성탄을 포함하는 층(C)를 적용하는 단계를 포함하거나, 또는
본 발명에 따른 또 다른 필터 매체의 제조 방법으로서 다음의 단계들: 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C)를 통해 흐른 후에 층(A)을 통해 흐르는 방식으로 층(A)가 배열된 경우, 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함하는 층(B)을 적용하는 단계, 염기성 함침 활성탄을 포함하는 층(C)를 적용하는 단계, 활성탄을 포함하는 층(A)를 적용하는 단계를 포함하며, 따라서
층(B) 및 (C)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C)를 통해 흐르기 전에 층(B)를 통해 흐르도록 배열되고, 층(A)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(B)를 통해 흐르기 전에 층(A)를 통해 흐르며 또는 층(C)를 통해 흐른 후에 층(A)를 통해 흐르도록 배열된다.
일 실시형태에서, 적용된 층(A) 내지 (C) 각각은 상이한 조성을 갖는다.
본 발명에 따른 필터 매체를 제조하는 또 다른 방법으로서, 적어도 하나의 추가 층(D)이 첫 번째 적용된 층 및 마지막 적용된 층에 적용되거나, 적어도 하나의 추가 층(D)이 첫 번째 또는 마지막으로 적용된 층에 적용된다.
용도
본 발명에 따른 필터 매체, 본 발명에 따른 필터 매체 바디, 본 발명에 따른 필터 엘리먼트 또는 본 발명에 따른 에어 필터는 주변 공기를 정화하기 위한 장치에 사용될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 장치는 외부 공기 청정기 또는 주변 공기 청정 장치, 공조 시스템, 환기 시스템, 통풍 시스템 또는 연료 전지, 특히 연료 전지 공기 필터, 특히 연료 전지 음극 공기 필터일 수 있다.
실시예
실시예 1 - 3 층 구조에 3 개의 흡착제를 포함하는 필터 매체
세 가지 흡착제가 제공된다: (a) 활성탄, (b) 과망간산칼륨으로 함침된 산화 알루미늄, 및 (c) 염기성 함침 활성탄
흡착제 (a) 및 (c)에 포함된 활성탄은 증기 활성화 활성탄이다 (입자 크기 30-60 mesh, 비표면적 1000 m²/g). 흡착제 (a)는 이 활성탄으로 구성되며 추가 전처리 없이 사용된다.
흡착제 (b)를 제조하기 위해, 산화 알루미늄을 과망간산칼륨(KMnO4) 수용액으로 함침시켰다.
이렇게 수득된 흡착제는 6 %의 함침도를 가졌다. 흡착제는 사용될 때까지 다음 조건 하에서 보관되었다 : 23 ℃, 50 % r.h.
흡착제 (c)를 생산하기 위해 활성탄을 탄산칼륨 수용액으로 함침시켰다.
이렇게 수득된 함침된 활성탄은 10 m.%의 함침도를 가졌다. 함침된 활성탄은 사용될 때까지 다음 조건 하에서 보관되었다 : 23 ℃, 50 % r.h.
이러한 흡착제 (a)-(c)로 3 층 구조를 갖는 필터 매체가 제조되며, 400 g/m2의 면적 밀도를 갖는 흡착제 층 (a), 1300 g/m2의 면적 밀도를 갖는 흡착제 층 (b) 및 400 g/m2의 면적 밀도를 갖는 흡착제 층 (c)은 각각 185 mm의 직경을 갖는 다공성 지지체(캐리어)에 배열된다. 각각의 흡착제의 층을 갖는 다공성 지지체는 흡착제가 (a) → (b) → (c) 순서로 관류될 수 있는 방식으로, 즉 도 1에 도시된 바와 같이 서로 위에 배열되었다.
이러한 방식으로 형성된 필터 매체의 흡착 특성을 조사하기 위해 필터 매체를 테스트 스탠드에 삽입하고 테스트 가스 혼합물을 필터 매체를 통해 흐르게 하는 동안 먼저 80 ℃로 15 분 동안 가열함에 의해 컨디셔닝 하였다. 테스트 가스로서 온도가 23 ± 1 ℃이고 상대 습도가 50 ± 3 %인 공기가 사용되었으며, 여기에 15 ± 1 ppm 일산화질소(NO) 및 15 ± 1 ppm 이산화질소(NO2)가 첨가되었다.
