KR20240070974A - 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치 - Google Patents
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Abstract
개시된 본 발명에 따른 허니컴형 활성탄 필터(100)에 흡착된 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치는, 상기 휘발성유기화합물 가스가 연소되는 연소부(120), 상기 휘발성유기화합물 가스를 예열하여 상기 연소부로 공급하도록 촉매제와 축열재를 포함하는 축열부(130), 상기 연소부에서 휘발성유기화합물 가스 연소시 요구되는 공기를 공급하는 공기공급관(160), 상기 연소부에서 연소된 연소 가스의 일부를 외부로 배출하도록 배기팬이 설치되는 배기관(170), 상기 배기관과 연결되며, 상기 배기관을 통해 배출되지 않은 일부 연소 가스를 상기 허니컴형 활성탄 필터 측으로 순환할 수 있도록 순환팬이 설치되는 순환관(180), 상기 허니컴형 활성탄 필터 및 축열부와 연결되며, 상기 순환팬에 의해 이동된 연소 가스가 상기 허니컴형 활성탄 필터에 흡착된 휘발성유기화합물 가스를 분리하여 상기 연소부로 이동할 수 있도록 하는 공급관(140), 및 상기 연소부과 순환관을 연결하도록 설치되어 상기 연소 가스를 흡입하도록 하는 고온가스 흡입관(160)을 포함한다. 여기서 상기 허니컴형 활성탄 필터의 조성물은 기공 크기가 제어된 활성탄, 바인더 및 충전재로 이루어진다.
Description
본 발명은 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기공 크기가 제어된 활성탄이 사용되어 휘발성 유기화합물의 탈착성능이 개선되기 때문에 재생효율이 우수한 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치에 관한 것이다.
휘발성유기화합물(VOCs, Volatile organic compounds)은 인체 및 생태계에 미치는 영향이 커서 특정 대기 유해물질로 분류되고 있으며, 또한 광화학 반응을 통하여 오존 등과 같은 2차 오염물질인 광화학 산화물을 생성시킨다.
이와 같은 휘발성유기화합물은 발암성이 높다고 알려져 있는 화학물질이 다수 포함되어 있기 때문에 인체에 유독하며 오존층 파괴, 지구온난화, 광화학 스모그, 악취 등의 문제점을 야기한다.
휘발성유기화합물의 인체에 대한 직접적인 영향은, 방향족 탄화수소류의 휘발성 유기화합물 중 벤젠의 경우에는 백혈병과 중추신경 장애를 일으킨다고 알려져 있으며, 매우 낮은 농도의 벤젠에 노출되었던 사람에게도 염색체 이상이 종종 발견된다고 보고되고 있다.
이러한 연유로, 공장이나 식당 등에서 배출되는 휘발성유기화합물을 포함하는 오염물질의 처리는 종래부터 중요한 과제로 되어 있는데, 활성탄은 기상 오염물질 또는 수질 오염물질을 제거하기 위해 다양한 방식으로 활용되고 있으며, 휘발성유기화합물과 같은 오염물질을 흡착 및 제거하는 흡착제 조성물로 활성탄이 주로 사용되고 있다.
그런데, 오염물질이 흡착된 활성탄은 흡착능이 저하되어 더 이상 사용되지 어렵기 때문에, 고온의 열을 이용하여 활성탄에 흡착된 유기물을 탈착, 열분해, 탄화시켜 활성탄 표면의 작용기 등을 재활성화하는 공정이 필요하며, 이러한 활성탄 재생 기술을 통해 활성탄의 수명을 연장시켜 경제성을 향상시킬 수 있다.
