KR100900387B1 - 수처리용 필터 및 이의 제조방법 - Google Patents

수처리용 필터 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100900387B1
KR100900387B1 KR1020070085525A KR20070085525A KR100900387B1 KR 100900387 B1 KR100900387 B1 KR 100900387B1 KR 1020070085525 A KR1020070085525 A KR 1020070085525A KR 20070085525 A KR20070085525 A KR 20070085525A KR 100900387 B1 KR100900387 B1 KR 100900387B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
short fibers
short
filter
fibers
glass
Prior art date
Application number
KR1020070085525A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090020890A (ko
Inventor
이창규
이민구
엄영랑
이희민
박중학
Original Assignee
한국원자력연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국원자력연구원 filed Critical 한국원자력연구원
Priority to KR1020070085525A priority Critical patent/KR100900387B1/ko
Publication of KR20090020890A publication Critical patent/KR20090020890A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100900387B1 publication Critical patent/KR100900387B1/ko

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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 100 nm 이하의 평균 입경을 갖는 금속 분말 및 단면의 직경이 0.4 내지 1.5 ㎛인 유리 단섬유를 각각 증류수에 첨가하여 교반함으로써, 수화반응에 의한 금속 수산화물이 코팅된 코팅 유리 단섬유를 포함하는 제1 용액을 준비하는 유리 단섬유 코팅 단계, 상기 제1 용액에 셀룰로오스 함유 단섬유 및 열가소성 단섬유를 첨가하고 혼합 및 교반하여 슬러리 상태의 제2 용액을 준비하는 슬러리 형성 단계, 상기 제2 용액을 탈수하면서 소정의 형상으로 성형하여 섬유 성형체를 형성하는 성형 단계, 및 상기 섬유 성형체를 600℃ 이하의 온도 하에서 열처리하는 열처리 단계를 포함하는 수처리용(水處理用) 필터의 제조방법을 제공한다. 또한 상기 제조방법에 의하여 제조된 수처리용 필터를 제공한다.
유리 단섬유, 필터, 금속 산화물, 금속 수산화물, 나노섬유

Description

수처리용 필터 및 이의 제조방법{Filter for filtering water and method of manufacturing the same}
본 발명은 수처리용(水處理用) 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은 흡착 효율과 여과 속도를 갖는 수처리용 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
인구증가 및 산업화의 진행에 따라 수질은 점차 악화되어가고 있고, 그 정도는 갈수록 더욱 심화될 것으로 예상되고 있다. 국내의 경우 역시 하천오염 및 정수과정에서 사용한 염소의 잔류분, 수도관의 노화로 인한 배관의 녹찌꺼기, 곰팡이, 조류, 박테리아 등의 미생물, 그리고 각종 불순물 등으로 인하여 수질의 오염도가 점차 증가하고 있다.
특히, 생의학 분야에서의 박테리아 분리 및 음료, 주류, 소프트 드링크제, 약제 제조 등과 같은 의료, 의약, 생물공학, 식품관련 분야, 그리고 반도체나 전자산업 관련분야 등에 있어서 물속에 존재하는 미세오염 입자들의 제거뿐만 아니라, 최근 생활수준 향상으로 음용수의 고급화를 추구하고 있는 현실적인 요구가 강해지게 됨에 따라, 이를 위한 수처리용 필터 개발에 대해 많은 관심들이 이루어지고 있 다. 현재 이러한 수처리를 위한 여과공정에 사용되는 필터에는 일반 고형체 상태로 존재하는 부유물질을 제거하는 MF(micro filter)가 있으며, 보다 작은 미립자를 제거하는 UF(ultra filter)와 NF(nano filter) 및 이온성의 미네랄까지 제거할 수 있는 RO(reverse osmosis) 멤브레인 필터 등 다양한 필터들이 개발되고 있다.
현재 국내외적으로 섬유소재를 이용한 수처리용 필터가 많이 이용되고 있으며, 이러한 섬유필터는 주로 마이크로필터(MF)를 중심으로 활발히 개발되어 왔다. 종래의 마이크로 섬유필터는 높은 유량에서 쉽게 막힘이 없다는 장점이 있지만, 여과면적이 작아 미세오염 입자의 포집 효율이 떨어진다는 단점이 있어, 주로 정화용이나 큰 입자의 제거에 사용되고 있다. 반면, 멤브레인 필터는 매우 얇은 두께로 미세 포어들이 서로 연결되어 있는 구조로 되어있어서 미세오염 입자들에 대한 여과 효율은 좋으나, 대부분의 입자들이 표면에서 여과되기 때문에 쉽게 막히고 압력손실이 크게 되어 비교적 적은 유량에서 입자를 제거하는데 사용되고 있다.
본 발명의 목적은 미세 입자의 포집 효율이 우수하고 압력 손실이 적은 수처리용 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 수처리용 필터를 효율적으로 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 수처리용 필터의 제조방법은, 100 nm 이하의 평균 입경을 갖는 금속 분말 및 단면의 직경이 0.4 내지 1.5 ㎛인 유리 단섬유를 각각 증류수에 첨가하여 교반함으로써, 금속 수산화물이 코팅된 코팅 유리 단섬유를 포함하는 제1 용액을 준비하는 유리 단섬유 코팅 단계, 상기 제1 용액에 셀룰로오스 함유 단섬유 및 열가소성 단섬유를 첨가하고 혼합 및 교반하여 슬러리 상태의 제2 용액을 준비하는 슬러리 형성 단계, 상기 제2 용액을 탈수하면서 소정의 형상으로 성형하여 섬유 성형체를 형성하는 성형 단계, 및 상기 섬유 성형체를 600℃ 이하의 온도 하에서 열처리하는 열처리 단계를 포함한다.
상기 금속 분말로서는, 알루미늄(Al), 철(Fe), 구리(Cu) 등을 사용할 수 있다.
상기 유리 단섬유의 길이는 2 내지 20 mm인 것이 바람직하다. 또한, 상기 셀룰로오스 함유 단섬유는 마(麻) 또는 면(綿)을 포함할 수 있다.
상기 열가소성 단섬유로서는 폴리에스테르, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 사용할 수 있으며 둘 이상의 복수의 섬유종을 사용할 수도 있다. 상기 유리 단섬유 코팅 단계에서, 상기 증류수의 온도는 50 내지 70℃로 유지되는 것이 바람직하다.
상기 성형단계는 상기 슬러리를 극세사메쉬망 상에 적층하고, 롤러가압장치 또는 진공 방식을 이용하여 탈수 및 결합시킴으로써 이루어질 수 있다.
상기 열처리는 하기 수학식 (1)로 표시되는 온도(Th) 하에서 이루어지는 것이 바람직하다.
Tm-50℃ ≤ Th ≤ Tm-10℃
상기 수학식 (1)에서, 'Th'열처리 온도를 나타내고 상기 'Tm'은 열가소성 섬유의 녹는점을 나타낸다.
한편, 상기 열처리는 420 내지 600℃의 온도범위 하에서 이루어질 수도 있다. 열처리가 420 내지 600℃의 온도 하에서 이루어질 경우 열처리 시간은 5초 내지 2분으로 유지되는 것이 바람직하다.
상기 유리 단섬유는 상기 금속분말 및 유리 단섬유의 총 중량 대비 50 내지 85 중량%가 되도록 상기 증류수에 첨가되고, 상기 코팅 유리 단섬유, 셀룰로오스 함유 단섬유 및 열가소성 단섬유는 상기 슬러리의 전체 고형분 중량 대비 각각 50 내지 75 중량%, 10 내지 30 중량%, 및 10 내지 30 중량%의 함량을 갖도록 상기 제2 용액 내에 포함된다.
본 발명의 일 특징에 따른 수처리용 필터는 유리 단섬유, 및 상기 유리 단섬유 표면에 형성되고, 나노 사이즈의 금속 수산화물 단섬유 및 나노 사이즈의 금속 산화물 단섬유 중 적어도 일종의 단섬유들로 이루어진 나노섬유 코팅층을 포함하는 코팅 유리 단섬유 50 내지 75 중량%, 셀룰로오스 함유 단섬유 10 내지 30 중량%, 및 열가소성 단섬유 10 내지 30 중량%를 포함하는 복합 섬유 조직으로 이루어진다.
상기 코팅 유리 단섬유는 상기 나노섬유 15 내지 50 중량%, 및 유리 단섬유 50 내지 85 중량%를 포함한다.
상기 금속 수산화물 단섬유 및 금속 산화물 단섬유는 1 내지 10 nm의 직경 및 50 내지 200 nm의 길이를 갖는다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수처리용 필터는 흡착 효율이 우수할 뿐만 아니라 여과 속도도 매우 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 수처리용 필터의 제조방법에 의하면 상기 수처리용 필터를 효율적으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 상기 방법은 공정이 단순하여 대량생산에 용이하다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 수처리용(水處理用) 필터를 제조하기 위해서는 우선 유리 단섬유의 표면에 금속 수산화물을 코팅하여야 한다.
상기 코팅은 금속 분말을 및 유리 단섬유를 증류수에 첨가하고 교반함으로써 이루어질 수 있다. 상기 금속 분말로서는, 알루미늄(Al), 철(Fe), 구리(Cu) 등을 사용할 수 있으며 2종 이상의 금속 분말을 동시에 사용할 수도 있다.
상기 금속분말로서는 구형(球形) 결정 분말을 사용한다. 한편, 상기 유리 단섬유로서는 단면의 직경이 0.4 내지 1.5 ㎛인 것을 사용한다. 상기 단면의 직경이 0.4 ㎛ 미만이면, 여과 속도가 현저히 저하되는 문제점이 있고, 반면에 상기 단면의 직경이 1.5 ㎛를 초과하면, 형성되는 기공의 크기가 지나치게 증가하여 여과 성능이 저하되는 문제점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 유리 단섬유의 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 사진이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 유리 단섬유는 1 ㎛ 내외의 직경을 갖는 가는 원기둥 형상을 갖는다. 또한, 상기 유리 단섬유의 길이는 2 내지 20 mm인 것이 바람직하다.
상기와 같이 증류수에 금속 분말과 유리 단섬유를 첨가하고 교반하면, 가수분해 반응에 의하여 상기 금속 분말이 금속 수산화물로 변화되면서 상기 유리 단섬유의 표면에 달라 붙게 된다. 즉, 상기 유리 단섬유의 표면에 달라 붙는 상기 금속 수산화물은 일종의 나노섬유로써 기능한다.
이와 같은 유리 단섬유 코팅 단계에서 사용되는 증류수의 온도는 50 내지 70℃를 유지하는 것이 바람직하다.
삭제
상기 온도가 50℃ 미만이면, 반응속도가 현저히 감소하는 문제점이 있고, 반면에 상기 온도가 70℃를 초과하면 상대적으로 비표면적이 작은 수화물결정상이 형성되어 제조되는 필터의 효율을 감소시킬 수 있다.
상기 나노섬유인 금속 수산화물이 코팅된 유리 단섬유를 포함하는 용액을 이하 제1 용액이라고 한다.
나노섬유가 코팅된 다공성 필터의 제조시, 성형된 필터의 여재(濾材) 표면에 나노섬유를 코팅할 경우, 나노섬유의 양에 비례하여 필터 표면에서의 여과 효율은 향상될 수 있으나, 내부에서의 미세입자의 여과 및 포집 효율은 떨어질 수 있으며, 코팅되는 나노섬유에 의하여 마이크로 섬유들이 형성하는 기공이 채워짐으로, 코팅되는 양이 증가함에 따라 점차 기공크기가 감소하게 되어 여과시 압력손실이 커지게 된다. 따라서 본 발명은 여과시 미세입자들의 포집 효율을 높이고, 낮은 압력손실을 가지는 수처리용 필터를 제공하기 위하여, 마이크로 직경을 갖는 단섬유 표면에 나노섬유를 코팅 후, 필터 형태로 성형하는 방식을 취함을 특징으로 한다.
상기 유리 단섬유 표면에 코팅된 금속 수산화물 나노섬유는 평균적으로 2 내지 4 nm의 직경 및 50 nm 내지 100 nm 정도의 길이를 갖게 된다.
상기 증류수에 첨가되는 총 고형분 대비, 상기 금속 분말의 함량은 15 내지 50 중량%이고 상기 유리 단섬유의 함량은 50 내지 85 중량%이다.
상기 금속 분말의 함량이 15 중량% 미만이면, 나노섬유들이 마이크로 사이즈를 갖는 유리 단섬유의 표면을 모두 코팅할 수 없어 필터 성형시 미세 입자의 여과 및 포집 효율이 떨어질 수 있다. 반면에 상기 금속 분말의 함량이 50 중량%를 초과하면, 나노섬유들이 서로 응집되어 필터의 여과 속도를 저하 시킬 수 있다.
도 2 및 도 3은 금속 수산화물 나노섬유가 코팅되어 있는 유리 단섬유를 보 여주는 주사전자 현미경 사진이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 유리 단섬유의 표면에 금속 수산화물들이 나노 스케일로 코팅되어 있음을 확인할 수 있다.
상기 제1 용액이 준비되면, 상기 준비된 제1 용액에 셀룰로오스 함유 단섬유 및 열가소성 단섬유를 첨가하고 혼합 및 교반하여 슬러리 상태의 제2 용액을 준비한다.
상기 셀룰로오스 함유 단섬유 및 열가소성 단섬유는 직접 제1 용액에 첨가될 수도 있으나, 이와 다르게 미리 증류수에 첨가하고 충분히 분산시킴으로써 분산상 형태로 제1 용액에 첨가될 수도 있다.
상기 셀룰로오스 함유 단섬유의 예로서는, 마(麻) 섬유, 면(綿) 섬유 등을 들 수 있다. 또한, 상기 열가소성 단섬유의 예로서는, 폴리에스테르, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 열가소성 수지로 이루어진 단섬유 등을 들 수 있다.
상기 셀룰로오스 함유 단섬유는 제조되는 필터의 건습 시 잘 찢겨지지 않도록 하는 기능을 수행하며, 상기 열가소성 섬유는 열 고정 또는 열 접착을 통하여 섬유체들을 결합시키고 성형된 필터의 강도 향상 및 형태 유지 기능을 수행한다.
코팅된 유리 단섬유, 상기 셀룰로오스 함유 단섬유 및 열가소성 단섬유는 전체 섬유체의 총 중량 대비 각각 50 내지 75 중량%, 10 내지 30 중량% 및 10 내지 30 중량%의 함량을 갖는다. 상기 셀룰로오스 함유 단섬유 및 열가소성 단섬유의 함량이 각각 10 중량% 미만이면 최종 필터의 강도 및 형태 안정성이 저하될 수 있고, 반면에 상기 셀룰로오스 함유 단섬유 및 열가소성 단섬유의 30 중량%를 초과하면 최종 필터에 의한 미세 입자의 여과 및 포집 효율이 급격히 저하될 수 있다.
상기 슬러리 형태의 제2 용액이 준비되면, 상기 제2 용액을 탈수 및 성형하여 필터의 형상을 결정한다. 상기 성형 방법은 다양할 수 있으며, 예를 들면 진공 방식을 이용한 탈수 및 성형 등의 방법을 이용할 수 있다. 즉, 원하는 두께의 필터를 얻기 위하여 적정량의 슬러리를 극세사메쉬망 위에 적층한 후, 진공에 의하여 탈수 및 섬유간 결합을 유도하여 판형 또는 원통형 등의 형상을 갖는 섬유 성형체를 형성할 수 있다.
상기 성형된 섬유 성형체는 소정의 온도 하에서 열처리 됨으로써, 섬유간 열접착이 이루어질 수 있다. 열처리 단계는 최종 제품인 수처리용 필터의 물리적 특성을 결정한다.
상기 열처리 온도는 의도하는 제품의 특성을 고려하여 설정될 수 있다. 기본적으로, 상기 열처리 온도는 600℃를 넘지 않도록 조절된다. 상기 열처리 온도가 600℃를 초과하면, 유리 단섬유에 코팅되어 있는 나노섬유의 입자가 급격히 커지게 되어 나노섬유가 갖는 우수한 비표면적 특성이 감소되는 문제가 발생된다.
일 예로, 상기 열처리 온도(Th)는 하기 수학식 (1)을 만족하도록 설정될 수 있다.
[수학식 1]
Tm-50℃ ≤ Th ≤ Tm-10℃
상기 수학식 (1)에서, 'Th'열처리 온도를 나타내고 상기 'Tm'은 열가소성 섬 유의 녹는점을 나타낸다.
상기와 같이 열처리 온도(Th)를 열가소성 섬유의 융점보다 10 내지 50℃ 낮은 온도로 설정함으로써, 열가소성 섬유가 녹기 직전인 유동성 상태가 되도록 한다. 따라서, 상기 열가소성 섬유에 유리 단섬유가 효과적으로 파고들도록 함으로써, 유리 단섬유와 열가소성 섬유 간의 결합력을 극대화할 수 있다.
다른 일례로 상기 열처리 온도를 420 내지 600℃로 설정할 수도 있다. 유리 단섬유에 코팅되어 있는 금속 수산화물 나노섬유는 350℃부터 금속 산화물로 상 변이를 일으키고, 420℃의 온도 이상에서는 모두 금속 산화물 형태를 갖는다.
따라서, 최종 제품인 수처리용 필터가 금속 산화물로만 이루어진 나노섬유를 함유하게 하기 위해서는 상기와 같은 열처리 온도 조건을 유지할 필요가 있다. 그러나, 이와 다르게 열처리 온도를 적절히 조절함으로써, 필터가 금속 수산화물로만 이루어진 나노섬유를 함유하도록 할 수도 있으며 또한 금속 수산화물 나노섬유 및 금속 산화물 나노섬유를 동시에 함유하도록 할 수도 있다. 상기와 같이 열처리 온도를 420 내지 600℃로 유지하는 경우, 열처리 시간은 5초 내지 2분 동안 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 열처리 온도는 대부분의 열가소성 섬유의 융점 이상이므로, 열처리 시간을 최소화함으로써, 열가소성 섬유와 유리 단섬유 간의 결합력이 약화되지 않도록 조절할 필요가 있다.
이상의 방법에 의하여 제조된 수처리용 필터는 유리 단섬유, 및 상기 유리 단섬유 표면에 형성되고 나노 사이즈의 금속 수산화물 단섬유 및 나노 사이즈의 금 속 산화물 단섬유 중 적어도 일종의 단섬유들로 이루어진 나노섬유 코팅층을 포함하는 코팅 유리 단섬유 50 내지 75 중량%, 셀룰로오스 함유 단섬유 10 내지 30 중량%, 및 열가소성 단섬유 10 내지 30 중량%를 포함하는 복합 섬유 조직으로 이루어져 있다. 또한, 상기 수처리용 필터는 다공성 구조를 갖는다.
상기 코팅 유리 단섬유는 상기 나노섬유 15 내지 50 중량%, 및 유리 단섬유 50 내지 85 중량%를 포함한다.
상기 금속 수산화물 단섬유 및 금속 산화물 단섬유는 각각 1 내지 10 nm의 직경 및 50 내지 200 nm의 길이를 갖는다.
상기 수처리용 필터가 금속 산화물 단섬유를 함유하는 지 또는 금속 수산화물 단섬유를 함유하는 지는 열처리 온도를 조절함으로써, 작업자의 의도에 따라 변경할 수 있다. 나아가, 열처리 온도를 미세하게 조절하면, 유리 단섬유의 표면에 코팅되어 있는 금속 산화물 단섬유 및 금속 수산화물 단섬유의 함량을 조절할 수도 있다.
이하에서는 구체적인 실시예들을 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
[실시예]
[실시예 1]
1) 증류수 500mL가 담긴 소정의 용기에 알루미늄 나노분말 0.5g, 마이크로 유리 단섬유(평균 직경: 0.6μm, 길이: 2.5mm) 2.5g을 첨가 및 교반하여 가수분해 를 실시하였다. 상기 용액의 온도를 60oC로 유지하면서 교반기를 이용하여 1500RPM의 속도로 약 1시간 동안 교반하였다.
2) 400mL의 증류수에 셀룰로오스 섬유 0.8g과 폴리에스테르 섬유(seath core type: (주)새한) 1.0g을 혼합하여 분산을 시켰다. 교반 속도는 1500RPM으로 고정하였고 용액의 온도는 상온으로 하여 약 1시간 동안 교반하였다.
3) 상기 상기 1)에 의해서 제조된 용액을 상온으로 낮추고 상기 2)에서 제조된 용액과 혼합하여 약 1시간 반 동안 교반시켜 슬러리를 제조하였다.
4) 교반된 슬러리의 일정량을 원형 판상 극세사메쉬망 위에 적층 후, 진공을 가하여 탈수 및 섬유간의 결합이 이루어지도록 함으로써 직경 35mm, 두께 약 1.3mm를 갖는 섬유 성형체를 형성하였다.
5) 상기 4)에 의해서 성형된 섬유 성형체를 건조장치를 이용하여 170oC에서 30분 동안 열처리함으로써, 열접착을 통해 섬유간의 결합이 더욱 견고하게 이루어지도록 하였다. 이로써 수처리용 필터를 제조하였다.
[실시예 2]
증류수 500mL에 알루미늄 나노분말 1.0g, 마이크로 유리 단섬유 2.0g을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리용 필터를 제조 하였다.
[실시예 3]
증류수 500mL에 알루미늄 나노분말 1.5g, 마이크로 유리 단섬유 1.5g을 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리용 필터를 제조 하였다.
비표면적 측정
상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 수처리용 필터에 대하여, 액체질소 흡착 방법을 이용하여 비표면적을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3
비표면적 (m2/g) 103 121 158
상기한 표 1에서 보이는 바와 같이, 마이크로 유리 단섬유에 대하여 코팅되는 알루미늄 수산화물 나노섬유의 양이 증가할수록 다공성 필터의 비표면적이 점차 증가함을 알 수 있으며, 이는 나노섬유가 코팅되지 않은 필터 성형체가 갖는 비표면적 0.8m2/g 보다 약 120~200배 정도 증가된 결과를 나타내었다.
박테리아 필터링 테스트
상기 실시예 2에 의해 제조된 수처리용 필터를 이용하여 박테리아 필터링 테스트를 실시하였다.
1. 실험재료
(1) 균주
균주로는, Escherichia coli DH5(size:0.5 × 2㎛)를 사용하였으며, 도 4는 상기 균주의 전자현미경 사진이다.
(2) 미생물 전배양: Luria-Bertani(LB) 배지, 30℃, 12 hr
(3) 필터링: 직경이 2.5 cm인 원판형 필터 사용
2. 실험 방법
(1) 대장균(Escherichi coli)을 250 mL 플라스크에 20 mL의 LB 배지(yeast extract 5 g/L, tryptone 10 g/L, sodium chloride 10 g/L)를 접종하여 30℃, 12 시간 동안 200 rpm으로 진탕 배양 하였다.
(2) 배양된 대장균을 0.9%의 멸균 식염수로 세척한 후 1 OD600이 되도록 멸균 식염수에 현탁 시켰다.
(3) 식염수에 현탁된 대장균이 들어있는 용액을 기존 상용화된 필터와 실시예 2에서 제조된 필터를 이용하여 필터링 하였다.
(4) 필터링 하여 얻어진 여과액(filtrate)의 OD600값을 측정한다. 또한 상기 여과액을 각각 10-3, 10-4, 10-5, 10-6 수준으로 희석하여 준비된 LB 한천 배양판 (agar plate)에 100 ㎕를 도말하였다.
(5) 여과액을 도말한 배양판들을 30℃에서 48 시간 배양 한 후 얻어진 콜로니의 개수를 세어 미생물의 사멸률을 계산하였다.
(6) 모든 값들은 3차의 결과를 평균값으로 하여 하기 표 2에 나타내었다.
필터링 전 (initial) 기존 상용화된 필터를 이용한 필터링 후 (filtered) 실시예 2에서 제조된 필터를 이용한 필터링 후 (filtered)
OD600 1.016 0.442 0.039
흡광수치율에 의한 필터링 효율[OD value(%)] (1-filtered/initial)*100 0 56.5 96.2
군체 형성 단위(Colony forming units; CFU) 73 ×06 29 ×06 2 ×04
군체형성비율에 의한 필터링 효율[CFU value(%)] (1-filtered/initial)*100 0 60.3 99.973
박테리아 필터링 테스트 결과, 대장균을 오염미생물로 선정하여 기존 상용화된 필터와 비교한 결과 기존의 필터는 OD 값을 기준으로 56.5%, CFU를 기준으로는 60.3%의 효율을 보인 반면, 본 발명에 의해 제조된 필터는 OD 값을 기준으로 96.2%, CFU를 기준으로는 99.973%의 효율을 보였다.(OD값 보다는 실제적으로 콜로니를 형성하는 비율이 미생물 사멸률 측정에 중요함.)
본 발명에 따른 수처리용 필터는 각종 수 처리 분야에 적용되어, 효율적으로 물 내의 오염물질을 제거할 수 있을 것이다. 또한, 수 처리 분야의 공정 효율을 극대화하여 경제성 면에서도 매우 유리한 발명이라고 사료된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 유리 단섬유의 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 사진이다.
도 2 및 도 3은 금속 수산화물 나노섬유가 코팅되어 있는 유리 단섬유를 보여주는 주사전자 현미경 사진이다.
도 4는 박테리아 필터링 테스트에 사용된 Escherichia coli DH5(size: 0.5 × 2㎕)의 전자현미경 사진이다.

Claims (16)

100 nm 이하의 평균 입경을 갖는 금속 분말 및 단면의 직경이 0.4 내지 1.5 ㎛인 유리 단섬유를 각각 증류수에 첨가하여 교반함으로써, 금속 수산화물이 코팅된 코팅 유리 단섬유를 포함하는 제1 용액을 준비하는 유리 단섬유 코팅 단계;
상기 제1 용액에 셀룰로오스 함유 단섬유 및 열가소성 단섬유를 첨가하고 혼합 및 교반하여 슬러리 상태의 제2 용액을 준비하는 슬러리 형성 단계;
상기 제2 용액을 탈수하면서 소정의 형상으로 성형하여 섬유 성형체를 형성하는 성형 단계; 및
상기 섬유 성형체를 600℃ 이하의 온도 하에서 열처리하는 열처리 단계를 포함하는 수처리용(水處理用) 필터의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 금속 분말은 알루미늄(Al), 철(Fe) 및 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 유리 단섬유의 길이는 2 내지 20 mm인 것을 특징으로 하는 수처리용 필터의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 셀룰로오스 함유 단섬유는 마(麻) 또는 면(綿)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 열가소성 단섬유는 폴리에스테르, 나일론, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 고분자 단섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 유리 단섬유 코팅 단계는 상기 증류수의 온도를 50 내지 70℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 성형단계는 상기 슬러리를 극세사메쉬망 상에 적층하고, 진공 분위기 하에서 탈수 및 결합시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 열처리는 하기 수학식 (1)로 표시되는 온도(Th) 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터의 제조방법.
Tm-50℃ ≤ Th ≤ Tm-10℃ --------- (1)
(상기 수학식 (1)에서, 'Th'열처리 온도를 나타내고 상기 'Tm'은 열가소성 섬유의 녹는점을 나타낸다.)
제1항에 있어서,
상기 열처리는 420 내지 600℃의 온도범위 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 열처리는 5초 내지 2분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 유리 단섬유는 상기 금속분말 및 유리 단섬유의 총 중량 대비 50 내지 85 중량%가 되도록 상기 증류수에 첨가되는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 코팅 유리 단섬유, 셀룰로오스 함유 단섬유 및 열가소성 단섬유는 상기 슬러리의 전체 고형분 중량 대비 각각 50 내지 75 중량%, 10 내지 30 중량%, 및 10 내지 30 중량%의 함량을 갖도록 상기 제2 용액 내에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터의 제조방법.
유리 단섬유, 및 상기 유리 단섬유 표면에 형성되고, 나노 사이즈의 금속 수산화물 단섬유 및 나노 사이즈의 금속 산화물 단섬유 중 적어도 일종의 단섬유들로 이루어진 나노섬유 코팅층을 포함하는 코팅 유리 단섬유 50 내지 75 중량%;
셀룰로오스 함유 단섬유 10 내지 30 중량%; 및
열가소성 단섬유 10 내지 30 중량%를 포함하는 복합 섬유 조직으로 이루어진 수처리용 필터.
제14항에 있어서,
상기 코팅 유리 단섬유는 상기 나노섬유 15 내지 50 중량%, 및 유리 단섬유 50 내지 85 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터.
제14항에 있어서,
상기 금속 수산화물 단섬유 및 금속 산화물 단섬유는 1 내지 10 nm의 직경 및 50 내지 200 nm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 수처리용 필터.
KR1020070085525A 2007-08-24 2007-08-24 수처리용 필터 및 이의 제조방법 KR100900387B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070085525A KR100900387B1 (ko) 2007-08-24 2007-08-24 수처리용 필터 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070085525A KR100900387B1 (ko) 2007-08-24 2007-08-24 수처리용 필터 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090020890A KR20090020890A (ko) 2009-02-27
KR100900387B1 true KR100900387B1 (ko) 2009-06-02

Family

ID=40688112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070085525A KR100900387B1 (ko) 2007-08-24 2007-08-24 수처리용 필터 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100900387B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101085950B1 (ko) 2011-05-13 2011-11-22 주식회사 엔바이오니아 유리섬유 필터 미디어 제조 방법 및 시스템
KR101156088B1 (ko) * 2009-11-23 2012-06-20 이동희 맴브레인이 장착된 맨홀 뚜껑

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110210081A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 Clarcor Inc. Fine fiber liquid particulate filter media
KR20140072289A (ko) * 2012-11-29 2014-06-13 동양하이테크산업주식회사 메탈 메쉬 필터의 제조 방법
CN107029722B (zh) * 2017-05-17 2019-10-11 中国科学院过程工程研究所 一种金属载体整体式催化剂过渡涂层浆液、过渡涂层及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0364173A1 (en) 1988-10-10 1990-04-18 Alcan International Limited Microfilter device
KR20050024298A (ko) * 2002-05-28 2005-03-10 홀링쓰워쓰 앤드 보우즈 게엠베하 앤드 코. 카게 필터 매개체
JP3639430B2 (ja) 1998-03-30 2005-04-20 ニチアス株式会社 空気浄化用フィルター及びその製造方法
KR100705281B1 (ko) 2006-07-13 2007-04-13 한양대학교 산학협력단 적층 및 삽입형 케미칼 흡착 필터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0364173A1 (en) 1988-10-10 1990-04-18 Alcan International Limited Microfilter device
JP3639430B2 (ja) 1998-03-30 2005-04-20 ニチアス株式会社 空気浄化用フィルター及びその製造方法
KR20050024298A (ko) * 2002-05-28 2005-03-10 홀링쓰워쓰 앤드 보우즈 게엠베하 앤드 코. 카게 필터 매개체
KR100705281B1 (ko) 2006-07-13 2007-04-13 한양대학교 산학협력단 적층 및 삽입형 케미칼 흡착 필터

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101156088B1 (ko) * 2009-11-23 2012-06-20 이동희 맴브레인이 장착된 맨홀 뚜껑
KR101085950B1 (ko) 2011-05-13 2011-11-22 주식회사 엔바이오니아 유리섬유 필터 미디어 제조 방법 및 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090020890A (ko) 2009-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101118473B1 (ko) 나노다공막 및 이의 제조방법
Moradi et al. Fabrication of high flux and antifouling mixed matrix fumarate-alumoxane/PAN membranes via electrospinning for application in membrane bioreactors
KR100900387B1 (ko) 수처리용 필터 및 이의 제조방법
CA1325389C (en) Sintered coating for porous metallic filter surfaces
KR101118475B1 (ko) 친수화 표면개질된 복합 다공막 및 이의 제조방법
Zhao et al. Thermostable PPESK/TiO2 nanocomposite ultrafiltration membrane for high temperature condensed water treatment
CN104906966A (zh) 一种醋酸纤维素/功能化石墨烯混合基质中空纤维正渗透膜
CN108176249B (zh) 一种碳化硅纳米纤维膜的制备方法
US20230076317A1 (en) Forward osmosis membrane and method of preparing same
JP4917234B2 (ja) セラミックフィルター及び浄水方法
CN107206329B (zh) 粘合剂偶联的碳纳米结构纳米多孔膜及其制备方法
KR102345697B1 (ko) 항균 중공사막 제조방법, 이에 의해 제조된 항균 중공사막 및 이를 적용한 정수기 필터
CN107441955A (zh) 一种二氧化钛纳米线‑金属丝网复合膜的制备方法
KR101642609B1 (ko) 정수기용 카트리지 필터, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 정수기용 카트리지
CN111531174B (zh) 一种微滤膜及其制备方法、应用
JPS5959233A (ja) 菌体ろ過用セラミツク中空糸体
CN108771912B (zh) 一种板式碳化硅纳米陶瓷过滤滤芯及其制备方法
JP3127376B2 (ja) ポリテトラフロロエチレン系焼成繊維焼結成型品、およびそれからなるフィルター、散気管および散液管
CN112387135B (zh) 一种水过滤复合隔膜及其制备方法
KR102167314B1 (ko) 정수 필터 및 이의 제조 방법
JPH0557149A (ja) 濾過システム
JPH06114247A (ja) 金属製分離膜
US20140182334A1 (en) Porous waste glass membrane
WO2020181167A1 (en) Living filtration membrane
KR20240070475A (ko) 대나무 유래 셀룰로오스를 이용한 복합 샌드위치 구조의 미세먼지 필터 구조체 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120330

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130327

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141230

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170329

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180406

Year of fee payment: 10