컨디셔닝 후, 이 테스트 가스를 60 분의 테스트 기간 동안 10 cm/s (± 2 %)의 속도로 필터 매체를 통해 흐르게 했다. 필터 매체에 걸친 압력 손실과 유출 테스트 가스에서(즉, 필터 매체를 통과한 후) 총 질소산화물(NOx) 및 일산화질소(NO) 농도는 병렬로 측정되었으며 (FTIR), 전체 테스트 기간에 걸쳐 10 초마다 측정 값이 기록되었다. 이산화질소(NO2)의 농도는 총 질소산화물(NOx) 농도와 일산화질소(NO) 농도의 차이로 계산되었다. 이산화질소(NO2) 및 일산화질소(NO)의 흡착량은 체적 유량, 유출 테스트 가스의 이산화질소(NO2) 및 일산화질소(NO)의 농도 및 이산화질소의 분자 질량 (M(NO2) = 46.01 g/mol) 및 일산화질소의 분자 질량 (M(NO) = 30.01 g/mol)을 기초로 계산된다. 여기에서 달리 설명하지 않는 한, 모든 테스트 조건과 파라미터는 ISO 11155-2에 따라 선택된다.
결과는 테이블 1에 나타낸다. 일산화질소와 이산화질소의 농도는 필터 매체를 통과하기 전 각 가스의 농도에 대한 백분율로 표시된다. 이산화질소는 활성탄과 접촉할 때 부분적으로 일산화질소에 반응하기 때문에, 어떤 경우에는 유출되는 테스트 가스에서 일산화질소의 상대 농도가 100 %를 초과하는 경우가 관찰된다.
비교예 1 - 단층 구조의 혼합된 3 개의 흡착제를 포함하는 필터 매체
실시예 1에 기재된 바와 같은 흡착제 (a)-(c)를 사용하여 단층 필터 매체를 제조하였다. 이를 위해, 흡착제 (a) 400 중량부, 흡착제 (b) 1300 중량부 및 흡착제 (c) 400 중량부의 균질 혼합물의 2100 g/m2의 면적 밀도를 갖는 층이 직경이 185 mm인 다공성 지지체(캐리어)에 형성되었다.
이러한 방식으로 형성된 필터 매체를 테스트 스탠드에 삽입하고 컨디셔닝하고 그 흡착 특성을 실시예 1에 설명된 대로 조사하였다.
결과는 테이블 1에 나타낸다.
비교예 2 - 단층 구조의 흡착제를 포함하는 필터 매체
실시예 1에 기재된 흡착제 (a)를 사용하여 단층 필터 매체를 제조하였다. 이를 위해 흡착제 (a)의 2100 g/m2의 면적 밀도를 갖는 층이 185 mm 직경의 다공성 지지체 위에 형성되었다.
이러한 방식으로 형성된 필터 매체를 테스트 스탠드에 삽입하고 컨디셔닝하고 그 흡착 특성을 실시예 1에 설명된 대로 조사하였다.
결과는 테이블 1에 나타낸다.
테이블 1: 필터 매체의 흡착 특성
- 다른 측정 시간에서 NO 및 NO2 침투
- 60 분 후 흡착량 (NO/NO2/총 NOx)
Figure pct00002
놀랍게도, 실시예 1에 따른 필터 매체, 즉 3 층 구조의 3 개의 흡착제 (a), (b) 및 (c)를 갖는 필터 매체가 상당히 감소된 NO2-침투(율) (시간 t = 60 분:1.2 % 대 16.6 %, 즉 (1.2/16.6 =) 13의 계수만큼 감소된 농도)을 나타내며, 층에서 비교예 1에 따른 필터 매체(즉, 동일한 총 면적 밀도를 갖는 단층 구조로 혼합된 세 가지 흡착제 (a), (b) 및 (c)를 갖는 필터 매체)보다 더 많은 양의 NOx (+ 7.3 %)를 흡착할 수 있다.

Claims (18)

  1. 3 개의 층(A) 내지(C)를 포함하는 필터 매체로서, 여기서
    층(A)는 함침되지 않은 활성탄을 포함하며,
    층(B)는 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함하며,
    층(C)는 염기성 함침 활성탄을 포함하며,
    여기서
    층(B) 및 (C)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C)를 통해 흐르기 전에 층(B)를 통해 흐르도록 배열되며,
    층(A)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(B)를 통해 흐르기 전에 층(A)를 통해 흐르며 또는 층(C)를 통해 흐른 후에 층(A)을 통해 흐르도록 배열되는 것을 특징으로 하는 필터 매체.
  2. 제1항에 있어서,
    층(A) 내지 층(C)의 각각은 상이한 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 필터 매체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    층(A) 내지 (C)의 1 개, 2 개 또는 각각은 층을 안정화시키기 위한 수단을 포함하고, 층(A) 내지 층(C) 중 2 개 이상이 층을 안정화시키기 위한 수단을 포함하는 경우, 층을 안정화시키기 위한 동일한 수단 또는 층을 안정화시키기 위한 상이한 수단이 존재할 수 있는 것을 특징으로 하는 필터 매체.
  4. 제1항 내지 제3항들 중 어느 한 항에 있어서,
    층을 안정화시키기 위한 수단은 각각 접착제, 캐리어 층, 바람직하게는 직물 캐리어 층, 특히 플리스 및 그 조합으로부터 선택되고, 플리스는 바람직하게 중합체 섬유로 구성되고, 중합체는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트 및 그 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 필터 매체.
  5. 제1항 내지 제4항들 중 어느 한 항에 있어서,
    층(A)는 활성탄을 포함하지만, 과망간산염으로 함침된 담체 물질은 포함하지 않으며 염기성 함침 활성탄도 포함하지 않으며;
    층(B)는 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함하지만, 비함침 활성탄을 포함하지 않으며 염기성 함침 활성탄을 포함하지 않으며;
    층(C)는 염기성 함침 활성탄을 포함하지만, 과망간산염으로 함침된 담체 물질을 포함하지 않으며 비함침 활성탄을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 필터 매체.
  6. 제1항 내지 제5항들 중 어느 한 항에 있어서,
    층(A)는 함침되지 않은 활성탄과 층을 안정화시키기 위한 수단으로 구성되며;
    층(B)는 고체 담체 물질 및 과망간산염으로 함침된 층을 안정화시키기 위한 수단으로 구성되며;
    층(C)는 염기성 함침 활성탄과 층을 안정화시키기 위한 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 필터 매체.
  7. 제1항 내지 제6항들 중 어느 한 항에 있어서,
    층(A) 내지 (C)의 하나, 복수 또는 각각은 50 내지 600 g/m², 바람직하게는 100 내지 500 g/m², 더욱 바람직하게는 150 내지 400 g/m², 가장 바람직하게는 200 내지 300 g/m²의 면적 밀도를 각각 갖는 것을 특징으로 하는 필터 매체.
  8. 제1항 내지 제7항들 중 어느 한 항에 있어서,
    층(B)의 고체 담체 물질은 산화알루미늄(Al2O3), 실리카겔(SiO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화티탄(TiO2), 제올라이트, 카올린, 점토, 보크사이트 및 그 조합으로부터 선택되며; 및/또는 층 (B)의 고체 담체 물질이 함침되는 과망간산염은 과망간산나트륨(NaMnO4), 과망간산칼륨(KMnO4) 및 그 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 필터 매체.
  9. 제1항 내지 제8항들 중 어느 한 항에 있어서,
    층(B)의 고체 담체 물질은 산화알루미늄(Al2O3)인 것을 특징으로 하는 필터 매체.
  10. 제1항 내지 제9항들 중 어느 한 항에 있어서,
    층(A)의 활성탄 및/또는 층(C)의 염기성 함침 활성탄은 10 내지 80 메시, 바람직하게는 30 내지 60 메시의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 필터 매체.
