WO2024106623A1 - 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치 - Google Patents

휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2024106623A1
WO2024106623A1 PCT/KR2023/002156 KR2023002156W WO2024106623A1 WO 2024106623 A1 WO2024106623 A1 WO 2024106623A1 KR 2023002156 W KR2023002156 W KR 2023002156W WO 2024106623 A1 WO2024106623 A1 WO 2024106623A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
activated carbon
volatile organic
honeycomb
carbon filter
combustion
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/002156
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정지성
김신한
남승하
이강홍
Original Assignee
(주)세라컴
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 (주)세라컴 filed Critical (주)세라컴
Publication of WO2024106623A1 publication Critical patent/WO2024106623A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0438—Cooling or heating systems
    • 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
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • 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
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2055—Carbonaceous material
    • B01D39/2058—Carbonaceous material the material being particulate
    • B01D39/2062—Bonded, e.g. activated carbon blocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0036—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions by adsorption or absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0454—Controlling adsorption
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40088—Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Definitions

  • the present invention relates to a regeneration device for a honeycomb-type activated carbon filter with improved desorption performance of volatile organic compounds. More specifically, the use of activated carbon with a controlled pore size improves the desorption performance of volatile organic compounds, resulting in excellent regeneration efficiency. It relates to a regeneration device for a honeycomb-type activated carbon filter with improved desorption performance of volatile organic compounds.
  • VOCs Volatile organic compounds
  • benzene a volatile organic compound of aromatic hydrocarbons
  • chromosomal abnormalities are often found in people who have been exposed to very low concentrations of benzene. It is being reported.
  • Activated carbon is used in various ways to remove gaseous pollutants or water pollutants. Activated carbon is mainly used as an adsorbent composition to adsorb and remove contaminants such as organic compounds.
  • the process of reactivating the functional groups on the surface of the activated carbon by desorbing, pyrolyzing, and carbonizing the organic substances adsorbed on the activated carbon using high-temperature heat is required. It is necessary, and through this activated carbon recycling technology, the lifespan of activated carbon can be extended and economic efficiency improved.
  • activated carbon such as wood, coal, and coconut fruit are used as raw materials for the production of activated carbon
  • types of activated carbon include powdered carbon, granular carbon, and fibrous activated carbon.
  • granular activated carbon is the most widely used because it has a sufficiently large surface area, low pressure drop, and allows the adsorbed volatile organic compounds to be recovered relatively easily.
  • granular activated carbon had a problem of low regeneration efficiency due to low desorption efficiency for adsorbed volatile organic compounds.
  • the purpose of the present invention is to provide a regeneration device for a honeycomb-type activated carbon filter with improved desorption performance of volatile organic compounds, which has excellent regeneration efficiency because activated carbon with a controlled pore size is used to improve desorption performance of volatile organic compounds.
  • the regeneration device of a honeycomb-type activated carbon filter with improved desorption performance of volatile organic compounds removes the volatile organic compound gas adsorbed on the honeycomb-type activated carbon filter and reuses the volatile organic compound gas.
  • the honeycomb-type activated carbon filter is made of activated carbon with controlled pore size, a binder, and filler.
  • the honeycomb-type activated carbon adsorbent composition with improved desorption performance of volatile organic compounds contains 50 to 75% by weight of activated carbon with controlled pore size, 15 to 30% by weight of binder, and 10 to 20% by weight of filler. It is said to be done.
  • the activated carbon with controlled pore size has pores of 40 nanometers or less of less than 0.4 mL/g.
  • the binder is made of kaolin.
  • the filler is made of at least one selected from the group consisting of hydraulic aluminum oxide, paligorskite, and sepiolite.
  • a honeycomb-type activated carbon filter with improved desorption performance of volatile organic compounds exhibits excellent regeneration efficiency because activated carbon with a controlled pore size is used and the desorption performance of volatile organic compounds is improved.
  • a pair of honeycomb-type activated carbon filters are installed to enable regeneration without separation from the regeneration device, and a heat storage unit with a heat storage material and a catalyst material installed therein is provided so that the volatile organic compound gas can be burned at a low temperature.
  • a heat storage unit with a heat storage material and a catalyst material installed therein is provided so that the volatile organic compound gas can be burned at a low temperature.
  • the combustion gas generated during combustion of the volatile organic compound gas is used as a heat source, it is possible to operate with only a small amount of fuel used in the initial temperature increase process.
  • FIG. 1 and 2 are schematic diagrams of a regeneration device for a honeycomb-type activated carbon filter with improved desorption performance of volatile organic compounds according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a graph showing the pore size distribution of activated carbon with controlled pore size of the honeycomb-type activated carbon filter used in an example of the present invention and conventional particulate activated carbon.
  • the regeneration device of a honeycomb-type activated carbon filter with improved desorption performance of volatile organic compounds is a honeycomb-type activated carbon filter with improved desorption performance of volatile organic compounds requiring regeneration. It includes a filter 100, a combustion unit 120, a heat storage unit 130, a supply pipe 140, an air supply pipe 160, an exhaust pipe 170, and a circulation pipe 180.
  • the combustion unit 120 is installed with a burner to burn the volatile organic compound gas adsorbed on the honeycomb-type activated carbon filter 100.
  • the initial temperature of the combustion unit 120 is preferably set to approximately 300 to 400°C.
  • the heat storage unit 130 preheats the volatile organic compound gas and supplies it to the combustion unit 120 through the connection pipe 150. Meanwhile, it is preferable that a catalyst material and a heat storage material be installed inside the heat storage unit 130 so that the volatile organic compound gas can be burned at a low temperature in the combustion unit 120.
  • the heat storage unit 130 and the combustion unit 120 are illustrated as being connected to each other by a connector 150, but the present invention is not limited to this and can be installed together in one space.
  • the supply pipe 140 connects the honeycomb-type activated carbon filter 100 and the heat storage unit 130, and the supply valve 142 allows the volatile organic compound gas generated from the honeycomb-type activated carbon filter 100 to be supplied to the heat storage unit 130. ) is installed.
  • the air supply pipe 160 is connected to the combustion unit 120, and an air supply valve 162 is installed to supply external air required when volatile organic compound gas is burned in the combustion unit 120.
  • the exhaust pipe 170 is connected to the combustion unit 120, and an exhaust valve 172 is installed to discharge combustion gas burned in the combustion unit 120.
  • An exhaust fan 174 is installed in the exhaust pipe 170 to exhaust a portion of the combustion gas discharged through the exhaust pipe 170 to the outside.
  • the circulation pipe 180 connects the exhaust pipe 170 and the honeycomb-type activated carbon filter 100, and allows some combustion gas not discharged through the exhaust pipe 170 to circulate toward the honeycomb-type activated carbon filter 100.
  • An intake valve 182 is installed.
  • a circulation fan 184 is installed in the circulation pipe 180, and the combustion gas moved by the circulation fan 184 separates the volatile organic compound gas adsorbed on the honeycomb type activated carbon filter 100 and separates the volatile organic compound gas from the supply pipe (184). It moves to the combustion unit 120 through 140).
  • selection valves 110 and 110' are installed at the inlet end of the honeycomb type activated carbon filter 100 of the circulation pipe 180, respectively.
  • a high-temperature gas suction pipe 190 including a high-temperature gas suction valve 192 that suctions high-temperature and high-pressure combustion gas may be installed between the combustion unit 120 and the circulation pipe 180.
  • the separated gas is moved to the supply pipe 140 with a low concentration of carbon dioxide and flows into the heat storage unit 130 through the supply valve 142 installed in the supply pipe, and the introduced volatile organic compound gas is combined with the heat storage material and catalyst material. It will pass.
  • the heat storage material is used to preheat the volatile organic compound gas, and the catalyst material allows the volatile organic compound gas to oxidize.
  • the volatile organic compound gas that has passed after the oxidation reaction occurs in the catalyst flows into the combustion section 120, and the introduced volatile organic compound gas is burned in the combustion section 120.
  • the air required for combustion of the combustion unit 120 flows into the air supply pipe 140 connected from the outside and flows in when the air supply valve 162 of the air supply pipe 140 is opened.
  • the inside of the combustion section 120 is heated by a burner disposed inside the combustion section during the initial operation of the regeneration device of the present invention, and combustion of volatile organic compound gas oxidized by a catalyst inside the heat storage section 130
  • the temperature is 400-500°C, and after the burner raises the temperature to the above combustion temperature for a certain period of time, the burner is stopped. After stopping, the temperature can be maintained by the high temperature gas generated during combustion of the volatile organic compound gas.
  • a portion of the combustion gas of the volatile organic compound gas burned in the combustion unit 120 is discharged to the outside through the exhaust fan 174 installed in the exhaust pipe 170, and a portion of the combustion gas excluding the discharged combustion gas is discharged through the intake fan ( It moves to the circulation pipe 180 through 184).
  • the combustion gas moves back to the honeycomb-type activated carbon filter 100 through the circulation fan 184 installed in the circulation pipe 180, and is burned to separate the volatile organic compound gas adsorbed on the honeycomb-type activated carbon filter 100.
  • a temperature sensor can be installed to maintain the temperature of the gas at 160-170°C. Additionally, if the temperature of the combustion gas is lower than the appropriate temperature, the temperature can be adjusted by moving the high temperature gas of the combustion unit 120 through the high temperature gas suction pipe 190.
  • the honeycomb-type activated carbon filter 100 is a combination of multiple activated carbons, and granular activated carbon is used in the present invention. As shown in Figure 1, a pair of honeycomb-type activated carbon filters 100 are installed, and are divided into two periods: when the factory (restaurant) is in operation and when the activated carbon filter is regenerated.
  • the pair of activated carbon filters 100 is formed to enable factory (restaurant) operation and regeneration of the activated carbon filter 100, and the combustion gas flowing to the activated carbon filter 100 through the circulation pipe 180 is used by each
  • the above-described selection valves 110 and 110' are installed to selectively send carbon to the activated carbon filter 100.
  • the selection valve 110' at the inflow end of the lower activated carbon filter is opened, and the upper activated carbon filter is operated in the factory (restaurant). To make this possible, the selection valve 110 at the inlet end is opened.
  • granular activated carbon is the most widely used because it has a sufficiently large surface area, low pressure drop, and relatively easy recovery of adsorbed volatile organic compounds, but has low desorption of adsorbed volatile organic compounds. Because of the problem of low regeneration efficiency, conventional activated carbon regeneration devices mainly used fibrous activated carbon instead of granular activated carbon.
  • the regeneration device uses a honeycomb-type activated carbon filter with improved desorption performance of volatile organic compounds. Let's take a closer look at the composition of the honeycomb-type activated carbon filter with improved desorption performance of volatile organic compounds with excellent regeneration efficiency. Do this.
  • the composition of the honeycomb-type activated carbon filter with improved desorption performance of volatile organic compounds according to the present invention consists of activated carbon with a controlled pore size, a binder, and a filler, 50 to 75% by weight of activated carbon with a controlled pore size, and 15 to 30% by weight of the binder. It is preferable that it consists of 10 to 20% by weight of filler.
  • the activated carbon with the pore size controlled contains 50 to 75% by weight, and among the pores formed in the activated carbon, micropores of 40 nanometers or less are made up of less than 0.4 mL/g, and the adsorption portion is not directly connected to the surface of the activated carbon. The area of the micropores is reduced, showing excellent performance in not only adsorption but also desorption of volatile organic compounds.
  • the pore size distribution of activated carbon with controlled pore size and conventional particulate activated carbon (granular activated carbon) is shown in Figure 3. As shown in Figure 3, it can be seen that the pore size of the activated carbon with controlled pore size used in the present invention has very small pores of 40 nanometers or less distributed compared to the particulate activated carbon.
  • activated carbon with controlled pore size can be manufactured in various shapes such as honeycomb structure or plate shape, which has the advantage of maximizing use of the surface. If the content of activated carbon with controlled pore size is less than 50% by weight, the above effect is not achieved. It is insignificant, and when the content of activated carbon with the pore size controlled exceeds 75% by weight, the above effect is not significantly improved and the content of binder and filler is relatively reduced, so the morphological stability of the honeycomb type activated carbon adsorbent filter composition However, mechanical properties may deteriorate.
  • the binder contains 15 to 30% by weight and is made of kaolin, and serves to bind each component constituting the composition of the honeycomb-type activated carbon adsorbent filter with improved desorption performance of volatile organic compounds manufactured through the present invention. .
  • the kaolin is the most representative clay mineral, and its unit structure has a 1:1 structure of a silicic acid tetrahedral layer and an alumina octahedral layer, and is composed of three types with different structures: kaolinite, dickite, and nacrite. It may contain halloysite with added minerals and interlayer water.
  • the chemical composition of the three minerals other than halloysite is [Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ] or [Al 2 O 3 2SiO2 ⁇ 2H2O], and the weight percentage of oxide is SiO 2 46.5%, Al 2 O 3 39.5%, At 14.0% H 2 O, it has the most consistent composition among clay minerals.
  • a binder made of kaolin that exhibits the above properties has the effect of sterilizing, deodorizing, and purifying odors and pollutants such as various bacteria, viruses, mold, fine dust, and odors that are harmful to the human body contained in the air. indicates.
  • the effect is minimal, and if the content of the binder exceeds 30% by weight, the effect is not significantly improved, but the content of activated carbon or filler with relatively controlled pore size As this decreases, the removal effect of volatile organic compounds may decrease and the mechanical strength of the adsorbent composition may decrease.
  • the filler contains 10 to 20% by weight and is preferably made of at least one selected from the group consisting of hydraulic aluminum oxide, palygorskite, and sepiolite.
  • the mechanical strength of the adsorbent filter composition according to the present invention It not only improves moisture resistance and adsorption performance.
  • the hydraulic aluminum oxide not only improves the mechanical strength of the adsorbent composition according to the present invention, but also improves moisture resistance so that the physical properties of the adsorbent composition can be maintained even under high humidity conditions.
  • the paligorskite is a 2:1 clay mineral that occurs in the form of needles, and its chemical formula is [Si 8 Mg 2 Al 2 O 2 0(OH) 2 (OH) 2 4H 2 O], which has a chain structure of silicic acid tetrahedron. It has a tunnel structure and contains water molecules within the tunnel. It mainly exists in the soil of dry areas, and is commercially known as attapulgite and is also used in the fertilizer manufacturing process. In the present invention, it improves the mechanical strength of the adsorbent composition and further improves the adsorption effect of volatile organic chemicals. It plays a role.
  • the sepiolite is also called meerschaum, and its chemical composition is [Mg 4 Si 6 O 15 (OH) 2 ⁇ 6H 2 O], hardness is 2 to 25, and specific gravity is 2,
  • fibrous crystals but they are usually a collection of tiny earth-like crystals and can only be observed with an electron microscope.
  • the white, gray, green and yellow dried lumps are light enough to float and are found in large quantities at the bottom of salt lakes in the United States. It is used as mud water for exploration boring or as a desiccant by baking. In the present invention, it improves the mechanical strength of the adsorbent filter and further improves the adsorption effect of volatile organic chemicals.
  • the effect of improving the mechanical strength of the adsorbent filter according to the present invention is minimal, and if the content of the filler exceeds 20% by weight, the effect is not significantly improved. If the content of activated carbon and binder, whose pore size is relatively controlled, is excessively reduced, the adsorption or decomposition power of volatile organic compounds and the binding power of the adsorbent composition may decrease, resulting in a decrease in mechanical properties.
  • a honeycomb-type activated carbon adsorbent with improved desorption performance was carried out in the same manner as in Example 1, but by mixing 55% by weight of activated carbon with controlled pore size, 27% by weight of binder (kaolin), and 18% by weight of filler (paligorskite). A filter was prepared.
  • a honeycomb-type activated carbon adsorbent with improved desorption performance was carried out in the same manner as in Example 1, but by mixing 60% by weight of activated carbon with controlled pore size, 24% by weight of binder (kaolin), and 16% by weight of filler (paligorskite). A filter was prepared.
  • a honeycomb-type activated carbon adsorbent with improved desorption performance was carried out in the same manner as in Example 1, but by mixing 65% by weight of activated carbon with controlled pore size, 21% by weight of binder (kaolin), and 14% by weight of filler (paligorskite). A filter was prepared.
  • a honeycomb-type activated carbon adsorbent with improved desorption performance was carried out in the same manner as in Example 1, but by mixing 70% by weight of activated carbon with controlled pore size, 18% by weight of binder (kaolin), and 12% by weight of filler (paligorskite). A filter was prepared.
  • a honeycomb-type activated carbon adsorbent with improved desorption performance was carried out in the same manner as in Example 1, but by mixing 75% by weight of activated carbon with controlled pore size, 15% by weight of binder (kaolin), and 10% by weight of filler (paligorskite). A filter was prepared.
  • particulate activated carbon 0.5mL/g with pores of 40nm or less
  • binder kaolin
  • filler paligorskite
  • the mixture prepared by mixing for several minutes is put into an extrusion molding machine, extruded, and molded into a honeycomb structure measuring 50 mm wide x 20 mm long and representing 100 cells, and then fired at a temperature of 500°C for 2 hours to improve the desorption performance of volatile organic compounds.
  • a honeycomb-type activated carbon adsorbent filter was manufactured.
  • the volatile organic compound adsorption capacity of the honeycomb-type activated carbon filter prepared through Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 was measured and shown in Table 1 below.
  • the adsorption performance was measured at a space velocity of 10000 SV and toluene was used for volatile organic compounds, with an initial concentration of 1,000 ppm. The above measurement was made by measuring the concentration of toluene that was not adsorbed on the adsorbent at the back of the adsorbent. ⁇
  • Example 1 0.4 120.1 567.0 722.5 810.4 930.3 980.6
  • Example 2 0.5 2.1 282.6 730.9 800.5 920.9 970.6
  • Example 3 0.8 25.5 30.4 231.6 494.0 733.4 804.4
  • Example 4 10.8 17.8 23.7 57.4 135.6 177.8 266.7
  • Example 5 0.3 0.1 0.2 0.5 1.2 5.6 28.1
  • Example 6 0.3 0.2 0.1 0.3 0.9 5.3 25.1 Comparative Example 1 0.5 0.3 0.2 1.0 2.6 5.8 30.1
  • honeycomb-type activated carbon filters manufactured through Examples 1 to 6 of the present invention exhibit excellent adsorption performance for volatile organic compounds.
  • the regeneration performance is at a space velocity of 10000SV, and the volatile organic compound uses toluene. After adsorbing toluene for 1 to 7 hours at an initial concentration of 1,000ppm, it is regenerated at a space velocity of 2000SV at a temperature of 165°C, and then regenerated again.
  • the space velocity was 10000 SV, toluene was used as the volatile organic compound, and the concentration of toluene remaining without being adsorbed on the adsorbent for 1 to 7 hours was measured at the back of the adsorbent at an initial concentration of 1,000 ppm. ⁇
  • Example 1 0.4 120.1 530.3 752.5 810.4 940.3 980.6
  • Example 2 0.5 22.6 254.3 725.9 797.5 924.9 965.6
  • Example 3 0.8 20.5 26.4 235.6 504.0 723.4 724.0
  • Example 4 0.5 12.8 19.7 61.4 140.6 174.8 286.7
  • Example 5 0.3 0.4 0.5 0.6 1.5 6.5 25.1
  • Example 6 0.3 0.9 0.9 0.3 1.0 6.3 20.1 Comparative Example 1 10.4 26.1 125.1 500.1 751.1 900.1 950.9
  • honeycomb-type activated carbon filters manufactured through Examples 1 to 6 of the present invention exhibit excellent adsorption performance for volatile organic compounds even after regeneration.
  • the regeneration performance is at a space velocity of 10000SV, and the volatile organic compound uses toluene. After adsorbing toluene for 1 to 7 hours at an initial concentration of 1,000ppm, it is regenerated at a space velocity of 2000SV at a temperature of 165°C, and then regenerated again.
  • the space velocity was 10000 SV, toluene was used as the volatile organic compound, and the concentration of toluene remaining without being adsorbed on the adsorbent for 1 to 7 hours was measured at the back of the adsorbent at an initial concentration of 1,000 ppm. ⁇
  • Example 1 0.4 126.1 535.6 737.5 802.3 930.9 981.5
  • Example 2 0.5 23.7 256.8 722.7 789.5 797.4 965.1
  • Example 3 0.8 21.5 26.7 697.2 499.0 716.2 723.0
  • Example 4 0.5 13.4 19.9 226.3 139.2 140.6 285.5
  • Example 5 0.3 0.4 0.5 59.0 1.5 6.4 25.5
  • Example 6 0.3 0.9 0.9 0.6 1.0 6.5 20.5 Comparative Example 1 13.5 34.1 162.6 650.1 845.2 950.9 981.3
  • the adsorbent composition prepared through Examples 1 to 6 of the present invention showed similar performance to that before regeneration even after secondary regeneration, but in the case of Comparative Example 1, the adsorption performance was found to continuously decrease.
  • the honeycomb-type activated carbon filter with improved desorption performance of volatile organic compounds applied to the regeneration device according to the present invention has excellent regeneration efficiency because the desorption performance of volatile organic compounds is improved by using granular activated carbon with controlled pore size. .
  • the present invention relates to a regeneration device for a honeycomb-type activated carbon filter with improved desorption performance of volatile organic compounds discharged from factories or restaurants, and has industrial applicability.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

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

휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치
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 연소시 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.
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)는 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(182)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, 공기공급관(140)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 40 나노미터 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 [Al2O32SiO2·2H2O]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)24H2O]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 토상의 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 측정은 흡착제에 흡착되지 않은 톨루엔의 농도를 흡착제의 후면에서 측정하여 이루어졌다.}
구분 경과시간
1시간 2시간 3시간 4시간 5시간 6시간 7시간
실시예 1 0.4 120.1 567.0 722.5 810.4 930.3 980.6
실시예 2 0.5 2.1 282.6 730.9 800.5 920.9 970.6
실시예 3 0.8 25.5 30.4 231.6 494.0 733.4 804.4
실시예 4 10.8 17.8 23.7 57.4 135.6 177.8 266.7
실시예 5 0.3 0.1 0.2 0.5 1.2 5.6 28.1
실시예 6 0.3 0.2 0.1 0.3 0.9 5.3 25.1
비교예 1 0.5 0.3 0.2 1.0 2.6 5.8 30.1
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 1회 재생을 실시하고 흡착성능을 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 흡착제에 흡착되지 않고 남은 톨루엔의 농도를 흡착제의 후면에서 측정하는 방법을 이용하였다.}
구분 경과시간
1시간 2시간 3시간 4시간 5시간 6시간 7시간
실시예 1 0.4 120.1 530.3 752.5 810.4 940.3 980.6
실시예 2 0.5 22.6 254.3 725.9 797.5 924.9 965.6
실시예 3 0.8 20.5 26.4 235.6 504.0 723.4 724.0
실시예 4 0.5 12.8 19.7 61.4 140.6 174.8 286.7
실시예 5 0.3 0.4 0.5 0.6 1.5 6.5 25.1
실시예 6 0.3 0.9 0.9 0.3 1.0 6.3 20.1
비교예 1 10.4 26.1 125.1 500.1 751.1 900.1 950.9
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.
또한, 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1을 통해 제조된 활성탄 흡착제로 2 회차 재생 후 흡착성능을 측정하여 아래 표 3에 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 흡착제에 흡착되지 않고 남은 톨루엔의 농도를 흡착제의 후면에서 측정하는 방법을 이용하였다.}
구분 경과시간
1시간 2시간 3시간 4시간 5시간 6시간 7시간
실시예 1 0.4 126.1 535.6 737.5 802.3 930.9 981.5
실시예 2 0.5 23.7 256.8 722.7 789.5 797.4 965.1
실시예 3 0.8 21.5 26.7 697.2 499.0 716.2 723.0
실시예 4 0.5 13.4 19.9 226.3 139.2 140.6 285.5
실시예 5 0.3 0.4 0.5 59.0 1.5 6.4 25.5
실시예 6 0.3 0.9 0.9 0.6 1.0 6.5 20.5
비교예 1 13.5 34.1 162.6 650.1 845.2 950.9 981.3
본 발명의 실시예 1 내지 6을 통해 제조된 흡착제 조성물은 2차 재생 후에도 재생전과 유사한 성능을 보이나 비교예 1의 경우 지속적으로 흡착 성능이 감소하는 것으로 나타났다.
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.
본 발명은 공장이나 식당 등에서 배출되는 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치에 관한 것으로서 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (5)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 바인더는 카올린으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치.
  5. 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.
PCT/KR2023/002156 2022-11-15 2023-02-14 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치 WO2024106623A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220152545A KR102672403B1 (ko) 2022-11-15 2022-11-15 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치
KR10-2022-0152545 2022-11-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024106623A1 true WO2024106623A1 (ko) 2024-05-23

Family

ID=91084678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/002156 WO2024106623A1 (ko) 2022-11-15 2023-02-14 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102672403B1 (ko)
CN (1) CN221131598U (ko)
WO (1) WO2024106623A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005306710A (ja) * 2004-03-22 2005-11-04 Kyocera Corp ハニカム構造体とその製造方法およびハニカム構造体を用いたキャニスター
JP2007117863A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Kyocera Corp ハニカム構造体およびこれを用いたキャニスター
KR20090011231A (ko) * 2007-07-25 2009-02-02 주식회사 제이텍 허니콤타입 조립성형탄의 재생장치
KR100913888B1 (ko) * 2009-04-17 2009-08-26 호남석유화학 주식회사 가연성 불순물이 혼합된 배출가스로부터 이산화탄소를 회수하기 위한 이산화탄소 고순도화 장치 및 이를 이용하여 고순도의 이산화탄소를 회수하는 방법
CN109865424A (zh) * 2017-12-01 2019-06-11 江苏瑞丰科技实业有限公司 一种多功能空气净化蜂窝复合材料

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100350395B1 (ko) 2001-08-23 2002-08-29 주식회사 선양 휘발성 유기물질 흡착제 및 이를 이용한 필터
KR20150019486A (ko) 2013-08-14 2015-02-25 연세대학교 원주산학협력단 분말활성탄이 담지된 다공성 알긴산 겔 복합체의 제조방법 및 이를 이용한 오염물질 제거용 흡착제
KR101554102B1 (ko) 2014-06-03 2015-10-01 이태호 활성탄 카트리지 재생장치
KR102502682B1 (ko) 2020-12-28 2023-02-24 재단법인 포항산업과학연구원 활성탄 재생 장치 및 이를 이용한 활성탄 재생 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005306710A (ja) * 2004-03-22 2005-11-04 Kyocera Corp ハニカム構造体とその製造方法およびハニカム構造体を用いたキャニスター
JP2007117863A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Kyocera Corp ハニカム構造体およびこれを用いたキャニスター
KR20090011231A (ko) * 2007-07-25 2009-02-02 주식회사 제이텍 허니콤타입 조립성형탄의 재생장치
KR100913888B1 (ko) * 2009-04-17 2009-08-26 호남석유화학 주식회사 가연성 불순물이 혼합된 배출가스로부터 이산화탄소를 회수하기 위한 이산화탄소 고순도화 장치 및 이를 이용하여 고순도의 이산화탄소를 회수하는 방법
CN109865424A (zh) * 2017-12-01 2019-06-11 江苏瑞丰科技实业有限公司 一种多功能空气净化蜂窝复合材料

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240070974A (ko) 2024-05-22
CN221131598U (zh) 2024-06-14
KR102672403B1 (ko) 2024-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7722705B2 (en) Activated carbon honeycomb catalyst beds and methods for the use thereof
WO2007133568A2 (en) Activated carbon honeycomb catalyst beds and methods for the manufacture of same
CN1033689C (zh) 净化由燃烧设备排出的有负载的废气的方法
KR102216723B1 (ko) 휘발성유기화합물 제거용 허니컴형 흡착제 조성물
US8496739B2 (en) Organic antioxidant based filtration apparatus and method
US20090297885A1 (en) Composite Comprising An Inorganic Substrate With A Coating Comprising Activated Carbon And Metal Sulfide
CN206660923U (zh) 一种用于有机废气净化的活性炭吸附‑光降解联用装置
WO2012064570A1 (en) Surface modified activated carbon sorbent
WO2024106623A1 (ko) 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 필터의 재생 장치
WO2016148348A1 (ko) 공기 정화 기능을 갖는 황토-탄소입자 복합성형체 및 이를 포함하는 차량공조시스템
US5620506A (en) Activated carbon, production thereof and adsorption using activated carbon
KR102152773B1 (ko) 실내의 산소농도유지와 휘발성 유기화합물과 유해가스를 동시에 처리가능토록 되는 공기청정장치
EP0488105B1 (en) Activated carbon, production thereof and its use for adsorption
CN1036177C (zh) 一种压缩气体的干燥净化方法及其装置
WO2023204409A1 (ko) 휘발성유기화합물의 탈착 성능이 개선된 허니컴형 활성탄 흡착제 조성물
KR102672405B1 (ko) 휘발성유기화합물 제거용 제올라이트 필터를 이용한 악취제거 장치
KR100842830B1 (ko) 고무 유해기체 흡착제
KR20010028216A (ko) 휘발성유기화합물 제거용 촉매 및 이의 제조방법
KR102520257B1 (ko) 휘발성유기화합물 제거용 흡착제 조성물
KR20230081778A (ko) VOCs 저감장치
KR102676989B1 (ko) 휘발성유기화합물 제거용 제올라이트 필터를 이용한 악취제거 장치
KR102614282B1 (ko) 흡착필터 캐닝 어셈블리 조립 구조체 및 이를 구비하는 휘발성유기화합물 처리 시스템
CN112156757A (zh) 一种复合型吸附材料结构及其制造方法
JPH0871425A (ja) オゾン分解触媒
KR200399986Y1 (ko) 정수용 여과재