KR20230148454A - Photocatalytic deodorizer based on activated carbon fiber - Google Patents

Photocatalytic deodorizer based on activated carbon fiber Download PDF

Info

Publication number
KR20230148454A
KR20230148454A KR1020220046803A KR20220046803A KR20230148454A KR 20230148454 A KR20230148454 A KR 20230148454A KR 1020220046803 A KR1020220046803 A KR 1020220046803A KR 20220046803 A KR20220046803 A KR 20220046803A KR 20230148454 A KR20230148454 A KR 20230148454A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photocatalyst
sheet
activated carbon
carbon fiber
acf
Prior art date
Application number
KR1020220046803A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
전영일
Original Assignee
전영일
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 전영일 filed Critical 전영일
Priority to KR1020220046803A priority Critical patent/KR20230148454A/en
Publication of KR20230148454A publication Critical patent/KR20230148454A/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/01Deodorant compositions
    • A61L9/014Deodorant compositions containing sorbent material, e.g. activated carbon
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18Radiation
    • A61L9/20Ultra-violet radiation
    • A61L9/205Ultra-violet radiation using a photocatalyst or photosensitiser
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/10Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering
    • F24F8/15Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering by chemical means
    • F24F8/167Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering by chemical means using catalytic reactions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/20Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by sterilisation
    • F24F8/22Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by sterilisation using UV light
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10Apparatus features
    • A61L2209/14Filtering means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/20Method-related aspects
    • A61L2209/22Treatment by sorption, e.g. absorption, adsorption, chemisorption, scrubbing, wet cleaning

Abstract

본 발명의 활성탄소섬유 기반 광촉매 탈취기는 광촉매 물질이 코팅된 주름형 ACF기반 광촉매 시트와, 이 광촉매 시트의 일측에 배치되고 복수의 LED 어레이들이 배열된 메쉬 스크린으로 구성된 광모듈을 포함하고, 기체의 흐름방향에서 바라본 광촉매 시트의 골과 마루에는 복수의 통기공들이 펀칭되어 있고, 상기 복수의 LED 어레이 중 제1 어레이는 상기 주름 시트의 골을 향해 조사하도록 배열되고, 제2 어레이는 상기 마루에 형성된 통기공을 통해 상기 광촉매 시트의 이면을 조사하도록 배열되어 있다.The activated carbon fiber-based photocatalyst deodorizer of the present invention includes an optical module consisting of a wrinkled ACF-based photocatalyst sheet coated with a photocatalyst material, a mesh screen disposed on one side of the photocatalyst sheet and a plurality of LED arrays arranged, and A plurality of ventilation holes are punched in the valleys and ridges of the photocatalyst sheet as viewed from the flow direction, a first array of the plurality of LED arrays is arranged to irradiate toward the valleys of the corrugated sheet, and a second array is formed on the ridge. It is arranged to irradiate the back surface of the photocatalyst sheet through the ventilation hole.

Description

활성탄소섬유 기반 광촉매 탈취기{Photocatalytic deodorizer based on activated carbon fiber}Photocatalytic deodorizer based on activated carbon fiber}

본 발명은 활성탄소섬유(activated carbon fiber:ACF)에 광촉매 물질을 고정시킨 활성탄소섬유 기반 광촉매 탈취기에 관한 것이다.The present invention relates to an activated carbon fiber-based photocatalyst deodorizer in which a photocatalyst material is fixed to activated carbon fiber (ACF).

대기와 수질 오염은 지구의 생태계를 심각하게 파괴하며 지속 가능한 환경을 위협하고 있다. 이를 극복하기 위해 탄소 제로와 같은 오염원의 근원적 감소는 물론, 오염물의 현실적 제거를 위해 다양한 수단들이 동원되고 있다. 그 중에서도 자외선을 이용한 직접 살균이나 광촉매의 광분해 작용을 통해 다양한 오염원을 분해하여 대기나 수질을 정화시키는 기술이 각광을 받고 있다. Air and water pollution is seriously destroying the Earth's ecosystem and threatening a sustainable environment. To overcome this, various means are being mobilized to not only fundamentally reduce pollutants such as zero carbon, but also realistically eliminate pollutants. Among them, technologies that purify air or water quality by decomposing various pollutants through direct sterilization using ultraviolet rays or photodecomposition of photocatalysts are receiving attention.

