KR20230010103A - Adsorbent for removal of hazardous gas and air purification filter the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유해 가스 제거용 흡착제 및 이를 포함하는 공기 정화 필터에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 활성탄을 포함하는 유해 가스 제거용 흡착제 및 이를 포함하는 공기 정화 필터에 관한 것이다.The present invention relates to an adsorbent for removing harmful gases and an air purification filter including the same. More specifically, it relates to an adsorbent for removing harmful gases including activated carbon and an air purification filter including the same.
유-무기 유해 가스는 환경 오염을 야기하고 인체의 호흡기, 신경계 등에 독성을 발휘한다.Organic-inorganic harmful gases cause environmental pollution and are toxic to the human respiratory system and nervous system.
유해 가스 제거를 위해 휘발성 유기 화합물(VOCs) 제거 설비가 설치 및 운용되고 있으나, 이로써 모든 유무기 유해 가스를 제거하는 것은 불가능하다.Although volatile organic compounds (VOCs) removal facilities are installed and operated to remove harmful gases, it is impossible to remove all organic and inorganic harmful gases.
특히, 알데히드류의 악취를 유발하는 유해 가스는 분자 크기가 매우 작아 물리적 제거에 한계가 있다.In particular, harmful gases that cause odors of aldehydes have a very small molecular size, and physical removal is limited.
악취를 제거하기 위한 방법으로 다양한 방법이 제시되고 있다. 일반적으로 고온의 열에너지를 이용한 제거 방식, 플라즈마를 이용한 분해 및 전기를 통한 집진 방식이 알려져 있다. Various methods have been proposed as a method for removing the odor. In general, a removal method using high-temperature thermal energy, a decomposition method using plasma, and a dust collection method through electricity are known.
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.In the method using thermal energy, pollutants are removed by burning gas with a high-temperature heat source. In order to remove contaminants, the process cost for heating is high because a temperature higher than the decomposition temperature of the target gas is required. In order to compensate for this, a catalyst is applied, which can lower the process temperature and selectively remove gas. Catalyst performance and lifetime are very important for high process efficiency. However, the catalyst is vulnerable to poisoning, and the differential pressure in the process may increase due to damage. In addition, it is suitable for removing gases at high concentrations, but it is difficult to obtain high efficiency at low concentrations. In order to remove contaminants at room temperature, a large amount of catalyst is required, and accordingly, the size of the process needs to be increased. By-products may also exist depending on the product after the reaction, and additional facilities are required to remove them, resulting in a large facility.
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.The plasma method decomposes harmful gases down to the atomic level through plasma. However, conditions for generating and maintaining plasma are difficult, which increases operating costs. In addition, after being decomposed to the atomic level, pollutants may recombine to generate third pollutants, and ozone is generated after the reaction, requiring additional removal facilities.
전기 집진 방식은 전기를 이용하기 때문에 공정 유지를 위한 비용이 높다. 유기물이나 먼지가 집진 되었을 때 정전기나 스파크에 의한 폭발 위험도 존재한다. Since the electrostatic precipitate method uses electricity, the cost for maintaining the process is high. There is also a risk of explosion due to static electricity or sparks when organic matter or dust is collected.
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.For example, Korean Patent Registration No. 10-2068184 discloses an adsorbent including a carbon-based core and an adsorbent shell, but research and development on a method for increasing harmful gas removal efficiency and reducing operating costs is required. to be.
본 발명의 일 목적은 우수한 제거 성능을 갖는 유해 가스 제거용 흡착제를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an adsorbent for removing harmful gases having excellent removal performance.
본 발명의 일 목적은 우수한 제거 성능을 갖는 공기 정화 필터를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an air purification filter having excellent removal performance.
1. 활성탄; 및1. Activated carbon; and
상기 활성탄에 담지된 고리형 아민계 화합물 및 사슬형(비-고리형) 아민계 화합물 중 적어도 하나의 아민계 화합물을 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제.An adsorbent for removing harmful gases comprising at least one amine-based compound of a cyclic amine-based compound and a chain-type (non-cyclic) amine-based compound supported on the activated carbon.