한편, 활성탄의 제조 원료로는 목재, 석탄, 코코넛 열매와 같은 탄소함유 물질이 사용되며, 활성탄의 종류로는 분말탄, 입상탄 그리고 섬유상 활성탄 등이 있다. 이중 입상활성탄은 충분히 넓은 표면적을 가지며 압력강하가 적고 흡착된 휘발성유기화합물을 비교적 쉽게 회수할 수 있어 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 입상활성탄은 흡착된 휘발성유기화합물에 대해 낮은 탈착 효율를 나타내어 재생효율이 낮은 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 기공 크기가 제어된 활성탄이 사용되어 휘발성 유기화합물의 탈착성능이 개선되기 때문에 재생 효율이 우수한 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치는, 허니컴형 활성탄 필터에 흡착된 휘발성유기화합물 가스를 제거하여 다시 사용하는 것으로써, 상기 휘발성유기화합물 가스가 연소되는 연소부; 상기 휘발성유기화합물 가스를 예열하여 상기 연소부로 공급하도록 촉매제와 축열재를 포함하는 축열부: 상기 연소부에서 휘발성유기화합물 가스 연소시 요구되는 공기를 공급하는 공기공급관; 상기 연소부에서 연소된 연소 가스의 일부를 외부로 배출하도록 배기팬이 설치되는 배기관; 상기 배기관과 연결되며, 상기 배기관을 통해 배출되지 않은 일부 연소 가스를 상기 허니컴형 활성탄 필터 측으로 순환할 수 있도록 순환팬이 설치되는 순환관; 상기 허니컴형 활성탄 필터 및 축열부와 연결되며, 상기 순환팬에 의해 이동된 연소 가스가 상기 허니컴형 활성탄 필터에 흡착된 휘발성유기화합물 가스를 분리하여 상기 연소부로 이동할 수 있도록 하는 공급관; 및, 상기 연소부과 순환관을 연결하도록 설치되어 상기 연소 가스를 흡입하도록 하는 고온가스 흡입관;을 포함한다. 여기서 상기 허니컴형 활성탄 필터는 기공 크기가 제어된 활성탄, 바인더 및 충전재로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 조성물은 기공 크기가 제어된 활성탄 50 내지 75 중량%, 바인더 15 내지 30 중량% 및 충전재 10 내지 20 중량%로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 기공 크기가 제어된 활성탄은 40 나노미터 이하의 기공이 0.4mL/g 미만인 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 바인더는 카올린으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 충전재는 수경성 산화알루미늄, 팔리고르스카이트 및 세피올라이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 의하면, 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터가 기공 크기가 제어된 활성탄이 사용되어 휘발성 유기화합물의 탈착성능이 개선되기 때문에 재생 효율이 우수한 효과를 나타낸다.
또한 본 발명에 의하면, 허니컴형 활성탄 필터가 한 쌍이 설치되도록 하여 재생 장치에서 분리하지 않고 재생이 가능하며, 휘발성유기화합물 가스가 낮은 온도에서 연소가 가능하도록 내부에 축열재와 촉매재가 설치된 축열부를 구비하며, 상기 휘발성유기화합물 가스의 연소기 발생하는 연소가스를 열원으로 사용하기 때문에 초기의 승온과정에 사용되는 적은 연료만으로 운전이 가능한 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치의 개략도,
도 3은 본 발명의 실시예에서 사용되는 허니컴형 활성탄 필터의 기공 크기가 제어된 활성탄과 종래에 입자상 활성탄의 기공크기 분포를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 사용되는 허니컴형 활성탄 필터의 기공 크기가 제어된 활성탄과 종래에 입자상 활성탄의 기공크기 분포를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치 및 허니컴형 활성탄 필터 조성물을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개성된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치는, 재생을 요하는 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터(100), 연소부(120), 축열부(130), 공급관(140), 공기공급관(160), 배기관(170), 순환관(180)을 포함한다.
연소부(120)은 허니컴형 활성탄 필터(100)에 흡착된 휘발성유기화합물 가스를 연소시키기 위한 것으로써 버너가 설치된다. 연소부(120)의 초기설정온도는 대략 300~400℃로 설정하는 것이 바람직하다.
축열부(130)는 휘발성유기화합물 가스를 예열하여 연결관(150)을 통해 상기 연소부(120)로 공급한다. 한편, 상기 축열부(130)의 내부에는 휘발성유기화합물 가스가 연소부(120)에서 낮은 온도에 연소될 수 있도록 촉매재와 축열재가 설치되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서 축열부(130)와 연소부(120)는 연결관(150)에 의해 서로 연결된 것으로 예시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 하나의 공간에 같이 설치될 수 있다.
공급관(140)은 허니컴형 활성탄 필터(100)와 축열부(130)를 연결하며, 허니컴형 활성탄 필터(100)로부터 발생되는 휘발성유기화합물 가스를 축열부(130)로 공급할 수 있도록 공급밸브(142)가 설치된다.
공기공급관(160)은 상기 연소부(120)와 연결되며, 연소부(120)에서 휘발성유기화합물 가스 연소시 요구되는 외부의 공기를 공급할 수 있도록 공기공급밸브(162)가 설치된다.
배기관(170)은 상기 연소부(120)와 연결되며, 연소부(120)에서 연소된 연소가스를 배출할 수 있도록 배기밸브(172)가 설치된다. 상기 배기관(170)에는 배기관(170)을 통해 배출된 연소 가스의 일부를 외부로 배출시킬 수 있도록 배기팬(174)이 설치된다.
순환관(180)은 상기 배기관(170)과 허니컴형 활성탄 필터(100)를 연결하며, 상기 배기관(170)을 통해 배출되지 않은 일부 연소 가스를 상기 허니컴형 활성탄 필터(100) 측으로 순환할 수 있도록 흡입밸브(184)가 설치된다.
한편, 순환관(180)에는 순환팬(184)이 설치되며, 상기 순환팬(184)에 의해 이동된 연소 가스는 상기 허니컴형 활성탄 필터(100)에 흡착된 휘발성유기화합물 가스를 분리하고 공급관(140)을 통해 상기 연소부(120)로 이동하게 된다.
한편, 순환관(180)의 허니컴형 활성탄 필터(100) 유입단에는 선택밸브(110, 110')가 각각 설치된다.
또한, 연소부(120)과 순환관(180) 사이에는 고온고압의 연소 가스를 흡입하는 고온가스 흡입밸브(192)가 형성된 고온가스 흡입관(190)이 설치될 수 있다.
이하 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치의 동작을 설명하기로 한다.
먼저 도 1을 참조하면, 허니컴형 활성탄 필터(100)에 흡착되는 휘발성유기화합물 가스를 160~170℃의 열을 가하게 되면 휘발성유기화합물 가스가 허니컴형 활성탄 필터(100)에서 분리된다.
이렇게 분리된 가스를 이산화탄소의 농도가 낮은 공급관(140)으로 이동되어 공급관에 설치된 공급밸브(142)를 통해 축열부(130)로 유입되게 되며, 유입된 휘발성유기화합물 가스는 축열재와 촉매재를 통과하게 된다. 축열재는 휘발성유기화합물 가스를 예열시키기 위한 것이며, 촉매재는 휘발성유기화합물 가스가 산화작용이 일어날 수 있도록 한다. 촉매제에서 산화작용을 일으킨 후 통과된 휘발성유기화합물 가스는 연소부(120)로 유입되고, 유입된 휘발성유기화합물 가스는 연소부(120)에서 연소된다.
한편, 연소부(120)의 연소에 요구되는 공기는 외부로부터 연결된 공기공급관(140)으로 유입되어, 축열부(130)의 공기공급밸브(162)가 개방됨으로써 유입된다.
상기 연소부(120)은 본 발명의 재생 장치의 초기 가동시에 연소부 내부에 배치된 버너에 의해 내부가 가열되며, 축열부(130) 내부의 촉매제에 의해 산화촉매된 휘발성유기화합물 가스의 연소온도는 400~500℃로써 초기 일정시간 동안 버너로 상기 연소온도로 승온한 후 버너는 정지하게 되고, 정지 후에는 휘발성유기화합물 가스의 연소시 발생되는 고온의 가스에 의해 온도를 유지할 수 있게 된다.
연소부(120)에서 연소된 휘발성유기화합물 가스의 연소 가스는 일부가 배기관(170)에 설치된 배기팬(174)을 통해 외부로 배출되며, 배출된 연소 가스를 제외한 일부의 연소가스는 흡입팬(184)를 통해 순환관(180)으로 이동하게 된다.
연소 가스는 순환관(180)에 설치된 순환팬(184)을 통해 다시 허니컴형 활성탄 필터(100)로 이동하게 되며, 상기 허니컴형 활성탄 필터(100)에 흡착된 휘발성유기화합물 가스를 분리하기 위해 연소가스의 온도를 160~170℃로 유지하기 위해 온도센서가 설치될 수 있다. 또한, 연소가스의 온도가 상기 적정온도에 비해 낮을 경우 고온가스 흡입관(190)을 통해 연소부(120)의 고온가스를 이동시켜 온도를 맞추도록 할 수 있다.
허니컴형 활성탄 필터(100)는 다수개의 활성탄이 결합된 것으로써, 본 발명에서는 입상활성탄이 사용된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 허니컴형 활성탄 필터(100)는 한쌍이 설치되며, 공장(식당)가동시와 활성탄 필터 재생시로 나뉘게 된다.
이렇게 한쌍의 활성탄 필터(100)는 공장(식당)가동이 가능하면서 활성탄 필터(100)의 재생이 가능하도록 형성된 것으로, 순환관(180)을 통해 활성탄 필터(100)로 유동되는 연소 가스를 각각의 활성탄 필터(100)에 선택적으로 보낼 수 있도록 전술한 선택밸브(110, 110')가 설치된다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 한쌍의 활성탄 필터(100) 중 하측의 활성탄 필터 재생시, 하측 활성탄 필터 유입단의 선택밸브(110')가 개방되고, 상측의 활성탄 필터는 공장(식당) 가동이 가능하도록 그 유입단의 선택밸브(110)가 개방된다.
반대로, 도 2에 도시된 바와 같이 한쌍의 활성탄 필터(100) 중 상측의 활성탄 필터 재생시, 상측의 활성탄 필터 유입단의 선택밸브(110)는 개방되고, 하측 활성탄 필터는 공장(식당)가동이 가능하도록 그 유입단의 선택밸브(110')가 폐쇄된다.
발명의 배경이 되는 기술란에서 언급한 바와 같이, 입상활성탄은 충분히 넓은 표면적을 가지며 압력강하가 적고 흡착된 휘발성유기화합물을 비교적 쉽게 회수할 수 있어 가장 널리 사용되고 있으나, 흡착된 휘발성유기화합물에 대해 낮은 탈착 효율를 나타내어 재생효율이 낮은 문제점이 있으므로, 종래의 활성탄 재생 장치는 입상활성탄을 사용하지 않고 섬유상 활성탄을 주로 사용하였다.
그러나, 본 발명에 의한 재생 장치는 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터를 적용하여, 재생효율이 우수한 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 조성물에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 조성물은 기공 크기가 제어된 활성탄, 바인더 및 충전재로 이루어지며, 기공 크기가 제어된 활성탄 50 내지 75 중량%, 바인더 15 내지 30 중량% 및 충전재 10 내지 20 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 기공 크기가 제어된 활성탄은 50 내지 75 중량%가 함유되며, 활성탄에 형성되는 기공 중 20나노미터 이하의 미세공이 0.4mL/g 미만으로 이루어져 있으며, 흡착부분이 활성탄 표면으로 직접적으로 연결되지 않은 미세공의 면적이 줄어들어 휘발성유기화합물의 흡착 뿐만 아니라, 탈착에도 우수한 성능을 나타낸다.
상기 기공 크기가 제어된 활성탄과, 종래에 입자상 활성탄(입상활성탄)의 기공크기 분포를 도 3에 나타내었다. 도 3에 나타낸 것처럼, 본 발명에서 사용되는 기공 크기가 제어된 활성탄은 기공의 크기가 입자상 활성탄은 40 나노미터 이하의 기공이 입자상 활성탄에 비해 매우 적게 분포한 것을 알 수 있다.
또한, 기공 크기가 제어된 활성탄은 벌집구조나 판형 등 다양한 형태로 제조가 가능하여 표면을 최대한 사용할 수 있는 장점이 있는데, 상기 기공 크기가 제어된 활성탄의 함량이 50 중량% 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 기공 크기가 제어된 활성탄의 함량이 75 중량%를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 상대적으로 바인더와 충전재의 함량이 줄어들기 때문에, 허니컴형 활성탄 흡착제 필터 조성물의 형태안정성이나 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 바인더는 15 내지 30 중량%가 함유되며, 카올린으로 이루어지는데, 본 발명을 통해 제조되는 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 필터의 조성물을 구성하는 각 성분을 결속시키는 역할을 한다.
상기 카올린은 가장 대표적인 점토광물이며, 단위구조는 규산 4면체층과 알루미나 8면체층이 1: 1로 되는 구조를 가지며, 카올리나이트, 디카이트(dickite), 내크라이트(nacrite)의 구조가 다른 3종류의 광물과 층간수가 첨가된 할로이사이트(halloysite)를 포함할 수 있다. 할로이사이트 이외의 3광물의 화학조성식은 [Al2Si2O5(OH)4] 또는 [Al2O3·2SiO2·2H2O]이며 산화물의 중량%는 SiO2 46.5%, Al2O3 39.5%, H2O 14.0%로 점토광물 중에서는 가장 일정한 조성을 가진다.
상기와 같은 특성을 나타내는 카올린으로 이루어진 바인더는 상기의 효과 외에도 공기 중에 함유되어 있는 인체에 해로운 각종 세균이나 바이러스, 곰팡이, 미세먼지, 악취 등의 냄새 성분과 오염물질을 살균, 탈취 및 정화시키는 효과를 나타낸다.
상기 바인더의 함량이 15 중량% 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 바인더의 함량이 30 중량%를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 상대적으로 기공 크기가 제어된 활성탄이나 충전재의 함량이 줄어들기 때문에, 휘발성유기화합물의 제거효과가 저하되고, 흡착제 조성물의 기계적 강도가 저하될 수 있다.
상기 충전재는 10 내지 20 중량%가 함유되며, 수경성 산화알루미늄, 팔리고르스카이트(palygorskite) 및 세피올라이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직한데, 본 발명에 따른 흡착제 필터 조성물의 기계적 강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 수분저항성이나 흡착성능을 더욱 향상시키는 역할을 한다.
상기 수경성 산화알루미늄은 본 발명에 따른 흡착제 조성물의 기계적 강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 수분 저항성을 향상시켜 다습한 조건에서도 흡착제 조성물의 물성이 유지될 수 있도록 하는 역할을 한다.
또한, 상기 팔리고르스카이트는 침상으로 산출되는 2:1 점토광물로서 화학식은 [Si8Mg2Al2O20(OH)2(OH)2·4H2O]인데, 규산 4면체의 사슬구조에 의한 터널(tunnel)구조를 가지며 터널 내에 물분자를 함유한다. 주로 건조지역의 토양에 존재하고, 상업적으로는 아타풀자이트(attapulgite)로 알려져 있으며 비료 제조 과정에 이용되기도 하는데, 본 발명에서는 흡착제 조성물의 기계적 강도를 향상시키며 휘발성 유기화학물의 흡착효과를 더욱 향상시키는 역할을 한다.
또한, 상기 세피올라이트는 해포석(海泡石)이라고도 하며, 화학성분은 [Mg4Si6O15(OH)2·6H2O]으로, 굳기는 2 내지 25이고, 비중은 2를 나타내는데, 섬유상의 결정도 있으나 보통은 토상(土狀)의 미소한 결정의 집합체로 전자현미경으로만 관찰할 수 있다. 백색, 회색, 녹색 및 황색을 띠며 건조한 덩어리로 된 것은 물에 뜰 만큼 가볍고, 미국에서는 염호(鹽湖)의 바닥에 다량으로 존재한다. 탐사보링용 이수(泥水)나, 구워서 건조제(乾燥劑)로 사용하는데, 본 발명에서는 흡착제 필터 의 기계적 강도를 향상시키며 휘발성유기화학물의 흡착효과를 더욱 향상시키는 역할을 한다.
상기의 성분으로 이루어지는 충전재의 함량이 10 중량% 미만이면 본 발명에 따른 흡착제 필터의 기계적 강도 향상효과가 미미하며, 상기 충전재의 함량이 20 중량%를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 상대적으로 기공 크기가 제어된 활성탄과 바인더의 함량이 지나치게 줄어들어 휘발성유기화합물의 흡착력이나 분해력 및 흡착제 조성물의 결속력이 저하로 인해 오히려 기계적 물성이 저하될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 재생 장치에 사용되는 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 필터의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 흡착제 필터의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<실시예 1>
기공 크기가 제어된 활성탄(40nm 이하의 기공이 0.4ml/g) 50 중량%, 바인더(카올린) 30 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 20 중량%를 교반기가 구비된 혼합장치에 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 혼합하여 제조된 혼합물을 압출성형기에 투입하고 압출하여 가로 50mm×세로 20mm 규격이며 100cell을 나타내는 허니컴 구조로 성형한 후에 500℃의 온도에서 2시간 동안 소성하여 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 필터를 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 기공 크기가 제어된 활성탄 55 중량%, 바인더(카올린) 27 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 18 중량%를 혼합하여 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 필터를 제조하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 기공 크기가 제어된 활성탄 60 중량%, 바인더(카올린) 24 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 16 중량%를 혼합하여 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 필터를 제조하였다.
<실시예 4>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 기공 크기가 제어된 활성탄 65 중량%, 바인더(카올린) 21 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 14 중량%를 혼합하여 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 필터를 제조하였다.
<실시예 5>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 기공 크기가 제어된 활성탄 70 중량%, 바인더(카올린) 18 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 12 중량%를 혼합하여 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 필터를 제조하였다.
<실시예 6>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 기공 크기가 제어된 활성탄 75 중량%, 바인더(카올린) 15 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 10 중량%를 혼합하여 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 필터를 제조하였다.
<비교예 1>
입자상 활성탄(40nm 이하의 기공이 0.5mL/g) 70 중량%, 바인더(카올린) 18 중량% 및 충전재(팔리고르스카이트) 12 중량%를 교반기가 구비된 혼합장치에 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 혼합하여 제조된 혼합물을 압출성형기에 투입하고 압출하여 가로 50mm×세로 20mm 규격이며 100cell을 나타내는 허니컴 구조로 성형한 후에 500℃의 온도에서 2시간 동안 소성하여 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 필터를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1을 통해 제조된 허니컴형 활성탄 필터의 휘발성유기화합물 흡착능을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
{단, 흡착성능은 공간속도 10000SV, 휘발성유기화합물은 톨루엔을 사용하되, 초기 농도 1,000ppm의 조건에서 측정하였다.}
상기 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 6을 통해 제조된 허니컴형 활성탄 필터는 휘발성 유기화합물에 대해 우수한 흡착성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1을 통해 제조된 허니컴형 활성탄 필터로 재생성능을 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.
{단, 재생성능은 공간속도 10000SV, 휘발성 유기화합물은 톨루엔을 사용하되, 초기 농도 1,000ppm의 조건에서 1 내지 7시간 동안 톨루엔을 흡착하도록 한 후에 165℃의 온도에서 공간속도 2000SV로 재생하고, 다시 공간속도 10000SV, 휘발성 유기화합물은 톨루엔을 사용하되, 초기 농도 1,000ppm의 조건에서 1 내지 7시간 동안 톨루엔을 흡착하는 과정을 적용하는 방법을 이용하였다.}
상기 표 2에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 6을 통해 제조된 허니컴형 활성탄 필터는 재생 후에도 휘발성유기화합물에 대해 우수한 흡착성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 재생 장치에 적용되는 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터는 기공 크기가 제어된 입상활성탄이 사용되어 휘발성유기화합물의 탈착성능이 개선되기 때문에 재생 효율이 우수하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100. 허니컴형 활성탄 필터
110,110'. 선택밸브
120. 연소부 130. 축열부
140. 공급관 160. 공기공급관
170. 배기관 180. 순환관
184. 순환팬 190. 고압가스 흡입관
120. 연소부 130. 축열부
140. 공급관 160. 공기공급관
170. 배기관 180. 순환관
184. 순환팬 190. 고압가스 흡입관
Claims (5)
- 허니컴형 활성탄 필터에 흡착된 휘발성유기화합물 가스를 제거하는 재생 장치에 관한 것으로써,
상기 휘발성유기화합물 가스가 연소되는 연소부;
상기 휘발성유기화합물 가스를 예열하여 상기 연소부로 공급하도록 촉매제와 축열재를 포함하는 축열부;
상기 연소부에서 휘발성유기화합물 가스 연소시 요구되는 공기를 공급하는 공기공급관;
상기 연소부에서 연소된 연소 가스의 일부를 외부로 배출하도록 배기팬이 설치되는 배기관;
상기 배기관과 연결되며, 상기 배기관을 통해 배출되지 않은 일부 연소 가스를 상기 허니컴형 활성탄 필터 측으로 순환할 수 있도록 순환팬이 설치되는 순환관;
상기 허니컴형 활성탄 필터 및 축열부와 연결되며, 상기 순환팬에 의해 이동된 연소 가스가 상기 허니컴형 활성탄 필터에 흡착된 휘발성유기화합물 가스를 분리하여 상기 연소부로 이동할 수 있도록 하는 공급관; 및,
상기 연소부과 순환관을 연결하도록 설치되어 상기 연소 가스를 흡입하도록 하는 고온가스 흡입관;을 포함하며,
상기 허니컴형 활성탄 필터의 조성물은 기공 크기가 제어된 활성탄, 바인더 및 충전재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터는 그 조성물이 기공 크기가 제어된 활성탄 50 내지 75 중량%, 바인더 15 내지 30 중량% 및 충전재 10 내지 20 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 기공 크기가 제어된 활성탄은 40 나노미터 이하의 기공이 0.4mL/g 미만인 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 바인더는 카올린으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 충전재는 수경성 산화알루미늄, 팔리고르스카이트 및 세피올라이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치.
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