종래 자외선에 의한 직접 살균방식은 안전성을 위해 밀폐된 공간에서 사용되나 인체에 해로운 오존 발생이라는 문제가 있다. 자외선에 의한 직접 살균 외에, 자외선 또는 가시광선에 의해 활성화된 광촉매 물질은 유기물의 광분해를 통해 미생물은 물론 유해 유기화합물을 이산화탄소와 물로 분해하는 친환경 정화기술로 평가받고 있다. 광촉매는 광화학과 촉매가 결합된 의미로 빛에너지에 의하여 활성화되는 촉매를 말한다. 특히, 광촉매는 활성화되면 광촉매 표면에서 강한 산화 및 환원력을 가지기 때문에 여러 분야에 적용이 가능하며, 유기물 분해능이 뛰어나서 대기 정화 기능 및 수중 난분해성 유해물질 제거 기능을 갖고 있다. 광촉매 물질로는 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 황화카드뮴(CdS), 산화지르코늄(ZrO2), 산화바나듐(V2O2), 산화텅스텐(WO3) 등과 페로브스카이트형 복합금속산화물(SrTiO3) 등이 있다.Conventionally, direct sterilization using ultraviolet rays is used in closed spaces for safety reasons, but it has the problem of generating ozone, which is harmful to the human body. In addition to direct sterilization by ultraviolet rays, photocatalytic materials activated by ultraviolet rays or visible rays are evaluated as an eco-friendly purification technology that decomposes microorganisms and harmful organic compounds into carbon dioxide and water through photodecomposition of organic matter. Photocatalyst is a combination of photochemistry and catalyst and refers to a catalyst that is activated by light energy. In particular, photocatalysts can be applied to various fields because they have strong oxidation and reduction power on the surface of the photocatalyst when activated, and have excellent organic matter decomposition functions, so they have the function of purifying the air and removing hazardous substances that are difficult to decompose in water. Photocatalyst materials include titanium dioxide (TiO2), zinc oxide (ZnO), cadmium sulfide (CdS), zirconium oxide (ZrO2), vanadium oxide (V2O2), tungsten oxide (WO3), and perovskite-type composite metal oxide (SrTiO3). etc.

이와 같은 광촉매 물질은 기본적으로 광촉매 담지체, 광원 및 정화대상 유체라는 3가지 파라미터들이 다음과 같은 상호관계를 충족해야 높은 반응성을 유지할 수 있다.Such photocatalytic materials can maintain high reactivity when the following three parameters, namely the photocatalyst carrier, light source, and purification target fluid, are fundamentally satisfied.

Ⅰ. 광촉매 담지체Ⅰ. Photocatalyst carrier

(1) 광촉매 물질은 담지체(support)에 효과적으로 고정되어야 한다. (1) The photocatalyst material must be effectively fixed to the support.

광촉매 물질은 분말 형태로 사용되는 경우 비표면적이 높아 광활성은 우수하지만, 정화 후에 광촉매 분말을 정화 대상 유체와 분리하여 회수하기 어려운 단점이 있으므로, 일반적으로 광촉매 물질은 담지체에 박막(thin film)형태로 고정된다. 광촉매 담지체로는 세라믹, 활성탄, 유리, 제올라이트, 스테인레스 스틸, 복합재 등이 사용된다. 이러한 담지체의 재질이나 물성에 따라 다양한 광촉매 박막의 고정화 기술이 적용된다. 광촉매 고정화 기술은 졸겔법, 딥코팅, 함침법, 수열법, 전기화학법, 화학기상증착법, 전기영동침착법 등이 사용된다.When used in powder form, photocatalyst materials have excellent photoactivity due to their high specific surface area. However, there is a disadvantage in that it is difficult to separate the photocatalyst powder from the fluid to be purified and recover it after purification. Therefore, photocatalyst materials are generally in the form of a thin film on a carrier. is fixed. Photocatalyst carriers include ceramics, activated carbon, glass, zeolite, stainless steel, and composite materials. Depending on the material or physical properties of the support, various photocatalyst thin film immobilization technologies are applied. Photocatalyst immobilization technologies include sol-gel method, dip coating, impregnation method, hydrothermal method, electrochemical method, chemical vapor deposition method, and electrophoretic deposition method.

일반적으로 범용되고 있는 종래의 딥코팅 방법은 DP25 등의 TiO2 분말을 바인더 및 분산제 등에 혼합한 슬러리 용액에 세라믹 허니컴 등의 담지체를 침지시킨 후 건조 및 소성시키는 슬러리 코팅 공정을 거치지만, 광촉매 분말이 코팅과정에서 응집되어 비표면적이 낮아져 광활성이 낮고, 그마저도 자외선에 일정기간 노출되면 바인더가 분해되어 광촉매 물질이 담지체에서 탈리되므로 광촉매 기능을 상실하는 등 내구성에 문제가 있었다.The conventional dip coating method, which is generally used, involves a slurry coating process in which a carrier such as ceramic honeycomb is immersed in a slurry solution in which TiO2 powder such as DP25 is mixed with a binder and a dispersant, and then dried and fired. However, the photocatalyst powder is The specific surface area was lowered due to agglomeration during the coating process, resulting in low photoactivity, and even then, when exposed to ultraviolet rays for a certain period of time, the binder was decomposed and the photocatalyst material was detached from the carrier, causing durability problems such as loss of photocatalytic function.

(2) 담지체의 형태가 유로와 광로에 적합해야 한다.(2) The shape of the carrier must be suitable for the flow path and optical path.

광촉매의 광화학 반응은 광촉매의 광활성 부위(active sites)에서 일어나므로 담지체의 형태는 광이 도달할 수 있으면서 정화 대상 유체가 유동저항을 덜 받을 수 있는 형태이어야 한다. 담지체의 형태는 평판형, 주름 시트, 구형 비드, 허니컴, 발포체, 부직포, 와이어메쉬 등을 포함한다. 일반적으로 냉장고 제균탈취기의 경우 허니컴 형태가 사용되고, 공기청정기 광촉매 제균탈취기의 경우 세라믹 비드가 담지체로 사용된다. Since the photochemical reaction of a photocatalyst occurs at the photoactive sites of the photocatalyst, the shape of the carrier must be such that light can reach it and the fluid to be purified experiences less flow resistance. The form of the carrier includes flat, corrugated sheets, spherical beads, honeycomb, foam, non-woven fabric, wire mesh, etc. Generally, in the case of refrigerator sterilization and deodorizers, a honeycomb type is used, and in the case of air purifier photocatalyst sterilization and deodorizers, ceramic beads are used as a carrier.