2. 위 1에 있어서, 상기 고리형 아민계 화합물은 2차 아민계 화합물을 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제.2. The adsorbent for removing harmful gases according to 1 above, wherein the cyclic amine-based compound includes a secondary amine-based compound.
3. 위 1에 있어서, 상기 고리형 아민계 화합물은 질소로 치환된 3원, 5원 또는 6원 고리를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제.3. The adsorbent for removing harmful gases according to 1 above, wherein the cyclic amine compound includes a 3-, 5-, or 6-membered ring substituted with nitrogen.
4. 위 1에 있어서, 상기 고리형 아민계 화합물은 모르폴린(morpholine), 피페라진(piperazine), 피페리딘(piperidine), 피롤(pyrrole), 이미다졸(imidazole), 피롤리딘(pyrrolidine) 및 아지리딘(aziridine) 및 이들의 유도체로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제.4. In the above 1, the cyclic amine compound is morpholine, piperazine, piperidine, pyrrole, imidazole, pyrrolidine and at least one selected from the group consisting of aziridine and derivatives thereof.
5. 위 1에 있어서, 상기 사슬형 아민계 화합물은 1차 아민계 화합물을 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제.5. The adsorbent for removing harmful gases according to 1 above, wherein the chain-type amine-based compound includes a primary amine-based compound.
6. 위 1에 있어서, 상기 사슬형 아민계 화합물은 다가 아민 화합물 및 히드록시기를 갖는 아민 화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제.6. The adsorbent for removing harmful gases according to 1 above, wherein the chain-type amine-based compound includes at least one of a polyvalent amine compound and an amine compound having a hydroxyl group.
7. 위 1에 있어서, 상기 아민계 화합물은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 3 내지 20중량부로 포함되는, 유해 가스 제거용 흡착제.7. The adsorbent for removing harmful gases according to 1 above, wherein the amine-based compound is included in an amount of 3 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the activated carbon.
8. 위 1에 있어서, 상기 유해 가스는 저급 알데히드를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제.8. The adsorbent for removing harmful gases according to 1 above, wherein the harmful gases include lower aldehydes.
9. 고리형 아민계 화합물 및 사슬형 아민계 화합물 중 적어도 하나의 아민계 화합물을 포함하는 첨착 조성물을 준비하는 단계; 및 상기 첨착 조성물로 활성탄에 상기 아민계 화합물을 첨착시키는 단계를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.9. Preparing an adhesive composition containing at least one amine-based compound of a cyclic amine-based compound and a chain-type amine-based compound; and impregnating the amine-based compound on activated carbon with the impregnation composition.
10. 위 9에 있어서, 상기 고리형 아민계 화합물은 2차 아민계 화합물을 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.10. The method for preparing an adsorbent for removing harmful gases according to 9 above, wherein the cyclic amine-based compound includes a secondary amine-based compound.
11. 위 9에 있어서, 상기 고리형 아민계 화합물은 질소로 치환된 3원, 5원 또는 6원 고리 고리를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.11. The method of preparing an adsorbent for removing harmful gases according to 9 above, wherein the cyclic amine compound includes a 3-, 5-, or 6-membered ring substituted with nitrogen.
12. 위 9에 있어서, 상기 고리형 아민계 화합물은 모르폴린(morpholine), 피페라진(piperazine), 피페리딘(piperidine), 피롤(pyrrole), 이미다졸(imidazole), 피롤리딘(pyrrolidine) 및 아지리딘(aziridine) 및 이들의 유도체로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.12. The above 9, wherein the cyclic amine compound is morpholine, piperazine, piperidine, pyrrole, imidazole, pyrrolidine and at least one selected from the group consisting of aziridine and derivatives thereof.
13. 위 9에 있어서, 상기 사슬형 아민계 화합물은 1차 아민계 화합물을 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.13. The method for preparing an adsorbent for removing harmful gases according to 9 above, wherein the chain-type amine-based compound includes a primary amine-based compound.
14. 위 9에 있어서, 상기 사슬형 아민계 화합물은 다가 아민 화합물 및 히드록시기를 갖는 아민 화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.14. The method for preparing an adsorbent for removing harmful gases according to 9 above, wherein the chain-type amine compound includes at least one of a polyvalent amine compound and an amine compound having a hydroxyl group.
