KR100665525B1 - Ceramic filter and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리카 입자를 주성분으로 하여 다양한 크기의 기공이 조절한 가능한 다공성 세라믹 필터 및 그 제조 방법에 관한 것으로 상대적으로 기공이 작은 비대칭의 나노막 또는 한외여과막을 제조하기 위하여 실리카 입자를 주성분으로 하는 막 지지체에 나노사이즈의 실리카 비대칭 층을 코팅한 후 건조하여 1400℃이하에서 열처리하여 비대칭막을 제조하는 방법과 기공이 상대적으로 큰 마이크로 필터를 제조하기 위해 실리카 입자를 이용하여 1차 분산 슬러리를 제조하는 단계, 1차 분산 슬러리를 건조 또는 하소 후에 물리적 분쇄를 통해 2차 실리카 응집체의 크기를 조절하는 단계, 2차 실리카 응집체 분말에 용매와 첨가제 등을 첨가하여 2차 분산 슬러리를 제조하는 단계, 2차 분산 슬러리에 응고제 등을 첨가하여 성형하는 단계, 제조된 성형체를 건조하는 단계, 건조된 성형체의 기공율 감소가 미비한 범위인 500℃- 1400℃에서 열처리하는 단계를 포함하는 마이크로필터의 제조방법을 제공한다. The present invention relates to a porous ceramic filter capable of controlling pores of various sizes with silica particles as its main component, and a method of manufacturing the same. The present invention relates to a membrane having silica particles as a main component to prepare asymmetric nanomembrane or ultrafiltration membrane with relatively small pores. Preparing a first dispersion slurry using silica particles to coat a nano-sized silica asymmetric layer on a support and then dry it and heat-treat it at 1400 ° C. or less to prepare a micro-filter having relatively large pores. Controlling the size of the secondary silica agglomerate through physical grinding after drying or calcining the first dispersion slurry, adding a solvent and an additive to the secondary silica agglomerate powder to prepare a second dispersion slurry, and the second dispersion Forming a slurry by adding a coagulant to the slurry, and It provides a method of manufacturing a micro filter comprising the step of drying, heat treatment at 500 ℃-1400 ℃ range of porosity reduction of the dried molded body is insignificant.

나노막, 한외여과막, 마이크로필터, 실리카 Nano membrane, ultrafiltration membrane, micro filter, silica                                                                                                                                                

Description

세라믹 필터 및 그 제조 방법{CERAMIC FILTER AND METHOD OF PRODUCING THE SAME} CERAMIC FILTER AND METHOD OF PRODUCING THE SAME

본 발명은 다양한 기공 크기를 갖는 실리카 정밀 여과막 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 일반적으로 여과용 세라믹 필터는 일반 합성 맴브레인과 달리 세라믹 물질의 장점인 내열성, 내부식성, 내약품성, 내산성 및 우수한 내구성을 가짐으로 폭 넓게 이용되어 지고 있다. 또한 최근 들어 세라믹 필터의 재료인 세라믹 입자가 수 나노미터에서 수 마이크로미터까지 폭 넓게 제공됨에 따라 정밀여과영역에도 활용도가 증가되고 있다. 일반적으로 세라믹 필터의 제조는 세라믹 성형체의 제조단계와 유사한 제조과정을 거치며 분산(혼합), 성형, 건조, 열처리(소성)의 단계로 이루어진다. 그리고 한외여과막과 나노막의 경우 상기의 세라믹 지지체 표면에 약 1-100nm의 기공을 가지는 코팅 층을 부가적으로 형성하여 제작된다. 이때 사용되는 재료의 조성이 세라믹 필터의 성능을 결정한다. 통상 지지체와 코팅 층의 재료로는 알루미나, 지르코니아, 점토, 갈탄, 샤모트등 특별한 제한 없이 사용되며 재료의 종류와 물성에 따라 다양한 특성의 성형체가 제조된다. 특히 흄 실리카 또는 콜로이달 실리카를 이용한 정밀여과용 세라믹 필터 및 그 제조 방법이 기 출원된‘다공성 세라믹 필터 및 그 제조 방법’(출원번호1020020032729)에 상세히 설명되어 있다. The present invention relates to a silica microfiltration membrane having various pore sizes and a method of manufacturing the same. In general, the filtration ceramic filter has been widely used because of the advantages of the ceramic material, such as heat resistance, corrosion resistance, chemical resistance, acid resistance and excellent durability, unlike general synthetic membrane. In addition, recently, as ceramic particles, which are materials of ceramic filters, are widely provided from several nanometers to several micrometers, their utilization in precision filtration areas is increasing. In general, the manufacture of a ceramic filter goes through a manufacturing process similar to the manufacturing step of a ceramic molded body, and consists of the steps of dispersion (mixing), molding, drying, and heat treatment (firing). In the case of the ultrafiltration membrane and the nanomembrane, a coating layer having pores of about 1-100 nm is additionally formed on the surface of the ceramic support. The composition of the material used at this time determines the performance of the ceramic filter. Generally, the material of the support and the coating layer is used without particular limitations such as alumina, zirconia, clay, lignite, and chamotte, and molded bodies having various characteristics are manufactured according to the type and physical properties of the material. In particular, a microfiltration ceramic filter using fume silica or colloidal silica and a method of manufacturing the same are described in detail in the previously filed "Porous Ceramic Filter and its Manufacturing Method" (Application No. 1020020032729).

분산(혼합) 단계는 세라믹 재료 분말과 물 또는 알코올 등의 유기용매를 기본으로 혼합하는 단계로 경우에 따라 분산제, 결합제, 기공제, 가소제 등의 첨가제가 첨가되기도 한다. 상기의 조성물은 교반기, 블랜더, 초음파 등의 장치를 이용하여 균일하게 분산(혼합)하는 과정을 통해 세라믹 슬러리를 제조한다. The dispersing (mixing) step is a step of mixing the ceramic material powder and an organic solvent such as water or alcohol based on the additive, and in some cases, additives such as a dispersant, a binder, a pore agent, and a plasticizer may be added. The composition is a ceramic slurry through a process of uniformly dispersed (mixed) using a device such as a stirrer, blender, ultrasonic waves.

성형단계는 제조된 슬러리를 다양한 성형법을 이용하여 성형체를 제조하는 단계로 몰딩법, 압출법, 원심성형법, 프레스 성형법, 주입성형법 등이 있다. 성형을 위해 성형 직전에 젤화제가 투입되기도 하며 성형이 완료된 제품은 건조를 위해 몰드로부터 분리되어진다.The molding step is a step of preparing a molded body by using a variety of molding methods, such as molding method, extrusion method, centrifugal molding method, press molding method, injection molding method and the like. The gelling agent is added immediately before molding for molding, and the finished product is separated from the mold for drying.

건조 단계는 성형체의 물 또는 유기용매를 제거하는 공정으로 자연 건조 또는 온 습도가 조절된 항온 항습 조건에서 이루어진다. The drying step is a process of removing the water or the organic solvent of the molded product, which is performed under constant temperature and humidity conditions in which natural drying or temperature humidity is controlled.

소성단계는 건조가 완료된 성형체의 강도를 향상시키기 위한 공정으로 통상 1600℃이하에서 열처리함으로써 입자간의 물질 이동을 유도하여 결합력을 향상시킨다. The sintering step is a process for improving the strength of the dried molded body is usually heat treatment at 1600 ℃ or less to induce mass transfer between particles to improve the bonding force.

비대칭막 제조의 경우 세라믹 지지체의 기공보다 작은 기공을 갖는 코팅층을 표면에 형성하기 위해 역침지 인상법 등이 이용된다. 세라믹 지지체의 입자보다 작은 크기의 입자가 분산된 세라믹 슬러리를 세라믹 지지체의 표면에 접촉시켜 모세관압을 이용하여 코팅하게 된다. 코팅층의 형성은 세라믹 지지체의 건조 또는 열처리 공정 후에 선택적으로 적용할 수 있으며 코팅층이 부가적으로 형성된 비대칭막은 건조 및 열처리를 거쳐 완성된다.In the case of asymmetric membrane production, a reverse immersion pulling method or the like is used to form a coating layer having pores smaller than pores of the ceramic support on the surface. The ceramic slurry in which particles of a smaller size than the particles of the ceramic support are dispersed is brought into contact with the surface of the ceramic support and coated using capillary pressure. Formation of the coating layer can be selectively applied after the drying or heat treatment process of the ceramic support, and the asymmetric membrane in which the coating layer is additionally formed is completed through drying and heat treatment.

여과용 세라믹 필터는 기공이 작고 균일하며 다공성이어야 한다. 또한 일정압력에 견딜 수 있는 강도를 가져야 한다. 기공의 크기는 세라믹 필터의 여과능력을 결정함으로 매우 중요하며 기공의 균일한 분포역시 중요하다. 반면에 기존의 여과용 세라믹 필터의 경우 재료 분말의 종류와 크기가 다양하지 못하여 다양한 기공 크기의 조절이 용이하지 못하고 기공율은 50% 이내로 제한적이며 기공 크기 또한 균일하지 못한 단점을 가지고 있다. 또한 여과 필터의 성능은 기공 크기에 의한 미세 물질 제거 및 농축 능력과 단위 시간당 처리량으로 평가될 수 있으나 기공 크기가 작아지면 미세 물질 제거 능력은 향상되나 단위 시간당 처리량은 감소함으로 필터의 적절한 기공 크기 조절이 중요하다. 세라믹 필터의 경우 많은 장점에도 불구하고 다양한 세라믹 입자 크기를 갖는 재료의 부재로 특정 공정에 적합한 최적의 필터를 제작하는데 어려움이 있어왔다.Ceramic filters for filtration should be small, uniform and porous. It should also have strength to withstand a certain pressure. The pore size is very important by determining the filtration capacity of the ceramic filter, and the uniform distribution of the pores is also important. On the other hand, in the case of the conventional filtration ceramic filter, the type and size of the material powder is not various, so it is not easy to control various pore sizes, the porosity is limited to within 50%, and the pore size is also not uniform. In addition, the performance of the filtration filter can be evaluated by the ability to remove and concentrate fine particles by pore size and throughput per unit time. However, as the pore size decreases, the ability to remove fine substances increases, but the throughput per unit time decreases, so that the proper pore size control of the filter is achieved. It is important. Despite the many advantages of ceramic filters, the absence of materials having various ceramic particle sizes has made it difficult to fabricate an optimal filter for a particular process.

따라서, 본 발명은 실리카를 이용한 비대칭의 나노막, 한외여과막과 그 제조 방법, 그리고 기공 크기의 조절이 용이한 실리카 마이크로 필터 및 그 제조 방법을 제공함으로써 높은 기공율을 나타내며 상대적으로 높은 수율과 원가 절감 효과를 얻을 수 있는 실리카 정밀여과막과 그 제조 방법을 제공하는데 있다.

Accordingly, the present invention provides a high porosity and provides a relatively high yield and cost reduction effect by providing an asymmetric nanomembrane using an silica, an ultrafiltration membrane and a method for manufacturing the same, and a silica microfilter and a method for producing the pore size which can be easily adjusted. To provide a silica microfiltration membrane and a method for producing the same.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 흄 실리카 또는 콜로이달 실리카와 같은 실리카 입자를 이용하여 다양한 기공 크기의 조절이 용이하고 높은 기공률을 가지는 마이크로 필터, 한외여과막, 나노막 및 그 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a micro filter, an ultrafiltration membrane, a nano membrane, and a method of manufacturing the same, using a silica particle such as fume silica or colloidal silica to easily control various pore sizes and achieve high porosity. .

본 발명에 의한 마이크로필터의 제조 방법은 1차 분산(혼합), 건조 또는 소성 후 물리적 분쇄에 의한 2차 응집체의 제조, 2차 응집체를 이용한 2차 분산 단계, 성형 단계, 건조 단계, 열처리(소성)단계로 이루어진다.The method for producing a microfilter according to the present invention is a primary dispersion (mixing), the production of secondary aggregates by physical grinding after drying or firing, secondary dispersion step using secondary aggregates, forming step, drying step, heat treatment (firing Step).

본 발명에서 세라믹 필터의 제조에 사용된 주재료는 흄 실리카(fumed silica)와 콜로이달 실리카(colloidal silica)이다. 흄 실리카(fumed silica)는 사염화 규소를 산소와 수소 환경에서 화염 가수분해(flame hydrolysis) 반응시킴으로써 구형의 미세한 실리카 입자를 제조하는 방법으로 상용 제품으로는 수 nm에서 약 40nm의 입자크기를 가지는 제품이 판매되고 있다.(제조사: Degussa., Cabot, Wacker등) 반면 콜로이달 실리카(colloidal silica)는 소듐 실리케이트(sodium silicate), 포타슘 실리케이트(potassium silicate), 또는 테트라메틸오르소 실리케이트(tetramethylorthosilicate), 테트라에틸오르소 실리케이트(tetraethylorthosilicate)같은 알콕시실란(alkoxysilane) 화합물을 산 또는 염기 촉매하에서 가수분해 반응시킴으로써 다양한 크기의 실리카 입자를 함유하는 실리카 솔(sol) 이라는 콜로이달 실리카 슬러리가 제조되며 다양한 업체에서 수 nm에서 수 ㎛의 다양한 입자 크기와 5중량%에서 60중량%의 다양한 함량의 제품이 상용화 되어있다. 1차 분산 단계는 상기의 흄 실리카(fumed silica)의 경우 물 또는 알코올의 용매와 혼합 후 고성능의 블랜더 등을 이용하여 균일하게 분산하는 단계이다. 이때 혼합되는 흄 실리카(fumed silica)의 양은 제한은 없으나 균일한 상을 얻기에 용이한 양이어야 한다. 암모니아수, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydroxide), 수산화나트륨 등의 유무기 알카리 화합물을 분산제로 투입하여 pH를 11이상 유지할 경우 약 50중량%이상의 분산이 잘된 저점도의 균일한 슬러리의 제조가 가능하다. 반면 콜로이달 실리카(colloidal silica)의 경우는 다양한 농도의 슬러리 상태로 분산되어 제조업체에서 제공됨으로 추가적인 물리 화학적인 공정없이 원하는 입자 크기와 입자 함량을 가지는 제품을 구매 후 사용할 수 있다. 그리고 흄 실리카(fumed silica) 또는 흄 실리카(fumed silica)로 제조된 1차 분산 슬러리와 콜로이달 실리카(colloidal silica)의 혼합사용도 가능하다. The main materials used in the manufacture of the ceramic filter in the present invention are fumed silica and colloidal silica. Fumed silica is a method of producing spherical fine silica particles by flame hydrolysis of silicon tetrachloride in an oxygen and hydrogen environment. Commercial products have a particle size of several nm to about 40 nm. Colloidal silicas, on the other hand, are sodium silicate, potassium silicate, or tetramethylorthosilicate, tetraethyl. By hydrolyzing an alkoxysilane compound, such as orthosilicate, or tetraethylorthosilicate, under an acid or base catalyst, a colloidal silica slurry called silica sol containing silica particles of various sizes is prepared, and at various nm Various particle sizes of several μm and various contents from 5% to 60% by weight This product is commercialized. In the first dispersion step, the fumed silica is uniformly dispersed using a high performance blender after mixing with a solvent of water or alcohol. At this time, the amount of fumed silica to be mixed is not limited but should be an amount easy to obtain a uniform phase. Inorganic-inorganic alkali compounds such as ammonia water, tetramethylammonium hydroxide, and sodium hydroxide are added as a dispersant to maintain a pH of 11 or more, thus making it possible to prepare a uniform slurry having a low viscosity of about 50% by weight or more. Do. Colloidal silica, on the other hand, is dispersed in various concentrations of slurry and provided by the manufacturer, and can be used after purchase of a product having a desired particle size and particle content without additional physicochemical process. In addition, a mixture of primary dispersion slurry made of fumed silica or fumed silica and colloidal silica may be used.

상기와 같은 방법으로 제조된 1차 분산 슬러리는 2차 응집체를 형성하기 위해 건도 단계를 거친다. 건조 단계에서는 자연 건조 내지 항온항습 챔버 또는 오븐에서 100℃이하에서 속성 건조를 진행한다. 건조된 분말은 한 개 또는 여러 덩어리의 분말 응집체 형상을 가지며 2차 응집체 크기 조절을 위해 물리적 분쇄 과정을 거친다. 물리적 분쇄 방법으로는 로터와 스테이트로 구성된 고속 회전 분쇄기, 볼밀 등의 세라믹 볼밀이나 고속 분쇄기 등의 이용되며 분쇄 방법에 제한은 없다. 그러나 바람직하기로는 기계적 분쇄 후 볼밀이나 고속 분쇄기 등의 공정을 이용해 2차 응집체의 크기를 미세 조정하는 것이 바람직하다. 불밀 공정 시 사용되는 볼은 쿼츠 볼, 알루미나 볼, 지르코니아볼 등 특별히 제한은 없으나 사용되는 볼은 크기 등은 2차 응집체의 크기 등을 결정하며 회전속도, 자(jar)등의 구조 등도 영향을 미친다. 통산 볼의 크기가 작고 장시간 볼밀처리한 경우 2차 응집체의 크기는 감소함으로 상기 조건을 조절하여 원하는 입도 분포를 유도한다. 또한 상기의 2차 응집체의 크기 조절은 하소 후에도 가능하다. 1차 분산된 슬러리를 건조 후 하소 단계를 거치며 이때 하소 온도는 입자 크기 등에 의해 결정되며 통산 500℃-1300℃에서 이루어진다. 그리고 하소 온도는 단위입자 즉 1차 분산 시 사용된 입자의 크기가 크게 감소하지 않는 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다. 하소 후 2차 응집체의 크기는 상기와 같이 기계적 분쇄, 볼밀 등의 공정으로 조절된다. 그러나 하소 후 2차 응집체의 크기를 조절하는 경우 2차 응집체의 결합력은 증가하는 반면 더 많은 에너지를 필요로 한다.The primary dispersion slurry prepared in the same manner is subjected to a dry step to form a secondary aggregate. In the drying step, rapid drying is performed at 100 ° C. or less in a natural drying to a constant temperature / humidity chamber or oven. The dried powder has the shape of one or several agglomerates of powder agglomerates and undergoes physical grinding to control secondary agglomerate sizes. As a physical grinding method, a high speed rotary grinder composed of a rotor and a state, a ceramic ball mill such as a ball mill, a high speed grinder, and the like are used, and the grinding method is not limited. However, it is preferable to finely adjust the size of the secondary aggregate by using a process such as a ball mill or a high speed mill after mechanical grinding. The balls used in the inferior process are not particularly limited, such as quartz balls, alumina balls, zirconia balls, but the size of balls used determines the size of secondary aggregates, and also affects the rotational speed and the structure of jars. . When the size of the total ball is small and ball milling for a long time, the size of the secondary agglomerates is reduced to adjust the above conditions to induce a desired particle size distribution. In addition, the size control of the secondary aggregate is possible even after calcination. The first dispersed slurry is dried and then subjected to a calcination step, wherein the calcination temperature is determined by particle size and the like, and is generally performed at 500 ° C.-1300 ° C. And the calcination temperature is preferably made in a range that does not significantly reduce the size of the unit particles, that is, the particles used during the primary dispersion. After calcination, the size of the secondary aggregate is controlled by a process such as mechanical grinding, ball mill, etc. as described above. However, if the size of the secondary aggregates is adjusted after calcination, the binding force of the secondary aggregates increases, but requires more energy.

2차 분산 단계는 크기가 조절된 2차 실리카 응집체를 이용하여 균일한 상의 슬러리를 제조하는 단계이다. 원재료 대신 크기가 조절된 2차 응집체를 투입하는 것을 제외하고는 1차 분산 슬러리를 제조하는 단계와 동일한 방법으로 제조된다. 때로는 분산성의 향상을 위해 초음파 처리 공정 등이 추가될 수 있다. 그러나 성형체의 강도를 확보하기 위해서는 고농도의 슬러리 제조가 유리하며 40중량%이상이 바람직하다. 2차 분산 단계에서는 물과 분산제외에 성형체의 균열 방지 및 특수한 목적을 위해 유무기물 첨가제들이 첨가될 수 있다. 유기물 첨가제로는 실리카 입자 사이의 결합력을 향상시키는 고분자 결합제 및 가소제 등이 사용될 수 있으며 무기물 첨가제로는 환경 정화에 광촉매 등으로 이용되는 타이타니아 같은 무기물 첨가제가 사용될 수 있다.The secondary dispersion step is to prepare a slurry of uniform phase using sized secondary silica agglomerates. It is prepared in the same manner as in the step of preparing the primary dispersion slurry, except that the sized secondary aggregates are added in place of the raw materials. Sometimes an ultrasonic treatment process or the like may be added to improve dispersibility. However, in order to secure the strength of the molded body, it is advantageous to prepare a high concentration of slurry, and preferably 40% by weight or more. In the second dispersion step, in addition to the water and the dispersant, inorganic and inorganic additives may be added for cracking of the molded body and for special purposes. As the organic additive, a polymer binder and a plasticizer for improving the bonding force between the silica particles may be used. As the inorganic additive, an inorganic additive such as titania used as a photocatalyst for environmental purification may be used.

성형 단계는 2차 분산 단계를 통해 제조된 저점도의 균일한 상의 슬러리를 이용하여 성형체를 제조하는 단계이다. 성형 공정은 몰딩법, 압출법, 원심성형법 등이 이용될 수 있으며 조성, 성형체의 크기, 모양 등을 고려하여 선택된다. 성형을 유도하기 위해 젤하제가 투입되기도 하며 pH 10이상의 슬러리의 경우 pH값을 낮추는 에틸락테이트(ethyl lactate), 메틸락테이트(methyl lactate) 같은 에스테르 화합물이 주로 사용되며 암모늄플루오라이드(NH4F) 같은 플루오린 화합물은 슬러리의 pH 값에 관계없이 사용된다. 성형체는 2차 분산된 슬러리에 젤화제를 투입하여 교반 후 몰드에 몰딩하여 제조된다. 성형이 완료된 제품은 습윤 성형체를 강도를 강화하기 위해 일정시간 숙성 후 건조를 위해 몰드로부터 분리된다.The molding step is a step of producing a molded body using the slurry of the low viscosity uniform phase prepared through the secondary dispersion step. The molding process may be a molding method, an extrusion method, a centrifugal molding method, etc., and may be selected in consideration of the composition, the size and shape of the molded body. In order to induce molding, gel lowering agent may be added. For slurry above pH 10, ester compounds such as ethyl lactate and methyl lactate, which lower the pH value, are mainly used and ammonium fluoride (NH4F) is used. Fluorine compounds are used regardless of the pH value of the slurry. The molded product is prepared by injecting a gelling agent into the slurry dispersed second and then molding the mold after stirring. The molded product is separated from the mold for drying after a certain period of time to enhance the strength of the wet molded body.

몰드로부터 분리된 습윤 성형체는 자연 건조 또는 항온 항습 조건하에서 건조과정을 거치게 된다. 건조 환경은 조성 및 습윤 성형체의 크기 등에 따라 온도 10℃-70℃, 상대 습도 20%-90%에서 이루어진다. 건조 과정은 습윤 성형체의 무게 감소가 영에 이르는 시점까지 진행하는 것이 바람직하다. 따라서 건조 과정은 습윤 성형체의 크기에 따라 수 시간에서 수 십일이 소요된다.The wet molded body separated from the mold is subjected to a drying process under natural drying or constant temperature and humidity conditions. The drying environment is made at a temperature of 10 ° C.-70 ° C. and a relative humidity of 20% -90% depending on the composition and the size of the wet molded body. The drying process preferably proceeds to the point where the weight reduction of the wet formed body reaches zero. The drying process therefore takes from several hours to several ten days depending on the size of the wet molded body.

건조 과정을 마친 성형체는 잔류 수분의 제거, 불필요한 유기물의 제거, 점성 유동에 의한 입자간 결합 즉 성형체의 강도 강화를 위해 열처리 공정을 거친다. 잔류 수분은 120℃-150℃에서 제거되며 유기물은 300℃-600℃에서 대부분 제거된다. 마지막으로 성형체의 강도 강화를 위한 소성 열처리 공정은 재료 입자의 크기 등에 의존하여 500℃-1300℃로 전기로 등에서 처리된다. 소성 열처리 공정은 지나친 열처리로 기공률이 감소하지 않는 범위내에서 이루어지는 것이 바람직하다.After the drying process, the molded product is subjected to a heat treatment process to remove residual moisture, remove unnecessary organic matter, and bond particles by viscous flow, that is, to strengthen the molded product. Residual water is removed at 120 ° C-150 ° C and organics are mostly removed at 300 ° C-600 ° C. Finally, the plastic heat treatment process for strengthening the strength of the molded body is processed in an electric furnace at 500 ° C.-1300 ° C. depending on the size of the material particles and the like. The calcining heat treatment step is preferably performed within a range in which the porosity does not decrease due to excessive heat treatment.

본 발명에 의한 비대칭 나노막, 한외여과막의 제조 방법은 실리카 지지체의 제조, 코팅층의 제조, 건조, 열처리(소성) 단계로 이루어진다.The method for producing an asymmetric nanomembrane and ultrafiltration membrane according to the present invention comprises a preparation of a silica support, a preparation of a coating layer, drying, and a heat treatment (firing) step.

실리카 지지체의 제조는 기 출원된‘다공성 세라믹 필터 및 그 제조 방법’(출원번호 1020020032729)내용에서 언급한 실리카 세라믹 필터 또는 앞서 설명한 2차 분산에 의해 기공이 조절된 실리카 세라믹 필터의 제조 방법을 이용하여 제조 후 이용된다. 상기의 방법으로 제조된 실리카 지지체의 비대칭 코팅층의 형성 단계는 역침지 인상법 또는 원심력을 이용한 코팅 방법을 이용할 수 있다. 먼저 역침지 인상법의 경우 실리카 지지체의 표면에 작은 크기를 갖는 실리카 입자가 분산된 슬러리를 접촉시킴으로써 모세관압을 이용하여 지지체의 표면에 실리카 입자를 코팅하게 된다. 이때 코팅층의 형성을 위해 사용되는 실리카 슬러리는 실리카 지지체를 구성하는 입자의 크기보다 작은 입자를 이용하며 다양한 입자 크기의 흄 실리카(fumed silica), 또는 콜로이달 실리카(colloidal silica) 등이 이용될 수 있으며 이용되는 입자의 크기가 나노막 또는 한외여과막을 결정한다. 나노막의 경우 코팅층을 형성하는 실리카의 입자는 수 nm이내 이어야 한다. 따라서 수 nm 이내의 실리카 입자를 포함하는 슬러리를 이용하여 제조되어진다. 이러한 수 nm이하의 실리카 입자가 분산된 슬러리는 알콕시실란(alkoxysilane) 화합물을 산 촉매하에서 가수분해하여 제조할 수 있다. 산 촉매 하에서 가수 분해된 가수분해물을 실리카 슬러리 대신 사용하여 실리카 지지체 표면에 코팅하여 건조 및 열처리 하게되면 수 nm이하의 실리카 입자층이 형성되어 비대칭의 나노막이 제조된다. 상기의 방법으로 제조된 비대칭막은 건조 단계를 거치게 된다. 건조 단계는 코팅층이 분리되거나 균열이 발생하지 않도록 온습도가 조절된 항온 항습 챔버 내에서 진행된다. The silica support may be prepared by using the silica ceramic filter mentioned in the previously filed 'Porous Ceramic Filter and Manufacturing Method thereof' (Application No. 1020020032729) or the silica ceramic filter whose pore is controlled by the secondary dispersion described above. It is used after manufacture. The formation of the asymmetric coating layer of the silica support prepared by the above method may use a reverse immersion pulling method or a coating method using centrifugal force. First, in the reverse immersion pulling method, the silica particles are coated on the surface of the support by using capillary pressure by contacting a slurry in which silica particles having a small size are dispersed on the surface of the silica support. In this case, the silica slurry used for forming the coating layer uses particles smaller than those of the particles constituting the silica support, and fumed silica or colloidal silica of various particle sizes may be used. The particle size used determines the nanomembrane or ultrafiltration membrane. In the case of nanomembrane, the particles of silica forming the coating layer should be within several nm. Thus, it is prepared using a slurry containing silica particles within several nm. The slurry in which silica particles of several nm or less are dispersed may be prepared by hydrolyzing an alkoxysilane compound under an acid catalyst. When the hydrolyzate hydrolyzed under an acid catalyst is used instead of the silica slurry, the surface of the silica support is coated, dried, and heat treated to form a layer of silica particles of several nm or less, thereby producing an asymmetric nanofilm. The asymmetric membrane prepared by the above method is subjected to a drying step. The drying step is carried out in a constant temperature and humidity chamber in which temperature and humidity are controlled so that the coating layer does not separate or crack.

건조가 완료되면 유기물을 제거하고 강도를 강화하기 위해 열처리를 한다. 유기물 제거는 약 600℃이하에서 이루어지며 강도 강화를 위한 열처리는 코팅층의 기공율이 감소하지 않는 범위내인 약 1200℃이내에서 이루어지는 것이 바람직하다. When drying is complete, heat treatment is performed to remove organics and to enhance strength. Organic matter removal is performed at about 600 ° C or less, and heat treatment for strengthening strength is preferably performed at about 1200 ° C within a range in which the porosity of the coating layer does not decrease.

본 발명의 이해를 돕기 위해 실시예에 의하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

실시예1)Example 1

마이크로필터의 제조Preparation of Micro Filter

흄 실리카(fumed silica)인 Aerosil OX-50(Degussa., 비표면적 50m2/g, 평균입자 크기 40nm) 400g을 탈이온수 400g에 분산하였다. 이때 분산제로 암모니아수를 같이 첨가하되 슬러리의 pH가 11 이상이 될 때까지 첨가하며 고속 블랜더로 분산하여 저점도의 균일한 슬러리를 제조하였다. 제조된 1차 분산 슬러리를 오븐에 투입하여 90℃에서 수분이 제거될 때까지 건조하였다. 수분이 제거된 실리카 덩어리는 분쇄기를 이용하여 분쇄 과정을 거치고 균일한 2차 응집체를 얻기 위해 500mesh의 채를 이용하여 걸러주었다. 회수된 2차 응집체 분말 300g에 탈이온수 250g, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydorxide) 25% 수용액을 45cc 투입 후 2차 분산과 2차 응집체의 크기를 조절하기 위해 쿼츠 자와 볼을 이용하여 10시간 볼밀링하여 주었다. 상기의 방법으로 제조된 2차 분산 슬러리는 높은 유동성을 보이며 pH값은 11.8을 나타내었다. 제조된 2차 분산 슬러리에 젤화제로 에틸락테이트(ethyl lactate) 16cc를 투입하여 약 3분간 교반 후 준비된 몰드에 주입하여 성형하였다. 에틸락테이트(ethyl lactate)가 투입된 슬러리는 시간이 경과함에 따라 pH값이 9이하로 낮아지고 점도가 상승하여 유동성을 잃고 성형체가 제조되었다. 준비된 몰드는 관형의 세라믹 필터를 제조하기위해 아크릴 재질의 바닥마개(지름 5cm), 바닥위에 장착되는 아크릴재질의 튜브(내경 5cm), 아크릴 바닥 중앙에 설치되는 서스 봉(지름 3cm)으로 구성되었다. 유동성을 잃고 성형이 완료된 성형체는 몰드 중앙의 서스 봉을 제거하고 강도 확보를 위해 12시간 숙성 후 건조를 위해 몰드로부터 분리되었다. 분리된 습윤 성형체는 자연 건조 조건에서 4일간 건조하여 수분을 제거하였다. 건조가 완료된 세라믹 필터 성형체는 잔류 수분 제거를 위해 150℃에서 5시간 열처리 후 900℃에서 1시간 동안 소성하였다. 제조된 관형의 실리카 필터는 길이 30cm, 외경 4.7cm, 두께 0.6cm의 기하 구조를 나타내었다. 기공률 측정 분석 장비인 porosimeter를 이용하여 필터의 기공률을 측정한 결과 38nm와 200nm에서 두 개의 중심선을 가지는 기공률 분포를 나타내었다. 따라서 약 38nm의 크기를 가지는 기공들은 출발 물질인 흄 실리카(fumed silica) Aerosil OX-50의 입자 크기에 기인한 반면 약 200nm 부근에서 비교적 넓은 분포를 가지는 기공들은 2차 응집체의 크기에 기인한 것이다.400 g of fumed silica, Aerosil OX-50 (Degussa., Specific surface area 50 m 2 / g, average particle size 40 nm) was dispersed in 400 g of deionized water. At this time, ammonia water was added together as a dispersant, but was added until the pH of the slurry was 11 or more, and dispersed in a high speed blender to prepare a uniform slurry having a low viscosity. The prepared primary dispersion slurry was placed in an oven and dried at 90 ° C. until moisture was removed. Silica agglomerates from which water was removed were pulverized using a grinder and filtered using a 500 mesh sieve to obtain a uniform secondary aggregate. 300 g of the recovered secondary aggregate powder was added with 250 g of deionized water and 25 cc of 25% aqueous tetramethylammonium hydorxide solution, and then the quartz dispersion was used to adjust the size of the secondary dispersion and the secondary aggregate. Ball milling time. The secondary dispersion slurry prepared by the above method showed high fluidity and had a pH value of 11.8. 16 cc of ethyl lactate was added to the prepared secondary dispersion slurry as a gelling agent, stirred for about 3 minutes, and then injected into a prepared mold. As the slurry into which ethyl lactate was added, the pH value was lowered to 9 or less and the viscosity was increased over time, resulting in loss of fluidity and a molded product. The prepared mold consisted of an acrylic bottom cap (5 cm diameter), an acrylic tube (5 cm inside diameter) mounted on the floor, and a sussing rod (3 cm diameter) installed in the center of the acrylic floor to manufacture a tubular ceramic filter. The molded body which lost fluidity and completed molding was removed from the mold for drying after removing the sussing rod in the center of the mold and aging for 12 hours for strength. The separated wet molded product was dried for 4 days under natural drying conditions to remove moisture. The dried ceramic filter molded body was calcined at 900 ° C. for 1 hour after heat treatment at 150 ° C. for 5 hours to remove residual moisture. The manufactured tubular silica filter had a geometry of 30 cm in length, 4.7 cm in outer diameter and 0.6 cm in thickness. The porosity of the filter was measured using a porosimeter, a porosimeter. The porosity distribution with two centerlines was found at 38nm and 200nm. Therefore, the pores having a size of about 38 nm are due to the particle size of the fumed silica Aerosil OX-50, which is a starting material, while the pores having a relatively wide distribution around 200 nm are due to the size of the secondary aggregate.

실시예2)Example 2

마이크로필터의 제조Preparation of Micro Filter

흄 실리카(fumed silica)인 Aerosil OX-50 500g과 탈이온수 1리터를 고속 블랜더를 이용하여 분산하였다. 슬러리의 유동성을 확보하기 위해 암모늄플루오라이드(NH4F) 10% 수용액을 15cc 투입하여 고속 블랜더로 반복 분산하였다. 슬러리는 고속 블랜더로 분산하는 동안 매우 좋은 유동성을 가지나 교반을 멈추면 이내 유동성을 잃었다. 따라서 고속으로 교반 후 건조를 위해 곧 바로 건조용 용기에 옮겨져 오븐에서 건조하였다. 건조가 완료된 실리카 덩어리는 실시예1과 동일한 방법으로 기계적 분쇄와 채를 이용하여 거른 후 900℃에서 1시간 동안 열처리하여 비교적 단단한 분말을 얻었다. 회수된 2차 응집체 분말 300g과 탈이온수 300cc를 혼합하여 실시예1과 동일한 방법으로 24시간 동안 볼밀링하였다. 제조된 2차 분산 슬러리는 암모늄플루오라이드(NH4F) 10% 수용액을 10cc 투입 후 교반하여 유동성을 확보 후 실시예1과 동일한 몰드에 주입하여 성형하였다. 몰드에 주입된 슬러리는 5분이내에 유동성을 잃고 성형체가 제조되었다. 건조 및 열처리는 실시예1과 동일한 방법으로 하였다. 제조된 관형의 실리카 필터는 38nm와 310nm에서 두 개의 중심선을 갖는 기공률 분포를 나타내었다. 따라서 약 38nm의 크기를 나타내는 기공들은 출발 물질인 흄 실리카(fumed silica)인 Aerosil OX-50의 입자크기에 기인한 반면 약 310nm 비교적 넓은 분포를 가지는 기공들은 2차 응집체의 크기에 기인한 것이다.500 g of fumed silica Aerosil OX-50 and 1 liter of deionized water were dispersed using a high speed blender. In order to secure the fluidity of the slurry, 15 cc of 10% aqueous solution of ammonium fluoride (NH 4 F) was added and dispersed in a high speed blender. The slurry had very good flowability during dispersion in a high speed blender but soon lost flowability when stirring was stopped. Therefore, the mixture was immediately transferred to a drying vessel for drying after stirring at high speed, and dried in an oven. The dried silica mass was filtered using mechanical grinding and shredding in the same manner as in Example 1, and then heat-treated at 900 ° C. for 1 hour to obtain a relatively hard powder. 300 g of the collected secondary aggregate powder and 300 cc of deionized water were mixed and ball milled for 24 hours in the same manner as in Example 1. The prepared secondary dispersion slurry was formed by adding 10 cc of an aqueous 10% aqueous solution of ammonium fluoride (NH 4 F) and stirring to ensure fluidity and injecting the same mold as in Example 1. The slurry injected into the mold lost fluidity within 5 minutes and a molded body was produced. Drying and heat treatment were carried out in the same manner as in Example 1. The manufactured tubular silica filter showed porosity distribution with two centerlines at 38 nm and 310 nm. Thus, the pores with a size of about 38 nm are due to the particle size of the starting material, fumed silica, Aerosil OX-50, whereas the pores with a relatively wide distribution of about 310 nm are due to the size of the secondary aggregates.

실시예3)Example 3

마이크로필터의 제조Preparation of Micro Filter

상용 콜로이달 실리카(colloidal silica)인 OX-K50(Dupont사 제조, 실리카 함량 49중량%, 평균 입자크기 40nm) 1kg을 95℃의 오븐에서 건조하여 건조된 실리카 덩어리를 회수하였다. 회수된 실리카 덩어리는 2차 응집체의 크기 조절을 위해 실시예1과 동일한 방법으로 분쇄, 볼밀링하였다. 볼밀링시에 2차 응집체 분말에 대해 투입되는 탈이온수와 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydorxide) 25% 수용액의 양은 실시예1과 동일한 비율로 투입하여 2차 분산슬러리를 제조하였다. 성형과 건조 단계는 실시예1과 동일한 방법으로 진행하였고 소성 공정은 850℃에서 2시간 동안 열처리하였다. 제조된 관형의 실리카 필터는 35nm와 150nm에서 두 개의 중심선을 가지는 기공률 분포를 나타내었다. 따라서 약 35nm의 크기를 가지는 기공들은 출발 물질인 OX-K50(평균입자 크기 40nm)의 입자 크기에 기인한 반면 약 150nm의 비교적 넓은 분포를 가지는 기공들은 2차 응집체의 크기에 기인한 것이다.Commercial colloidal silica (colloidal silica) OX-K50 (manufactured by Dupont, silica content 49% by weight, average particle size 40nm) 1kg was dried in an oven at 95 ℃ to recover the dried silica mass. The recovered silica mass was ground and ball milled in the same manner as in Example 1 to control the size of the secondary aggregates. The amount of deionized water and tetramethylammonium hydorxide 25% aqueous solution added to the secondary aggregate powder during ball milling was added in the same ratio as in Example 1 to prepare a secondary slurry. Molding and drying step was carried out in the same manner as in Example 1 and the firing process was heat-treated for 2 hours at 850 ℃. The tubular silica filter produced showed porosity distribution with two centerlines at 35 nm and 150 nm. Thus, pores with a size of about 35 nm are due to the particle size of the starting material OX-K50 (average particle size 40 nm), while pores with a relatively wide distribution of about 150 nm are due to the size of the secondary aggregates.

실시예4)Example 4

마이크로필터의 제조Preparation of Micro Filter

상용 콜로이달 실리카(colloidal silica)인 Nycol 2040(Nycol product, 실리카 함량 40중량%, 평균 입자크기 20nm)를 1차 분산 슬러리로 사용하여 실시예3과 같이 동일한 방법으로 실리카 필터를 제조하였다. 제조된 관형의 실리카 필터의 기공률을 측정한 결과 18nm와 110nm에서 두 개의 중심선을 가지는 기공률 분포를 나타내었다. 따라서 약 18nm의 크기를 가지는 기공들은 출발 물질인 Nycol 2040(평균 입자 크기 20nm)의 입자 크기에 기인한 반면 약 110nm의 비교적 넓은 분포를 가지는 기공들은 2차 응집체의 크기에 기인한 것이다.Silica filters were prepared in the same manner as in Example 3, using commercial colloidal silica Nycol 2040 (Nycol product, silica content 40 wt%, average particle size 20 nm) as a primary dispersion slurry. As a result of measuring the porosity of the manufactured tubular silica filter, porosity distribution having two center lines was shown at 18 nm and 110 nm. Thus, pores having a size of about 18 nm are due to the particle size of the starting material Nycol 2040 (average particle size 20 nm), while pores having a relatively wide distribution of about 110 nm are due to the size of the secondary aggregate.

실시예5)Example 5

마이크로필터의 제조Preparation of Micro Filter

암모늄플루오라이드((NH4F)를 투입하는 것만 제외하고 실시예2와 동일한 방법으로 1차 분산 슬러리를 제조하였다. 한편 알콕시실란 화합물인 테트라에틸오르소 실리케이트(tetraethylortho silicate)를 화학적으로 4배 당량비에 해당하는 탈이온수를 미량의 염산용액 촉매하에서 교반하며 가수 분해 반응하였다. 시간이 경과함에 따라 발열 반응에 의해 온도가 상승하고 균일한 상의 맑은 용액이 제조되어 알콕사이드 가수분해물이 제조되었다. 제조된 가수분해물은 1차 분산 슬러리의 20중량%에 해당하는 양을 혼합하여 다시 고속 블랜더로 균일하게 혼합, 분산하였다. 흄 실리카 (fumed silica)와 알콕사이드 화합물의 가수분해물이 혼합 분산된 슬러리는 실시예1과 동일한 방법으로 건조하고 2차 응집체 크기 조절 과정을 거쳐 2차 분산 슬러리를 제조하였다. 성형, 건조, 열처리도 실시예1과 동일한 방법으로 하였다. 제조된 실리카 필터는 50nm와 250nm에서 두 개의 중심선을 가지는 기공률 분포를 나타내었다. 따라서 약 50nm의 크기를 가지는 기공들은 출발 물질인 Aerosil OX-50가 알콕사이드 화합물의 가수분해물에 의한 입자 성장에 기인한 반면 약 250nm 부근에서 비교적 넓은 분포를 가지는 기공들은 2차 응집체의 크기에 기인한 것이다.A primary dispersion slurry was prepared in the same manner as in Example 2, except that ammonium fluoride ((NH 4 F) was added.) Tetraethylortho silicate, an alkoxysilane compound, was chemically equivalent to 4 times the equivalent ratio. The deionized water was hydrolyzed while stirring under a small amount of hydrochloric acid solution catalyst, and as time passed, the temperature was increased by an exothermic reaction and a clear solution of a uniform phase was prepared to prepare an alkoxide hydrolyzate. An amount corresponding to 20% by weight of the primary dispersion slurry was mixed and again uniformly mixed and dispersed with a high speed blender.The slurry in which the hydrolyzate of fumed silica and the alkoxide compound was mixed and dispersed was the same method as in Example 1. The secondary dispersion slurry was prepared by drying with a secondary aggregate size control process. The heat treatment was also performed in the same manner as in Example 1. The prepared silica filter had a porosity distribution having two centerlines at 50 nm and 250 nm, so that the pores having a size of about 50 nm were formed from the starting material Aerosil OX-50. The pores with a relatively wide distribution near about 250 nm are due to the size of the secondary aggregates, while the grain growth is due to hydrolysis of the alkoxide compound.

실시예6)Example 6

비대칭막의 제조Preparation of Asymmetric Membrane

기 출원된‘다공성 세라믹 필터 및 그 제조 방법’(출원 번호 1020020032729)에서 제공하는 실리카 필터를 지지체로 이용하였다. 기 출원 내용에 따라 흄 실리카인 OX-50으로 제조된 관형의 실리카 필터(길이 50cm, 외경 4cm, 내경 3cm)는 평균 기공 크기 38nm, 기공률 65%를 나타내었다. 비대칭 코팅층을 위한 슬러리의 제조는 다음과 같다. 흄 실리카인 Aerosil 300(Degussa., 입자크기 7nm) 20g을 탈이온수 180g에 분산하였고 이때 분산성을 향상시키기 위해 강알카리 물질인 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydroxide)를 첨가하여 pH값이 11이상되도록 조절하였다. 고속 블랜더를 이용하였고 응집체를 분쇄하기 위해 초음파 장치에서 부가적으로 처리하여 잘 분산된 저점도의 실리카 슬러리를 제조하였다. 상기의 슬러리를 이용한 비대칭의 코팅은 역침지 인상법을 이용하였다. 실리카 필터 지지체의 내부에 슬러리를 채우고 하부에 설치된 밸브를 열어 슬러리가 천천히 빠져나가도록 한다. 이때 지지체의 모세관 압에 의해서 슬러리의 입자가 지지체 표면에 코팅이 되도록 하였다. 코팅층이 형성된 필터는 온도가 30℃, 상대 습도가 70%인 항온 항습 챔버에서 건조되었으며 건조가 완료된 필터는 강도확보를 위해 850℃에서 열처리하였다. 제조된 비대칭 여과막의 코팅층은 평균 기공 크기가 6nm를 나타내었다.The silica filter provided in the previously applied "porous ceramic filter and its manufacturing method" (application number 1020020032729) was used as a support. According to the application details, the tubular silica filter (length 50 cm, outer diameter 4 cm, inner diameter 3 cm) made of fumed silica OX-50 exhibited an average pore size of 38 nm and a porosity of 65%. The preparation of the slurry for the asymmetric coating layer is as follows. 20 g of fumed silica Aerosil 300 (Degussa., Particle size 7 nm) was dispersed in 180 g of deionized water, and a pH value of 11 or more was added by adding tetramethylammonium hydroxide, a strong alkali, to improve dispersibility. Adjusted to. A high speed blender was used and additionally processed in an ultrasonic apparatus to grind aggregates to produce well dispersed low viscosity silica slurry. The asymmetric coating using the above slurry used a reverse immersion pulling method. Fill the slurry inside the silica filter support and open the lower valve to allow the slurry to slowly drain out. At this time, the particles of the slurry were coated on the surface of the support by capillary pressure of the support. The filter on which the coating layer was formed was dried in a constant temperature and humidity chamber having a temperature of 30 ° C. and a relative humidity of 70%. The dried filter was heat-treated at 850 ° C. to secure strength. The coating layer of the prepared asymmetric filtration membrane showed an average pore size of 6nm.

실시예7)Example 7

비대칭막의 제조Preparation of Asymmetric Membrane

실리카 지지체는 실시예1에서 제조된 필터를 사용하였다. 비대칭막의 코팅을 위한 슬러리는 상용의 콜로이달 실리카인 Nycol 1440(Nycol, 입자크기 14nm, 농도 40중량%)를 이용하였다. 실시예6과 동일한 방법으로 코팅, 건조하였고 열처리는 870℃에서 이루어졌다. 제조된 비대칭 여과막의 코팅층의 평균 기공 크기는 13nm를 나타내었다.As the silica support, the filter prepared in Example 1 was used. As a slurry for coating the asymmetric membrane, a commercial colloidal silica Nycol 1440 (Nycol, particle size 14nm, concentration 40% by weight) was used. The coating and drying were carried out in the same manner as in Example 6, and the heat treatment was performed at 870 ° C. The average pore size of the coating layer of the prepared asymmetric filtration membrane was 13nm.

실시예8)Example 8

비대칭막의 제조Preparation of Asymmetric Membrane

실리카 지지체는 실시예6과 동일한 방법으로 제조하였다. 비대칭 코팅층 제조를 위한 슬러리는 다음과 같은 방법으로 제조하였다. 알콕시실란(alkoxysilane) 화합물인 테트라에틸오르소 실리케이트(tetraethylortho silicate) 100cc, 탈이온수 20cc, 에틸알코올 100cc를 혼합하여 교반하며 가수분해 반응의 촉매로 0.1노르말 농도의 염산 16cc를 조금씩 투입하였다. 가수 분해 반응이 완료되어 층분리가 없어지고 투명한 단일 상이 형성될 때 까지 교반 후 2시간 더 방치하였다.The silica support was prepared in the same manner as in Example 6. The slurry for preparing the asymmetric coating layer was prepared by the following method. 100 cc of tetraethylortho silicate, an alkoxysilane compound, 20 cc of deionized water, and 100 cc of ethyl alcohol were mixed and stirred, and 16 cc of hydrochloric acid having 0.1 normal concentration was added little by little as a catalyst for the hydrolysis reaction. The mixture was allowed to stand for 2 hours more after stirring until the hydrolysis reaction was completed to eliminate layer separation and to form a transparent single phase.

상기의 제조된 알콕사이드 가수분해물을 포함한 용액을 코팅 슬러리로 사용하여 실시예6과 동일한 방법으로 역침지 인상법을 이용하여 지지체 표면에 코팅하였다. 실시예6과 동일한 방법으로 건조한 후 700℃에서 열처리하여 비대칭막을 제조하였다. 제조된 비대칭 막은 코팅층의 평균 기공크기는 2nm를 나타내었다.The solution containing the prepared alkoxide hydrolyzate was used as a coating slurry and coated on the surface of the support by the reverse immersion pulling method in the same manner as in Example 6. After drying in the same manner as in Example 6 to heat treatment at 700 ℃ to prepare an asymmetric membrane. In the prepared asymmetric membrane, the average pore size of the coating layer was 2 nm.

본 발명은 실리카 입자를 주성분으로 하여 나노막, 한외여과막, 마이크로 필터등 다양한 기공 크기를 갖는 실리카 정밀여과막 및 그 제조 방법을 제공함으로써 여과 능력 향상 뿐만 아니라 경제적으로 우수한 효과를 나타낸다.







The present invention provides silica fine filtration membranes having various pore sizes such as nano membranes, ultrafiltration membranes, micro filters, etc. based on silica particles, and a method for producing the same.







Claims (6)

a) 실리카 입자를 주성분으로 균일하게 분산 시킨 1차 분산 슬러리를 제조하는 단계:a) preparing a first dispersion slurry in which silica particles are uniformly dispersed as a main component: b) 1차 분산된 실리카 슬러리를 건조 후 분쇄하거나 하소 후 분쇄하여 2차 응집체의 크기를 조절하는 단계:b) controlling the size of the secondary aggregates by drying and pulverizing the first dispersed silica slurry or by calcination and calcination: c) 분쇄된 2차 응집체를 주요 성분으로 2차 분산 실리카 슬러리를 제조하는 단계:c) preparing a secondary dispersed silica slurry using the pulverized secondary aggregate as a main component: d) 2차 분산 실리카 슬러리에 젤화제를 투입하여 성형하는 성형체 제조 단계:d) step of forming a molded product by molding a gelling agent into the secondary dispersion silica slurry: e) 성형체를 몰드로부터 분리하여 건조하는 단계:e) separating the molded body from the mold and drying: f) 건조된 성형체를 500℃-1300℃에서 열처리하여 입자간 결합을 유도하는 열처리 단계:f) heat treatment step of thermally treating the dried formed body at 500 ℃ -1300 ℃ to induce interparticle bonding: 를 포함하는 것을 특징으로하는 세라믹 필터의 제조 방법Method for producing a ceramic filter comprising a 제 1항에 있어서 상기 a)단계의 실리카 입자가 흄 실리카(fumed silica) 또는 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 필터의 제조 방법The method of manufacturing a ceramic filter according to claim 1, wherein the silica particles of step a) comprise fumed silica or colloidal silica. a) 흄 실리카 또는 콜로이달 실리카를 주성분으로 하는 실리카 지지체a) silica support mainly composed of fume silica or colloidal silica b) 실리카 지지체의 기공 보다 작은 기공을 갖는 세라믹 코팅층b) ceramic coating layer having pores smaller than the pores of the silica support a)와b)의 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 비대칭 여과막Ceramic asymmetric filtration membrane comprising the configuration of a) and b) a) 흄 실리카 또는 콜로이달 실리카를 주성분으로 하는 실리카 지지체를 제조하는 단계:a) preparing a silica support based mainly on fume silica or colloidal silica: b) 코팅층을 형성하는 세라믹 슬러리를 제조하는 단계:b) preparing a ceramic slurry to form a coating layer: c) 실리카 지지체의 표면에 b)의 세라믹 슬러리를 코팅하는 단계:c) coating the ceramic slurry of b) on the surface of the silica support: d) 비대칭 여과막을 건조하는 단계:d) drying the asymmetric filtration membrane: e) 건조된 비대칭 여과막을 1300℃ 이하에서 열처리하는 단계:e) heat-treating the dried asymmetric filtration membrane at 1300 ° C. or below: 상기의 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 비대칭 여과막의 제조 방법Method for producing an asymmetric filtration membrane comprising the above step 제 4항에서 코팅층을 형성하는 세라믹 슬러리가 나노 사이즈(sub-micron)의 흄 실리카 또는 콜로이달 실리카를 포함하는 것을 특징으로하는 비대칭여과막의 제조방법The method of claim 4, wherein the ceramic slurry forming the coating layer comprises nano-sized fume silica or colloidal silica. 제 4항에서 코팅층을 형성하는 슬러리가 금속 알콕사이드 화합물의 가수 분해물을 포함하는 것을 특징으로하는 비대칭여과막의 제조방법The method of claim 4, wherein the slurry forming the coating layer comprises a hydrolyzate of a metal alkoxide compound.
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