KR100321589B1

KR100321589B1 - 은-요오드 도금처리된 살균 및 항균성 활성탄소 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR100321589B1
Application number: KR1019990013302A
Authority: KR
Inventors: 정우영
Original assignee: 임창혁; 주식회사 솔나노켐
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2002-01-31
Also published as: JP2002542398A; US6413405B1; AU4934899A; KR19990068341A; JP3361324B2; WO2000063465A1

Abstract

본 발명은 활성탄소 및 활성탄소섬유 표면에 Ag-I(은-요오드)의 도금처리를 통하여 각종 유·무기 오염원에 대해서 뿐만 아니라 세균 및 미생물의 흡착성능을 높임과 동시에 항균 및 살균성의 기능을 부여한 환경기능성 활성탄소 및 이의 제조방법에 관한 것으로 공시균으로 지정된 병원성 세균으로서 Gram 양성균인 황색 포도상구균(Staphylococcus), 고초균(Bacillus subtillis), Gram 음성균인 대장균(Escherichia coli), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 페렴균(Klebsiella Pneumonie), 효모균으로 아구창의 원인이 되는 아구창 칸디다(Candida albicans) 및 곰팡이류로서 무좀을 일으키는 지간백선균(Trichophyton interdigital) 등에 대하여 탁월한 항균 및 살균효과를 갖는 기능성 활성탄소 및 이의 제조방법에 제공된다.

Description

은-요오드 도금처리된 살균 및 항균성 활성탄소 및 이의 제조방법 {Active carbon electro-deposited with Ag-I system having sterilizing effect}

본 발명은 살균 및 향균특성을 갖는 Ag-I 도금처리된 활성탄소 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 흡착제에 대한 금속원소의 도금처리는 그 흡착성능은 그대로 유지하면서 처리된 금속이온의 표면극성에 의한 흡착선택성을 높이거나 미생물 담체로서 호산성(acidophilic) 및 호염기성(basophilic)의 미생물 성장에 의한 여러 가지 오·폐수에서의 극성오염원의 흡착, 제거기술로 이용되며, 종래의 고체담체에 대한 금속첨착 방법으로는 습식 침윤, 화학증착 및 제조시 첨가방법 등이 알려져 있다. 또한, 은도금 처리에 의한 항균효과는 최근 많이 연구되고 있다. 하지만 활성탄소 표면에 Ag-I의 도금처리를 통한 병원성 세균류에 대한 항균 및 살균효과에 대하여서는 아직 보고된 바 없다.

본 발명은 각종 유·무기 오염원에 대해서 뿐만 아니라 세균 및 미생물의 흡착성능과 함께 병원성 세균 및 미생물에 대한 항균 및 살균효과가 뛰어난 기능성 활성탄소 및 이의 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 처리하지 않은 활성탄소와 Ag-I(은-요오드) 도금처리된 활성탄소의 멸균시험 비교 도면

도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 처리하지 않은 활성탄소와 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 멸균시험 비교 도면

도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 처리하지 않은 활성탄소와 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 멸균시험 비교 도면

도 4는 본 발명의 실시예 4에 따른 처리하지 않은 활성탄소와 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 멸균시험 비교 도면

도 5는 본 발명의 실시예 5에 따른 처리하지 않은 활성탄소와 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 멸균시험 비교 도면

도 6은 본 발명의 실시예 6에 따른 처리하지 않은 활성탄소와 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 멸균시험 비교 도면

도 7은 본 발명의 실시예 7에 따른 처리하지 않은 활성탄소와 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 멸균시험 비교 도면

도 8은 본 발명의 실시예 8에 따른 처리하지 않은 활성탄소와 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 멸균시험 비교 도면

도 9는 본 발명의 실시예 9에 따른 처리하지 않은 활성탄소와 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 멸균시험 비교 도면

도 10은 본 발명의 실시예 10에 따른 처리하지 않은 활성탄소섬유와 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 멸균시험 비교 도면

도 11은 본 발명의 실시예 11에 따른 처리하지 않은 활성탄소섬유와 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 멸균시험 비교 도면

도 12는 본 발명의 실시예 12에 따른 처리하지 않은 활성탄소섬유와 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 멸균시험 비교 도면

본 발명에 의하여 은염 수용액으로 구성된 도금욕에서 활성탄소를 전해도금하는 단계; 상기 은도금처리된 활성탄소를 세척 및 건조하는 단계; 및 상기 세척 및 건조처리된 활성탄소를 요오드염 수용액으로 구성된 도금욕에서 전해도금하는 단계로 이루어지는 살균 및 항균특성을 갖는 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 활성탄소가 제공된다.

본 발명에서 활성탄소라 함은 분말 또는 입상의 통상의 활성탄소 뿐만 아니라 탄소섬유를 활성화한 활성탄소섬유를 포함하는 의미로 해석되어져야 한다. 활성탄소섬유는 직조되어 여과포로 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 은염으로는 질산은(AgNO₃), 초산은(CH₃CO₂Ag) 및 시안화 은(AgCN) 등이 있으며, 요오드염으로는 요오드산 칼륨(KIO₃) 및 요오드산 나트륨(NalO₃) 등이 있다.

이들 은 화합물 전해 도금용액의 농도는 1중량%∼10중량%인 것이 바람직하다. 농도가 1중량% 미만인 경우는 전기분해에 의해 해리되는 전해질 농도가 낮은 관계로 활성탄소표면에 도금되는 은 성분의 함량이 적고, 10중량%를 초과하면 해리되는 전해질의 농도가 높아 상대적으로 전해액 중에서 은침전이 일어나며, 또한 피착물인 활성탄소의 표면구조를 변화시켜 흡착성능을 저하시키기 때문이다.

또한, 요오드 화합물 전해액의 농도는 5중량%∼30중량%인 것이 바람직하다.

농도가 5중량% 미만인 경우는 전기분해에 의해 해리되는 전해질의 농도가 낮은 관계로 활성탄소표면에 첨착되는 요오드 성분의 함량이 적고, 30중량%를 초과하면 해리되는 전해질 농도가 높아 피착물인 활성탄소의 표면구조를 변화시켜 흡착성능을 저하시키기 때문이다.

본 발명에 인가되는 전압은 1V∼50V가 바람직하다. 1V 미만에서는 전기분해에 의해 해리되는 전해질의 농도가 낮은 관계로 활성탄소표면에 도금되는 은성분 및 요오드 성분의 함량이 적고, 50V를 초과하면 해리되는 전해질의 농도가 높아 상대적으로 전해액 중에서 침전현상이 일어나며, 또한 피착물인 활성탄소의 표면구조를 변화시켜 흡착성능을 저하시키기 때문이다.

또한 인가되는 전류의 세기는 0.1A∼5.0A인 것이 바람직하다. 0.1A 미만에서는 전기분해에 의해 해리되는 전해질의 농도가 낮은 관계로 활성탄소표면에 도금되는 은 성분 및 요오드 성분의 함량이 적고, 5.0A를 초과하면 해리되는 전해질의 농도가 높아 상대적으로 전해액 중에서 침전현상이 일어나며, 또한 피착물인 활성탄소의 표면구조를 변화시켜 흡착성능을 저하시키기 때문이다.

본 발명에 따른 인가시킨 시간은 10초∼120초인 것이 바람직하다. 10초 미만에서는 전기분해에 의해 해리되는 전해질의 농도가 낮은 관계로 활성탄소표면에 도금되는 은 성분 및 요오드 성분의 함량이 적고, 120초를 초과하면 해리되는 전해질의 농도가 높아 상대적으로 전해액 중에서 침전형상이 일어나며, 또한 피착물인 활성탄소의 표면구조를 변화시켜 흡착성능을 저하시키기 때문이다.

항균 및 살균의 대상으로 하는 미생물들은 주로 병원성 세균들로서 다음과 같다. 이 가운데는 한국, 미국 및 일본 등에서 항균 방미 가공제품들에 의한 미생물 증식 저항 시험에 사용되는 균들도 포함되어 있다.

1) 병원성 세균류

a. 황색포도상구균(Staphylococcus aureus) : 피부에 황색의 화농을 일으키며 또한 음식물에 오염될 경우 식중독을 일으키는 균으로 자연계에 널리 분포되어 있다. 이 균은 피부, 점막, 공기, 물, 우유 등에서 발견되며, 썩는 냄새나 땀냄새 등의 악취의 원인균으로 알려져 있다.

b. 요소 분해균(Proteus vulgalis) : 단백질과 요소 등의 분해균으로 장내 세균과에 속하며, 요소를 급속히 분해하여 암모니아를 발생시킨다. 영·유아의 오줌싼 기저귀에서 요소를 암모니아로 분해 생성하여 연약한 피부가 자극을 받아 짓무름을 유발한다.

c. 대장균(Escherichia coli, E. coli O-16) : 사람이나 동물의 장내에 상주하는 대표균으로 물, 토양, 식품류를 오염시키는 부패균이다. 대장균은 보통 병원성을 나타내지는 않지만, 식품이나 음료수 등에 존재하는 것은 배설물에 의해 직접 또는 간접적으로 오염되는 것으로 알려져 있어 식품위생상 장내 병원성 세균인 장티푸스균, 이질균 등의 오염가능성에 대한 지표로 이용된다.

d. 녹농균 (Pseudomonas aeruginosa) : 젖먹이 아기의 푸른변이나 산모의 푸른 젖의 원인균으로 대체로 녹색으로 오염시키는 착색균으로 인체에 대해서는 기관지, 뇌막, 눈, 코, 귀 등에 염증을 유발시킨다.

e. 폐렴균(Klebsiella pneumoniae)

f. 식중독균(Salmonella choleraesuis)

g. 장티푸스균(Salmonella typni)

f. 장염균(Salmonella enteritidis)

g. 이질균(Shigella dysenteriae)

h. 파상풍균(Clostridium tentani)

2) 사상균류

a. 백선균(Trichophyton mentagrophtes)

b. 아구창 칸디다균(Candida albicans) : 칸디다증의 원인균으로 요소를 암모니아로 분해시켜 피부병을 유발시킨다.

c. 간장장해의 병원선균(Penicillum luteum)

d. 인체 머리부분의 백선병원균(Micrococcus gyseum)

아래의 실시예에서는 Ag-I로 도금처리된 활성탄소의 항균 및 살균효과에 대하여 공시균으로 지정된 병원성 세균으로서 Gram 양성균인 황색 포도상구균(Staphylococcus), 고초균(Bacillus subtillis), Gram 음성균인 대장균(Escherichia coli), 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 페렴균(Klebsiella Pneumoniae), 효모균으로 아구창의 원인이 되는 아구창 칸디다(Candida albicans) 및 곰팡이류로서 무좀을 일으키는 지간백선균(Trichophyton interdigital) 등에 대하여 항균 및 살균특성 실험을 행하였다.

(실시예 1)

국내 동양탄소(주)에서 제조한 8×12 mesh size의 비표면적이 1560m²/g의 액상처리용 활성탄소를 사용하여 전기분해에 의한 Ag-I 도금처리를 통하여 항균 및 살균특성이 부여된 기능성 활성탄소를 제조하였다.

전기분해에 의한 은도금 처리에 있어 1중량%의 질산은(AgNO3) 수용액을 제조하여 전해액으로 사용하였으며, 실온에서 약 10초간 1V의 전압 및 0.1A의 전류를 인가시켜 도금처리하였다. 이렇게 하여 얻어진 활성탄소를 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 다시 5중량%의 요오드산 칼륨(KIO3) 수용액에서 약 10초간 1V의 전압 및 0.1A의 전류를 인가시켜 Ag-I 도금처리된 항균 및 살균특성을 갖는 기능성 활성탄소를 제조하였다.

이것은 증류수에서 2∼3차례 세척한 후 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 그 흡착특성은 표 1에 각종 병원성 세균류에 대한 항균 및 살균특성을 도 1에 각각 나타내었다. 그 결과, BET 비표면적과 미세기공의 부피 등 표면구조는 크게 변화가 없었으며, 이에 따른 흡착성능의 변화도 거의 없음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 살균 및 항균특성에 대한 변화는 도금처리하지 않은 활성탄소에 비해 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 살균 및 항균특성이 크게 증가하였음을 알수 있으며, 이것은 전기분해에 의한 은 및 요오드 성분의 표면도금처리가 흡착제인 활성탄소의 표면구조의 변화없이 탄소표면에 첨착되어 성분원소의 고유특성인 살균 및 항균특성을 나타내는 기능성 활성탄소가 제조되었음을 나타내는 것이다.

(실시예 2)

실시예 1에서와 같이 전기분해에 의한 은도금 처리에 있어 5중량%의 질산은(AgNO₃) 수용액을 제조하여 전해액으로 사용하였으며, 실온에서 약 60초간 30V의 전압 및 3.0A의 전류를 인가시켜 도금처리하였다. 이렇게 하여 얻어진 활성탄소를 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 다시 15중량%의 요오드산 나트륨(NalO₃) 수용액에서 약 60초간 30V의 전압 및 3.0A의 전류를 인가시켜 Ag-I 도금처리된 항균 및 살균특성을 갖는 기능성 활성탄소를 제조하였다.

이것을 증류수에서 2∼3차례 세척한 후 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 그 흡착특성을 표 1에 각종 병원성 세균류에 대한 항균 및 살균특성을 도 2에 각각 나타내었다. 그 결과 BET 비표면적과 미세기공의 부피 등 표면구조는 크게 변화가 없었으며, 이에 따른 흡착성능의 변화도 거의 없음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 살균 및 항균특성에 대한 변화는 도금처리하지 않은 활성탄소에 비해 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 살균 및 항균특성이 크게 증가하였음을 알 수 있으며, 이것은 전기분해에 의한 은 및 요오드 성분의 표면도금처리가 흡착제인 활성탄소의 표면구조의 변화없이 탄소표면에 첨착되어 성분원소의 고유특성인 살균 및 항균특성을 나타내는 기능성 활성탄소가 제조되었음을 나타내는 것이다.

(실시예 3)

실시예 1에서와 같이 전기분해에 의한 은도금 처리에 있어 10중량%의 질산은(AgNO₃) 수용액을 제조하여 전해액으로 사용하였으며, 실온에서 약 120초간 50V의 전압 및 5.0A의 전류를 인가시켜 도금처리하였다. 이렇게 하여 얻어진 활성탄소를 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 다시 30중량%의 요오드산 칼륨(KIO₃) 수용액에서 약 120초간 50V의 전압 및 5.0A의 전류를 인가시켜 Ag-I 도금처리된 항균 및 살균특성을 갖는 기능성 활성탄소를 제조하였다. 이것을 증류수에서 2∼3차례 세척한 후 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 그 흡착특성을 표 1에 각종 병원성 세균류에 대한 항균 및 살균특성을 도 3에 각각 나타내었다. 그 결과 BET 비표면적과 미세기공의 부피등 표면구조는 크게 변화가 없었으며, 이에 따른 흡착성능의 변화도 거의 없음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 살균 및 항균특성에 대한 변화는 도금처리하지 않은 활성탄소에 비해 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 살균 및 항균 특성이 크게 증가하였음을 알 수 있으며, 이것은 전기분해에 의한 은 및 요오드 성분의 표면도금처리가 흡착제인 활성탄소의 표면구조의 변화없이 탄소표면에 첨착되어 성분원소의 고유특성이 살균 및 항균특성을 나타내는 기능성 활성탄소가 제조되었음을 나타내는 것이다.

(실시예 4)

실시예 1에서와 같이 전기분해에 의한 은도금 처리에 있어 1중량%의 초산은(CH₃CO₂Ag) 수용액을 제조하여 전해액으로 사용하였으며, 실온에서 약 30초간5V의 전압 및 0.5A의 전류를 인가시켜 도금처리하였다. 이렇게 하여 얻어진 활성탄소를 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 다시 5중량%의 요오드산 칼륨(KIO₃) 수용액에서 약 30초간 56V의 전압 및 0.5A의 전류를 인가시켜 Ag-I 도금처리된 항균 및 살균특성을 갖는 기능성 활성탄소를 제조하였다.

이것을 증류수에서 2∼3차례 세척한 후 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 그 흡착특성을 표 1에 각종 병원성 세균류에 대한 항균 및 살균특성을 도 4에 각각 나타내었다. 그 결과 BET 비표면적과 미세기공의 부피등 표면구조는 크게 변화가 없었으며, 이에 따른 흡착성능의 변화도 거의 없음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 살균 및 항균특성에 대한 변화는 도금처리하지 않은 활성탄소에 비해 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 살균 및 항균 특성이 크게 증가하였음을 알 수 있으며, 이것은 전기분해에 의한 은 및 요오드 성분의 표면도금처리가 흡착제인 활성탄소의 표면구조의 변화없이 탄소표면에 첨착되어 성분원소의 고유특성이 살균 및 항균특성을 나타내는 기능성 활성탄소가 제조되었음을 나타내는 것이다.

(실시예 5)

실시예 1에서와 같이 전기분해에 의한 은도금 처리에 있어 5중량%의 초산은(CH₃CO₂Ag) 수용액을 제조하여 전해액으로 사용하였으며, 실온에서 약 45초간 30V의 전압 및 3.0A의 전류를 인가시켜 도금처리하였다. 이렇게 하여 얻어진 활성탄소를 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 다시 15중량%의 요오드산 칼륨(KIO₃) 수용액에서 약 45초간 30V의 전압 및 3.0A의 전류를 인가시켜 Ag-I 도금처리된 항균 및 살균특성을 갖는 기능성 활성탄소를 제조하였다.

이것을 증류수에서 2∼3차례 세척한 후 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 그 흡착특성을 표 1에 각종 병원성 세균류에 대한 항균 및 살균특성을 도 5에 각각 나타내었다. 그 결과 BET 비표면적과 미세기공의 부피등 표면구조는 크게 변화가 없었으며, 이에 따른 흡착성능의 변화도 거의 없음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 살균 및 항균특성에 대한 변화는 도금처리하지 않은 활성탄소에 비해 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 살균 및 항균 특성이 크게 증가하였음을 알 수 있으며, 이것은 전기분해에 의한 은 및 요오드 성분의 표면도금처리가 흡착제인 활성탄소의 표면구조의 변화없이 탄소표면에 첨착되어 성분원소의 고유특성이 살균 및 항균특성을 나타내는 기능성 활성탄소가 제조되었음을 나타내는 것이다.

(실시예 6)

실시예 1에서와 같이 전기분해에 의한 은도금 처리에 있어 10중량%의 초산은(CH₃CO₂Ag) 수용액을 제조하여 전해액으로 사용하였으며, 실온에서 약 90초간 50V의 전압 및 5.0A의 전류를 인가시켜 도금처리하였다. 이렇게 하여 얻어진 활성탄소를 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 다시 30중량%의 요오드산 나트륨(NaIO₃) 수용액에서 약 90초간 50V의 전압 및 5.0A의 전류를 인가시켜 Ag-I 도금처리된 항균 및 살균특성을 갖는 기능성 활성탄소를 제조하였다.

이것을 증류수에서 2∼3차례 세척한 후 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 그 흡착특성을 표 1에, 각종 병원성 세균류에 대한 항균 및 살균특성을도 6에 각각 나타내었다. 그 결과 BET 비표면적과 미세기공의 부피등 표면구조는 크게 변화가 없었으며, 이에 따른 흡착성능의 변화도 거의 없음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 살균 및 항균특성에 대한 변화는 도금처리하지 않은 활성탄소에 비해 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 살균 및 항균 특성이 크게 증가하였음을 알 수 있으며, 이것은 전기분해에 의한 은 및 요오드 성분의 표면도금처리가 흡착제인 활성탄소의 표면구조의 변화없이 탄소표면에 첨착되어 성분원소의 고유특성이 살균 및 항균특성을 나타내는 기능성 활성탄소가 제조되었음을 나타내는 것이다.

(실시예 7)

실시예 1에서와 같이 전기분해에 의한 은도금 처리에 있어 1중량%의 시안화은(AgCN) 수용액을 제조하여 전해액으로 사용하였으며, 실온에서 약 10초간 5V의 전압 및 0.5A의 전류를 인가시켜 도금처리하였다. 이렇게 하여 얻어진 활성탄소를 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 다시 5중량%의 요오드산 칼륨(KIO₃) 수용액에서 약 10초간 5V의 전압 및 0.5A의 전류를 인가시켜 Ag-I 도금처리된 항균 및 살균특성을 갖는 기능성 활성탄소를 제조하였다.

이것을 증류수에서 2∼3차례 세척한 후 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 그 흡착특성을 표 1에, 각종 병원성 세균류에 대한 항균 및 살균특성을 도 7에 각각 나타내었다. 그 결과 BET 비표면적과 미세기공의 부피등 표면구조는 크게 변화가 없었으며, 이에 따른 흡착성능의 변화도 거의 없음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 살균 및 항균특성에 대한 변화는 도금처리하지 않은 활성탄소에 비해 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 살균 및 항균 특성이 크게 증가하였음을 알 수 있으며, 이것은 전기분해에 의한 은 및 요오드 성분의 표면도금처리가 흡착제인 활성탄소의 표면구조의 변화없이 탄소표면에 첨착되어 성분원소의 고유특성이 살균 및 항균특성을 나타내는 기능성 활성탄소가 제조되었음을 나타내는 것이다.

(실시예 8)

실시예 1에서와 같이 전기분해에 의한 은도금 처리에 있어 5중량%의 시안화은(AgCN) 수용액을 제조하여 전해액으로 사용하였으며, 실온에서 약 45초간 20V의 전압 및 2.0A의 전류를 인가시켜 도금처리하였다. 이렇게 하여 얻어진 활성탄소를 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 다시 10중량%의 요오드산 나트륨(NalO₃) 수용액에서 약 45초간 20V의 전압 및 2.0A의 전류를 인가시켜 Ag-I 도금처리된 항균 및 살균특성을 갖는 기능성 활성탄소를 제조하였다.

이것을 증류수에서 2∼3차례 세척한 후 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 그 흡착특성을 표 1에, 각종 병원성 세균류에 대한 항균 및 살균특성을 도 8에 각각 나타내었다. 그 결과 BET 비표면적과 미세기공의 부피등 표면구조는 크게 변화가 없었으며, 이에 따른 흡착성능의 변화도 거의 없음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 살균 및 항균특성에 대한 변화는 도금처리하지 않은 활성탄소에 비해 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 살균 및 항균 특성이 크게 증가하였음을 알 수 있으며, 이것은 전기분해에 의한 은 및 요오드 성분의 표면도금처리가 흡착제인 활성탄소의 표면구조의 변화없이 탄소표면에 첨착되어 성분원소의 고유특성이 살균및 항균특성을 나타내는 기능성 활성탄소가 제조되었음을 나타내는 것이다.

(실시예 9)

실시예 1에서와 같이 전기분해에 의한 은도금 처리에 있어 10중량%의 시안화은(AgCN) 수용액을 제조하여 전해액으로 사용하였으며, 실온에서 약 120초간 40V의 전압 및 4.0A의 전류를 인가시켜 도금처리하였다. 이렇게 하여 얻어진 활성탄소를 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 다시 20중량%의 요오드산 나트륨(NalO₃) 수용액에서 약 120초간 40V의 전압 및 4.0A의 전류를 인가시켜 Ag-I 도금처리된 항균 및 살균특성을 갖는 기능성 활성탄소를 제조하였다.

이것을 증류수에서 2∼3차례 세척한 후 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 그 흡착특성을 표 1에, 각종 병원성 세균류에 대한 항균 및 살균특성을 도 9에 각각 나타내었다. 그 결과 BET 비표면적과 미세기공의 부피등 표면구조는 크게 변화가 없었으며, 이에 따른 흡착성능의 변화도 거의 없음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 살균 및 항균특성에 대한 변화는 도금처리하지 않은 활성탄소에 비해 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 살균 및 항균 특성이 크게 증가하였음을 알 수 있으며, 이것은 전기분해에 의한 은 및 요오드 성분의 표면도금처리가 흡착제인 활성탄소의 표면구조의 변화없이 탄소표면에 첨착되어 성분원소의 고유특성이 살균 및 항균특성을 나타내는 기능성 활성탄소가 제조되었음을 나타내는 것이다.

(실시예 10)

일본 쿠레라이(Kuraray) 제품의 활성탄소섬유를 실시예 1에서와 같이 전기분해에 의한 은도금 처리에 있어 5중량%의 질산은(AgNO₃) 수용액을 제조하여 전해액으로 사용하였으며, 실온에서 약 90초간 30V의 전압 및 3.0A의 전류를 인가시켜 도금처리하였다. 이렇게 하여 얻어진 활성탄소를 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 다시 10중량%의 요오드산 나트륨(NalO₃) 수용액에서 약 90초간 30V의 전압 및 3.0A의 전류를 인가시켜 Ag-I 도금처리된 항균 및 살균특성을 갖는 기능성 활성탄소를 제조하였다.

이것을 증류수에서 2∼3차례 세척한 후 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 그 흡착특성을 표 1에, 각종 병원성 세균류에 대한 항균 및 살균특성을 도 10에 각각 나타내었다. 그 결과 BET 비표면적과 미세기공의 부피등 표면구조는 크게 변화가 없었으며, 이에 따른 흡착성능의 변화도 거의 없음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 살균 및 항균특성에 대한 변화는 도금처리하지 않은 활성탄소에 비해 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 살균 및 항균 특성이 크게 증가하였음을 알 수 있으며, 이것은 전기분해에 의한 은 및 요오드 성분의 표면도금처리가 흡착제인 활성탄소의 표면구조의 변화없이 탄소표면에 첨착되어 성분원소의 고유특성이 살균 및 항균특성을 나타내는 기능성 활성탄소가 제조되었음을 나타내는 것이다.

(실시예 11)

일본 쿠레라이(Kuraray) 제품의 활성탄소섬유를 실시예 1에서와 같이 전기분해에 의한 은도금 처리에 있어 10중량%의 초산은(CH₃CHO₂Ag) 수용액을 제조하여 전해액으로 사용하였으며, 실온에서 약 120초간 15V의 전압 및 1.5A의 전류를 인가시켜 도금처리하였다. 이렇게 하여 얻어진 활성탄소를 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 다시 20중량%의 요오드산 나트륨(NalO₃) 수용액에서 약 120초간 15V의 전압 및 1.5A의 전류를 인가시켜 Ag-I 도금처리된 항균 및 살균특성을 갖는 기능성 활성탄소를 제조하였다.

이것을 증류수에서 2∼3차례 세척한 후 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 그 흡착특성을 표 1에, 각종 병원성 세균류에 대한 항균 및 살균특성을 도 11에 각각 나타내었다. 그 결과 BET 비표면적과 미세기공의 부피등 표면구조는 크게 변화가 없었으며, 이에 따른 흡착성능의 변화도 거의 없음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 살균 및 항균특성에 대한 변화는 도금처리하지 않은 활성탄소에 비해 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 살균 및 항균 특성이 크게 증가하였음을 알 수 있으며, 이것은 전기분해에 의한 은 및 요오드 성분의 표면도금처리가 흡착제인 활성탄소의 표면구조의 변화없이 탄소표면에 첨착되어 성분원소의 고유특성이 살균 및 항균특성을 나타내는 기능성 활성탄소가 제조되었음을 나타내는 것이다.

(실시예 12)

일본 쿠레라이(Kuraray) 제품의 활성탄소섬유를 실시예 1에서와 같이 전기분해에 의한 은도금 처리에 있어 5중량%의 시안화은(AgCN) 수용액을 제조하여 전해액으로 사용하였으며, 실온에서 약 30초간 50V의 전압 및 5.0A의 전류를 인가시켜 도금처리하였다. 이렇게 하여 얻어진 활성탄소를 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 다시 30중량%의 요오드산 칼륨(KlO₃) 수용액에서 약 30초간 50V의 전압및 5.0A의 전류를 인가시켜 Ag-I 도금처리된 항균 및 살균특성을 갖는 기능성 활성탄소를 제조하였다.

이것을 증류수에서 2∼3차례 세척한 후 약 80℃의 오븐에서 약 하루정도 건조시킨 후 그 흡착특성을 표 1에, 각종 병원성 세균류에 대한 항균 및 살균특성을 도 12에 각각 나타내었다. 그 결과 BET 비표면적과 미세기공의 부피등 표면구조는 크게 변화가 없었으며, 이에 따른 흡착성능의 변화도 거의 없음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 살균 및 항균특성에 대한 변화는 도금처리하지 않은 활성탄소에 비해 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 살균 및 항균 특성이 크게 증가하였음을 알 수 있으며, 이것은 전기분해에 의한 은 및 요오드 성분의 표면도금처리가 흡착제인 활성탄소의 표면구조의 변화없이 탄소표면에 첨착되어 성분원소의 고유특성이 살균 및 항균특성을 나타내는 기능성 활성탄소가 제조되었음을 나타내는 것이다.

전기분해방법에 의해 Ag-I 도금처리된 각각의 활성탄소는 증류수에서 2∼3차례 세척한 후 100℃에서 12시간 동안 건조하여 사용하였으며 위 실시예에서 얻은 활성탄소와 기존의 미처리 활성탄소에 대한 흡착성능으로서 기공구조, 흡착 비표면적 및 요오드 흡착능 실험과 항균 및 살균성능 실험으로서 퀸테스트(Quinn test)를 다음과 같이 실시하고, 그 결과를 표 1과 도 1∼도 12에 나타내었다.

BET 비표면적 측정방법 : -196℃의 액체질소 분위기하에서 시료 약 0.2g을 채취하여 질소기체를 흡착질로 하여 그 농도증가에 다른 흡착량을 측정하였다. P/P_o(여기서, P는 부분압력, P_o는 포화증기압)가 약 0.05에서 0.3가지는 흡착량에대해서 직선의 기울기를 나타내며 그것으로부터 BET 비표면적과 미세기공의 부피를 구하였다.

요오드 흡착능 측정방법 : ASTM D4607에 따라 각 시료별로 서로 다른 무게에 대해 흡착되는 요오드의 양과 이에 따른 용액내의 요오드 잔류농도를 측정하여 그 잔류농도가 0.02N일 때의 요오드 흡착량을 그 흡착능으로 하였다. 측정에 앞서 우선 5중량% HC1 용액, 0.100N 티오 황산나트륨 용액, 0.100±0.001N 표준 요오드 용액 및 0.100N 요오드산 칼륨용액을 제조한 후 표정하여 사용하였다.

준비한 시료들을 각각 0.1, 0.3, 0.5 및 1.0g을 정확히 취하여 삼각 플라스크에 넣고 준비한 5중량% HC1 용액 10ml를 첨가한 후 약 30초 동안 천천히 데운 후 표준 요오드 용액 50ml를 첨가하였다. 실온에서 약 15∼20분간 진탕한 후 그 용액을 여과하여 그 여과액을 0.100N 티오황산 나트륨 용액으로 적정하였다. 이때 요오드의 황색이 소멸될 때까지 적정하여 각 시료의 무게에 대해 흡착된 요오드의 수 mg 수를 구하였다.

항균 및 살균성능 측정방법 : Ag-I 도금처리된 활성탄소의 살균 및 항균성능 측정은 퀸테스트(Quinn test) 방법에 의해 실시하였다. 측정에 앞서 미처리 활성탄소와 도금처리된 각각의 활성탄소를 세정하여 고온, 진공상태에서 멸균처리한 무균의 시편을 준비한 후, 공시균을 실온에서 배양시킨다. 이 시험방법은 세균성장 및 증식 저지평가에 적합하며 배양 후 시간의 진행에 따라 미처리 활성탄소와 도금처리된 활성탄소에서 증식되는 세균의 집락(Colony) 수를 현미경으로 관찰하여 항균 및 살균성능을 평가하였다.

	BET 비표면적(M²/g)	미세기공 부피(cc/g)	요오드 흡착능(mg/g)
미처리 활성탄소	1560	0.76	1644
실시예 1	1548	0.75	1635
실시예 2	1540	0.73	1624
실시예 3	1542	0.75	1622
실시예 4	1549	0.75	1638
실시예 5	1545	0.76	1628
실시예 6	1544	0.75	1625
실시예 7	1540	0.72	1623
실시예 8	1548	0.74	1636
실시예 9	1542	0.72	1635
실시예 10	1033	0.81	1022
실시예 11	1045	0.82	1036
실시예 12	1038	0.81	1034

* 각각의 측정값은 실시예에 따른 평균값을 나타내었다.

본 발명에 의한 활성탄소의 흡착성능과 살균 및 항균성능은 활성탄소 고유의 표면특성 즉, 기공의 구조, 흡착 비표면적 및 도금처리에 의한 표면 성분원소의 특성에 의해 결정된다. 종래의 금속성분의 첨착처리 방법인 습식침윤, 화학증착 및 제조시 첨가방법에 비하여 본 발명의 같이 전기분해에 의한 도금, 첨착처리는 표면의 구조변화 없이 도금처리된 성분원소에 의한 표면 활성화도의 증가와 더불어 흡착성능의 증진과 함께 병원성 세균 및 바이러스에 대한 은 및 요오드 성분의 고유특성인 내항균성 및 살균특성이 부여된 기능성 활성탄소를 제조할 수 있다.

본 발명은 하기 실시예에서 더욱 상세히 설명되며, 본 발명의 범위가 그 실시예에 한정되는 것은 아니다.

Claims

1) 은염 수용액으로 구성된 도금욕에서 활성탄소를 전해도금하는 단계;

2) 상기 은도금처리된 활성탄소를 세척 및 건조하는 단계; 및

3) 상기 세척 및 건조처리된 활성탄소를 요오드염 수용액으로 구성된 도금욕에서 전해도금하는 단계로 이루어지는 살균 및 항균특성을 갖는 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 제조방법

제1항에 있어서, 1)단계의 활성탄소가 비표면적 1000m²/g∼1600m²/g인 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 제조방법

제1항에 있어서, 은염이 질산은, 초산은 또는 시안화은인 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 제조방법

제1항에 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 1)단계 도금욕의 은염농도가 1∼10중량%이고, 3)단계 도금욕의 요오드염의 농도가 5∼30중량%인 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 제조방법

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 요오드염이 요오드산 칼륨 또는요오드산 나트륨인 Ag-I 도금처리된 활성탄소의 제조방법

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 1)단계 및 3)단계의 전해도금 단계에서 인가된 전압의 세기가 1∼50V이고 전류의 세기가 0.1∼5.0A이고 전류의 인가시간이 10∼120초인 도금처리된 활성탄소의 제조방법

제1항의 방법으로 제조된 살균 및 항균특성을 갖는 Ag-I 도금처리된 활성탄소