KR20190012867A - Non-woven fabric filter for reducing VOC - Google Patents
Non-woven fabric filter for reducing VOC Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190012867A KR20190012867A KR1020170096508A KR20170096508A KR20190012867A KR 20190012867 A KR20190012867 A KR 20190012867A KR 1020170096508 A KR1020170096508 A KR 1020170096508A KR 20170096508 A KR20170096508 A KR 20170096508A KR 20190012867 A KR20190012867 A KR 20190012867A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nonwoven fabric
- zif
- filter
- present
- voc
- Prior art date
Links
Images
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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 VOC 저감용 부직포 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a nonwoven fabric filter for VOC reduction.
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. 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.
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. In recent years, most of the filters for VOC reduction have been applied to products for improving the indoor air quality of air cleaners, air purifiers for vehicles, and air conditioners.
VOC 저감용 필터에는 주로 산 혹은 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 충분히 제거하지 못하는 단점이 있다.Activated carbon, which is mainly activated by acid or base treatment, is used as a filter for VOC abatement. Activated carbon has a relatively good removal performance for hydrocarbons, aromatics, and long chain aldehydes However, it has a disadvantage in that it can not sufficiently remove short chain aldehydes such as sulfur oxides, nitrogen oxides, formaldehyde or acetaldehyde.
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.However, formaldehyde is a major cause of sick house syndrome and is an important item in indoor air quality control. In the United States recently, the standard for indoor air formaldehyde content is suggested. Therefore, it is urgently necessary to study a filter effective for VOC reduction in order to improve indoor air quality.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 휘발성 유기 화합물 저감에 우수한 효율을 나타내는 부직포 필터를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a nonwoven filter exhibiting excellent efficiency in reducing volatile organic compounds.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 본 발명의 일 측면은, According to an aspect of the present invention,
ZIF-8 (Zn2 ++2-methylimidazole)가 부직포에 담지된, VOC(volatile organic compound) 저감용 부직포 필터를 제공한다.A nonwoven fabric filter for VOC (volatile organic compound) reduction, wherein ZIF-8 (Zn 2 + + 2-methylimidazole) is supported on a nonwoven fabric.
본 발명의 VOC 저감용 부직포 필터에 따르면, 공기 중 존재하는 휘발성 유기 화합물을 효율적으로 제거할 수 있다.According to the nonwoven fabric filter for VOC reduction of the present invention, the volatile organic compounds present in the air can be efficiently removed.
본 발명의 부직포 필터에 의하면, 종래의 활성탄에 의해 제거되기 어려웠던 포름알데하이드, 아세트알데하이드, 티올, 아민과 같은 저분자 휘발성 유기 화합물을 효과적으로 흡착하여 제거할 수 있다.According to the 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.
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.Further, according to the production method of the nonwoven fabric filter of the present invention, 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부직포 필터를 보여주는 SEM 사진이다.1 is a SEM photograph showing a nonwoven fabric filter according to an embodiment of the present invention.
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.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
이하, 본 발명의 VOC 저감용 부직포 필터에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the nonwoven fabric filter for VOC reduction of the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 구현예에 따른 VOC 저감용 부직포 필터는 ZIF-8 (Zn2 ++2-methylimidazole)가 부직포에 담지된 것을 특징으로 한다. The nonwoven fabric filter for VOC reduction according to an embodiment of the present invention is characterized in that ZIF-8 (Zn 2 + + 2-methylimidazole) is supported on a nonwoven fabric.
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. 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. . There are compounds that emit naturally and emit artificially, depending on the source, especially those that are caused by anthropogenic sources.
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 충분히 제거하지 못하는 단점이 있다.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 sufficiently removed.
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. On the other hand, MOF (Metal-organic framework), also called metal organic structure, is an organic-inorganic hybrid material having a primary, secondary or tertiary structure for metal ions or ion clusters to feed organic ligands. The various MOF can be made according to the choice of the MOF.
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.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.