(3) 광촉매 물질은 높은 비표면적(specific surface area)을 갖도록 담지체 표면에 메조포러스하게 고정되어야 한다. (3) The photocatalyst material must be mesoporously fixed to the surface of the carrier to have a high specific surface area.

담지체에 고정된 광촉매 물질에 미세기공(micropore)과 중위기공(mesopore)이 계층적으로 형성되는 나노어레이 구조(나노와이어, 나노로드, 나노튜브, 나노벨트 등)로 성장되는 경우, 광 흡수, 처리 유체의 흡착은 물론 광화학 반응물의 확산에 유리하므로 광활성이 높아지는 효과가 있다.When grown in a nanoarray structure (nanowire, nanorod, nanotube, nanobelt, etc.) in which micropores and mesopores are hierarchically formed on a photocatalyst material fixed to a carrier, light absorption, This has the effect of increasing photoactivity because it is advantageous not only for the adsorption of the processing fluid but also for the diffusion of photochemical reactants.

종래의 광촉매 반응기는 코팅기술의 부족, 담지체 선택의 제한, 나노구조 필름의 대량 조제기술이 부족해서 광촉매 자체의 반응성이 산업계의 수요에 부응하지 못하는 문제점이 있었다.Conventional photocatalyst reactors had problems in that the reactivity of the photocatalyst itself did not meet industrial demands due to a lack of coating technology, limitations in the selection of carriers, and a lack of mass preparation technology for nanostructured films.

Ⅱ. 광원Ⅱ. light source

광 경로는 광원의 종류와 위치, 그리고 담지체의 형상에 의해 제약을 받는다. 광원의 빛이 광촉매 구조물의 표면에 효율적으로 조사되도록 광원이 배치되어야 한다. The optical path is limited by the type and location of the light source and the shape of the carrier. The light source must be arranged so that the light from the light source is efficiently irradiated to the surface of the photocatalyst structure.

(1) 광원의 종류(1) Type of light source

광원은 태양광과 인공광(점광원, 면광원)으로 분류되고, 파장에 따라 자외선, 가시광선, 적외선 등으로 구분된다. 인공광으로는 일반적으로 UV광이 이용되지만 자외선이 5% 미만인 태양광을 이용하는 경우, 가시광 반응 광촉매 물질이 바람직하고, 광원의 수명과 형상 자유도라는 측면에서 UV LED가 UV 램프에 비해 상용화에 유리하다. Light sources are classified into sunlight and artificial light (point light sources, surface light sources), and are classified into ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays depending on the wavelength. UV light is generally used as artificial light, but when using sunlight with less than 5% ultraviolet rays, a visible light-reactive photocatalyst material is preferable, and UV LEDs are more advantageous for commercialization than UV lamps in terms of the lifespan of the light source and freedom of shape.

(2) 광원의 위치(2) Location of light source

광원의 위치가 정화 대상의 유로 안에 있거나 유로 밖에 있을 수 있다. 두꺼운 세라믹 허니컴의 경우, 광로가 허니컴 채널의 중간에서 차단될 수도 있으므로 세라믹 허니컴의 양측에 각각 광원을 배치할 수 있으며, 원통형 발포체의 경우, 광원은 원통 중심에 배치될 수 있다. The location of the light source may be within or outside the flow path to be purified. In the case of a thick ceramic honeycomb, the light path may be blocked in the middle of the honeycomb channel, so the light source can be placed on both sides of the ceramic honeycomb, and in the case of a cylindrical foam, the light source can be placed in the center of the cylinder.

Ⅲ. 정화 대상(기체 또는 액체)의 유로Ⅲ. Flow path of purification target (gas or liquid)

정화 대상 유체의 광화학적 반응은 광촉매 구조물의 광활성화된 표면에서 일어나므로, 정화 대상 유체가 광촉매 표면과 균일하게 충분히 접촉하도록 유로가 디자인되어야 한다. 다른 한편으로, 정화 대상 유체의 시간당 처리량을 고려하여 광촉매 담지체에 의한 유동저항을 최소화시키면서도 충분한 접촉이 이루어지도록 유로가 최적화되어야 한다.Since the photochemical reaction of the fluid to be purified occurs on the photoactivated surface of the photocatalyst structure, the flow path must be designed so that the fluid to be purified sufficiently and uniformly contacts the photocatalyst surface. On the other hand, considering the hourly throughput of the fluid to be purified, the flow path must be optimized to ensure sufficient contact while minimizing the flow resistance caused by the photocatalyst carrier.

종래의 광촉매 구조물은, 도 1에 도시한 바와 같이, 오염된 기체 내 먼지나 보풀 등을 제거하는 프리필터, 광촉매 물질에 의한 탈취나 제균기능을 수행하는 광촉매 구조물, 광촉매 구조물에 광을 조사하는 광 모듈, 기체를 유동시키는 전용팬이 순차로 배열된다. 프리필터는 냉장고 탈취기의 경우 먼지나 곰팡이를 걸러내는 단순 기능이지만, 공기 청정기의 경우는 걸러내는 입자의 크기나 종류에 따라 다양한 집진 필터와 헤파 필터가 복수로 배열될 수 있다. 사용환경에 따라 광 모듈은 광촉매 구조물의 적어도 일측에 배열될 수 있다. 예컨대, 대용량 공기 청정기의 경우에는 양측에 배열되며, 냉장고 제균탈취기의 경우에는 어느 일방에 배치된다.As shown in Figure 1, the conventional photocatalyst structure includes a pre-filter that removes dust or fluff in the contaminated gas, a photocatalyst structure that performs a deodorizing or sterilizing function by a photocatalyst material, and a light irradiating the photocatalyst structure with light. The modules and dedicated fans that flow the gas are arranged in sequence. In the case of a refrigerator deodorizer, the pre-filter is a simple function that filters out dust or mold, but in the case of an air purifier, a plurality of various dust collection filters and HEPA filters can be arranged depending on the size or type of particles to be filtered. Depending on the usage environment, the optical module may be arranged on at least one side of the photocatalyst structure. For example, in the case of a large-capacity air purifier, they are arranged on both sides, and in the case of a refrigerator sterilizing deodorizer, they are arranged on one side.

종래 냉장고용 광촉매 탈취기는 도 2a에 도시한 대로, 일반적으로 허니컴 형태의 활성탄이나 세라믹에 광촉매 물질을 코팅하여 사용되고 있지만, 냄새물질이나 박테리아 등의 흡착력이 약해서 ppb 단위의 희박기체(예컨대, 메틸머캅탄 등)에 대하여는 탈취 성능이 부족하고, 광촉매 물질의 고정시에 사용하는 바인더가 UV광에 의해 열화되어 광촉매 물질이 탈리되는 문제가 발생한다. 이는 결국 광촉매 탈취기의 내구성 문제로 사용중에 교체해야 하는 문제가 발생한다. 또한, 허니컴 필터의 경우, 채널 직경이 작거나 길이가 늘어날수록 채널 내부에 광촉매를 코팅하기는 어려워지며, 채널 내부에 도달하는 광량이 적어지는 문제가 있다. 그러므로, 채널 내부로 일정한 광량을 확보하기 위해 허니컴의 두께(즉, 채널의 길이)와 채널의 직경은 제한될 수 밖에 없다. As shown in Figure 2a, conventional photocatalytic deodorizers for refrigerators are generally used by coating honeycomb-shaped activated carbon or ceramic with a photocatalytic material. However, the adsorption power of odorous substances or bacteria is weak, so rare gases in the ppb unit (e.g., methyl mercaptan) are used. etc.), the deodorizing performance is insufficient, and the binder used to fix the photocatalyst material is deteriorated by UV light, causing a problem of detachment of the photocatalyst material. This ultimately results in the photocatalyst deodorizer having to be replaced during use due to durability issues. Additionally, in the case of a honeycomb filter, as the channel diameter becomes smaller or the length increases, it becomes more difficult to coat the inside of the channel with a photocatalyst, and the amount of light reaching the inside of the channel decreases. Therefore, in order to secure a constant amount of light inside the channel, the thickness of the honeycomb (i.e., the length of the channel) and the diameter of the channel must be limited.

또한, 도 2b와 같은 주름 필터의 경우, 일반 활성탄에 특정화학물질을 첨착하여 황화수소나 아황산가스 및 머캅탄류 등 산성가스류의 제거와 암모니아, 메틸아민류 등의 알카리성 가스제거에 사용하기 위하여 첨착 활성탄을 극세사 부직포 사이에 접착시켜 탈취필터로 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 탈취필터는 일정 기간 사용후에는 분말 활성탄의 흡착 과포화로 인해 흡착 기능을 상실하는 경우 오히려 미생물 번식이나 악취 발생 우려가 있어 교체되어야 한다. 순수 활성탄소섬유(ACF) 펠트의 경우, 두께는 1~10T 까지 다양하며 활성탄에 비해 10~100배의 흡착속도에 10배 이상의 흡착용량으로 ACF 양면에 부직포를 처리하거나 바인더를 사용하여 정형된 형태로 만들어 탈취 탈색의 흡착필터로 사용된다. 이러한 ACF기반 탈취필터도 일반적으로 일정 기간 사용후에는 흡착 과포화에 의해 흡착 기능을 상실하는 경우 오히려 미생물 번식이나 악취 발생 우려가 있어 교체되어야 한다. 이를 해결하기 위해 순수 ACF 펠트에 은나노 처리나 광촉매 코팅을 통해 기능성 ACF 필터를 제조할 수는 있다. 하지만, ACF 펠트에 광촉매 물질을 코팅하는 경우, UV광의 광로나 기체의 유로 디자인의 최적화, 효율적인 광촉매 물질 코팅과 같은 새로운 파라미터들로 인하여 ACF를 광촉매 주름 필터로 사용된 사례는 찾아 보기 힘들다. In addition, in the case of a pleated filter as shown in Figure 2b, specific chemicals are impregnated on general activated carbon to remove acidic gases such as hydrogen sulfide, sulfur dioxide, and mercaptans, and to remove alkaline gases such as ammonia and methylamine. It is common to use it as a deodorizing filter by attaching it between microfiber non-woven fabrics. If this deodorizing filter loses its adsorption function after being used for a certain period of time due to adsorption supersaturation of the powdered activated carbon, it must be replaced as there is a risk of microbial growth or odor generation. In the case of pure activated carbon fiber (ACF) felt, the thickness varies from 1 to 10T, and has an adsorption speed of 10 to 100 times that of activated carbon and an adsorption capacity of more than 10 times that of activated carbon. It is shaped by treating non-woven fabric on both sides of ACF or using a binder. It is used as an adsorption filter for deodorizing and discoloring. These ACF-based deodorizing filters generally lose their adsorption function due to adsorption supersaturation after being used for a certain period of time, and must be replaced as there is a risk of microbial growth or odor generation. To solve this problem, a functional ACF filter can be manufactured through silver nano treatment or photocatalyst coating on pure ACF felt. However, when coating photocatalyst materials on ACF felt, it is difficult to find cases of ACF being used as a photocatalyst wrinkle filter due to new parameters such as optimization of the optical path of UV light or gas flow path design, and efficient coating of photocatalyst materials.

반면에, 도 2c와 같은 비드형 구조물의 경우, 세라믹, 제올라이트 등의 비드 표면에 FB CVD 또는 LBL CVD 증착기술을 이용하여 광촉매 물질을 균일하게 형성하고 메쉬스크린 케이스에 일정 두께로 적층하여 패킹하는 복잡한 공정을 거쳐 제조되지만, 주름형 담지체에 비해 유동 저항이 적어 공기 청정기든 정수기든 광촉매 담지체로 사용되고 있다. 하지만, 이와 같은 광촉매 비드의 경우 유동성을 확보하는 대신 경제성이 없으며, 슬러리 코팅에 의한 허니컴 광촉매 모듈과 마찬가지로 내구성이 짧고 반응성이 저조하다는 문제가 있다.On the other hand, in the case of a bead-type structure as shown in Figure 2c, the photocatalyst material is uniformly formed on the surface of a bead of ceramic, zeolite, etc. using FB CVD or LBL CVD deposition technology, and a complex layer is stacked and packed in a mesh screen case to a certain thickness. Although it is manufactured through a process, it has less flow resistance than a wrinkle-shaped support, so it is used as a photocatalyst support in air purifiers and water purifiers. However, in the case of such photocatalyst beads, it is not economical to secure fluidity, and, like honeycomb photocatalyst modules using slurry coating, there are problems of short durability and low reactivity.

따라서, 냄새물질의 흡착량과 흡착속도가 가장 우수한 활성탄소섬유 펠트를 광촉매 담지체로 사용하되, 광원의 효율적인 배치를 통해 광흡수를 극대화하고, 오염 기체의 압력 강하(유동 저항)를 최소화하도록 광촉매 탈취기의 구성을 획기적으로 개선할 필요가 있다.Therefore, activated carbon fiber felt, which has the highest adsorption amount and speed of odorous substances, is used as a photocatalyst carrier, while maximizing light absorption through efficient arrangement of the light source and photocatalyst deodorization to minimize the pressure drop (flow resistance) of polluting gases. There is a need to dramatically improve the composition of the device.

대한민국 등록특허 제10-1887621호Republic of Korea Patent No. 10-1887621 대한민국 등록특허 제10-2138163호Republic of Korea Patent No. 10-2138163

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 활성탄소섬유의 유동 저항을 저감하고 광촉매 표면과 오염 기체와의 접촉시간을 증가시키는 활성탄소섬유 기반 광촉매 탈취기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above-described conventional problems. The purpose of the present invention is to provide an activated carbon fiber-based photocatalyst deodorizer that reduces the flow resistance of activated carbon fiber and increases the contact time between the photocatalyst surface and polluting gas. The purpose is to provide.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시예에 따라 제공되는 활성탄소섬유 기반 광촉매 탈취기는 광촉매 물질이 코팅된 주름형 ACF기반 광촉매 시트와, 이 광촉매 시트의 일측에 배치되고 복수의 LED 어레이들이 배열된 메쉬 스크린으로 구성된 광모듈을 포함하고, 기체의 흐름방향에서 바라본 광촉매 시트의 골에는 복수의 통기공들이 펀칭되어 있고, 상기 복수의 LED 어레이는 상기 주름 시트의 골을 향해 조사하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the activated carbon fiber-based photocatalyst deodorizer provided according to the first embodiment of the present invention includes a wrinkled ACF-based photocatalyst sheet coated with a photocatalyst material, disposed on one side of the photocatalyst sheet, and a plurality of LED arrays. It includes an optical module composed of arranged mesh screens, a plurality of ventilation holes are punched in the valleys of the photocatalyst sheet viewed from the gas flow direction, and the plurality of LED arrays are arranged to irradiate toward the valleys of the corrugated sheet. It is characterized by

본 발명의 제2 실시예에 따라 제공되는 ACF기반 광촉매 탈취기는 광촉매 물질이 코팅된 주름형 ACF기반 광촉매 시트와, 이 광촉매 시트의 일측에 배치되고 복수의 LED 어레이들이 배열된 메쉬 스크린으로 구성된 광모듈을 포함하고, 기체의 흐름방향에서 바라본 광촉매 시트의 골과 마루에는 복수의 통기공들이 펀칭되어 있고, 상기 복수의 LED 어레이 중 제1 어레이는 상기 주름 시트의 골을 향해 조사하도록 배열되고, 제2 어레이는 상기 마루에 형성된 통기공을 통해 상기 광촉매 시트의 이면을 조사하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.The ACF-based photocatalyst deodorizer provided according to the second embodiment of the present invention is an optical module consisting of a wrinkled ACF-based photocatalyst sheet coated with a photocatalyst material and a mesh screen disposed on one side of the photocatalyst sheet and having a plurality of LED arrays arranged. A plurality of ventilation holes are punched in the valleys and peaks of the photocatalyst sheet as viewed from the gas flow direction, a first array of the plurality of LED arrays is arranged to irradiate toward the valleys of the corrugated sheet, and a second LED array includes The array is arranged to irradiate the back surface of the photocatalyst sheet through a ventilation hole formed in the floor.

본 발명의 ACF기반 광촉매 탈취기는 ACF의 우수한 흡착속도를 이용해서 빠른 탈취효과를 나타내며 광촉매작용을 통한 흡착포화를 방지할 수 있어 광촉매 탈취기의 성능을 반영구적으로 유지할 수 있다. The ACF-based photocatalytic deodorizer of the present invention exhibits a rapid deodorizing effect by utilizing the excellent adsorption speed of ACF and can prevent adsorption saturation through photocatalysis, thereby maintaining the performance of the photocatalytic deodorizer semi-permanently.

또한, 본 발명의 ACF기반 광촉매 탈취기의 제2 실시예에 따르면, 주름형 광촉매 시트의 마루에 형성된 통기공을 통해 광촉매 시트의 이면을 조사할 수 있어 일측의 광모듈만으로도 광촉매 시트의 양면을 조사할 수 있다. 이로써 광촉매 시트의 전후면 모두를 광활성 부위로 사용할 수 있다.In addition, according to the second embodiment of the ACF-based photocatalyst deodorizer of the present invention, the back side of the photocatalyst sheet can be irradiated through the ventilation hole formed at the bottom of the corrugated photocatalyst sheet, so both sides of the photocatalyst sheet can be irradiated with only one optical module. can do. As a result, both the front and back surfaces of the photocatalyst sheet can be used as photoactive sites.

도 1은 종래의 광촉매 탈취기의 구성요소들의 배열을 보여주는 개략도이다.
도 2a 내지 도 2c는 기존 탈취기 필터의 유형들로서, 도 2a는 세라믹 허니컴, 도 2b는 주름시트, 도 2c는 세라믹 볼 비드를 보여준다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 디자인된 주름형 광촉매 시트의 전체 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4a는 통기공의 배열을 보여주는 도 3에 도시된 주름형 광촉매 시트의 평면도이고, 도 4b는 광 모듈과 광촉매 시트가 결합된 본 발명의 광촉매 탈취기의 종단면도로서, LED어레이와 골 통기공의 배열을 보여준다.
도 5a는 주름시트의 마루에 추가로 형성된 통기공의 배열을 보여주는 제2 실시예에 따른 광촉매 시트의 평면도이고, 도 5b는 광 모듈과 광촉매 시트가 결합된 본 발명의 광촉매 탈취기의 종단면도로서, LED어레이와 통기공의 배열을 보여준다.
도 6은 메쉬 스크린위에 복수의 LED 어레이들이 배열된 광모듈의 평면도이다.
Figure 1 is a schematic diagram showing the arrangement of components of a conventional photocatalytic deodorizer.
Figures 2a to 2c show types of existing deodorizer filters, with Figure 2a showing a ceramic honeycomb, Figure 2b showing a pleated sheet, and Figure 2c showing a ceramic ball bead.
Figure 3 is a perspective view showing the overall appearance of a wrinkled photocatalyst sheet designed according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4A is a plan view of the wrinkled photocatalyst sheet shown in FIG. 3 showing the arrangement of the ventilation holes, and FIG. 4B is a longitudinal cross-sectional view of the photocatalyst deodorizer of the present invention in which the optical module and the photocatalyst sheet are combined, including the LED array and the valley ventilation holes. shows the array.
Figure 5a is a plan view of the photocatalyst sheet according to the second embodiment showing the arrangement of ventilation holes additionally formed at the bottom of the corrugated sheet, and Figure 5b is a longitudinal cross-sectional view of the photocatalyst deodorizer of the present invention in which the optical module and the photocatalyst sheet are combined. , shows the arrangement of the LED array and ventilation holes.
Figure 6 is a plan view of an optical module in which a plurality of LED arrays are arranged on a mesh screen.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예의 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, preferred embodiments that enable those skilled in the art to easily practice the present invention will be described in detail. However, when explaining in detail the operating principle of a preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.In addition, the same reference numerals are used for parts that perform similar functions and actions throughout the drawings.

덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 이외에 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, when a part is said to be "connected" to another part throughout the specification, this includes not only cases where it is directly connected, but also cases where it is indirectly connected through other components in between. In addition, “including” a certain component does not mean excluding other components, unless specifically stated to the contrary, but rather means that other components may be further included.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따라 디자인된 ACF기반 주름시트(100)의 전체를 보여주는 사시도이다. 주름시트에는 공지의 광촉매 물질이 코팅되어 있다. 주름시트는 골(102)과 마루(104)가 반복되는 구조이며, 양면에 부직포 처리를 하거나 바인더 처리를 통해 정형화시키거나 후술하는 홀더로 주름시트의 이면을 지탱시킬 수도 있다.Figure 3 is a perspective view showing the entire ACF-based corrugated sheet 100 designed according to the first embodiment of the present invention. The corrugated sheet is coated with a known photocatalyst material. The pleated sheet has a structure in which the valleys 102 and ridges 104 are repeated, and the back side of the pleated sheet can be treated with non-woven fabric on both sides, standardized through binder treatment, or supported on the back side of the pleated sheet with a holder described later.

도 4a는 주름시트의 평면을 나타내며 골(102)에 다수의 통기공들(110)이 천공되어 있어 기체의 유동 저항을 저감시킨다. 기체가 골방향으로 흐르면서 와류가 되어 ACF 표면과의 접촉 시간을 증가시킨다. 도 4b에 도시한 대로 주름시트(100)의 마루(104)에 인접하게 광모듈(400)이 배치되고 LED 어레이(410a)가 주름시트의 골 방향을 비추도록 광모듈의 메시스크린에 고정된다. 선택적으로 주름시트(100)의 이면에는 홀더가 밀착 배치되어 주름시트를 정위치에 보지한다. 주름시트와 광 모듈을 프레임(300)을 이용하여 정위치 고정된다. 주름시트(100)는 프레임(300)의 고정부(310)에 적절히 고착되고, 광모듈(400)은 프레임(300)의 부착부(320)에 탈착가능하게 지지된다.Figure 4a shows the plane of the corrugated sheet, and a plurality of ventilation holes 110 are perforated in the valley 102 to reduce gas flow resistance. As the gas flows in the direction of the valley, it becomes a vortex and increases the contact time with the ACF surface. As shown in Figure 4b, an optical module 400 is placed adjacent to the crest 104 of the pleated sheet 100, and an LED array 410a is fixed to the mesh screen of the optical module so as to illuminate the valley direction of the pleated sheet. Optionally, a holder is placed in close contact with the rear surface of the pleated sheet 100 to hold the pleated sheet in place. The pleated sheet and optical module are fixed in place using the frame 300. The corrugated sheet 100 is properly fixed to the fixing part 310 of the frame 300, and the optical module 400 is detachably supported by the attachment part 320 of the frame 300.

도 5a는 본 발명의 제2 실시예에 디자인된 광촉매 탈취기 주름시트의 평면도를 나타낸다. 상기 제1 실시예와 다른 점은 주름시트의 마루(104) 부분에 2종류의 통기공들이 천공되어 있고, 하나는 광모듈의 LED 어레이(410b)와 대응하는 위치에 형성되어 광이 주름시트의 이면을 조사하도록 구성되어 있다. 도 5b는 광모듈이 결합된 광촉매 탈취기의 종단면도로서 복수의 통기공들과 LED어레이의 상대적 위치를 개략적으로 보여준다.Figure 5a shows a plan view of the photocatalyst deodorizer corrugated sheet designed in the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that two types of ventilation holes are perforated in the ridge 104 of the pleated sheet, and one is formed at a position corresponding to the LED array 410b of the optical module, so that light passes through the pleated sheet. It is designed to investigate behind the scenes. Figure 5b is a longitudinal cross-sectional view of a photocatalyst deodorizer combined with an optical module and schematically shows the relative positions of a plurality of ventilation holes and an LED array.

도 6은 제2 실시예에서, 광모듈(400)의 메시스크린 상의 LED 어레이(410a, 410b)가 광촉매 주름시트(100)의 골과 마루에 대응하게 배열된 것을 직관할 수 있는 평면도이다. 제1 실시예의 경우는 마루(104)부분에 배열된 LED어레이(410b)가 배치되지 않은 단순 메시스크린으로 간주하고 도면을 생략한다.FIG. 6 is a plan view showing that the LED arrays 410a and 410b on the mesh screen of the optical module 400 are arranged corresponding to the valleys and peaks of the photocatalyst pleated sheet 100 in the second embodiment. In the case of the first embodiment, it is regarded as a simple mesh screen without the LED array 410b arranged on the floor 104, and the drawing is omitted.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관해서 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 모방이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져선 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention, preferred embodiments of the present invention have been described, but this is an illustrative description of the best embodiment of the present invention and does not limit the present invention. In addition, it goes without saying that anyone with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the claims described below as well as their equivalents.

