KR20220053928A - 유해 가스 제거용 흡착제, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법 및 이를 포함하는 공기 정화 필터 - Google Patents

유해 가스 제거용 흡착제, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법 및 이를 포함하는 공기 정화 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 유해 가스 제거용 흡착제는 활성탄; 및 상기 활성탄에 담지된 하기 화학식 1의 표시되는 인산 유래 화합물을 포함한다. 유해 가스에 대한 흡착 용량 및 흡착 효율이 증가할 수 있다.

Description

유해 가스 제거용 흡착제, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법 및 이를 포함하는 공기 정화 필터{ADSORBENT FOR REMOVAL OF HAZARDOUS GAS, MANUFACTURING METHOD OF THE SAME AND AIR PURIFICATION FILTER INCLUDING THE SAME}
본 발명은 유해 가스 제거용 흡착제, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법 및 이를 포함하는 공기 정화 필터에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 활성탄을 포함하는 유해 가스 제거용 흡착제, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법 및 이를 포함하는 공기 정화 필터에 관한 것이다.
유-무기 유해 가스는 환경 오염을 야기하고 인체의 호흡기, 신경계 등에 독성을 발휘한다.
유해 가스 제거를 위해 휘발성 유기 화합물(VOCs) 제거 설비가 설치 및 운용되고 있으나, 이로써 모든 유무기 유해 가스를 제거하는 것은 불가능하다.
특히, 암모니아의 악취를 유발하는 유해 가스는 분자 크기가 매우 작아 물리적 제거에 한계가 있다.
악취를 제거하기 위한 방법으로 다양한 방법이 제시되고 있다. 일반적으로 고온의 열에너지를 이용한 제거 방식, 플라즈마를 이용한 분해 및 전기를 통한 집진 방식이 알려져 있다.
열에너지를 이용하는 방법은 고온의 열원으로 가스를 태워 오염물질을 제거한다. 오염물질을 제거하기 위해 대상 가스의 분해온도 이상의 온도가 필요해 가열을 위한 공정 비용이 높다. 이를 보완하기 위하여 촉매를 적용하는데, 공정 온도를 낮추고 선택적으로 가스를 제거할 수 있다. 높은 공정 효율을 위해서는 촉매의 성능과 수명이 매우 중요하다. 그러나 촉매는 피독에 취약하며, 파손에 의해 공정 내 차압을 상승시킬 수 있다. 또한 고농도의 가스 제거에는 적합하나, 저농도에서는 높은 효율을 얻기 어렵다. 오염물질을 상온에서 제거하기 위해서는 많은 양의 촉매가 필요하며 이에 따라 공정의 크기가 증가할 필요가 있다. 반응 후 생성물에 따른 부산물도 존재할 수 있으며, 이를 제거하기 위한 추가 설비가 필요해 설비가 거대화된다.
플라즈마 방식은 플라즈마를 통해 유해 가스를 원자 단위까지 분해한다. 그러나, 플라즈마를 발생 및 유지시키기 위한 조건이 까다로워 운용 비용이 증가한다. 또한, 원자 단위까지 분해된 후 오염 물질이 재결합을 통해 제3의 오염물질을 생성시킬 수 있으며, 반응 후 오존이 발생하여 추가적인 제거 설비가 필요하다.
전기 집진 방식은 전기를 이용하기 때문에 공정 유지를 위한 비용이 높다. 유기물이나 먼지가 집진 되었을 때 정전기나 스파크에 의한 폭발 위험도 존재한다.
예를 들면, 대한민국등록특허공보 제10-2068184호에는 탄소계 코어 및 흡착성 쉘을 포함하는 흡착제가 개시되어 있으나, 유해 가스 제거 효율을 증가시키고 운용 비용을 절감하기 위한 방법에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
대한민국등록특허공보 제10-2068184호
본 발명의 일 목적은 우수한 제거 성능을 갖는 유해 가스 제거용 흡착제를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적은 우수한 제거 성능을 갖는 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적은 우수한 제거 성능을 갖는 공기 정화 필터를 제공하는 것이다.
1. 활성탄; 및 상기 활성탄에 담지된 하기 화학식 1의 표시되는 인산 유래 화합물을 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제:
[화학식 1]
Hn+2PnO3n+1
(상기 화학식 1 중, n은 2이상의 정수임).
2. 위 1에 있어서, 상기 인산 유래 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제:
[화학식 2]
H4P2O7
[화학식 3]
Hm+2PmO3m+1
(상기 화학식 3 중, m은 3이상의 정수임).
3. 위 2에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 10 내지 70중량부로 포함되는, 유해 가스 제거용 흡착제.
4. 위 2에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 10 내지 50중량부로 포함되는, 유해 가스 제거용 흡착제.
5. 위 1에 있어서, 상기 활성탄의 비표면적은 1,000 내지 3,000 m2/g인, 유해 가스 제거용 흡착제.
6. 위 1에 있어서, 상기 활성탄의 입도는 20 내지 60 mesh인, 유해 가스 제거용 흡착제.
7. 위 1에 있어서, 상기 유해 가스는 암모니아를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제.
8. 화학식 1의 표시되는 인산 유래 화합물 및 용매를 포함하는 첨착 조성물을 준비하는 단계; 및 활성탄에 상기 첨착 조성물을 함침하여 상기 인산 유래 화합물을 첨착시키는 단계를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법:
[화학식 1]
Hn+2PnO3n+1
(상기 화학식 1 중, n은 2이상의 정수임).
9. 위 8에 있어서, 상기 인산 유래 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법:
[화학식 2]
H4P2O7
[화학식 3]
Hm+2PmO3m+1
(상기 화학식 3 중, m은 3이상의 정수임).
10. 위 9에 있어서, 상기 첨착 조성물 중 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량은 9 내지 65 중량%인, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.
11. 위 9에 있어서, 상기 첨착 조성물 중 상기 화학식 3로 표시되는 화합물의 함량은 11 내지 58 중량%인, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.
12. 위 8에 있어서, 상기 인산 유래 화합물을 첨착시키는 단계는 상기 활성탄에 상기 첨착 조성물을 함침하는 단계;
상기 첨착 조성물이 함침된 활성탄을 건조시키는 단계; 및
상기 건조된 활성탄을 소성하는 단계;를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.
13. 위 12에 있어서, 상기 소성하는 단계는 상기 건조된 활성탄을 150 내지 450℃의 온도로 소성하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조방법.
14. 투기성 몸체; 및 상기 투기성 몸체에 코팅된 위 1의 유해 가스 제거용 흡착제를 포함하는, 공기 정화 필터.
예시적인 실시예들에 따르면, 유해 가스 제거용 흡착제는 인산 유래 화합물이 담지된 활성탄을 포함한다. 유해 가스(예를 들면, 저급 알데히드)를 고효율로 제거할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법은 인산 유래 화합물이 포함된 첨착 조성물로 활상탄을 함침시킨 후 이를 특정 특정 온도로 소성하여 제조된 유해 가스 제거용 흡착제를 제공한다. 이 경우, 상기 유해 가스 제거용 흡착제는 유해 가스(예를 들면, 저급 알데히드)를 고효율로 제거할 수 있으며, 내열성 또한 우수할 수 있다.
도 1는 예시적인 실시예들에 따른 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 공기 정화 필터를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3는 예시적인 실시예들에 따른 유해 가스 제거용 흡착제에 암모니아를 흡착시켰을 때 나타내는 XRD 회절 패턴 그래프이다.
도 4은 예시적인 실시예들 및 비교예에 따른 유해 가스 제거용 흡착제의 암모니아 제거 성능(파과시간)을 나타내는 그래프이다.
도 5는 예시적인 실시예들 및 비교예에 따른 유해 가스 제거용 흡착제의 열처리 온도에 따른 중량 감소를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 실시예들은 인산 유래 화합물이 담지된 활성탄을 포함하는 유해 가스 제거용 흡착제 및 이의 제조 방법를 제공한다. 또한, 상기 유해 가스 제거용 흡착제를 포함하는 공기 정화 필터를 제공한다. 상기 유해 가스 제거용 흡착제는 유해 가스에 대한 제거 효율이 우수하다.
상기 유해 가스 제거용 흡착제(이하, '흡착제'로 약칭될 수 있음)는 유해 가스를 물리적 및 화학적으로 제거할 수 있다. 상기 화학적 제거는 상기 유해 가스의 유해 성분에 대한 화학적 흡착을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 유해 가스는 무기 유해 가스 및 유기 유해 가스를 포함할 수 있다. 상기 유해 가스는 악취 유발 가스 및 독성 가스를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 유기 유해 가스는 암모니아를 포함할 수 있다.
활성탄은 입자 내부에 기공을 포함하여 넓은 표면적을 가질 수 있다. 상기 활성탄은 상기 유해 가스를 물리적으로 흡착할 수 있다. 예를 들면, 상기 활성탄은 반데르발스 결합을 통해 상기 유해 가스를 흡착할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 활성탄의 입경은 약 0.25 내지 4.75mm일 수 있다. 상기 입경 범위에서 유해 가스에 대한 제거 효율이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 상기 활성탄의 입경은 약 0.25 내지 0.85mm일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 활성탄의 비표면적은 약 1,000 내지 3,000m2/g일 수 있다. 예를 들면, 상기 활성탄의 입도는 약 20 내지 60mesh일 수 있다. 예를 들면, 활성탄의 비표면적 및 입도가 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 활성탄에 의한 상기 유해 가스의 흡착 효율이 보다 향상될 수 있다. 이에 따라, 상기 유해 가스 제거용 흡습제의 유해 가스 제거 효율이 보다 향상될 수 있다.
예를 들면, 상기 활성탄은 야자계 활성탄, 석탄계 활성탄 등을 포함할 수 있다. 상기 활성탄은 입상, 구형 또는 펠렛 형상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 활성탄은 야자계 활성탄일 수 있다.
상기 활성탄은 후술하는 인산 유래 화합물을 담지하여 첨착 활성탄으로 제공될 수 있다. 상기 인산 유래 화합물은 유해 가스에 대한 우수한 흡착 성능을 가질 수 있다.
상기 유해 가스의 화학적 흡착은 상기 유해 가스에 대한 환원 반응에 의해 수행될 수 있다. 상기 화학적 흡착은 예를 들면, 공유 결합을 형성하여 물리적 흡착에 비하여 우수한 고정력을 가질 수 있다.
상기 암모니아는 상기 흡착제의 상기 인산 유래 화합물과 반응하여 제거될 수 있다. 예를 들면, 암모니아는 하기 반응식 1의 반응에 의해 화학적으로 제거(흡착)될 수 있다.
[반응식 1]
NH3 + Hn+2PnO3n+1 → (NH4)Hn+1PnO3n+1
반응식 1에 있어서, n은 2이상의 정수 일 수 있다.
상기 인산 유래 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Hn+2PnO3n+1
상기 화학식 1 중, n은 2이상의 정수 일 수 있다.
예를 들면, 인산 유래 화합물이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 암모니아와 반응할 수 있는 반응 가능 위치를 다수 포함하여, 인산 유래 화합물이 인산을 포함하는 경우보다 효과적으로 유해 가스를 제거할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 인산 유래 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 2]
H4P2O7
[화학식 3]
Hm+2PmO3m+1
상기 화학식 3 중, m은 3이상의 정수일 수 있다.
예를 들면, 상기 인산 유래 화합물은 화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 경우, 유해 가스의 제거 효율이 보다 향상될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 인산 유래 화합물은 활성탄 100중량부에 대하여 약 10 내지 70중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위에서 유해 가스 제거 용량 및 효율이 향상될 수 있다.
예를 들면, 상기 인산 유래 화합물은 화학식 2 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 동시에 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물에 의해 유해 가스와 인산 유래 화합물이 반응할 수 있는 위치가 증가되며, 화학식 2로 표시되는 화합물이 화학식 3으로 표시되는 화합물 사이에 위치하여 유해 가스 제거 효율이 더욱 향상될 수 있다.
예를 들면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 약 10 내지 70중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위에서 유해 가스 제거 용량 및 효율이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 상기 활성탄 100중량부에 대하여 약 30 내지 50중량부로 포함될 수 있다.
예를 들면, 상기 화학식 3로 표시되는 화합물은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 약 10 내지 50중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위에서 유해 가스 제거 용량 및 효율이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 상기 활성탄 100중량부에 대하여 약 20 내지 40중량부로 포함될 수 있다.
이하, 도 1을 참고로 예시적인 실시예들에 따른 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법을 설명한다.
상기 화학식 1의 표시되는 인산 유래 화합물 및 용매를 포함하는 첨착 조성물을 포함하는 첨착 조성물을 준비한다.
예를 들면, 상기 인산 유래 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 첨착 조성물은 활성탄 입자의 외부 표면과 내부 기공 내 표면에 상기 인산 유래 화합물을 첨착시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물은 상기 인산 유래 화합물을 분산 및/또는 용해시킨 용액을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 용매는 물 또는 유기 용매를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물 중 상기 화학식 1로 표시되는 인산 유래 화합물의 함량은 약 9 내지 65 중량%일 수 있다. 예를 들면, 상기 화학식 1로 표시되는 인산 유래 화합물의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 활성탄에 상기 인산 유래 화합물이 충분히 담지되어, 이로부터 제조된 유해 가스 제거용 흡착제의 유해 가스 제거 효율이 보다 향상될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물 중 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량은 약 9 내지 65중량%일 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물 중 상기 화학식 3로 표시되는 화합물의 함량은 약 11 내지 58중량%일 수 있다.
예를 들면, 첨착 조성물에 포함된 화학식 2로 표시되는 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 화합물의 함량이 각각 상기 범위를 만족하는 경우, 이로부터 제조되는 유해 가스 제거용 흡착제의 유해 가스(예를 들면, 암모니아)의 제거 효율이 보다 향상될 수 있다.
일부 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 인산 유래 화합물은 화학식 2로 표시되는 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하며, 이 경우, 화학식 3으로 표시되는 화합물의 함량에 대한 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량의 비는 약 1.0 내지 2.0일 수 있다. 예를 들면, 인산 유래 화합물이 화학식 2로 표시되는 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 화합물을 특정 함량비로 동시에 포함하는 경우, 활성탄에 함침되는 인산 유래 화합물의 함량이 증가될 수 있다. 이에 따라, 유해 가스 제거용 흡착제의 수명 및 유해 가스 제거 효율이 모두 향상될 수 있다.
상술한 양의 인산 유래 화합물을 용매에 용해시켜 첨착 조성물을 준비한 후, 상기 인산 유래 화합물을 상기 활성탄에 첨착시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 활성탄에 상기 첨착 조성물을 함침시키고, 상기 첨착 조성물이 함침된 활성탄을 건조 시키고, 상기 건조된 활성탄을 소성하여, 상기 인산 유래 화합물을 상기 활성탄에 첨착시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 함침은 상기 첨착 조성물에 상기 활성탄을 첨가한 후 상온에 약 30분 내지 2시간 방치함으로써 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 건조는 상기 첨착 조성물이 함침된 상기 활성탄을 약 90 내지 120℃ 온도 조건에서 약 10 내지 15시간 방치함으로써 수행될 수 있다.
일부 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 소성은 건조된 상기 활성탄을 150 내지 450℃의 온도에서 방치함으로써 수행될 수 있다. 보다 바람직하게는 소성 온도는 약 350 내지 400℃일 수 있다. 예를 들면, 상기 소성은 상기 온도 범위에서 약 2 내지 10시간 수행될 수 있다.
예를 들면, 상기 소성을 상기 온도 범위에서 수행할 경우, 상기 인산 유래 화합물이 상기 활성탄에 균일하게 첨착되고, 활성탄에 포함된 수분량이 감소될 수 있다. 이에 따라, 이로부터 제조되는 유해 가스 제거용 흡착제의 파과 성능이 다소 저하될 수 있고, 파과 시간이 감소될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따른 유해 가스 제거용 흡착제는 공기 정화 필터에 적용될 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 공기 정화 필터를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 공기 정화 필터(10)는 투기성 몸체(100) 및 흡착제층(110)을 포함할 수 있다.
투기성 몸체(100)는 부직포 등의 기체 투과성을 갖는 소재를 포함할 수 있다. 예를 들면, 투기성 몸체(100)는 표면적 향상을 위해 주름진 형상을 가질 수 있다.
예를 들면, 투기성 몸체(100)에 상술한 흡착제를 흡착 및 코팅시켜 흡착제층(110)을 제조할 수 있다. 상기 흡착제는 용매에 분산되어 투기성 몸체에 도포될 수 있으며, 상기 용매가 제거될 경우 상기 흡착제가 상기 투기성 소재 상에 흡착 및 코팅될 수 있다.
도 1에는 상기 흡착제가 층을 이루어 투기성 몸체(100)의 전면을 덮는 것으로 도시되었으나, 상기 흡착제는 입자 형태로 서로 분리되어 배치될 수 있으며, 투기성 몸체(100)의 적어도 일부 상에 형성될 수 있다. 또한, 투기성 몸체(100)가 상기 주름을 가질 경우, 상기 주름 상에 형성될 수 있다.
상기 공기 정화 필터는 상기 활성탄을 통해 유해 가스를 물리적으로 흡착 제거할 수 있으며, 상기 인산 유래 화합물을 통해 유해 가스를 화학적으로 흡착 제거할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
평균 입경 약 0.64mm이고, 비표면적이 1,500m2/g이며, 평균 입도가 30 mesh인 활성탄을 준비하였다. 활성탄 100중량부에 대하여 아래 표 1에 기재된 종류 및 함량의 인산 유래 화합물을 탈이온수와 혼합하여 첨착 조성물을 준비하였다.
둥근 바닥플라스크에 활성탄을 넣고 회전증발농축기에 연결한 뒤 진공 상태로 만들었다. 준비된 첨착 조성물을 진공 상태에서 첨가하고 상온에서 1시간 동안 교반하였다.
이 후, 첨착 조성물이 함침된 활성탄을 100℃ 온도에서 12시간 건조하여 탈이온수를 증발시켰다. 건조된 활성탄을 400℃에서 3시간 조성하여 인산 유래 화합물이 담지된 유해 가스 제거용 흡착제를 준비하였다.
실시예 2 내지 13 및 비교예 1, 2
하기 표 1과 같이 첨착 조성물에 포함된 인산 유래 화합물의 종류, 함량 및 소성 온도가 상이한 점을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 인산 유래 화합물이 담지된 유해 가스 제거용 흡착제를 준비하였다.
구분 활성탄(g) 소성 온도(℃) 인산 유래 화합물
종류 함량
실시예 1 100 400 피로인산(H4P207) 10
실시예 2 100 400 피로인산(H4P207) 30
실시예 3 100 400 피로인산(H4P207) 50
실시예 4 100 400 피로인산(H4P207) 70
실시예 5 100 100 피로인산(H4P207) 10
실시예 6 100 500 피로인산(H4P207) 10
실시예 7 100 400 폴리인산(H5P3010) 10
실시예 8 100 400 폴리인산(H5P3010) 20
실시예 9 100 400 폴리인산(H5P3010) 30
실시예 10 100 400 폴리인산(H5P3010) 40
실시예 11 100 400 폴리인산(H5P3010) 50
실시예 12 100 100 폴리인산(H5P3010) 10
실시예 13 100 500 폴리인산(H5P3010) 10
비교예 1 100 - - -
비교예 2 100 400 인산(H3PO4) 10
실험예 1: 파과시간 측정
실시예 및 비교예들의 흡착제를 반응기에 담고 반응기에 NH3를 100ppm 포함하는 기체를 0.25m/s로 통과시켜 NH3의 제거율이 99%이 되는 시점까지 걸리는 시간(파과 시간)을 측정하여 아래 표 2 및 도 4에 나타내었다. 실험은 상대습도 45%, 상온에서 수행되었다.
구분 99% 파과시간(min)
실시예 1 45
실시예 7 40
비교예 1 1
비교예 2 30
표 2를 참조하면, 인산 유래 화합물을 첨가하지 않은 비교예 1은 곧바로 파과되어 암모니아 제거 성능이 매우 열위적이고, 인산을 첨가한 비교예 2 역시 피로인산 또는 폴리인산을 함유한 실시예 1 및 7에 비해 짧은 파과시간을 나타냈다.
또한, 실시예 3에 따른 흡착제에 대하여, 암모니아(NH3) 흡착 여부를 확인하기 위하여, 흡착 전후에 실시예 3에 따른 흡착제에 대한 XRD 회절 패턴을 측정하여 도 3에 나타낸다.
도 3을 참고하면, 인산 유래 화합물은 비결정성 물질이어서 XRD 회절 패턴이 나타나지 않지만, NH3와 반응하면서 생성되는 염은 결정성 물질이어서 XRD 회절 패턴이 나타난다. 따라서, 흡착 전에는 (NH4)H3P2O7 피크가 나타나지 않았으나, 흡착 후에는 (NH4)H3P2O7 피크가 확인되었다.
상술한 바와 같이, 도 4에는 실시예 1 내지 13의 측정 결과를 기초로 인산유래 화합물 함량에 따른 파과시간 측정 결과를 나타내었다.
또한 도 4를 참고하면, 실시예들은 인산 유래 화합물이 함유되지 않은 비교예 1에 비해 높은 파과시간을 가진다. 다만, 소성 온도가 150 내지 450℃에 해당하지 않는 실시예 5, 6 및 실시예 12, 13은 동일 조성이나 상기 온도 범위 내에서 소성이 실시된 실시예 1 및 실시예 7에 비해 각각 파과시간이 다소 낮게 나타났다.
실험예 2: 내열성 평가
흡착제의 내열성 평가는 열 중량 분석기(TGA)로 분석하였다. TGA에 흡착제 15 mg을 넣고, Air 분위기 (100 ml/min)에서 상온에서 800℃까지 10℃/min으로 승온하면서 흡착제의 중량 변화를 측정하였다.
실시예 1, 7 및 비교예 1의 흡착제에 대한 내열성 평가 결과는 도 5에 나타낸다.
도 5를 참고하면, 활성탄에 인산 유래 화합물이 담지된 실시예들은 비교예 1에 비해 내열성이 향상되었다.
100: 투기성 몸체 110: 흡착제층

Claims (14)

  1. 활성탄; 및
    상기 활성탄에 담지된 하기 화학식 1의 표시되는 인산 유래 화합물을 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제:
    [화학식 1]
    Hn+2PnO3n+1
    (상기 화학식 1 중, n은 2이상의 정수임).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 인산 유래 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제:
    [화학식 2]
    H4P2O7
    [화학식 3]
    Hm+2PmO3m+1
    (상기 화학식 3 중, m은 3이상의 정수임).
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 10 내지 70중량부로 포함되는, 유해 가스 제거용 흡착제.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 10 내지 50중량부로 포함되는, 유해 가스 제거용 흡착제.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 활성탄의 비표면적은 1,000 내지 3,000 m2/g인, 유해 가스 제거용 흡착제.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 활성탄의 입도는 20 내지 60 mesh인, 유해 가스 제거용 흡착제.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 유해 가스는 암모니아를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제.
  8. 화학식 1의 표시되는 인산 유래 화합물을 포함하는 첨착 조성물을 준비하는 단계; 및
    활성탄에 상기 첨착 조성물을 함침하여 상기 인산 유래 화합물을 첨착시키는 단계를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법:
    [화학식 1]
    Hn+2PnO3n+1
    (상기 화학식 1 중, n은 2이상의 정수임).
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 인산 유래 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법
    [화학식 2]
    H4P2O7
    [화학식 3]
    Hm+2PmO3m+1
    (상기 화학식 3 중, m은 3이상의 정수임).
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 첨착 조성물 중 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량은 9 내지 65 중량%인, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 첨착 조성물 중 상기 화학식 3로 표시되는 화합물의 함량은 11 내지 58 중량%인, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 인산 유래 화합물을 첨착시키는 단계는 상기 활성탄에 상기 첨착 조성물을 함침하는 단계;
    상기 첨착 조성물이 함침된 활성탄을 건조시키는 단계; 및
    상기 건조된 활성탄을 소성하는 단계;를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 소성하는 단계는 상기 건조된 활성탄을 150 내지 450℃의 온도로 소성하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조방법.
  14. 투기성 몸체; 및
    상기 투기성 몸체에 코팅된 청구항 1의 유해 가스 제거용 흡착제를 포함하는, 공기 정화 필터.
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