WO2019022571A2 - Voc 저감용 부직포 필터 - Google Patents

Voc 저감용 부직포 필터 Download PDF

Info

Publication number
WO2019022571A2
WO2019022571A2 PCT/KR2018/008564 KR2018008564W WO2019022571A2 WO 2019022571 A2 WO2019022571 A2 WO 2019022571A2 KR 2018008564 W KR2018008564 W KR 2018008564W WO 2019022571 A2 WO2019022571 A2 WO 2019022571A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
zif
nonwoven fabric
present
filter
voc
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/008564
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2019022571A3 (ko
Inventor
박교성
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Publication of WO2019022571A2 publication Critical patent/WO2019022571A2/ko
Publication of WO2019022571A3 publication Critical patent/WO2019022571A3/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0407—Additives and treatments of the filtering material comprising particulate additives, e.g. adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0618—Non-woven
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0631—Electro-spun
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/20—Organic adsorbents
    • B01D2253/204—Metal organic frameworks (MOF's)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s

Definitions

  • the present invention relates to a nonwoven fabric filter for VOC reduction.
  • VOCs Volatile Organic Compounds
  • VOCs are a generic term for liquid or gaseous organic compounds that easily evaporate into the atmosphere. They are air pollutants, toxic chemicals with carcinogenic properties, and are also precursors of photochemical oxides. . VOCs are compounds that emit naturally and emit artificially, depending on the source of the emission. Of particular concern are compounds from anthropogenic sources. Compounds from anthropogenic sources can range from industrial solvents to chemical and pharmaceutical plants and organic gas emissions from plastic drying processes, and are often found in living environments such as liquid fuels with low boiling points, paraffins, olefins, and aromatics. The hydrocarbons used are almost the same.
  • Activated carbon is activated carbon which is mainly activated by acid treatment and base treatment.
  • VOC reduction filter is activated carbon which is relatively good for hydrocarbons, aromatics, and long chain aldehyde. , But short-chain aldehydes such as sulfur oxides, nitrogen oxides, formaldehyde or acetaldehyde can not be removed. have.
  • the present invention provides a nonwoven filter exhibiting excellent efficiency in reducing volatile organic compounds.
  • a non-woven fabric filter for VOC (volatile organic compound) reduction wherein ZIF-8 (Zn 2+ + 2-methylimidazole) is supported on a nonwoven fabric.
  • the volatile organic compounds present in the air can be efficiently removed.
  • nonwoven fabric filter of the present invention low molecular weight volatile organic compounds such as formaldehyde, acetaldehyde, thiol and amine which are difficult to be removed by the conventional activated carbon can be effectively adsorbed and removed.
  • the surface modification to the MOF is not required, so that the process can be simplified, the production cost can be reduced, and it can be used variously as an air purification filter.
  • 1 is a schematic diagram showing the three-dimensional structure of ZIF-8 contained in the antibacterial agent of the present invention.
  • 2 is a SEM photograph showing a nonwoven fabric filter according to an embodiment of the present invention.
  • the VOC reduction nonwoven fabric filter according to an embodiment of the present invention is characterized in that ZIF-8 (Zn 2+ + 2-methylimidazole) is supported on a nonwoven fabric.
  • Volatile Organic Compounds are a generic term for liquid or gaseous organic compounds that easily evaporate into the atmosphere. They are air pollutants, toxic chemicals with carcinogenic properties, and are also precursors of photochemical oxides. . There are compounds that emit naturally and emit artificially, depending on the source, especially those that are caused by anthropogenic sources.
  • Activated carbon is mainly used as an air-purifying filter for removing such VOC.
  • the activated carbon exhibits relatively good removal performance for hydrocarbons, aromatics, and long-chain aldehyde, Short-chain aldehydes such as sulfur oxides, nitrogen oxides, formaldehyde, or acetaldehyde can not be removed sufficiently.
  • MOF Metal-organic framework
  • MOF Metal-organic framework
  • MOF Metal-organic framework
  • MOF Metal-organic framework
  • the various MOF can be made according to the choice of the MOF.
  • the MOF is characterized by the presence of voids in the structure, and the size, porosity, surface area, etc. of the pores can be designed according to the type of the metal ion and the organic ligand that form the MOF and the manner of coupling.
  • MOF Due to such a porosity, MOF has adsorption properties for various organic compounds, and exhibits excellent adsorption properties particularly in comparison with conventionally well known light and activated carbon, and is attracting attention as a next generation functional adsorbent. Also, the MOF does not easily deform at high temperature and has a rigid skeleton, so that it has excellent chemical stability and thermal stability.
  • MOF has a high porosity and also has an advantage of being able to optimize the adsorption characteristics due to free surface modification.
  • MOF can be easily decomposed into moisture in air and adsorption performance due to strong hygroscopicity is deteriorated, it is a hindrance to commercialization of air filter using MOF.
  • MOF can be easily decomposed into moisture in air and adsorption performance due to strong hygroscopicity is deteriorated, it is a hindrance to commercialization of air filter using MOF.
  • MOF there is a difference in adsorption property depending on the type of material and the pore shape of MOF.
  • ZIF-8 is supported on the nonwoven fabric and can exhibit efficient VOC adsorption.
  • ZIF-8 (Zn 2+ + 2-methylimidazole) is a kind of MOF composed of zinc ion and imidazole.
  • ZIF-8 is about two times larger in diameter than the diameter of the pore inlet, so that the shape of the pore is shaped like a jar.
  • the inside of the pores is composed of zinc (Zn) ions and imidazole.
  • ZIF-8 Zn 2+ + 2-methylimidazole, C 8 H 10 N 4 Zn
  • ZIF-8 exhibits a polyhedron structure and has a plane structure of ZIF-L (C 10 H 16 N 5 Zn) and has no human toxicity.
  • the nonwoven fabric filter for VOC reduction of the present invention can be produced by a known nonwoven fabric manufacturing method such as electrospinning, melt spinning, application on a wet spinning substrate, thermocompression bonding, or the like.
  • the nonwoven fabric filter for VOC reduction may be prepared by electrospinning a spinning solution in which a polymer solution and ZIF-8 are mixed, but the present invention is not limited thereto.
  • Electrospinning is a method of obtaining a fibrous aggregate in the form of a nonwoven fabric by spinning the polymer solution directly onto the substrate or directly without the substrate by a static force.
  • the polymer solution may include a polymer, a dispersion solvent, a dispersant, an additive, and the like, but the present invention is not limited thereto.
  • the polymer is selected from the group consisting of polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC), and polyethylene terephthalate polyethylene terephthalate (PET), and preferably polyacrylonitrile.
  • PAN polyacrylonitrile
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PVVC polyvinyl chloride
  • PET polyethylene terephthalate polyethylene terephthalate
  • the present invention is not limited thereto.
  • the dispersion solvent may be selected from the group consisting of dimethylacetamide, diethylacetamide, dimethylmethoxyacetamide,
  • the nonwoven fabric may be produced by electrospinning a polymer solution containing a polymer and a spinning solution in which ZIF-8 is mixed, to thereby produce a nonwoven fabric and a ZIF- ≪ / RTI >
  • the ZIF-8 is added to 100 parts by weight of the nonwoven fabric About 10 parts by weight or more, or about 30 parts by weight or more, or about 50 parts by weight or more and about 95 parts by weight or less, or about 90 parts by weight or less, or about 85 parts by weight or less, based on ZIF- . If the amount of ZIF-8 is too small, the VOC removal performance may be deteriorated. If ZIF-8 is included too much, ZIF-8 particles may be desorbed in the external air volume, .
  • the specific surface area of the nonwoven fabric before carrying the ZIF-8 is about 0.1 m 2 / g or more, or about 5 m 2 / g or more, or about 8 m 2 / 50 m 2 / g or less, or about 30 m 2 / g or less, or about 20 m 2 / g or less. If the specific surface area of the nonwoven fabric is too small, the amount of ZIF-8 adhered to the surface of the nonwoven fabric may be reduced to reduce the adsorption performance. If too large, the strength of the formed nonwoven fabric may decrease. .
  • the specific surface area of the nonwoven fabric after the ZIF-8 is supported is much higher than that before the support, for example, about 50 m 2 / g or more, or about 70 m 2 / Or about 80 m 2 / g or greater, about 200 m 2 / g or less, or about 180 m 2 / g or less, or about 150 m 2 / g or less.
  • the specific surface area is greatly increased, and more VOC can be adsorbed per unit area.
  • the non-woven fabric filter for VOC reduction in which the ZIF-8 of the present invention is supported on the nonwoven fabric has a better adsorption ability to VOC than the activated carbon bearing filter or the filter bearing the other MOF, It can exhibit an adsorption ability of about 3 times.
  • ZIF-8 is first mixed with a polymer solution to prepare a spinning solution.
  • a polymer solution to prepare a spinning solution.
  • the specific description and exemplary materials of the ZIF-8, the polymer solution, and the spinning solution are as described in the VOC abatement nonwoven filter.
  • the spinning solution thus prepared may be electrospun on a substrate to produce a VOC abatement nonwoven filter having ZIF-8 supported on the nonwoven fabric, but the present invention is not limited thereto.
  • the electrospinning can also be carried out using conventional methods and conditions known as nonwoven fabrication methods.
  • ZIF-8 Zn 2+ + 2-methylimidazole
  • VOC removing ability was measured by the following method.
  • the residual formaldehyde and amount in the gas bag were measured after 2 hours using the gas detection method (FTM-5-2: 2004).
  • the ZIF-8-carrying nonwoven fabric filter of the present invention exhibits an amount of formaldehyde adsorption of about 2.78 to 3.55 times that of the nonwoven fabric filter of the comparative example carrying activated carbon or other kinds of MOF, .

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

본 발명은 VOC 저감용 부직포 필터에에 관한 것이다. 본 발명의 VOC 저감용 부직포 필터에 따르면, 공기 중 존재하는 휘발성 유기 화합물을 효율적으로 제거할 수 있다.

Description

【발명의 명칭】
VOC 저감용 부직포 필터
【기술분야】
관련 출원 (들)과의 상호 인용
본 출원은 2017년 7월 28일자 한국 특허 출원 제 10-2017-0096508호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며， 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 VOC 저감용 부직포 필터에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
휘발성 유기화합물， 즉 VOC(Volatile Organic Compounds)는, 대기 중으로 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상 유기 화합물의 총칭으로， 대기 오염물질이며 발암성을 지닌 독성 화학물질로서 광화학 산화물의 전구물질이기도 하여 많은 문제가 되고 있다. VOC는 배출원에 따라 자연적으로 배출되는 화합물과 인위적으로 배출되는 화합물이 있으며， 특히 문제가 되는 것은 인위적 배출원에 의한 화합물들이다. 인위적 배출원에 의한 화합물로는 산업체에서 많이 사용하는 용매에서 화학 및 제약공장이나 플라스틱 건조 공정에서 배출되는 유기 가스에 이르기까지 매우 다양하며 끓는점이 낮은 액체연료, 파라핀, 올레핀, 방향족 화합물 등 생활 주변에서 흔히 사용하는 탄화수소류가 거의 해당된다.
국내 외에서 VOC를 저감하기 위한 대책을 다양하게 제시하고 있으며, 최근들어 공기 청정기, 차량용 공기 정화 필터， 에어컨 등의 실내 공기질 향상을 위한 제품에도 VOC 저감용 필터를 대부분 적용하고 있다.
VOC 저감용 필터에는 주로 산 흑은 염기 처리하여 활성화시킨 활성탄 (activated carbon)을 사용하는데, 활성탄은 하이드로카본 (hydrocarbon), 방향족 화합물 (aromatics), 긴 체인 알데하이드 (long-chain aldehyde)에는 비교적 우수한 제거 성능을 보이나, 황산화물, 질소산화물이나， 포름알데하이드 (formaldehyde) 또는 아세트알데하이드 (acetaldehyde)와 같은 짧은 체인 알데하이드 (short-chain aldehyde)는 층분히 제거하지 못하는 단점이 있다.
그러나 특히 포름알데하이드는 새집 증후군의 원인 물질로 실내 공기질 제어에서 중요한 항목이며 최근 미국에서는 실내 공기 중 포름알데하이드 함량에 대해 기준을 제시하고 있다. 따라서 실내 공기질 향상을 위해 VOC 저감에 효과적인 필터에 대한 연구가 시급히 필요한 실정이다.
【발명의 내용】
【해결하고자 하는 과제】
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 휘발성 유기 화합물 저감에 우수한 효율을 나타내는 부직포 필터를 제공한다.
【과제의 해결 수단]
상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 본 발명의 일 측면은，
ZIF-8 (Zn2++2-methylimidazole)가 부직포에 담지된, VOC(volatile organic compound) 저감용 부직포 필터를 제공한다.
【발명의 효과】
본 발명의 VOC 저감용 부직포 필터에 따르면, 공기 중 존재하는 휘발성 유기 화합물을 효율적으로 제거할 수 있다.
본 발명의 부직포 필터에 의하면, 종래의 활성탄에 의해 제거되기 어려웠던 포름알데하이드, 아세트알데하이드， 티올， 아민과 같은 저분자 휘발성 유기 화합물을 효과적으로 흡착하여 제거할 수 있다.
또한， 본 발명의 부직포 필터의 제조방법에 따르면 MOF에 대한 표면 개질을 필요로 하지 않아 공정이 단순화되고 생산 원가를 절감할 수 있으며, 공기 정화용 필터로 다양하게 활용가능하다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 본 발명의 항균제에 포함되는 ZIF-8의 3차원 구조를 보여주는 모식도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 필터를 보여주는 SEM 사진이다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】 - 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며， 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하， 본 발명의 VOC 저감용 부직포 필터에 대해 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 일 구현예에 따른 VOC 저감용 부직포 필터는 ZIF-8 (Zn2++2-methylimidazole)가 부직포에 담지된 것을 특징으로 한다.
휘발성 유기 화합물， 즉 VOC(Volatile Organic Compounds)는, 대기 중으로 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상 유기 화합물의 총칭으로, 대기 오염물질이며 발암성을 지닌 독성 화학물질로서 광화학 산화물의 전구물질이기도 하여 많은 문제가 되고 있다. 배출원에 따라 자연적으로 배출되는 화합물과 인위적으로 배출되는 화합물이 있으며， 특히 문제가 되는 것은 인위적 배출원에 의한 화합물들이다.
이러한 VOC를 제거하는 공기 정화용 필터에는 주로 활성탄 (activated carbon)을 사용하는데， 활성탄은 하이드로카본 (hydrocarbon), 방향족 화합물 (aromatics), 긴 체인 알데하이드 (long-chain aldehyde)에는 비교적 우수한 제거 성능을 보이나， 황산화물， 질소산화물, 포름알데하이드 (formaldehyde), 또는 아세트알데하이드 (acetaldehyde)와 같은 짧은 체인 알데하이드 (short-chain aldehyde)는 층분히 제거하지 못하는 단점이 있다.
한편, MOF(Metal-organic framework)는 금속 유기 구조체라고도 불리며, 금속 이온 또는 이온 클러스트가 유기 리간드와 배위하여 1차, 2차 또는 3차 구조를 갖는 유기 -무기 하이브리드 물질로, 금속 이온과 유기 리간드의 선택에 따라 다양한 MOF를 만들 수 있다. 상기 MOF는 구조 내에 빈 공간이 존재하는 다공성인 특징이 있으며, MOF를 이루는 금속 이온 및 유기 리간드의 종류와 결합 방식에 따라 기공의 크기, 기공도, 표면적 등이 다양하게 설계될 수 있다.
이러한 다공성으로 인해 MOF는 다양한 유기 화합물에 대해 흡착성을 가지며， 특히 종래에 널리 알려진 제을라이트나 활성탄과 비교하여 우수한 흡착성을 나타내어 차세대 기능성 흡착제로 주목받고 있다. 또한 상기 MOF는 높은 온도에서 변형이 쉽게 일어나지 않으며 단단한 골격을 가지고 있어 화학적 안정성 및 열 안정성이 우수하다.
또한 MOF는 높은 기공도를 가지며， 또한 자유로운 표면 개질로 인한 흡착 특성의 최적화가 가능한 장점을 갖는다.
그러나， MOF는 대기 중 수분에 쉽게 분해될 수 있고 강한 흡습성으로 인한 흡착 성능이 저하되는 단점이 있어 MOF를 이용한 공기 필터의 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 또한, MOF를 이루는 물질의 종류와 기공 형태에 따라 흡착성은 차이가 있다.
이에， 본 발명은 상기와 같은 단점을 개선할 수 있는， ZIF-8
(Zn2++2-methylimidazole)가 부직포에 담지된， VOC 저감용 부직포 필터를 제공한다.
본 발명의 VOC 저감용 부직포 필터에 따르면, ZIF-8가 부직포에 담지되어 효율적인 VOC 흡착성을 나타낼 수 있다.
상기 ZIF-8 (Zn2++2-methylimidazole)는 아연 이온과 이미다졸로 이루어진 MOF의 한 종류이다. ZIF-8은 기공 입구의 지름보다 기공 내부의 지름이 약 2 배 정도 더 커서 기공의 형상이 일종의 항아리와 같은 형태를 띄고 있다. 그리고, 기공 내부에는 아연 (Zn) 이온과 이미다졸레이트로 구성되어 있다. 이를 통해 기공 안으로 들어온 VOC 분자가 좁은 기공 입구 때문에 재탈착되지 못하고 기공 내부에 강하게 흡착될 수 있다. 또한 아연 이온의 약한 루이스 산 (Lewis acid) 특성으로 인해 알데하이드의 C=0기와 강한 인력을 갖게 되어 향상된 흡착력을 나타낼 수 있다.
또한， 대기 중 수분에 대한 흡습성이 낮아 오랜시간 공기 필터로 사용하여도 성능 저하가 발생하지 않는 장점이 있다.
도 1은 ZIF-8의 3차원 구조를 보여주는 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이， ZIF-8(Zn2++2-methylimidazole, C8H10N4Zn)는 다면체 (polyhedron) 구조를 나타내어, 평면 구조의 ZIF-L(C10H16N5Zn)과 구별되며, 인체 독성이 없다.
본 발명의 VOC 저감용 부직포 필터는， 전기방사， 용융방사, 습식방사 기재 상에 도포， 열압착 등 알려진 부직포 제조방법에 의해 제조될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, VOC 저감용 부직포 필터는 고분자 용액과 ZIF-8가 흔합된 방사 용액을 전기방사 (electrospinning)하여 제조한 것일 수 있으나， 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
전기방사는 정전기력에 의해 고분자 용액을 기재 (substrate) 위에 또는 기재없이 직접 섬유 형태로 방사하여 부직포 형태의 섬유 집합체를 얻는 방법이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 용액은, 고분자, 분산 용매, 분산제, 첨가제 등을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자는 폴리아크릴로니트릴 (poly acrylonitrile, PAN), 플루오르화 폴리비닐리덴 (polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리염화비닐 (polyvinyl chloride, PVC), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate, PET)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며， 바람직하게는 폴리아크릴로니트릴을 사용할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면， 상기 분산 용매로는 디메틸아세트아미드, 디에틸아세트아미드， 디메틸메록시아세트아미드,
N-메틸피를리돈, 또는 디메틸포름아미드, 등을 들 수 있으나， 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. '
한편， 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부직포는 고분자를 포함하는 고분자 용액과 ZIF-8가 흔합된 방사 용액을 전기방사함으로써, 부직포를 제조함과 동시에 상기 부직포에 ZIF-8가 담지된 형태로 수득될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 ZIF-8는 부직포 100 중량부에 대하여， ZIF-8를 약 10 중량부 이상, 또는 약 30 중량부 이상, 또는 약 50 중량부 이상이면서 약 95 중량부 이하, 또는 약 90 중량부 이하， 또는 약 85 중량부 이하로 포함할 수 있다. 상기 ZIF-8가 너무 적게 포함되면 VOC 제거성능이 저하될 수 있고, 너무 많이 포함될 경우 외부 풍량에 ZIF-8 입자가 탈착될 수 있어， 이러한 관점에서 상기와 같은 중량부 범위로 포함되는 것아바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 ZIF-8가 담지되기 전의 부직포의 비표면적은 약 0.1 m2/g 이상, 또는 약 5 m2/g 이상, 또는 약 8 m2/g 이상이면서, 약 50 m2/g 이하, 또는 약 30 m2/g 이하, 또는 약 20 m2/g 이하일 수 있다. 상기 부직포의 비표면적이 너무 적으면 표면에 부착되는 ZIF-8의 양이 줄어들어 흡착성능이 쩌하될 수 있고, 너무 많으면 형성되는 부직포의 강도가 떨어질 수 있어 이러한 관점에서 상기 중량 범위를 갖는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 ZIF-8가 담지된 후의 부직포의 비표면적은 담지되기 전보다 훨씬 증가하며, 예를 들어 약 50 m2/g 이상, 또는 약 70 m2/g 이상, 또는 약 80 m2/g 이상이면서, 약 200 m2/g 이하, 또는 약 180 m2/g 이하, 또는 약 150 m2/g 이하일 수 있다. 상기와 같이 다공성의 ZIF-8가 담지되어 비표면적이 훨씬 증가함으로써 단위 면적당 보다 많은 VOC를 흡착할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 ZIF-8가 부직포에 담지된 VOC 저감용 부직포 필터는, 활성탄 담지 필터 또는 다른 MOF가 담지된 필터와 비교하여 VOC에 대한 흡착능이 보다 우수하며, 특히 포름알데하이드에 대해 활성탄 대비 약 3배의 흡착능을 나타낼 수 있다.
본 발명의 VOC 저감용 부직포 필터의 제조방법에서, 먼저 ZIF-8를 고분자 용액과 흔합하여 방사 용액을 제조한다. 이때 상기 ZIF-8, 고분자 용액, 및 방사 용액에 대한 구체적인 설명 및 예시적인 물질은 앞서 VOC 저감용 부직포 필터에 서 설명한 바와 같다.
이렇게 제조된 방사 용액을 기재 상에 전기방사하여 ZIF-8가 부직포에 담지된, VOC 저감용 부직포 필터를 제조할 수 있으나， 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 상기 전기방사는 부직포 제조방법으로 알려진 일반적인 방법 및 조건을 사용하여 수행할 수 있다.
이하， 발명의 구체적인 실시예를 통해， 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
<실시예>
실시예 1
폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile, PAN), 32g, 디메틸아세트아미드 (dimethylacetamide) 30ml를 흔합하여 고분자 용액을 준비하였다.
ZIF-8(Zn2++2-methylimidazole) 20g을 상기 고분자 용액에 흔합하여 방사 용액을 준비하였다. 이를 전기방사법으로 방사하여 ZIF-8가 담지된 부직포 필터 (비표면적 105 m2/g, 두께 500nm)를 제조하였다.
제조된 부직포 필터를 주사전자현미경 (SEM)으로 관찰한 사진을 도
2에 나타내었다.
도 2를 참조하면, ZIF-8가 섬유에 담지된 형태인 부직포 필터가 제조되었음을 확인할 수 있다. 비교예 1
MOF로 ZIF-8(Zn2++2-methylimidazole) 20g 대신 ZIF-67
(Co2++2-methylimidazole) 20g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 MOF가 담지된 부직포 필터를 제조하였다. 비교예 2
MOF로 ZIF-8(Zn2++2-methylimidazole) 20g 대신 NH2-UiO-66
(Zr4++2-aminoterephthalic acid) 20g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 MOF가 담지된 부직포 필터를 제조하였다. 비교예 3 MOF로 ZIF-8(Zn2++2-methylimidazole) 20g 대신 NH2-MIL-101 (Al3++2-aminoterephthalic acid) 20g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 MOF가 담지된 부직포 필터를 제조하였다. 비교예 4
MOF 대신 활성탄 20g을 부직포 (비표면적 15 m2/g, 두께 400nm) 위에 도포하여 활성탄이 담지된 부직포 필터를 제조하였다.
<실험예 >
실시예 및 비교예의 부직포 필터에 대하여， 하기 방법으로 VOC 제거능을 측정하였다.
실시예 및 비교예의 각각의 부직포 필터를 가스백에 넣고 15ppnw 포름알데하이드 (formaldehyde)를 투입한 후 밀폐하여 상온에서 2시간 동안 방치하였다.
가스 검지관법 (FTM-5-2: 2004)을 이용하여 2시간 후 가스백 내 남아있는 포름알데하이드와 양을 측정하였다.
부직포 필터를 넣지 않고 동일한 양의 포름알데하이드를 투입하여 방치한 블탱크 (blank)에서의 포름알데하이드 흡착량을 빼서 실시예 및 비교예의 부직포 필터에 있어 MOF lg (비교예의 경우 활성탄 lg) 당 포름알데하이드 흡착량을 계산하였다.
그 결과, 실시예 1은 64mg/g, 비교예 1은 23 mg/g, 비교예 2는 23mg/g, 비교예 3은 18mg/g, 비교예 4는 23mg/g의 포름알데하이드를 흡착한 것으로 나타났다.
상기와 같이, 본 발명의 ZIF-8이 담지된 부직포 필터는, 활성탄 또는 다른 종류의 MOF가 담지된 비교예의 부직포 필터에 비하여 약 2.78배 내지 약 3.55배의 포름알데하이드 흡착량을 보여 VOC 제거능이 우수함을 확인할 수 있었다.

Claims

【특허청구범위】
【청구항 1】
ZIF-8 (Zn2++2-methylimidazole)7 부직포에 담지된， VOC(Volatile Organic Compounds) 저감용 부직포 필터.
【청구항 2】
제 1항에 있어서,
상기 VOC는 포름알데히드 (formaldehyde)인, VOC 저감용 부직포 필터 . 【청구항 3】
제 1항에 있어서,
상기 ZIF-8는 부직포 100 중량부에 대하여 10 내지 95 증량부로 포함되는, VOC 저감용 부직포 필터. 【청구항 4】
게 1항에 있어서，
상기 ZIF-8가 담지된 부직포의 비표면적은， 50 내지 200 m2/g인, VOC 저감용 부직포 필터.
PCT/KR2018/008564 2017-07-28 2018-07-27 Voc 저감용 부직포 필터 WO2019022571A2 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2017-0096508 2017-07-28
KR1020170096508A KR20190012867A (ko) 2017-07-28 2017-07-28 Voc 저감용 부직포 필터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2019022571A2 true WO2019022571A2 (ko) 2019-01-31
WO2019022571A3 WO2019022571A3 (ko) 2019-04-11

Family

ID=65039812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/008564 WO2019022571A2 (ko) 2017-07-28 2018-07-27 Voc 저감용 부직포 필터

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20190012867A (ko)
WO (1) WO2019022571A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4054740A4 (en) * 2019-11-08 2023-11-22 Virginia Commonwealth University Intellectual Property Foundation REMOVAL OF VOCS AND FINE PARTICULATE MATERIALS USING ELECTRET MEDIA COATED WITH ORGANOMETALLIC STRUCTURES (E-MOFILTER)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210004201A (ko) 2019-07-03 2021-01-13 주식회사 엘지화학 금속 유기 구조체-셀룰로오스 나노섬유 복합 소재의 제조방법
KR20210060207A (ko) 2019-11-18 2021-05-26 주식회사 엘지화학 금속 유기 구조체-나노 섬유 복합 소재 및 이의 제조방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3311913B1 (en) * 2014-03-27 2020-05-06 Basf Se Porous films comprising metal-organic framework materials
US20170252720A1 (en) * 2015-07-01 2017-09-07 Ihab N. Odeh Modification of zeolitic imidazolate frameworks and azide cross-linked mixed-matrix membranes made therefrom
CN106914217A (zh) * 2017-03-10 2017-07-04 中国科学院合肥物质科学研究院 一种多孔碳材料甲醛吸附剂及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4054740A4 (en) * 2019-11-08 2023-11-22 Virginia Commonwealth University Intellectual Property Foundation REMOVAL OF VOCS AND FINE PARTICULATE MATERIALS USING ELECTRET MEDIA COATED WITH ORGANOMETALLIC STRUCTURES (E-MOFILTER)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190012867A (ko) 2019-02-11
WO2019022571A3 (ko) 2019-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Su et al. Functionalization of cellulose fiber by in situ growth of zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8) nanocrystals for preparing a cellulose-based air filter with gas adsorption ability
Li et al. Zeolitic imidazolate framework-8/polypropylene–polycarbonate barklike meltblown fibrous membranes by a facile in situ growth method for efficient PM2. 5 capture
Yoo et al. Removal of particulate matter with metal–organic framework-incorporated materials
Guo et al. PAA@ ZIF-8 incorporated nanofibrous membrane for high-efficiency PM2. 5 capture
Zhang et al. Preparation of nanofibrous metal–organic framework filters for efficient air pollution control
Woo et al. Highly improved performance of cotton air filters in particulate matter removal by the incorporation of metal–organic frameworks with functional groups capable of large charge separation
Feng et al. Multifunctional metal organic framework and carbon nanotube-modified filter for combined ultrafine dust capture and SO 2 dynamic adsorption
WO2019022571A2 (ko) Voc 저감용 부직포 필터
Yoo et al. Effect of functional groups of metal–organic frameworks, coated on cotton, on removal of particulate matters via selective interactions
Xiao et al. Porous metal–organic framework-based filters: Synthesis methods and applications for environmental remediation
KR102230448B1 (ko) 미세먼지 저감용 부직포 필터 및 이의 제조방법
WO2019022588A2 (ko) Mof를 포함하는 항균제 및 이를 포함하는 항균 필터
Yin et al. Multifunctional ZIF-67@ SiO2 membrane for high efficiency removal of particulate matter and toxic gases
KR101744343B1 (ko) 공기정화 필터용 금속착물형 고분자막 및 이의 제조방법
CN103212306A (zh) 一种环糊精修饰的石墨烯滤膜及其制备方法
KR20210004201A (ko) 금속 유기 구조체-셀룰로오스 나노섬유 복합 소재의 제조방법
EP4054740A1 (en) Removal of vocs and fine particulate matter by metal organic frameworks coated electret media (e-mofilter)
Sepahvand et al. Recent developments in nanocellulose-based aerogels as air filters: A review
CN104248891B (zh) 用于空气净化设备的滤芯
CN111013271A (zh) 一种纳米纤维负载金属有机框架空气净化材料及其制备方法
Komaladewi et al. Membrane technology in air pollution control: prospect and challenge
CN113457477A (zh) 一种纳米纤维过滤膜及其制备方法和应用
Yoo et al. Removal of particulate matters by using zeolitic imidazolate framework-8s (ZIF-8s) coated onto cotton: effect of the pore size of ZIF-8s on removal
KR20190013629A (ko) Mof를 포함하는 항균제 및 이를 포함하는 항균 필터
Chen et al. Recent developments on catalytic membrane for gas cleaning

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18838033

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18838033

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2