100: 광촉매 주름시트 102: 골
104: 마루 110: 통기공
200: 홀더 300: 지지프레임
400: 광모듈 410a: 제1 LED어레이
410b: 제1 LED 어레이 320: 탈부착부
310: 고착부
100: Photocatalyst pleated sheet 102: Corrugation
104: Floor 110: Ventilation hole
200: Holder 300: Support frame
400: Optical module 410a: First LED array
410b: first LED array 320: detachable part
310: Fixing part

Claims (2)

광촉매 물질이 코팅된 주름형 ACF기반 광촉매 시트와, 이 광촉매 시트의 일측에 배치되고 복수의 LED 어레이들이 배열된 메쉬 스크린으로 구성된 광모듈을 포함하고, 기체의 흐름방향에서 바라본 광촉매 시트의 골에는 복수의 통기공들이 펀칭되어 있고, 상기 복수의 LED 어레이는 상기 주름 시트의 골을 향해 조사하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 활성탄소섬유 기반 광촉매 탈취기.It includes an optical module consisting of a wrinkled ACF-based photocatalyst sheet coated with a photocatalyst material, and a mesh screen disposed on one side of the photocatalyst sheet and having a plurality of LED arrays arranged therein. An activated carbon fiber-based photocatalytic deodorizer, wherein ventilation holes are punched, and the plurality of LED arrays are arranged to irradiate toward the valleys of the corrugated sheet. 광촉매 물질이 코팅된 주름형 ACF기반 광촉매 시트와, 이 광촉매 시트의 일측에 배치되고 복수의 LED 어레이들이 배열된 메쉬 스크린으로 구성된 광모듈을 포함하고, 기체의 흐름방향에서 바라본 광촉매 시트의 골과 마루에는 복수의 통기공들이 펀칭되어 있고, 상기 복수의 LED 어레이 중 제1 어레이는 상기 주름 시트의 골을 향해 조사하도록 배열되고, 제2 어레이는 상기 마루에 형성된 통기공을 통해 상기 광촉매 시트의 이면을 조사하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 활성탄소섬유 기반 광촉매 탈취기.It includes an optical module consisting of a wrinkled ACF-based photocatalyst sheet coated with a photocatalyst material, a mesh screen disposed on one side of the photocatalyst sheet and a plurality of LED arrays arranged, and valleys and crests of the photocatalyst sheet viewed from the gas flow direction. A plurality of ventilation holes are punched in, a first array of the plurality of LED arrays is arranged to irradiate toward the valley of the corrugated sheet, and a second array is arranged to irradiate the back surface of the photocatalyst sheet through the ventilation holes formed in the floor. An activated carbon fiber-based photocatalytic deodorizer, characterized in that it is arranged to irradiate.
KR1020220046803A 2022-04-15 2022-04-15 Photocatalytic deodorizer based on activated carbon fiber KR20230148454A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220046803A KR20230148454A (en) 2022-04-15 2022-04-15 Photocatalytic deodorizer based on activated carbon fiber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220046803A KR20230148454A (en) 2022-04-15 2022-04-15 Photocatalytic deodorizer based on activated carbon fiber

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230148454A true KR20230148454A (en) 2023-10-25

Family

ID=88515695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220046803A KR20230148454A (en) 2022-04-15 2022-04-15 Photocatalytic deodorizer based on activated carbon fiber

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230148454A (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101887621B1 (en) 2016-04-11 2018-09-11 서울바이오시스 주식회사 sterilization module, water purifying device and system comprising the water purifying device
KR102138163B1 (en) 2012-03-21 2020-07-28 서울바이오시스 주식회사 Water purifier system using uvtraviolet light emitting diode

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102138163B1 (en) 2012-03-21 2020-07-28 서울바이오시스 주식회사 Water purifier system using uvtraviolet light emitting diode
KR101887621B1 (en) 2016-04-11 2018-09-11 서울바이오시스 주식회사 sterilization module, water purifying device and system comprising the water purifying device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8709341B2 (en) System for purifying air through germicidal irradiation and method of manufacture
EP0993859A1 (en) Three-dimensional, photocatalytic filter apparatus
CN106765658A (en) A kind of enclosed environment mobile air purifier
KR200296828Y1 (en) Air purifying filter device for vehicle air conditioner using photocatalytic filters and adsorbent photocatalytic filters
JP4806108B2 (en) Deodorizing device
KR200432637Y1 (en) Cabin air filter
KR20230148454A (en) Photocatalytic deodorizer based on activated carbon fiber
CN204478302U (en) A kind of air cleaning unit
CN2568189Y (en) Nano photocatalysis air purifying fittings
KR200340227Y1 (en) Air strilization apparatus using photo catalyst
JP2000015065A (en) Hollow fiber membrane carrying catalyst
WO2020196772A1 (en) Filter member and air purifier
CN205351511U (en) Photocatalysis air purifier
JP2000152983A (en) Air cleaner
KR100713173B1 (en) Air purifying device comprising gas-liquid two phase fluidized bed reactor
JP2002306587A (en) Air cleaner and air cleaning filter
KR20240035650A (en) Photocatalytic reacter based on fiber
JP3776955B2 (en) Photocatalytic reactor cartridge and photocatalytic reactor
KR20240033774A (en) Photocatalytic reactor using wire mesh based structure of photocatalyst
KR100627972B1 (en) equipment for treatment of air using immobilized photocatalytic fiber filter
KR20090078740A (en) Filter for window type ventilation system
CN109945341A (en) Air purifier
KR102495732B1 (en) Air purifier filter
KR102663639B1 (en) Air purifier system using visible-light sensitive photocatalytic materials
KR20230035204A (en) Photocatalytic reactor using wire mesh based structure of photocatalyst