층상이중수산화물 기반 과불화합물 흡착제, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 수중 과불화합물 제거 방법
LAYERED DOUBLE HYDROXIDE-BASED PFAS ADSORBENT, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND PFAS REMOVAL USING THE SAME
특허 요약
본 발명은 층상이중수산화물(layered double hydroxides, LDHs)을 포함하는 과불화합물 흡착제 및 이를 이용한 과불화합물 제거 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 층상이중수산화물은 종래의 흡착제에 비하여 수중의 과불화합물 흡착 효율이 높을 뿐 아니라, 과불화합물의 종류, 흡착 방해 물질의 존재에 상관없이 과불화합물을 효과적으로 제거할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

하기 화학식 1로 표현되는 층상이중수산화물(layered double hydroxides, LDHs)을 포함하며, 상기 층상이중수산화물의 층상 결정성과 기저면 결정성은 비대칭인, 과불화합물 흡착제:[화학식 1][M2+1-xAl3+x(OH)2]・[(An-)x/n] ・mH2O여기서, M은 Ni, Co, Cu, Mg 및 Zn으로부터 선택되는 어느 하나의 금속이고, An-는 CO32-, NO3-, SO42-, Cl-, ClO4- 및 OH- 로부터 선택되는 어느 하나의 음이온이며, 0003c#x003c#1이고, 0003c#m003c#15 이다.

2

제1항에 있어서,상기 층상이중수산화물의 XRD 패턴은 2θ=10o±1o의 결정성 피크 및 2θ=62o±2o의 비결정성 피크를 갖는, 과불화합물 흡착제.

3

제1항에 있어서, 상기 층상이중수산화물은 입체 꽃모양(3D-flower-like shapes) 형태의 표면구조를 갖는, 과불화합물 흡착제.

4

하기 단계를 포함하는 층상이중수산화물(layered double hydroxides, LDHs) 기반 과불화합물 흡착제의 제조 방법:(1) 2가 금속 전구체 및 알루미늄 전구체를 혼합하는 단계;(2) 상기 혼합 용액에 요소수를 투입하는 단계;(3) 상기 투입 용액을 설정된 온도 및 시간에서 반응시키는 단계; 및(4) 상기 반응물을 분리 및 건조하는 단계.

5

제4항에 있어서,상기 2가 금속 전구체의 금속은 Ni, Co, Cu, Mg 및 Zn으로부터 선택되는 어느 하나인, 과불화합물 흡착제의 제조 방법.

6

제4항에 있어서,상기 2가 금속 전구체 및 알루미늄 전구체의 음이온은 CO32-, NO3-, SO42-, Cl-, ClO4- 및 OH- 로부터 선택되는 어느 하나인, 과불화합물 흡착제의 제조 방법.

7

제4항에 있어서,상기 2가 금속 전구체와 알루미늄 전구체의 몰 비율은 1:1 내지 3:1인, 과불화합물 흡착제의 제조 방법.

8

제4항에 있어서,상기 요소수의 요소 농도는 1 mM 내지 5 mM인, 과불화합물 흡착제의 제조 방법.

9

제4항에 있어서,상기 단계 (3)의 온도는 80℃ 내지 150℃ 이고, 시간은 8시간 내지 48시간인, 과불화합물 흡착제의 제조 방법.

10

제1항의 층상이중수산화물 기반 흡착제를 수중의 과불화합물과 접촉시키는 단계를 포함하는 과불화합물의 제거 방법.

11

제10항에 있어서,상기 과불화합물은 perfluorobutyl sulfonate(PFBS), perfluorohexyl sulfonate(PFHxS), perfluorooctyl sulfonate(PFOS), perfluorohexanoic acid(PFHxA), perfluoroheptanoic acid(PFHpA), perfluorooctanoic acid(PFOA), perfluorononanoic acid(PFNA), perfluorodecanoic acid(PFDA), perfluoroundecanoic acid(PFUnDA) 및 perfluorododecanoic acid(PFDoDA)로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상인, 과불화합물의 제거 방법.

12

제10항에 있어서,상기 흡착제는 비드, 펠렛 또는 분말 형태인, 과불화합물의 제거 방법.

13

제10항에 있어서,상기 흡착제를 컬럼에 충진하거나, 지지체에 고정하여 수중의 과불화합물과 접촉시키는, 과불화합물의 제거 방법.