이러한 다공성으로 인해 MOF는 다양한 유기 화합물에 대해 흡착성을 가지며, 특히 종래에 널리 알려진 제올라이트나 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. Due to such porosity, MOF has adsorbability to various organic compounds, and exhibits excellent adsorption particularly in comparison with conventionally known zeolites or activated carbons, 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.
또한 MOF는 높은 기공도를 가지며, 또한 자유로운 표면 개질로 인한 흡착 특성의 최적화가 가능한 장점을 갖는다. In addition, MOF has a high porosity and also has an advantage of being able to optimize the adsorption characteristics due to free surface modification.
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. However, since 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. In addition, there is a difference in adsorption property depending on the type of material and the pore shape of MOF.
이에, 본 발명은 상기와 같은 단점을 개선할 수 있는, ZIF-8 (Zn2 ++2-methylimidazole)가 부직포에 담지된, VOC 저감용 부직포 필터를 제공한다. Accordingly, the present invention provides a nonwoven fabric filter for VOC reduction, wherein ZIF-8 (Zn 2 + + 2-methylimidazole) is supported on a nonwoven fabric.
본 발명의 VOC 저감용 부직포 필터에 따르면, ZIF-8가 부직포에 담지되어 효율적인 VOC 흡착성을 나타낼 수 있다.According to the VOC abatement nonwoven filter of the present invention, ZIF-8 is supported on the nonwoven fabric and can exhibit efficient VOC adsorption.
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=O기와 강한 인력을 갖게 되어 향상된 흡착력을 나타낼 수 있다. 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. As a result, the VOC molecules entering the pores can not be re-desorbed due to the narrow pore entrances and can be strongly adsorbed inside the pores. In addition, due to the weak Lewis acid characteristic of the zinc ion, it has an attraction force of C = O group of aldehyde and a strong attractive force.
또한, 대기 중 수분에 대한 흡습성이 낮아 오랜시간 공기 필터로 사용하여도 성능 저하가 발생하지 않는 장점이 있다.In addition, since the moisture absorptivity to moisture in the air is low, there is an advantage in that performance is not deteriorated even if it is used as an air filter for a long time.
본 발명의 VOC 저감용 부직포 필터는, 전기방사, 용융방사, 습식방사, 기재 상에 도포, 열압착 등 알려진 부직포 제조방법에 의해 제조될 수 있다. The nonwoven fabric filter for VOC abatement of the present invention can be produced by a known nonwoven fabric manufacturing method such as electrospinning, melt spinning, wet spinning, application on a substrate, thermocompression bonding, or the like.
본 발명의 일 실시예에 따르면, VOC 저감용 부직포 필터는 고분자 용액과 ZIF-8가 혼합된 방사 용액을 전기방사(electrospinning)하여 제조한 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. According to an embodiment of the present invention, 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.
전기방사는 정전기력에 의해 고분자 용액을 기재(substrate) 위에 또는 기재없이 직접 섬유 형태로 방사하여 부직포 형태의 섬유 집합체를 얻는 방법이다. 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.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 용액은, 고분자, 분산 용매, 분산제, 첨가제 등을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. According to an embodiment of the present invention, 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.
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. According to one embodiment of the present invention, 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. However, the present invention is not limited thereto.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분산 용매로는 디메틸아세트아미드, 디에틸아세트아미드, 디메틸메톡시아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 또는 디메틸포름아미드, 등을 들 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. According to an embodiment of the present invention, the dispersion solvent may include dimethylacetamide, diethylacetamide, dimethylmethoxyacetamide, N-methylpyrrolidone, or dimethylformamide. But is not limited thereto.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부직포는 고분자를 포함하는 고분자 용액과 ZIF-8가 혼합된 방사 용액을 전기방사함으로써, 부직포를 제조함과 동시에 상기 부직포에 ZIF-8가 담지된 형태로 수득될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the nonwoven fabric may be produced by electrospinning a polymer solution containing a polymer and a spinning solution in which ZIF-8 is mixed, thereby producing a nonwoven fabric, ≪ / RTI >
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 것이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the ZIF-8 comprises at least about 10 parts by weight, or at least about 30 parts by weight, or at least about 50 parts by weight and at most about 95 parts by weight of ZIF-8 per 100 parts by weight of the non- , Or about 90 parts by weight or less, or about 85 parts by weight or less. If the amount of ZIF-8 is too small, the VOC removal performance may deteriorate. If ZIF-8 is included too much, the ZIF-8 particles may be desorbed in the external air volume, .
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 저하될 수 있고, 너무 많으면 형성되는 부직포의 강도가 떨어질 수 있어 이러한 관점에서 상기 중량 범위를 갖는 것이 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, 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 deteriorate the adsorption performance. If too large, the strength of the formed nonwoven fabric may decrease. .
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. Also, according to an embodiment of the present invention, 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. As described above, since porous ZIF-8 is supported, the specific surface area is greatly increased, and more VOC can be adsorbed per unit area.
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. 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.
본 발명의 VOC 저감용 부직포 필터의 제조방법에서, 먼저 ZIF-8를 고분자 용액과 혼합하여 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.In the method for producing a non-woven fabric filter for VOC reduction of the present invention, ZIF-8 is first mixed with a polymer solution to prepare a spinning solution. Here, 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.
이렇게 제조된 방사 용액을 기재 상에 전기방사하여 ZIF-8가 부직포에 담지된, VOC 저감용 부직포 필터를 제조할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 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.
또한 상기 전기방사는 부직포 제조방법으로 알려진 일반적인 방법 및 조건을 사용하여 수행할 수 있다.The electrospinning can also be carried out using conventional methods and conditions known as nonwoven fabrication methods.
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.Best Mode for Carrying Out the Invention Hereinafter, the function and effect of the present invention will be described in more detail through specific examples of the present invention. It is to be understood, however, that these embodiments are merely illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the invention.
<실시예><Examples>
실시예 1Example 1
폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN), 32g, 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide) 30ml를 혼합하여 고분자 용액을 준비하였다. 32 g of polyacrylonitrile (PAN), and 30 ml of dimethylacetamide were mixed to prepare a polymer solution.
ZIF-8(Zn2 ++2-methylimidazole) 20g을 상기 고분자 용액에 혼합하여 방사 용액을 준비하였다. 이를 전기방사법으로 방사하여 ZIF-8가 담지된 부직포 필터(비표면적 105 m2/g, 두께 500nm)를 제조하였다.20 g of ZIF-8 (Zn 2 + + 2-methylimidazole) was mixed with the polymer solution to prepare a spinning solution. This was spun by electrospinning to prepare a ZIF-8-impregnated nonwoven filter (specific surface area 105 m 2 / g, thickness 500 nm).
제조된 부직포 필터를 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진을 도 1에 나타내었다. FIG. 1 shows a photograph of the fabricated nonwoven filter observed with a scanning electron microscope (SEM).
도 1을 참조하면, ZIF-8가 섬유에 담지된 형태인 부직포 필터가 제조되었음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 1, it can be seen that a non-woven filter in which ZIF-8 is supported on fibers is produced.
비교예 1Comparative Example 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.Except that 20 g of ZIF-67 (Co 2 + + 2-methylimidazole) was used instead of 20 g of ZIF-8 (Zn 2 + + 2-methylimidazole) as MOF to prepare a MOF-supported nonwoven filter Respectively.
비교예 2Comparative Example 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.Except that 20 g of NH 2 -UiO-66 (Zr 4 + + 2-aminoterephthalic acid) was used instead of 20 g of ZIF-8 (Zn 2 + + 2-methylimidazole) as MOF. To prepare a nonwoven filter.
비교예 3Comparative Example 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.Except that 20 g of NH 2 -MIL-101 (Al 3 + + 2-aminoterephthalic acid) was used instead of 20 g of ZIF-8 (Zn 2 + + 2-methylimidazole) as MOF. To prepare a nonwoven filter.
비교예 4Comparative Example 4
MOF 대신 활성탄 20g을 부직포(비표면적 15 m2/g, 두께 400nm) 위에 도포하여 활성탄이 담지된 부직포 필터를 제조하였다. 20 g of activated carbon instead of MOF was applied on a nonwoven fabric (specific surface area 15 m 2 / g, thickness 400 nm) to prepare a nonwoven filter carrying activated carbon.
<실험예><Experimental Example>
실시예 및 비교예의 부직포 필터에 대하여, 하기 방법으로 VOC 제거능을 측정하였다.With respect to the nonwoven fabric filters of Examples and Comparative Examples, VOC removing ability was measured by the following method.
실시예 및 비교예의 각각의 부직포 필터를 가스백에 넣고 15ppmv 포름알데하이드(formaldehyde)를 투입한 후 밀폐하여 상온에서 2시간 동안 방치하였다. Each of the nonwoven fabric filters of Examples and Comparative Examples was placed in a gas bag, 15 ppmv formaldehyde was added thereto, and the resultant was sealed and allowed to stand at room temperature for 2 hours.
가스 검지관법(FTM-5-2: 2004)을 이용하여 2시간 후 가스백 내 남아있는 포름알데하이드의 양을 측정하였다. The amount of residual formaldehyde in the gas bag was measured after 2 hours using the gas detection method (FTM-5-2: 2004).
부직포 필터를 넣지 않고 동일한 양의 포름알데하이드를 투입하여 방치한 블랭크(blank)에서의 포름알데하이드 흡착량을 빼서 실시예 및 비교예의 부직포 필터에 있어 MOF 1g (비교예의 경우 활성탄 1g) 당 포름알데하이드 흡착량을 계산하였다. The amount of formaldehyde adsorbed on a blank was measured by adding the same amount of formaldehyde to the nonwoven fabric filter, and the amount of formaldehyde adsorbed per 1 g of MOF (1 g of activated carbon in the comparative example) in the nonwoven fabric filters of Examples and Comparative Examples Respectively.
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. As a result, it was found that formaldehyde adsorbed on the basis of 64 mg / g of Example 1, 23 mg / g of Comparative Example 1, 23 mg / g of Comparative Example 2, 18 mg / appear.
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.As described above, 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, .
Claims (4)
A nonwoven fabric filter for VOC (Volatile Organic Compounds) reduction wherein ZIF-8 (Zn 2 + + 2-methylimidazole) is supported on a nonwoven fabric.
상기 VOC는 포름알데히드(formaldehyde)인, VOC 저감용 부직포 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the VOC is formaldehyde.
상기 ZIF-8는 부직포 100 중량부에 대하여 10 내지 95 중량부로 포함되는, VOC 저감용 부직포 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the ZIF-8 is contained in an amount of 10 to 95 parts by weight based on 100 parts by weight of the nonwoven fabric.
상기 ZIF-8가 담지된 부직포의 비표면적은, 50 내지 200 m2/g인, VOC 저감용 부직포 필터.The method according to claim 1,
The ZIF-8-supported nonwoven fabric has a specific surface area of 50 to 200 m 2 / g.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170096508A KR20190012867A (en) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | Non-woven fabric filter for reducing VOC |
| PCT/KR2018/008564 WO2019022571A2 (en) | 2017-07-28 | 2018-07-27 | Non-woven fabric filter for voc reduction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170096508A KR20190012867A (en) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | Non-woven fabric filter for reducing VOC |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190012867A true KR20190012867A (en) | 2019-02-11 |
Family
ID=65039812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170096508A KR20190012867A (en) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | Non-woven fabric filter for reducing VOC |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20190012867A (en) |
| WO (1) | WO2019022571A2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210004201A (en) | 2019-07-03 | 2021-01-13 | 주식회사 엘지화학 | Preparation method of metal organic framework-cellulose nanofiber composite |
| KR20210060207A (en) | 2019-11-18 | 2021-05-26 | 주식회사 엘지화학 | Metal organic framework-nanofiber composite and preparation method thereof |
Families Citing this family (1)
| 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 matter by metal organic frameworks coated electret media (e-mofilter) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2823823T3 (en) * | 2014-03-27 | 2021-05-10 | Basf Se | Porous films comprising materials of organometallic structure |
| KR20170010898A (en) * | 2015-07-01 | 2017-02-01 | 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이. | Modificaton of zeolitic imidazolate frameworks and azide cross-linked mixed-matrix membranes made therefrom |
| CN106914217A (en) * | 2017-03-10 | 2017-07-04 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | A kind of porous carbon materials formaldehyde adsorbent and preparation method thereof |
-
2017
- 2017-07-28 KR KR1020170096508A patent/KR20190012867A/en not_active Application Discontinuation
-
2018
- 2018-07-27 WO PCT/KR2018/008564 patent/WO2019022571A2/en active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210004201A (en) | 2019-07-03 | 2021-01-13 | 주식회사 엘지화학 | Preparation method of metal organic framework-cellulose nanofiber composite |
| KR20210060207A (en) | 2019-11-18 | 2021-05-26 | 주식회사 엘지화학 | Metal organic framework-nanofiber composite and preparation method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019022571A2 (en) | 2019-01-31 |
| WO2019022571A3 (en) | 2019-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Souzandeh et al. | “Green” nano-filters: fine nanofibers of natural protein for high efficiency filtration of particulate pollutants and toxic gases | |
| 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 | |
| KR101337207B1 (en) | Combination Filter for Air Cleaning | |
| KR20170092532A (en) | Filtration device for air purification appliance | |
| KR102230448B1 (en) | Non-woven fabric filter for reducing particulate matter and Method for preparing the same | |
| US10046264B2 (en) | Non-extruded activated carbon honeycomb structures | |
| Yoo et al. | Effect of functional groups of metal–organic frameworks, coated on cotton, on removal of particulate matters via selective interactions | |
| WO2019022571A2 (en) | Non-woven fabric filter for voc reduction | |
| KR101823915B1 (en) | Method for preparing air purifying filter impregnated with cellulose and/or powdered activated-carbon | |
| Yin et al. | Multifunctional ZIF-67@ SiO2 membrane for high efficiency removal of particulate matter and toxic gases | |
| WO2019022588A2 (en) | Antimicrobial agent comprising mof and antimicrobial filter comprising same | |
| US11219882B2 (en) | Catalyst device for treatment of formaldehyde and volatile organic compounds | |
| KR101744343B1 (en) | Metal-complex polymer film for air cleaning filter and method for manufacturing same | |
| KR20210004201A (en) | Preparation method of metal organic framework-cellulose nanofiber composite | |
| US20220280918A1 (en) | Hydrophobic and Porous Sorbent Polymer Composites and Methods for CO2 Capture | |
| CN104248891B (en) | Filter core for air cleaning facility | |
| Komaladewi et al. | Membrane technology in air pollution control: prospect and challenge | |
| Yoo et al. | Ionic salts@ metal–organic frameworks: Remarkable component to improve performance of fabric filters to remove particulate matters from air | |
| Chen et al. | Recent developments on catalytic membrane for gas cleaning | |
| KR20190013629A (en) | Antimicrobial agent coomprising MOF and antimicrobial filter coomprising the same | |
| KR20130040273A (en) | Absorbent for purifying air, filter comprising the absorbent and method for preparing the filter | |
| Sheraz et al. | Electrospinning synthesis of CuBTC/TiO2/PS composite nanofiber on HEPA filter with self-cleaning property for indoor air purification | |
| KR20220069786A (en) | Hollow fiber composite membrane, manufacturing method thereof, gas separation membrane comprising the hollow fiber composite membrane | |
| Iqbal et al. | Electrospun nanofibers for carbon dioxide capture | |
| KR20210076011A (en) | Catalyst-Adsorbent Filters for Air Purification |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |