KR880002540B1

KR880002540B1 - 공기 정화제의 제조방법

Info

Publication number: KR880002540B1
Application number: KR1019840003433A
Authority: KR
Inventors: 요시하루 고바야시; 쇼오조 이찌무라; 미찌노리 하시모또
Original assignee: 닛뽕가가꾸고오교 가부시끼가이샤; 다나하시 강이찌
Priority date: 1983-06-20
Filing date: 1984-06-19
Publication date: 1988-11-29
Also published as: JPS60827A; KR850000256A; JPH0339734B2

Abstract

내용 없음.

Description

공기 정화제의 제조방법

제 1 도는 실시예 1∼8과 비교예 1∼2의 정화제의 CaO/SiO₂몰비와 1입 강도와의 관계를 나타낸 도면이고,

제 2 도는 실시예 9∼13과 비교예 3∼4의 정화제의

중량비와 1입 강도와의 관계를 나타낸 도면이다.

본 발명은 공기 정화제, 특히 내수성, 강도와 대기오염물 질 제거율이 향상된 개량된 공기 정화제의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명자들은 이미 일본국 특허원 소 53-61046호(특개소 54-152661호 공보)에서 과망간산 칼륨, 벤토나이트와 제올라이트를 유효성분으로 하는 혼련 성형물에 의한 대기 오염 물질의 제거방법을 제안하였다. 이와 같은 방법의 대기 오염 물질의 제거효율은 양호 하지만 여기서 사용하는 상기 혼련 성형물은 수중에 넣거나, 다량의 수적과 접촉하면 붕괴하여 내수성이 없으며 또, 1입 강도가 작으므로 수송, 충전때 등에 분진이 발생하여 취급상 문제가 있다.

그러므로 본 발명자들은 상기 점에 감안하여, 개량된 공기 정화제의 제조 방법에 대하여 예의 연구한 결과, 과망간산칼륨과 제올라이트의 혼합물을 소석회와 콜로이달 실리카로 혼련 성형하여 건조함으로써 내수성이 얻어져서, 1입 강도가 증대하여 대기 오염 물질제거율도 향상하여 공기 정화제로서의 성능을 가장 유효하고 적절하게 발휘 함을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

즉 본 발명은 과망간산칼륨, 제올라이트, 소석회와 콜로이달 실리카에 물을 가하여 혼련 성형한 후, 건조함을 특징으로 하는, 공기 정화제의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어서 대기 오염 물질의 제거 재료로서 주재를 이루는 KMnO₄는 NO_X와 SO_X가스에 대하여 뛰어난 정화 작용이 있다. 특히, KMnO₄는 흡착하기 힘든 NO가스를 NO₂가스로 산화하여 제거하는 작용이 있다.

또한, 이러한 산화 작용을 위하여 H₂S가스 또는 아민류, 메르캅탄, 황화 알킬 등의 유기 황 화합물의 악취 가스와 반응하여 탈취하는 효과도 있다. 한편, 다른 재료인 제올라이트는 상기의 재료에서는 제거되지 않는 NH₃가스를 흡착제거함과 동시에 후술하는 콜로이달 실리카와 소석회의 반응을 촉진한다. 본 발명에서 사용되는 제올라이트는 합성품 또는 천연품의 어느 것이나 무방하며, 또한 이 제올라이트를 산 또는 염화 암모늄 등으로 처리하여 얻어지는 H형의 제올라이트이어도 무방하다. 특히 본 발명의 목적으로 보아 천연산의 몰데나이트가 적합하다.

그런데 일반적으로 KMnO₄의 산화작용에 의하여 NO가스를 NO₂가스로 전환하여 제거하는 일이나 제올라이트가 암모니아를 흡착하는 작용이 있음은 공지이지만, 전자에 있어서는 일반적으로 용액으로서 반응성이 좋은 상태에서 고농도 가스의 제거에 사용되며, 한편 제올라이트의 암모니아의 제거는 폐액중의

의 흡착제거로 잘 알려져 있다. 그러나, 본 발명과 같은 각 재료를 고체상의 공기 정화제로서 단시간에 유해 가스를 동시에 그리고 실질적으로 제거함은 전혀 다른 어려운 점을 수반한다.

즉 각 재료의 유해가스에 대한 특성이 혼합 성형에 의하여 그대로 발휘할 수 있다고는 할수 없을 경우가 많다.

또한, 이는 각 유효 성분의 재료를 혼련 성형하기 위한 바인더의 선택에 따라서 크게 다르다.

이와 같은 점에서, 본 발명자들은 수많은 실험에 의하여, 소석회와 콜로이달 실리카의 반응 생성물을 통하여, KMnO₄와 제올라이트의 각 재료를 조합한 것이 각 재료의 특색을 저해함이 없이, 그대로 효과적으로 발휘함은 물론, 상승적으로 작용함을 확인한 것이다.

본 발명에 사용되는 콜로이달 실리카는 콜로이드 상 실리카졸로서 평균 입자경 30mμ 이하의 실리카 성분을 SiO₂로서 5∼50중량%, 통상 10∼30중량%을 콜로이드 상으로 수중 분산시킨 것이다. 이와 같은 콜로이달 실리카 수용액의 시판 품으로서 일본 일산 화학 공업 주식회사제의 스노텍스 시리즈 또는 촉매화성 주식회사제의 카타로이드시리즈 등이 알려져 있다. 또한, 소석회로서는 시약, 공업품 어느 것이나 사용할 수 있으나, 입자크기가 작은 것이 콜로이달 실리카와의 반응성이 양호하여 바람직하다. 예를들면 공업용 소석회 특호(JIS R 9001)등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서, 콜로이달 실리카와 소석회는 그 반응 몰비에도 따르지만 반응한 결과 결합력이 그다지 강하지 않은 비정질 규산 칼슘 내지 결합력이 있는 섬유상 또는 강대(강철띠, Steel band) 상 또는 판상의 결정질 규산 칼슘을 형성하고, 과망간산칼륨과 제올라이트를 결합시키는 작용을 할 뿐 아니라, 그 자체 대기 오염 물질을 흡수 또는 흡착하거나 흡습 능력도 있으므로, 대기 중에서 수분을 흡수하여, 과망간산 칼륨을 용해시키는 작용도 나타낸다.

본 발명의 공기 정화제는 이상의 원료의 전체고형분 100중량부에 대하여 추가로 10∼100중량부의 물을 가하고 충분히 혼련하여, 진흙상 내지 슬러리 상으로 하여 통상의 방법에 의하여 적당한 형상, 예를들면, 입상 또는 파쇄상으로 성형한 후 건조한다. 여기서 물의 양은 원료의 종류, 양, 혼련기, 성형기 등에 의하여 일정하지는않으나, 여하간 10중량부 미만에서는 혼련 성형이 충분하지 못하여, 100중량부를 넘는 물의 사용은 성형 후 건조하므로 통상 열관리상 비 경제적이다.

또한, 본 발명의 공기 정화제를 제조할 때에 상기 원료 이외에 과망간산 칼륨과 반응하지 않는 것으로서 부품 비중이 작고, 비표면적과 공공용적이 비교적 큰 다공질의 무기 흡착성물질, 예를들면 규산칼슘, 규산마그네슘, 미분말규산, 활성 알루미나, 실리카 알루미나 등을 조제로서 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 제거할 대상 가스의 여하에 따라서는 필요에 따라서 Mg(OH)₂, MgO, 활석, 백토, 규조토, 점토, 카올린, 석고 등의 1종 또는 2종 이상을 배합시킬 수가 있다.

각 원료의 배합비율에 대하여는 처리할 대기오염 물질의 종류, 조성, 얻어지는 공기 정화제의 내수성, 강도, 대기 오염물질의 처리 능력 등에 의하여 결정되는 것이나,기본적으로는 전체고형분 100중량부당 과망간산칼륨을 3∼30중량부, 제올라이트를 10∼70중량부, 소석회와 콜로이달 실리카를 6∼70중량부의 범위로 하는 것이 가장 적합하다. 특히 소석회와 콜로이달 실리카에 대하여 10∼35중량부의 범위내, CaO/SiO₂몰비로 0.5∼10의 범위내에 있도록 배합 함이 바람직하다.

여기서 과망간산칼륨의 배합비율이 3중량부 미만에서는 대기 오염물질의 처리 능력이 충분하지 못하며, 30중량부를 넘는 사용량에서는 공기 정화제의 표면에 석출하여 분화의원인이 됨과 동시에 강도를 저하시키는 경향이 된다. 또한, 제올라이트에 대하여 10중량부 미만에서는 특히 암모니아의 제거 성능이 저하 할 뿐 아니라 공기 정화제의 흡수 능력이 저하되며, 나아가 다른 대기 오염물질의 제거 성능을 저하시키며, 70중량부를 넘는 사용량은 공기 정화제 자체의 강도를 낮춘다. 소석회와 콜로이달 실리카에 대하여는, 배합비율, CaO/SiO₂몰비와 함께 상기 범위 밖에서는 공기 정화제의 강도가 충분하지 못하여, 내수성도 좋지 않으며, 과망간산 칼륨과 제올라이트의 바인더 효과를 충분히 발휘 할 수 없다.

다음에 본 발명의 건조 공정에 대하여 설명하면, 이공정은 소석회와 콜로이달 실리카를 반응시켜서 비정질 규산칼슘 내지 결정질 규산칼슘을 형성시키고, 과망간산 칼륨과 제올라이트를 대기 오염 물질의 처리 능력을 손상함이 없이, 결합시키기 위하여 불가결의 공정이다. 일반적으로 특히 건재관계의 기술 분야에 있어서, 소석회와 콜로이달 실리카가 반응하여 여러가지의 형태의 규산 칼슘이 생성되는 그 자체는 공지이지만, 주로 과망간산칼륨과 제올라이트로 이루어진 공기 정화제의 제조방법에 있어서, 생성직후의 규산 칼슘을 바인더로서 뿐 아니라, 그 자체를 대기 오염 물질의 처리제에 이용하고, 제올라이트의 일부를 그 반응의 촉매로서 이용함으로써, 예정된 몰비에도 불구하고 제올라이트와 KMnO₄의 조합에 의해, 적합한 공기 정화제를 제조할 수 있음을 발견한 것은 본 발명자들의 검토의 결과이다. 소석회와 콜로이달 실리카는 저온으로부터 고온에 걸쳐서 여러가지의 몰비로 여러가지의 형태의 규산 칼슘을 형성하는데, 본 발명에서는 기술한 배합비율, 몰비로 50℃∼150℃온도 범위에서 반응시킴과 동시에 건조함이 바람직하다. 50℃ 미만에서는 공기 정화제의 강도가 저하할 뿐 아니라 건조시간이 걸리므로 공업적이 아니며, 150℃를 넘는 건조 온도는 KMnO₄의 분해를 방지하는 뜻에서도 가능한한 피할 수 있다. 그리고 건조시간에 대하여는 원료의 종류, 배합비율, 기타의 건조조건, 공기 정화제의 물성 등에 의하여 일정하지는 않으나 상기 건조 온도 범위 내에서, 목적물의 공기 정화제중의 함수량이 1∼10중량% 정도로 될 때까지 건조함이 바람직하다. 왜냐하면 상기 범위내에서 공기 정화제의 내수성, 강도, 대기오염 물질 제거율이 크게 개량되기 때문이다.

따라서, 본 발명에 따른 공기 정화제의 제조에 있어서, 본 발명의 제올라이트, 소석회와 콜로이달 실리카의 조합은 다른 제 3 물질을 배합하여, 오존 제거제, 산성 가스 제거제, 선도유지(Freshness retention)제, 탈습제 등의 다른 내수성의 성형물을 얻는데도 적용 가능하다.

본 발명에 관한 공기 정화제는 큰 공공용적을 갖기 때문에, NO_X, SO_X와 NH₃가스 등의 유해 가스에 대하여 대단히 효과적으로 높은 흡수 흡착성능을 나타냄과 동시에 수중에서도 붕괴하지 않는, 이른바 내수성과 분진 발생이 없으므로 취급이 용이한, 1입 강도가 큰 특성을 갖는 공업적으로 유용한 것이다.

또한, 본 발명의 공기 정화제에서는 KMnO₄의 강한 산화력으로 인하여 상기와 같이 브롬 가스 성분을 산화 분해하는 성질이 있으므로 동시에 탈취효과도 충분히 기대할 수 있다. 본 발명에 따른 공기 정화제를 사용하는 경우에는 적당한 용기에 충전하여 사용할 수가 있다.

다음에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

[실시예 1∼8과 비교예 1∼2]

공기정화제의 제조

KMnO₄의 미분말 결정, 무기흡착성물질(예 : 규산칼슘), 천연산 제올라이트, 소석회의 각 분말을 제 1 표에 도시된 양으로 채취하여, 잘 혼합한 후 정해진 양의 SiO₂20% 함유의 콜로이달 실리카 수용액을 물과 함께 잘 혼련하고, 압출 성형기에 의하여 직경 3mm의 원주 상으로 하고 이를 각각 정해진 온도로 정해진 시간 동안 건조하여 각 공기 정화제를 제조하였다.

상기 공기 정화제를 수중에서 하루밤 방치한 경우의 내수성과 정게파괴 강도 측정기로 1입 강도(n=10으로 측정하고 상하한치를 제외한 8개의 평균)를 측정하였다. 공공용적은 시료를 사염화 탄소(CCl₄)중에 24시간 침지하여 함침한 CCl₄의 용적에 의하여 계산하였다.

[제 1 표]

주 1) 내수성(하루밤 방치후)○=붕괴하지 않음,×=붕괴함 본 발명의 정화제의 내수성이 비교예의 정화제에 비하여 양호함은 명료하다.

2) 1입 강도는 통상 3.0kg/입 이상이면 충분하다.

실시예 1∼8과 비교예 1∼2의 CaO/SiO₄몰비와 1입강도의 관계를 제 1 도 나타낸다. 도면중에 나타낸 온도는 건조 온도이다. 도면중 종축 측으로부터 차례로 실시예 1∼8과 비교예 1∼2의 데이타를 도시하였다. CaO/SiO₂몰비 40과 100위의 점은 비교예이다.

[실시예 9∼13과 비교예 3∼5]

전체고형 분당의 소석회와 콜로이달 실리카의 배합 비율과 공기 정화제의 물성과의 관계를 검토하기 위하여, 제 2 표의 배합비율로 실시예 1과 같이 각 공기 정화제를 제조하고 그 물성을 측정하여 같은 표에 나타냈다.

[제 2 표]

주 1) 내수성(하루밤 방치후) ; ○=붕괴하지 않음, ×=붕괴함.

2) 60℃, 100℃, 120℃의 건조시간은 각각 6시간, 4시간, 4시간이다.

중량비와 1입강도를 제 2 도에 나타낸다. 도면중의 온도는 건조 온도이다.

중량비가 5미만인 영역의 점(●, ○ 및 ▽)은 비교예이다.

[실시예 14∼18과 비교예 6]

공기 정화제 제조시의 무기 흡착성 물질과 물의 양과 물성과의 관계를 검토하기 위하여 제 3 표의 배합비율로 실시예 1과 같이 각 공기 정화제를 제조하고, 그 물성을 측정하여 같은 표에 나타냈다. 또한, 각 공기 정화제의 H₂S 제거 성능도 같은 표에 나타냈다.

[제 3 표]

주 1) 내수성(하루밤 방치후) ○=붕괴하지 않음, ×=붕괴함.

2) 비교예 6은 특개소 54-152661에 의한 종래품

3) 그리고 H₂S 제거 시험의 조건은 다음과 같다.

습도 50∼60%, 실온, 입구 H₂S 농도 20ppm, 공간속도(SV) 20000의 조건으로 H₂S을 흡수시켰다.

(SV는

을 말한다.)

[시험예 1]

실시예 15의 공기 정화제에 대하여 습도 50∼60%, 실온, NO 가스 농도 4.5ppm와 SV 12000의 조건으로 NO가스를 흡수시킨 결과 NO제거율은 60분 경화후에 92%이었다.

[시험예 2]

실시예 10의 공기 정화제에 대하여, 습도 50%, 온도 23℃, SO₂가스 농도 4.0ppm, SV12000의 조건으로 SO₂가스를 흡수시킨 결과 SO₂제거율은 60분 경화후에 99%이었다.

[시험예 3]

실시예 4의 공기 정화제에 대하여 습도 70%, 온도 20℃, NH₃가스 농도 200ppm, SV 12000의 조건으로 NH₃가스를 흡수시킨 결과, NH₃제거율은 60분경과후에 93%이었다.

[시험예 4]

실시예 9의 공기 정화제에 대하여 습도 50∼60%, 실온, 트리메틸아민(CH₃)₃N 가스농도 20ppm, SV 10000의 조건으로 (CH₃)₃N을 흡수시킨 결과(CH₃)₃N 제거율은 60분 경과 후에 98%이었다.

[시험예 5]

실시예 13의 공기 정화제에 대하여 습도 60%, 실온, 트리에틸아민(C₂H₅)₃N 가스 농도 10ppm, SV 10000의 조건으로 (C₂H₅)₃N을 흡수시킨 결과 (C₂H₅)₃N 제거율은 60분 경과 후에 95%이었다.

[시험예 6]

실시예 1의 공기 정화제에 대하여 습도 50%, 실온, 메틸메르캅탄 CH₃SH 가스 농도 50ppm, SV 10000의 조건으로 CH₃SH을 흡수시킨 결과 CH₃SH 제거율은 60분 경과후에 99%이었다.

Claims

전체 고형분 100중량부 당, 과망간산 칼륨을 3∼30중량부, 제올라이트를 10∼70중량부, CaO/SiO₂몰비가 0.5∼10인 소석회와 콜로이달 실리카를 6∼70중량부, 및 물을 10∼100중량부 가한 배합물을 혼련 성형한 후, 50∼150℃의 온도 범위에서 건조시킴을 특징으로 하는 공기 정화제의 제조방법.