  11. 제1항 내지 제10항들 중 어느 한 항에 있어서,
    층(A)의 활성탄 및/또는 층(C)의 염기성 함침 활성탄은 300-1500 m2/g, 특히 500-1500 m2/g의 BET 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 필터 매체.
  12. 제1항 내지 제11항들 중 어느 한 항에 있어서,
    층(C)의 활성탄이 함침된 염기는 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산나트륨(Na2CO3) 및 그 조합으로부터 선택되며; 및/또는 층(C)의 염기성 함침 활성탄은 1 내지 30 중량 %, 바람직하게는 5 내지 20 중량 %, 더욱 바람직하게는 10 내지 15 중량 %의 함침도를 갖는 것을 특징으로 하는 필터 매체.
  13. 제1항 내지 제12항들 중 어느 한 항에 따른 필터 매체 및 적어도 하나의 측방향 밴드 및/또는 적어도 하나의 헤드 밴드를 포함하는 필터 매체 바디.
  14. (i) 제13항에 따른 필터 매체 바디 또는 제1항 내지 제12항들 중 어느 한 항에 따른 필터 매체 및 (ii) 프레임, 적어도 하나의 고정 요소 및/또는 적어도 하나의 시일을 포함하는 필터 엘리먼트.
  15. 하우징 및 제14항에 따른 필터 엘리먼트, 제13항에 따른 필터 매체 바디 또는 제1항 내지 제12항들 중 어느 한 항에 따른 필터 매체를 포함하는 에어 필터.
  16. 제1항 내지 제12항들 중 어느 한 항에 따른 3 개의 층(A) 내지 (C)를 포함하는 필터 매체의 제조 방법으로서, 상기 방법은 다음 단계들:
    필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(B)를 통해 흐르기 전에 층(A)을 통해 흐르도록 층(A)이 배열되는 경우,
    (i) 활성탄을 포함하는 층(A)을 적용하는 단계;
    (ii) 과망간산염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함하는 층(B)을 적용하는 단계;
    (iii) 염기성 함침 활성탄을 포함하는 층(C)을 적용하는 단계를 포함하며;
    또는
    필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C)를 통해 흐른 후에 층(A)을 통해 흐르도록 층(A)이 배열되는 경우,
    (i) 과망간산 염으로 함침된 고체 담체 물질을 포함하는 층(B)을 적용하는 단계;
    (ii) 염기성 함침 활성탄을 포함하는 층(C)을 적용하는 단계,
    (iii) 활성탄을 포함하는 층(A)을 적용하는 단계를 포함하며,
    따라서
    층(B) 및 (C)는 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(C)를 통해 흐르기 전에 층(B)를 통해 흐르도록 배열되며,
    층(A)은 필터 매체를 통해 흐르는 가스가 층(B)를 통해 흐르기 전에 층(A)를 통해 흐르며 또는 층(C)를 통해 흐른 후에 층(A)를 통해 흐르도록 배열되는 것을 특징으로 하는 필터 매체 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    층(A) 내지 (C)의 각각은 상이한 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 필터 매체의 제조 방법.
  18. 제1항 내지 제12항들 중 어느 한 항에 따른 필터 매체, 제13항에 따른 필터 매체 바디, 제14항에 따른 필터 엘리먼트 또는 제15항에 따른 에어 필터의 주변 공기를 정화하기 위한 장치에서의 이용으로서, 상기 장치는 바람직하게는 공조 시스템, 환기 시스템, 통풍 시스템 또는 연료 전지, 특히 연료 전지 에어 필터, 특히 연료 전지 음극 에어 필터인 것을 특징으로 하는 이용.
KR1020217024506A 2019-02-19 2020-02-18 질소산화물 분리용 필터 매체 KR20210126576A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019104148.1A DE102019104148A1 (de) 2019-02-19 2019-02-19 Filtermedium zur Abscheidung von Stickoxiden
DE102019104148.1 2019-02-19
PCT/EP2020/054222 WO2020169594A1 (de) 2019-02-19 2020-02-18 Filtermedium zur abscheidung von stickoxiden

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210126576A true KR20210126576A (ko) 2021-10-20

Family

ID=69631587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217024506A KR20210126576A (ko) 2019-02-19 2020-02-18 질소산화물 분리용 필터 매체

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220032232A1 (ko)
EP (1) EP3927448B1 (ko)
KR (1) KR20210126576A (ko)
CN (1) CN113423485B (ko)
DE (1) DE102019104148A1 (ko)
WO (1) WO2020169594A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115138189B (zh) * 2022-07-27 2023-11-03 同济大学 一种燃料电池阴极三级空气过滤装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3816304A (en) * 1971-10-27 1974-06-11 Carborundum Co Filtering method
US3957059A (en) * 1975-02-10 1976-05-18 Philip Morris Incorporated Smoking product and process
US5772738A (en) * 1993-11-30 1998-06-30 Purex Co., Ltd. Multifunctional air filter and air-circulating clean unit with the same incorporated therein
US6156089A (en) * 1996-11-27 2000-12-05 Air Kontrol, Inc. Two-stage air filter with multiple-layer stage and post-filter stage
CA2506679C (en) 2002-11-25 2012-02-28 Purafil, Inc. High capacity solid filtration media
KR100463048B1 (ko) * 2003-01-27 2004-12-23 삼성전자주식회사 케미컬 필터 미디엄, 케미컬 필터 및 이의 제조 방법
DE102015205551B4 (de) * 2015-03-26 2023-12-07 Mahle International Gmbh Mehrlagiges Filtermaterial für ein Innenraumluftfilterelement einer Klimatisierungsanlage eines Fahrzeugs, Innenraumluftfilterelement für eine Klimatisierungsanlage eines Fahrzeugs sowie Klimatisierungsanlage für ein Fahrzeug
WO2017216611A1 (es) 2016-06-16 2017-12-21 Lara Rodríguez Miguel Purificador exterior mejorado por corrientes de aire
DE102016015062A1 (de) * 2016-12-19 2018-06-21 Mann + Hummel Gmbh Filterelement, insbesondere zur Gasfiltration
DE102018114351A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-03 Mann+Hummel Gmbh Filtermedium

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019104148A1 (de) 2020-08-20
WO2020169594A1 (de) 2020-08-27
EP3927448B1 (de) 2023-04-05
US20220032232A1 (en) 2022-02-03
EP3927448A1 (de) 2021-12-29
CN113423485B (zh) 2023-05-23
CN113423485A (zh) 2021-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7294755B2 (ja) ガス状汚染物質の除去における改善された効率性のための表面改質炭素及び吸着剤
JP2014533195A (ja) 基体、担体および／または担体コーティング基体の上に収着剤を塗布する方法
US11014038B2 (en) Filter medium
US20210229025A1 (en) Multi purpose composite gas filter
US7425521B2 (en) Structured adsorbent media for purifying contaminated air
US20210387122A1 (en) Catalyst-adsorbent filter for air purification
CA3013167A1 (en) Preparation of a catalytic fabric filter with lower pressure drop
Chen et al. Recent developments on catalytic membrane for gas cleaning
JP2011233381A (ja) 燃料電池用フィルターユニット
JP4828198B2 (ja) 空気浄化用フィルタおよびその製造方法
US20220032232A1 (en) Filter Medium for Separating Nitrogen Oxides
CN112867548A (zh) 用于空气净化的催化剂-吸附剂过滤器
US20230356179A1 (en) Combined adsorption and catalysis for cabin air pollution control
JP2002331212A (ja) 除塵脱臭フィルター
KR20090048448A (ko) 흡착성 필터 재료
KR100675681B1 (ko) 교체시기 지시 가스여과용 여재
WO2007091669A1 (ja) 金属水銀酸化用触媒及び金属水銀酸化用触媒を備えた排ガス浄化用触媒とその製造方法
US20230381708A1 (en) Adsorbent material for removing nitrogen oxides from indoor or cabin air
US20240066515A1 (en) Organic-inorganic composite catalyst, air purification device including the organic-inorganic composite catalyst, and method of regenerating the organic-inorganic composite catalyst
JPH05131138A (ja) 脱臭触媒体

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination