KR20220032361A - 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매 필터 및 이의 촉매층 형성에 사용되는 촉매용액 조성물 - Google Patents

반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매 필터 및 이의 촉매층 형성에 사용되는 촉매용액 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20220032361A
KR20220032361A KR1020200114034A KR20200114034A KR20220032361A KR 20220032361 A KR20220032361 A KR 20220032361A KR 1020200114034 A KR1020200114034 A KR 1020200114034A KR 20200114034 A KR20200114034 A KR 20200114034A KR 20220032361 A KR20220032361 A KR 20220032361A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
binder
filter
removing harmful
catalyst layer
Prior art date
Application number
KR1020200114034A
Other languages
English (en)
Inventor
손희식
Original Assignee
주식회사 에스피텍
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 주식회사 에스피텍 filed Critical 주식회사 에스피텍
Priority to KR1020200114034A priority Critical patent/KR20220032361A/ko
Publication of KR20220032361A publication Critical patent/KR20220032361A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • B01D53/86—Catalytic 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/889—Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/8892—Manganese
    • 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
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0018—Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
    • 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
    • B01D2239/0471—Surface coating material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

본 발명은 조리기기나 연소장치 등에서 발생되는 유해가스 제거에 효과적인 반응성과 접합성이 증가된 유해가스 제거용 촉매필터 및 촉매필터의 촉매층 형성에 사용되는 촉매용액 조성물을 제공한다.
본 발명에 의하면 촉매 성분에 결합제와 결합보조물질을 혼합하여 필터 구조체에 코팅 후 건조하여 촉매층을 형성시킴으로써 촉매층의 결합성과 반응성을 증대시킨 구성으로 이루어진다. 또, 본 발명은 반응성 및 결합성이 증가된 촉매층 형성을 위해 코팅하는 촉매용액조성물을 제공한다.
이와 같은 촉매필터 및 촉매용액 조성물은 조리기기나 연소장치 등에서 발생하는 유해가스의 효과적인 제거는 물론이며 실내 공기정화에서부터 공해발생 산업현장에 이르기까지 다양한 분야의 소재 기술로서 활용 가능하게 되는 효과가 있다.

Description

반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매 필터 및 이의 촉매층 형성에 사용되는 촉매용액 조성물{Catalyst filter for removing harmful gases with increased reactivity and bonding properties, and catalyst solution composition used to form a catalyst layer thereof}
본 발명은 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매 필터 및 이의 촉매층 형성에 사용되는 촉매용액 조성물에 관한 것으로서, 특히 조리기기나 연소장치 등에서 발생하는 유해가스의 효과적인 제거가 가능하여 실내 공기 정화에서부터 공해 발생 산업현장에 이르기까지 여러 분야의 소재로 활용 가능한 반응성과 접합성을 증대시킨 유해가스 제거용 촉매 필터 및 그에 사용되는 촉매용액 조성물에 관한 기술에 관한 것이다.
일반적으로 조리시에 가열기구로서 가스레인지가 많이 사용되는데, 가스레인지에서는 액화석유가스 또는 액화천연가스가 이용된다. 이러한 가스는 액화시키면 체적이 수백분의 1로 줄어들기 때문에 운반이 용이하다는 장점이 있으나, 무색, 무취이므로 누출되더라도 사람이 알지 못하다가 전기 스위치를 켠다거나 금속끼리의 마찰 등에 의한 작은 스파크에 의해서 큰 화재로 번지는 문제점이 있다.
이러한 방식을 대체하기 위해서 유도가열 방식인 인덕션 또는 열선을 이용한 직접가열 방식인 전기레인지가 많이 활용되고 있으며, 그 외에도 오븐 및 에어프라이어 등의 수요가 증가하고 있다.
그 중 오븐은 크기가 크고 대부분 고정형이므로 주기적으로 내부를 세척하기가 쉽지 않다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 내부를 500??C 수준으로 가열하여 오븐 내부에 붙어 있는 기름 등에 의한 오염원을 태워서 제거하는 방식(셀프클리닝)으로 세척을 진행하게 된다.
하지만 셀프클리닝 방식으로 오염원을 태워서 제거할 때에 공급되는 산소가 부족하거나 완전 연소가 되지 않고 불완전 연소가 될 경우에는 일산화탄소가 발생하게 된다.
상기에서 발생하는 일산화탄소를 흡입하게 된다면 가볍게는 두통이나 구토 정도를 유발하고 심한 경우에는 사망에 이를 수도 있다. 오븐은 주로 부엌 등의 실내 공간에 위치하는 경우가 대부분이므로 일산화탄소의 제거가 이루어지지 않는다면 매우 위험하다.
일반적으로 일산화탄소를 제거하기 위해 촉매를 이용한 산화반응을 통해 분해를 유도한다. 촉매를 이용할 경우에 반응성이 좋은 귀금속 촉매가 주로 사용되지만 매장량이 적어 단가가 높다는 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 매장량이 풍부한 금속산화물 촉매에 대한 연구가 진행되고 있지만 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.
따라서 금속산화물 촉매를 이용하여 셀프 클리닝시 발생하는 일산화탄소를 분해시키는 필터에 대한 필요성이 지속적으로 요구되고 있다.
상술한 금속산화물 촉매의 경우 매장량은 풍부하지만 귀금속 촉매 대비 일산화탄소 분해 성능에 대한 효율이 부족하다. 이를 극복하기 위해서 금속산화물 단독으로만 사용하는 것이 아닌 일부 귀금속 촉매를 첨가하여 일산화탄소에 대한 반응성을 높이는 촉매 등이 개발되어 왔지만, 여전히 단가가 높고 반응성이 떨어진다는 한계가 있다. 다른 방법으로는 촉매에서 사용되는 담체를 표면적을 넓게 하여 반응량을 늘리는 방법을 이용한다. 그러나 다공성 세라믹 담체는 그 형상으로 인하여 기체의 흐름에 대한 저항이 크고, 충격에 파손되기 쉽다는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 고성능이면서 가격이 저렴한 촉매 필터에 대한 요구 및 필요성이 지속적으로 대두되고 있으며 다양한 방식의 개선 필요성이 요구되고 있다.
일본 공개특허공고 JP2006-095369 (2006.04.13. 공개) 대한민국 공개특허공고 제10-2012-0085079호 (2011.01.21. 출원) 대한민국 등록특허공고 제10-2010-0096787 (2013.02.08. 등록)
상기 선행기술 문헌 중 일본 공개특허 JP2006-095369에서는 스테인레스 메시에 산화피막을 올리고 그 위에 TiO2를 부착하고 다시 그 위에 ZrO2, Al2O3 및 TiO2 등의 금속산화물을 기반으로 하는 유분해촉매 성분을 다시 부착하는 방식으로 되어 있다. 이러한 방식은 스테인레스 메시에 직접 촉매 성분을 부착하기 어렵기 때문에 중간에 산화 피막이나 TiO2 등으로 결합제 역할을 하는 중간층을 올리고 그 위에 유분해촉매 성분을 부착하는 방식을 이용하고 있다. 이러한 방식은 본 특허의 구리망간산화물(CuOMnO2)를 기술적 사상에 포함시키고 있지 않고, 총 3단계 이상의 코팅 공정이 요구되며, 결합제와 촉매를 따로 사용하는 등, 본원 기술과는 상당한 차이점이 있다.
상기 대한민국 공개 특허 10-2012-0085079에서는 금속산화물을 촉매로 이용한다는 점에서 유사하다고 볼 수 있으나, 산화물 성분을 촉매로 이용하되, 촉매 성분 활성화를 위하여 히팅 시스템을 설치하여 가열을 통하여 촉매가 활성화되도록 하는 방식으로서 본원 기술과는는 상당한 차이점이 있다.
상기 대한민국 등록 특허 10-2010-0096787에서는 금속 성분의 필터 구조체와 촉매 성분의 밀착성을 향상시키기 위해 샌드 블라스터나 쇼트 등의 기계적 가공 또는 전기적 가공을 하여 요철을 형성하여 표면을 거칠게 하는 내용으로 유사한 점이 있으나, 본원 기술에서는 모재에 대한 전처리 공정이 없이도 촉매 성분이 잘 부착되려는 기술적 과제를 달성하는 기술인 점에서 상당한 차이점이 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제로서, 기존의 선행기술문헌의 기술과는 달리 촉매와 결합제를 따로 분리하지 않고 필터구조체에 부착되게 하는 것으로서, 원리적으로 선행기술문헌과는 다른 방식을 채택하면서, 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매 필터 및 이의 촉매층 형성에 사용되는 촉매용액 조성물을 제공하고자 하는데 목적을 두고 있다. 좀더 상세하게는, 조리기기나 연소장치 등에서 발생하는 유해가스의 효과적인 제거가 가능하여 실내 공기 정화에서부터 공해 발생 산업현장에 이르기까지 여러 분야의 소재로 활용 가능한 유해가스 제거용 촉매 필터 및 그에 사용되는 촉매용액 조성물을 제공하려는데 본 발명의 목적을 두고 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명은 유해가스 제거용 촉매 필터 및 그에 사용되는 촉매용액 조성물을 제안한다.
본 발명의 유해가스 제거용 촉매필터는,
세라믹 담체, 금속 및 유기물 중 어느 하나 이상의 재질로 이루어진 폼(foam), 메쉬(mesh), 데미스터(demister), 펠트, 매트, 포일 및 섬유 중 어느 하나를 사용하여 판, 막대, 파이프, 봉, 실린더, 허니컴 구조 중 어느 하나의 형태를 가지는 필터 구조체; 상기 필터 구조체 표면에 형성되는 촉매층을 포함하는 것으로서;
상기 촉매층은, 촉매 성분, 결합제, 결합보조물질로 이루어지되,
상기 촉매 성분은 구리망간산화물(CuOMnO2)로 이루어져있으며, 1um 내지 100um 이하의 입경을 가지며;
상기 결합제는 크기가 1nm 내지 10 um의 입경을 가지는 SiO2, Al2O3, TiO2, Ce2O3, ZrO2, 제올라이트, 희토류산화물, 유리성분의 미세분말 및 무기 폴리머 중 어느 하나 또는 그 이상으로 구성되며;
상기 결합보조물질은 수용액 상에서 A-OH 혹은 A-OH2의 형태를 갖을 수 있는 결합제와 동일한 양이온을 갖는 어느 하나 이상으로 구성되며;
상기 촉매 성분, 결합제 및 결합보조물질은 혼합하여 필터 구조체에 코팅 후 건조하여 하나의 촉매층을 형성시키는 것을 특징으로 하는, 반응성과 접합성을 증가시키도록 구성된 것이 특징이다.
상술한 본 발명의 촉매 필터의 구성에서, 상기 촉매층 형성에 사용되는 촉매용액은, 전체 100wt%에서 구리망간산화물(CuOMnO2) 10-40wt%, 결합제 10~30wt%, 및 나머지는 물을 포함하도록 조성함이 바람직하다.
상기 촉매층의 용액은 구리망간산화물(CuOMnO2)과 결합제의 몰비가 0.3~1.0%이고, 상기 결합제와 결합보조물질의 몰비가 1~10%인 것으로 조성함이 바람직하다.
또한, 상기 촉매층은 워시 코트(wash coat), 딥 코팅법(dip coating), 흘림코팅법(flow coating), 스핀 코팅법(spin coating), 스프레이법(spray coating) 및 붓질(brushing) 중 어느 하나의 공정 방법에 의해 형성되게 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 의한 촉매층 형성에 사용되는 촉매조성물 용액은,
세라믹 담체, 금속 및 유기물 중 어느 하나 이상의 재질로 이루어진 폼(foam), 메쉬(mesh), 데미스터(demister), 펠트, 매트, 포일 및 섬유 중 어느 하나를 사용하여 판, 막대, 파이프, 봉, 실린더, 허니컴 구조 중 어느 하나의 형태를 가지는 필터 구조체의 표면에 촉매층을 코팅 형성하는데 사용되는 촉매용액 조성물로서;
1um 내지 100um 이하의 입경을 가지는 구리망간산화물(CuOMnO2) 10-40%, 결합제 10~30wt%, 및 나머지는 물을 포함하여 이루어진 촉매;
1nm 내지 10 um의 입경을 가지는 SiO2, Al2O3, TiO2, Ce2O3, ZrO2, 제올라이트, 희토류산화물, 유리성분의 미세분말 및 무기 폴리머 중 어느 하나 또는 그 이상으로 구성된 결합제;
수용액 상에서 A-OH 혹은 A-OH2의 형태로 유지되며, 상기 결합제와 동일한 양이온을 공유결합으로 갖는 결합보조물질;
로 조성된 것을 특징으로 하는 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매용액 조성물을 제공한다.
여기에서, 상기 구리망간산화물(CuOMnO2)과 상기 결합제의 몰비가 0.3~1.0%이고, 상기 결합제와 결합보조물질의 몰비가 1~10%로 되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명은 조리기기 유해가스 제거 촉매 중 산화물 촉매의 낮은 반응성 문제를 해결하고 필터 구조체와 촉매 입자간의 접합성을 향삼시킴에 따라 조리기기 유해가스를 효과적으로 제거할 수 있는 촉매 필터 및 이에 사용되는 촉매 필터용 촉매용액 조성물을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 구리망간산화물(CuOMnO2)을 촉매로 하여 조리기기, 연소장치 등에서 발생하는 유해가스의 효과적인 제거가 가능하여 실내 공기 정화에서부터 공해 발생 산업현장에 이르기까지 여러 분야의 소재로서 활용 가능하다.
도 1은 본 발명에 의한 조리기기 유해가스 제거용 촉매 필터의 일산화탄소 분해성능을 측정한 특성 그래프이다.
도 2는 본 발명의 촉매 필터에 의한 일산화탄소 분해성능 평가를 하기 위한 분석장비이다.
도 3은 결합제와 결합보조제 중 하나인 SiO2와 리튬실리케이트를 사용했을 때, 가교반응에 의한 SiO2와 이웃하는 SiO2 간의 신규 결합의 화학반응 개요를 나타내는 도면이다.
이하, 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에 의한 유해가스(일산화탄소) 제거용 촉매 필터의 제조 방법은,
비표면적이 넓은 필터 구조체에 촉매 용액을 코팅하고, 오븐 내에 장착하여 오븐 자체의 셀프클리닝 온도 하에서 조리 기기 내부의 일산화탄소를 제거할 수 있다.
본 발명에서 구현하고자 하는 촉매 필터는, 반응성을 높이기 위해 비표면적이 큰 필터 구조체가 필요하며, 이를 위해 적당한 구조체로는 세라믹, 금속 및 유기물 중 어느 하나 이상의 재질로 이루어진 폼(foam), 메쉬(mesh), 데미스터(demister), 펠트, 매트, 포일, 섬유 등 여러 방안이 있으며, 그 형태에 있어서는 판, 막대, 파이프, 봉, 실린더, 허니컴 구조 등 제한 없이 사용 가능하다. 이 때 여러 가지 형태의 필터 구조체는 기공 구조를 포함할 수 있다.
보다 상세하게, 본 발명의 유해가스 즉, 일산화탄소 제거용 촉매 필터의 제조방법은, 구리망간산화물(CuOMnO2), SiO2, Al2O3, TiO2, Ce2O3, ZrO2, 제올라이트, 희토류산화물 유리성분의 미세분말 및 무기 폴리머 중 어느 하나 이상으로 구성된 결합제, 수용액 상에서 A-OH 또는 A-OH2의 형태를 가질 수 있으며, 상기 결합제와 동일한 양이온을 갖는 어느 하나 이상으로 구성된 결합보조물질, 및 물을 포함한 촉매 용액을 제조하는 단계를 거친 후, 이 촉매 용액을 워시 코트(wash coat), 딥 코팅법(dip coating), 흘림 코팅법(flow coating), 스핀 코팅법(spin coating), 스프레이법(spray coating) 및 붓질(brushing) 중 어느 하나 이상의 공정 방법에 의해 필터 구조체에 코팅하는 단계, 및 그 이후 건조 공정 등의 후속 공공정에 의해 제조된다.
상기 촉매 용액의 혼합 슬러리는 전체 100wt%를 기준으로 할 때, 구리망간산화물(CuOMnO2) 10~40wt%, 결합제 10~30wt%, 결합제와 결합보조물질의 몰비가 1~10% 및 나머지는 물로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 촉매 용액에서 구리망간산화물(CuOMnO2) 촉매 입자의 적합한 크기는 10~100um 수준이며, 위 입자 크기를 한정한 10um보다 작다면 적은 표면적으로 인해 표면에너지가 증가하여 건조 공정에서 촉매 입자들 간에 뭉침 현상이 발생할 우려가 있으며, 위 한정한 입자크기 100um보다 크다면 촉매 표면적의 증가로 인해 촉매 효율이 떨어지므로 바람직하지 않다.
상기 촉매 용액에서 구리망간산화물(CuOMnO2)의 양이 위 최소 한정한 10wt% 보다 작다면 촉매 코팅 효율이 미약하고, 위 최대 한정한 40wt% 이상이 된다면 용액 내에서의 분산성이 떨어지므로 바람직하지 않다.
상기 촉매 용액에서 결합제는 촉매 구조체와 촉매 간의 접착성을 늘려주는 역할을 수행하며, 촉매 대비 몰비가 위 한정한 0.3%보다 작다면 접착제로서의 효과가 부족하고, 위 한정한 1.0%이상 초과하여도 접착성 효과가 더 높아지지 않고 오히려 촉매 전체를 덮어버려서 일산화탄소와 촉매의 접촉을 방해하는 바 본 발명에 따른 효율성 측면에서 바람직하지 않다.
상기 촉매 용액에서 결합보조물질은 결합제 입자 사이에서 가교 역할을 하며, 결합제 대비 몰비가 위 한정한 1%보다 작다면 가교제로서의 효과가 부족하고, 위 한정한 10% 이상 초과한다면 결합제가 촉매입자를 완전히 덮어서 일산화탄소와 촉매와의 결합을 방해하므로 바람직하지 않다.
상기 촉매 용액에서 결합제와 결합보조물질의 도 3과 같은 화학반응에 의해서 발생하는 공유결합에 의한 가교반응(일 실시예로서 SiO2와 다른 SiO2 간에 Li-silicate에 의한 결합 형성)에 의한)을 활용하여 모재(필터 구초체)와 촉매입자 간의 접착성을 증가시켜서 결과적으로 탈리율을 종전에 비해 획기적으로 줄이도록 하는 것은 본 발명의 크나큰 효과라 할 것이다. 위 SiO2와 다른 SiO2 간의 결합 형성 이외에 청구범위(청구항 5)에 기재된 다른 물질의 결합 형성에서도 위 SiO2 간의 결합과 마찬가지로 활용되어진다.
(실시예)
표 1과 같은 비율로 구리망간산화물(CuOMnO2), 결합제 중 하나인 SiO2 졸(sol), 결합보조물질 중 하나인 리튬 실리케이트(Li-silicate) 및 물을 혼합하여 촉매 용액을 만든 후에 필터 구조체에 코팅한 후, 촉매 용액의 건조를 위해 150~250??C의 온도에서 열처리를 진행하였다.
구분 CuOMnO 2 ( wt% ) SiO 2 sol( wt% ) Li-silicate(wt%) 물
1 30 8 1 나머지
2 30 8 5 나머지
3 30 8 15 나머지
4 30 25 1 나머지
5 30 25 5 나머지
6 30 25 15 나머지
7 30 45 1 나머지
8 30 45 5 나머지
9 30 45 15 나머지
※ 상기 표 1에서 조성의 수치는 목표 수치이며, 실제 촉매 용액 제조에 따른 조성의 제조 오차는 통상적인 오차범위에 해당함.
이와 같이 제조된 촉매 용액에 촉매 필터용 구조체 모재를 담지한 후 열처리한 후, 촉매 필터에 대해서 탈리율, 일산화탄소 분해성능 및 모재 막힘성을 측정하여, 그 측정결과를 표 2와 3에 표기하였고, 그 중 일산화탄소 분해성능에 대한 측정 결과를 도 1에 나타내었다.
상기 탈리율의 측정은 초음파 진동기에서 40kHz, 150Watt, 6분의 조건으로 진동을 가한 후 수분을 제거하기 위해 완전히 건조시킨 뒤, 진동 전후의 중량을 측정하여 중량 감소량을 전체 중량으로 나누었으며, 조건별 5회씩 측정하여 평균을 나타내었다.
상기 일산화탄소 분해성능은 도 2에서 보인 분석장비를 사용하여 일산화탄소 840ppm, 유속 1,000cc/min의 조건으로 상온부터 500도까지 승온하면서 일산화탄소 분해성능을 평가하였다.
구분 탈리율(%) 일산화탄소 분해성능(%)
1 0.57 63.24
2 0.53 51.47
3 0.54 43.12
4 0.41 71.17
5 0.27 85.15
6 0.33 57.18
7 0.45 61.27
8 0.31 59.88
9 0.32 64.01
상기 표 2의 분석에 앞서 구리망간산화물(CuOMnO2)의 비율을 5, 30, 50wt%, 그 외에 SiO2 sol 25wt%, 리튬 실리케이트(Li-silicate) 5wt%, 그리고 나머지 물의 비율로 제조한 촉매 용액을 이용하여 구조체에 코팅한 후, 열처리하여 육안으로 확인하였다. 이때, 5wt% 구리망간산화물(CuOMnO2)의 경우, 촉매가 완전히 코팅되지 않고 부분적으로 모재 본연의 색이 나타났으며, 50wt% 구리망간산화물(CuOMnO2)의 경우 모재의 눈 막힘이 발생하여 최종적으로 30wt%의 비율을 기준으로 나머지 실시예를 진행하였다.
표 2의 실험예 4,5번을 비교했을 때, SiO2 sol 대비 Li-silicate의 양이 너무 적은 경우 가교가 원활하게 이루어지지 않아 탈리율이 떨어짐을 확인할 수 있다. 또한, 표 2의 실험예 5,6번을 비교했을 때, SiO2 sol 대비 Li-silicate의 양이 너무 과도한 경우 탈리율은 적지만 SiO2가 촉매 입자를 덮음으로써 일산화탄소 분해성능이 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 표 2의 실험예 1, 8번을 비교했을 때, SiO2 sol 대비 Li-silicate의 비율은 비슷하지만 구리망간산화물 대비 SiO2 sol의 양이 증가함에 따라 촉매 입자와 일산화탄소의 접촉을 방해하여 일산화탄소 분해성능이 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
본 발명에 대한 전형적인 시험 결과인 일산화탄소 분해성능을 도 1에 나타내었는데, 도 1에서 살펴볼 수 있는 바와 같이 본 발명에 기술 구성을 적용하여 분해성능을 실험해 본 바, 촉매필터는 일산화탄소 분해성능에 대해 우수한 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (6)

  1. 세라믹 담체, 금속 및 유기물 중 어느 하나 이상의 재질로 이루어진 폼(foam), 메쉬(mesh), 데미스터(demister), 펠트, 매트, 포일 및 섬유 중 어느 하나를 사용하여 판, 막대, 파이프, 봉, 실린더, 허니컴 구조 중 어느 하나의 형태를 가지는 필터 구조체; 상기 필터 구조체 표면에 형성되는 촉매층을 포함하는 것으로서;
    상기 촉매층은, 촉매 성분, 및 결합제, 결합보조물질을 포함하여 이루어지되,
    상기 촉매 성분은 구리망간산화물(CuOMnO2)로 이루어져있으며, 1um 내지 100um 이하의 입경을 가지며;
    상기 결합제는 크기가 1nm 내지 10 um의 입경을 가지는 SiO2, Al2O3, TiO2, Ce2O3, ZrO2, 제올라이트, 희토류산화물, 유리성분의 미세분말 및 무기 폴리머 중 어느 하나 또는 그 이상으로 구성되고;
    상기 결합보조물질은 수용액 상에서 A-OH 혹은 A-OH2의 형태를 가질 수 있는 결합제와 동일한 양이온을 갖는 어느 하나 이상으로 구성되며;
    상기 촉매 성분, 결합제 및 결합보조물질은 혼합하여 필터 구조체에 코팅 후 건조하여 하나의 촉매층을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는, 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매필터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매층 형성에 사용되는 촉매용액은 전체 100wt%에서 구리망간산화물(CuOMnO2) 10-40wt%, 결합제 10~30wt%, 및 나머지는 물을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는, 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매필터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 촉매층의 용액은 구리망간산화물(CuOMnO2)과 결합제의 몰비가 0.3~1.0%이고, 상기 결합제와 결합보조물질의 몰비가 1~10%인 것을 특징으로 하는, 반응성과 접합성을 증가시킨 조리기기 유해가스 제거용 촉매 필터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매층은 워시 코트(wash coat), 딥 코팅법(dip coating), 흘림코팅법(flow coating), 스핀 코팅법(spin coating), 스프레이법(spray coating) 및 붓질(brushing) 중 어느 하나의 공정 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매 필터.
  5. 세라믹 담체, 금속 및 유기물 중 어느 하나 이상의 재질로 이루어진 폼(foam), 메쉬(mesh), 데미스터(demister), 펠트, 매트, 포일 및 섬유 중 어느 하나를 사용하여 판, 막대, 파이프, 봉, 실린더, 허니컴 구조 중 어느 하나의 형태를 가지는 필터 구조체의 표면에 촉매층을 코팅 형성하는데 사용되는 촉매용액 조성물로서;
    1um 내지 100um 이하의 입경을 가지는 구리망간산화물(CuOMnO2) 10-40%, 결합제 10~30wt%, 및 나머지는 물을 포함하여 이루어진 촉매;
    1nm 내지 10 um의 입경을 가지는 SiO2, Al2O3, TiO2, Ce2O3, ZrO2, 제올라이트, 희토류산화물, 유리성분의 미세분말 및 무기 폴리머 중 어느 하나 또는 그 이상으로 구성된 결합제;
    수용액 상에서 A-OH 혹은 A-OH2의 형태로 유지되며, 상기 결합제와 동일한 양이온을 공유결합으로 갖는 결합보조물질;
    로 조성된 것을 특징으로 하는 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매용액 조성물.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 구리망간산화물(CuOMnO2)과 상기 결합제의 몰비가 0.3~1.0%이고,
    상기 결합제와 결합보조물질의 몰비가 1~10%로 이루어진 것을 특징으로 하는, 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매용액 조성물.