15. 위 9에 있어서, 상기 첨착 조성물은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 3 내지 20중량부의 아민계 화합물을 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.15. The method of preparing an adsorbent for removing harmful gases according to 9 above, wherein the impregnated composition includes 3 to 20 parts by weight of an amine compound based on 100 parts by weight of the activated carbon.
16. 투기성 몸체; 및 상기 투기성 몸체에 코팅된 위 1의 유해 가스 제거용 흡착제를 포함하는, 공기 정화 필터.16. Air-permeable body; and the adsorbent for removing harmful gases of the above 1 coated on the air permeable body.
예시적인 실시예들에 따르면, 유해 가스 제거용 흡착제는 아민계 화합물이 담지된 활성탄을 포함한다. 유해 가스(예를 들면, 저급 알데히드)를 고효율로 제거할 수 있다.According to exemplary embodiments, the adsorbent for removing harmful gases includes activated carbon loaded with an amine-based compound. Harmful gases (eg, lower aldehydes) can be removed with high efficiency.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 공기 정화 필터를 나타내는 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing an air purifying filter according to example embodiments.
본 발명의 실시예들은 아민계 화합물이 담지된 활성탄을 포함하는 유해 가스 제거용 흡착제를 제공한다. 유해 가스에 대한 제거 효율이 우수하다.Embodiments of the present invention provide an adsorbent for removing harmful gases including activated carbon loaded with an amine-based compound. Excellent removal efficiency for harmful gases.
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.The adsorbent for removing harmful gases (hereinafter, may be abbreviated as 'adsorbent') may physically and chemically remove harmful gases. The chemical removal may include chemical adsorption of harmful components of the harmful gas.
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.For example, the noxious gas may include an inorganic noxious gas and an organic noxious gas. The noxious gas may include odor causing gas and toxic gas.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 유기 유해 가스는 저급 알데히드를 포함할 수 있다. 상기 저급 알데히드는 탄소수 1 내지 4의 알데히드를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 저급 알데히드는 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 부티르알데히드 또는 이들의 유도체를 포함할 수 있다. 특히, 상기 저급 알데히드는 상온 상에서 기체 상태로 존재하는 포름알데히드, 아세트알데히드 또는 이들의 유도체일 수 있다.In example embodiments, the harmful organic gas may include a lower aldehyde. The lower aldehyde may include an aldehyde having 1 to 4 carbon atoms. For example, the lower aldehyde may include formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde or derivatives thereof. In particular, the lower aldehyde may be formaldehyde, acetaldehyde, or a derivative thereof that exists in a gaseous state at room temperature.
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.Activated carbon may have a large surface area including pores inside the particles. The activated carbon may physically adsorb the harmful gas. For example, the activated carbon may adsorb the harmful gas through a van der Waals bond.
일부 실시예들에 있어서, 상기 활성탄의 입경은 약 0.3 내지 4.75mm일 수 있다. 상기 입경 범위에서 유해 가스에 대한 제거 효율이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 상기 활성탄의 입경은 약 1.70 내지 2.36mm일 수 있다.In some embodiments, the particle diameter of the activated carbon may be about 0.3 to 4.75 mm. In the above particle size range, removal efficiency of harmful gases may be improved. Preferably, the particle diameter of the activated carbon may be about 1.70 to 2.36 mm.
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.For example, the activated carbon may include coconut-based activated carbon, coal-based activated carbon, and the like. The activated carbon may be granular, spherical or pellet. Preferably, the activated carbon may be coconut-based activated carbon.
상기 활성탄은 후술하는 아민계 화합물을 담지하여 첨착 활성탄으로 제공될 수 있다. 상기 아민계 화합물은 유해 가스에 대한 우수한 흡착 성능을 가질 수 있다.The activated carbon may be provided as impregnated activated carbon by supporting an amine-based compound described below. The amine-based compound may have excellent adsorption performance for harmful gases.
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.Chemical adsorption of the noxious gas may be performed by a reduction reaction for the noxious gas. The chemical adsorption may form, for example, a covalent bond and thus have superior fixation power compared to physical adsorption.
상기 저급 알데히드(예를 들면, 아세트알데히드)는 상기 흡착제의 상기 고리형 아민계 화합물에 의해 유발된 환원성 아민화 반응에 의해 환원되어 아민 화합물을 형성할 수 있다.The lower aldehyde (eg, acetaldehyde) may be reduced by a reductive amination reaction induced by the cyclic amine-based compound of the adsorbent to form an amine compound.
예를 들면, 아세트알데히드는 하기 반응식 1의 반응에 의해 화학적으로 제거(흡착)될 수 있다.For example, acetaldehyde may be chemically removed (adsorbed) by the reaction of Scheme 1 below.
[반응식 1][Scheme 1]
CH3CHO + R1R2NH + H2 -> CH3CH2NR1R2 + H2OCH 3 CHO + R 1 R 2 NH + H 2 -> CH 3 CH 2 NR 1 R 2 + H 2 O
반응식 1에 있어서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소 또는 탄화수소기일 수 있다. R1 및 R2 중 적어도 하나는 수소일 수 있다. R1 및 R2가 둘 다 탄화수소기일 경우 서로 연결될 수도 있다.In Scheme 1, R 1 and R 2 may independently represent hydrogen or a hydrocarbon group. At least one of R 1 and R 2 may be hydrogen. When both R 1 and R 2 are hydrocarbon groups, they may be linked to each other.
예를 들면, 반응식 1의 반응을 통해 유해 가스가 물 및 아민 화합물로 변환되어 공기 중으로부터 제거될 수 있다.For example, through the reaction of Scheme 1, harmful gases can be converted into water and amine compounds and removed from the air.
상기 아민계 화합물은 고리형 아민계 화합물 및 사슬형 아민계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 아민계 화합물의 탄소수는 1 내지 12일 수 있다. 예를 들면, 상기 고리형 아민계 화합물은 고리 내에 1 내지 5개의 탄소를 포함할 수 있다.The amine-based compound may include at least one selected from the group consisting of a cyclic amine-based compound and a chain-type amine-based compound. The amine-based compound may have 1 to 12 carbon atoms. For example, the cyclic amine-based compound may include 1 to 5 carbon atoms in the ring.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 고리형 아민계 화합물은 2차 아민계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 고리형 아민계 화합물은 질소 원자에 결합된 수소 원자를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 수소 원자가 저급 알데히드에 공여되고 상기 저급 알데히드가 아민화될 수 있다. In exemplary embodiments, the cyclic amine-based compound may include a secondary amine-based compound. The cyclic amine-based compound may include a hydrogen atom bonded to a nitrogen atom. In this case, the hydrogen atom may be donated to a lower aldehyde and the lower aldehyde may be aminated.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 고리형 아민계 화합물은 질소로 치환된 3원, 5원 또는 6원 고리를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 고리형 아민계 화합물은 6원 고리의 탄소 중 적어도 하나가 질소로 치환된 화합물을 포함할 수 있다. 상기 6원 고리는 질소 및 산소로 함께 치환될 수도 있다.In exemplary embodiments, the cyclic amine-based compound may include a 3-, 5-, or 6-membered ring substituted with nitrogen. Preferably, the cyclic amine-based compound may include a compound in which at least one carbon atom of a 6-membered ring is substituted with nitrogen. The 6-membered ring may be substituted together with nitrogen and oxygen.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 고리형 아민계 화합물은 모르폴린(morpholine), 피페라진(piperazine), 피페리딘(piperidine), 피롤(pyrrole), 이미다졸(imidazole), 피롤리딘(pyrrolidine) 및 아지리딘(aziridine) 및 이들의 유도체로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 모르폴린, 피페리딘 및 피페라진의 경우 6원 고리가 질소 및 산소로 치환되어 아민화 반응성이 우수할 수 있다.In exemplary embodiments, the cyclic amine compound is morpholine, piperazine, piperidine, pyrrole, imidazole, pyrrolidine ) and at least one selected from the group consisting of aziridine and derivatives thereof. Preferably, in the case of morpholine, piperidine and piperazine, the 6-membered ring is substituted with nitrogen and oxygen, so that the amination reactivity may be excellent.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 사슬형 아민계 화합물은 1차 아민계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 사슬형 아민계 화합물은 질소 원자에 결합된 수소 원자를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 수소 원자가 저급 알데히드에 공여되고 상기 저급 알데히드가 아민화될 수 있다.In exemplary embodiments, the chain-type amine-based compound may include a primary amine-based compound. The chain-type amine-based compound may include a hydrogen atom bonded to a nitrogen atom. In this case, the hydrogen atom may be donated to a lower aldehyde and the lower aldehyde may be aminated.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 사슬형 아민계 화합물은 다가 아민 화합물 및 히드록시기를 갖는 아민 화합물을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the chain-type amine-based compound may include a polyvalent amine compound and an amine compound having a hydroxyl group.
상기 다가 아민 화합물은 사슬의 양 말단에 아민기를 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 상기 다가 아민 화합물은 예를 들면, 디에틸렌트리아민을 포함할 수 있다.The polyvalent amine compound may include a compound having amine groups at both ends of the chain. The polyvalent amine compound may include, for example, diethylenetriamine.
상기 히드록시기를 갖는 아민 화합물은 사슬의 양 말단에 각각 히드록시기 및 아민기를 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 상기 히드록시기를 갖는 아민 화합물의 탄소수는 1 내지 6일 수 있다. 예를 들면, 상기 히드록시기를 갖는 아민 화합물은 아미노에탄올을 포함할 수 있다.The amine compound having a hydroxyl group may include a compound having a hydroxyl group and an amine group at both ends of the chain, respectively. The amine compound having a hydroxyl group may have 1 to 6 carbon atoms. For example, the amine compound having a hydroxyl group may include aminoethanol.
상기 고리형 아민계 화합물 및 상기 사슬형 아민계 화합물 중 적어도 하나의 아민계 화합물은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 약 3 내지 20중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위에서 유해 가스 제거 용량 및 효율이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 상기 아민계 화합물은 상기 활성탄 100중량부에 대하여 약 3 내지 15중량부로 포함될 수 있다.At least one amine-based compound of the cyclic amine-based compound and the chain-type amine-based compound may be included in about 3 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the activated carbon. Within the above content range, harmful gas removal capacity and efficiency may be improved. Preferably, the amine-based compound may be included in about 3 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the activated carbon.
일부 실시예들에 있어서, 모르폴린 및 아미노에탄올은 질소 및 산소를 함께 포함하여 저급 알데히드를 효과적으로 제거할 수 있다.In some embodiments, morpholine and aminoethanol can contain nitrogen and oxygen together to effectively remove lower aldehydes.
이하, 예시적인 실시예들에 따른 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for preparing an adsorbent for removing harmful gases according to exemplary embodiments will be described.
고리형 아민계 화합물 및 사슬형 아민계 화합물 중 적어도 하나의 아민계 화합물을 포함하는 첨착 조성물을 준비한다. 상기 첨착 조성물은 활성탄 입자의 외부 표면과 내부 기공 내 표면에 상기 아민계 화합물을 첨착시킬 수 있다.An adhesive composition containing at least one amine-based compound of a cyclic amine-based compound and a chain-type amine-based compound is prepared. The impregnated composition may attach the amine-based compound to the outer surface and inner surface of the inner pores of the activated carbon particles.
일부 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물은 상기 아민계 화합물을 분산 및/또는 용해시킨 용액을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물은 물 또는 유기 용매를 포함할 수 있다.In some embodiments, the additive composition may include a solution in which the amine-based compound is dispersed and/or dissolved. In some embodiments, the additive composition may include water or an organic solvent.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 첨착 조성물은 첨착시키고자 하는 활성탄 100중량부에 대하여 약 3 내지 20중량부의 상기 아민계 화합물을 포함할 수 있다. 상술한 양의 아민계 화합물을 용매에 용해시켜 첨착 조성물을 준비한 후, 활성탄과 혼합, 교반하고 용매를 제거하여 상기 활성탄 100중량부에 대하여 약 3 내지 20중량부의 아민계 화합물을 담지시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 아민계 화합물은 활성탄 100중량부에 대하여 약 3 내지 15중량부로 사용될 수 있다.In exemplary embodiments, the impregnation composition may include about 3 to 20 parts by weight of the amine-based compound based on 100 parts by weight of the activated carbon to be impregnated. After preparing an additive composition by dissolving the above-described amount of the amine-based compound in a solvent, about 3 to 20 parts by weight of the amine-based compound may be supported based on 100 parts by weight of the activated carbon by mixing and stirring with activated carbon and removing the solvent. Preferably, the amine-based compound may be used in about 3 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of activated carbon.
이를 통해 유해 가스 제거용 흡착제를 제조할 수 있다. 용매는 가열 또는 감압 증발에 의해 제거될 수 있다.Through this, an adsorbent for removing harmful gases can be prepared. The solvent can be removed by heating or evaporation under reduced pressure.
예시적인 실시예들에 따른 유해 가스 제거용 흡착제는 공기 정화 필터에 적용될 수 있다.An adsorbent for removing harmful gases according to example embodiments may be applied to an air purifying filter.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 공기 정화 필터를 나타내는 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing an air purifying filter according to example embodiments.
도 1을 참조하면, 공기 정화 필터(10)는 투기성 몸체(100) 및 흡착제층(110)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an
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.The air
예를 들면, 투기성 몸체(100)에 상술한 흡착제를 흡착 및 코팅시켜 흡착제층(110) 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.For example, the
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.1, the adsorbents are shown as covering the entire surface of the air
상기 공기 정화 필터는 상기 활성탄을 통해 유해 가스를 물리적으로 흡착 제거할 수 있으며, 상기 아민계 화합물을 통해 유해 가스를 화학적으로 흡착 제거할 수 있다.The air purification filter can physically adsorb and remove harmful gases through the activated carbon and chemically adsorb and remove harmful gases through the amine-based compound.
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.Hereinafter, experimental examples including specific examples and comparative examples are presented to aid understanding of the present invention, but these are only illustrative of the present invention and do not limit the scope of the appended claims, and the scope and technical spirit of the present invention It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications to the embodiments are possible within the scope, and it is natural that these changes and modifications fall within the scope of the appended claims.
실시예Example
평균 입경 약 2.03mm의 활성탄을 준비하였다. 활성탄 100중량부에 대하여 아래 표 1에 기재된 양의 아민 화합물을 탈이온수와 혼합하여 첨착 조성물을 준비하였다.Activated carbon having an average particle diameter of about 2.03 mm was prepared. An impregnation composition was prepared by mixing an amount of an amine compound shown in Table 1 below with deionized water based on 100 parts by weight of activated carbon.
둥근바닥플라스크에 활성탄을 넣고, 회전증발농축기에 연결한 뒤 진공 상태로 만들었다. 준비된 첨착 조성물을 진공 상태에서 첨가하고 교반하였다. 탈이온수를 증발시켜 아민 화합물이 담지된 유해 가스 제거용 흡착제를 준비하였다.Activated carbon was put into a round-bottom flask, connected to a rotary evaporator, and then vacuumed. The prepared impregnation composition was added and stirred under vacuum. Deionized water was evaporated to prepare an adsorbent for removing harmful gases loaded with an amine compound.
비교예comparative example
실시예 1에 있어서, 아민 화합물이 첨착된 활성탄 대신에 아래 표 1에 기재된 물질을 준비하였다.In Example 1, the materials shown in Table 1 below were prepared instead of the activated carbon impregnated with an amine compound.
실험예Experimental example
실시예 및 비교예들의 흡착제를 반응기에 담고 반응기에 CH3CHO를 20ppm로 포함하는 기체를 0.25m/s로 통과시켜 CH3CHO의 제거율이 70%이 되는 시점까지 걸리는 시간(파과 시간)을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다. 실험은 상대습도 45%, 상온에서 수행되었다.The adsorbents of Examples and Comparative Examples were placed in a reactor and a gas containing 20 ppm of CH 3 CHO was passed through the reactor at 0.25 m/s to measure the time (breakthrough time) required until the removal rate of CH 3 CHO reached 70%. and are shown in Table 1 below. The experiment was performed at 45% relative humidity and room temperature.
표 1을 참조하면, 아민계 화합물이 담지된 실시예들의 활성탄 흡착제의 경우 유해 가스 제거 용량 및 효율이 향상되었다. 특히, 활성탄에 아민계 화합물로서 아미노에탄올을 담지한 경우 유해 가스 제거 용량 및 효율이 비약적으로 향상되었다.Referring to Table 1, in the case of the activated carbon adsorbents of the examples supported with the amine-based compound, harmful gas removal capacity and efficiency were improved. In particular, when aminoethanol was supported on activated carbon as an amine-based compound, the harmful gas removal capacity and efficiency were dramatically improved.
Claims (16)
상기 활성탄에 담지된 고리형 아민계 화합물 및 사슬형(비-고리형) 아민계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 아민계 화합물을 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제.
activated carbon; and
An adsorbent for removing harmful gases, comprising at least one amine-based compound selected from the group consisting of cyclic amine-based compounds and chain-type (non-cyclic) amine-based compounds supported on the activated carbon.
The adsorbent for removing harmful gases according to claim 1, wherein the cyclic amine-based compound includes a secondary amine-based compound.
The adsorbent for removing harmful gases according to claim 1, wherein the cyclic amine-based compound includes a 3-, 5-, or 6-membered ring substituted with nitrogen.
The method according to claim 1, wherein the cyclic amine compound is morpholine, piperazine, piperidine, pyrrole, imidazole, pyrrolidine and ajiri An adsorbent for removing harmful gases, comprising at least one selected from the group consisting of aziridine and derivatives thereof.
The adsorbent for removing harmful gases according to claim 1, wherein the chain-type amine-based compound includes a primary amine-based compound.
The adsorbent for removing harmful gases according to claim 1, wherein the chain-type amine compound includes at least one of a polyvalent amine compound and an amine compound having a hydroxyl group.
The adsorbent for removing harmful gases according to claim 1, wherein the amine-based compound is included in an amount of 3 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the activated carbon.
The adsorbent for removing harmful gases according to claim 1, wherein the harmful gases include lower aldehydes.
상기 첨착 조성물로 활성탄에 상기 아민계 화합물을 첨착시키는 단계를 포함하는, 유해 가스 제거용 흡착제의 제조 방법.
Preparing an adhesive composition containing at least one amine-based compound of a cyclic amine-based compound and a chain-type amine-based compound; and
A method for producing an adsorbent for removing harmful gases, comprising the step of impregnating the amine-based compound on activated carbon with the impregnation composition.
The method of claim 9, wherein the cyclic amine-based compound includes a secondary amine-based compound.
The method according to claim 9, wherein the cyclic amine-based compound includes a nitrogen-substituted 3-membered, 5-membered or 6-membered ring ring.
The method according to claim 9, wherein the cyclic amine compound is morpholine, piperazine, piperidine, pyrrole, imidazole, pyrrolidine, and ajiri A method for preparing an adsorbent for removing harmful gases, comprising at least one selected from the group consisting of aziridine and derivatives thereof.
The method of claim 9, wherein the chain-type amine-based compound includes a primary amine-based compound.
The method of claim 9, wherein the chain-type amine-based compound includes at least one of a polyvalent amine compound and an amine compound having a hydroxyl group.
The method of claim 9, wherein the impregnated composition comprises 3 to 20 parts by weight of an amine compound based on 100 parts by weight of the activated carbon.
상기 투기성 몸체에 코팅된 청구항 1의 유해 가스 제거용 흡착제를 포함하는, 공기 정화 필터.air permeable body; and
An air purifying filter comprising the adsorbent for removing harmful gases of claim 1 coated on the air permeable body.
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| KR1020210089850A KR20230010103A (en) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | Adsorbent for removal of hazardous gas and air purification filter the same |
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| KR102068184B1 (en) | 2017-09-29 | 2020-01-20 | 엘지전자 주식회사 | Adsorber system for removing volatility organic compound |
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2021
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