KR1020200114034A 2020-09-07 2020-09-07 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매 필터 및 이의 촉매층 형성에 사용되는 촉매용액 조성물 KR20220032361A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200114034A KR20220032361A (ko) 2020-09-07 2020-09-07 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매 필터 및 이의 촉매층 형성에 사용되는 촉매용액 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200114034A KR20220032361A (ko) 2020-09-07 2020-09-07 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매 필터 및 이의 촉매층 형성에 사용되는 촉매용액 조성물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220032361A true KR20220032361A (ko) 2022-03-15

Family

ID=80816853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200114034A KR20220032361A (ko) 2020-09-07 2020-09-07 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매 필터 및 이의 촉매층 형성에 사용되는 촉매용액 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220032361A (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006095369A (ja) 2004-09-28 2006-04-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 油分解触媒とその製造方法、および油捕集・分解フィルタとその製造方法
KR20100096787A (ko) 2009-02-25 2010-09-02 갑을오토텍 유한회사 열교환기 어셈블리
KR20120085079A (ko) 2011-01-21 2012-07-31 삼성전자주식회사 복합금속 산화물 촉매, 상기 촉매를 구비한 필터 모듈 및 이를 구비한 공기청정기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006095369A (ja) 2004-09-28 2006-04-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 油分解触媒とその製造方法、および油捕集・分解フィルタとその製造方法
KR20100096787A (ko) 2009-02-25 2010-09-02 갑을오토텍 유한회사 열교환기 어셈블리
KR20120085079A (ko) 2011-01-21 2012-07-31 삼성전자주식회사 복합금속 산화물 촉매, 상기 촉매를 구비한 필터 모듈 및 이를 구비한 공기청정기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU689870B2 (en) Electronically heatable activated carbon bodies for adsorption and desorption applications
JP5584739B2 (ja) 触媒塗膜を備えた多孔質セラミックフィルタ
CN101298024B (zh) 常温下净化空气中挥发性有机污染物和臭氧的催化剂及其制备方法与应用
WO2020047506A1 (en) Methods of making honeycomb bodies having inorganic filtration deposits
WO2017111350A1 (ko) 리튬 조촉매를 첨가하여 촉매의 활성도를 증가시킨 촉매 코팅 필터
JP6576461B2 (ja) 触媒化セラミックキャンドルフィルタ及びプロセスオフガスまたは排ガスの清浄方法
KR20220032361A (ko) 반응성과 접합성을 증가시킨 유해가스 제거용 촉매 필터 및 이의 촉매층 형성에 사용되는 촉매용액 조성물
JP4872060B2 (ja) 溶媒又はガスの回収方法
JPH07100380A (ja) ディーゼル車両の粒子状物質除去用触媒体の製造方法及びこの触媒体を用いた粒子状物質の除去方法
CN1212745A (zh) 燃料过滤器及其制造方法
JP2006192344A (ja) 脱硝触媒の再生方法および再生脱硝触媒
CN203494379U (zh) 利用压电、磁致伸缩、等离子和催化效应的脱硫脱硝装置
CN105597517B (zh) 清除烟雾烟味的装置及其应用
JP6575993B2 (ja) アンモニアガス、二酸化硫黄ガス及び二酸化窒素ガス除去フィルター
JPH0448931A (ja) 触媒被覆層の形成方法
JPH0985087A (ja) 耐被毒前処理剤およびそれを用いた工場排ガスの処理方法
JP2001349211A (ja) 繊維材からなるフィルタを用いたｄｐｆ装置
CN105464756A (zh) 汽车净化器
US3867311A (en) Method of making catalytically impregnated ceramic burning pads
KR20180121848A (ko) 리튬 조촉매를 첨가하여 촉매의 활성도를 증가시킨 촉매 코팅 필터
JPWO2004007365A1 (ja) 活性炭の加熱方法
JP2005040646A (ja) 集塵用フィルタ部材
JPS58132293A (ja) 吸音材
JP5396722B2 (ja) 燃料添加剤及び複合燃料
JP2001303494A (ja) 吸着性光触媒無機シート

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination