KR101386904B1 - 밴드 필터용 여과포 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 밴드 필터용 여과포에 있어서, 여과포의 공기 투과도는 100 l/(min*d㎡) 내지 350 l/(min*d㎡)이며, 여과포의 섬유는 25㎛ 내지 35㎛의 섬유 두께를 가지면서 50중량 퍼센트 내지 100중량 퍼센트의 퍼플루오로알콕실알칸(PFA)을 함유하는, 상기 밴드 필터용 여과포에 관한 것이다. 여과포는 1cm당 25개 내지 35개의 날실(3) 및 15개 내지 25개의 씨실(2)을 포함한다.

Description

밴드 필터용 여과포{WOVEN FILTER FABRIC FOR A BAND FILTER}
본 발명은, 특히 열수 산 회수(hydrothermal acid regeneration) 시에 이용하기 위한 밴드 필터용 여과포에 관한 것이다.
열수 산 회수 시에, 산화철, 특히 Fe2O3은 약 170℃의 온도에서 약 75%의 수성 FeCl3 용액으로부터 침전 및 여과된다.
열수 산 회수 시에 금속 처리의 경우 특히 금속 스트립의 산세척 후 중요한 사안은 FeCl2로 오염된 염산의 회수에 있다. 이와 관련하여서는 다음과 같은 공정 단계들이 이루어진다.
(1) FeCl2를 함유하는 염산을 농축한다.
(2) 150℃ 및 7bar의 조건에서 FeCl2를 O2와 산화시켜 FeCl3을 생성한다.
Figure 112011070685697-pct00001
(3) 170℃ 및 대기 압력 조건의 가수 분해 시에 FeO3이 침전된다. 그러면 재이용 가능한 18% - 30%의 염산이 수득된다.
Figure 112011070685697-pct00002
Fe2O3은 산업 제조 부문에서 밴드 필터를 통해 용액으로부터 분리된다. 밴드 필터는 산업 제조 부문에서 액체로부터 고체 물질을 분리하는데 매우 유용하다. 여과할 액체는 여과 부직포 트랙 상으로 안내된다. 고체 입자는 여과 부직포 상에서 걸린다. 정제된 액체는 저장 용기로 유입되고 그런 다음 저장 용기로부터 다시 재사용 또는 폐기 처리를 위해 유도될 수 있다. 부직포 상에 잔류하는 잔류물은 필터 케이크를 형성한다. 필터 케이크의 밀도가 액체의 최적의 유출을 방해한다면, 필터 케이크는 부직포와 함께 자동으로 폐기물 용기 내로 이송된다. 모든 과정은 연속해서 완전 자동으로 이루어지며, 액체 흐름은 중단되지 않는다.
그러나 공지된 여과포는 진공 밴드 필터에서 이용하기에 적합하지 않다는 점이 확인되었다.
본 발명의 목적은, 밴드 필터용 여과포에 있어서, 진공 조건에서 산성의 고온 용액으로부터 산화철을 분리하기 위한 밴드 필터의 내성 및 성능에 대한 요건을 충족하는 상기 밴드 필터용 여과포를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 목적은, 밴드 필터용 여과포에 있어서, 여과포는 100 l/(min*d㎡) 내지 350 l/(min*d㎡)의 공기 투과도를 나타내며, 여과포의 섬유는 25㎛ 내지 35㎛의 섬유 두께를 보유하고 50중량 퍼센트 내지 100중량 퍼센트의 퍼플루오로알콕실알칸(PFA)을 함유하는, 상기 여과포에 의해 달성된다.
본 발명의 의미에서 공기 투과도는, 분 단위의 시간당 및 d㎡ 단위의 면적당 리터 단위의 공기 용적, l/min/d㎡를 의미하고 l/(min*d㎡)로서 명시된다.
본 발명에 따른 여과포는 내성 및 성능을 바탕으로 진공 조건에서 산성의 고온 용액으로부터 산화철을 분리하기 위한 밴드 필터에 적합하다.
퍼플루오로알콕실알칸(PFA)은 완전 불화 중합체이고, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 폴리-(퍼플루오로비닐메틸에테르)로 이루어진 공중합체이다. PFA는 예컨대 사출 성형 또는 중합체 용접을 통한 처리와 같이 용융가공으로 처리될 수 있다. PFA는 낮은 강도 및 경도를 보유한다.
본 발명의 바람직한 구현예는, 섬유가 28㎛ 내지 32㎛의 섬유 두께를 갖는, 밴드 필터용 여과포이다. 이와 같은 섬유 두께에 대한 범위 내에서 매우 우수한 결과가 달성된다. 진공 밴드 필터의 경우 약 30㎛ 이상의 두께를 갖는 PFA로 이루어진 모노필라멘트에 의해 특히 우수한 결과가 달성된다. 본 발명의 바람직한 구현예는, 여과포의 섬유가 90중량 퍼센트 내지 100중량 퍼센트의 PFA를 함유하는, 밴드 필터용 여과포이다. 최상의 결과는 90중량 퍼센트 내지 100중량 퍼센트 범위의 PFA를 함유하는 섬유에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 구현예는, 여과포가 100 l/(min*d㎡) 내지 200 l/(min*d㎡)의 공기 투과도를 나타내는, 밴드 필터용 여과포이다. 이와 같은 범위에서 매우 우수한 여과 결과가 달성된다.
본 발명의 바람직한 구현예는, 여과포가 1cm당 25개 내지 35개의 날실 및 15개 내지 25개의 씨실을 포함하는, 밴드 필터용 여과포이다. 날실 및 씨실에 대한 상기 범위 내에서 여과포에 대한 우수한 결과가 달성된다.
본 발명의 바람직한 구현예는, 여과포가 7000㎜ 이상의 길이, 바람직하게는 7000㎜ 내지 8000㎜의 길이와 700㎜ 내지 1800㎜의 폭을 보유하는, 밴드 필터용 여과포이다. 밴드 필터는 상기 치수로 형성될 때 그 적합성 및 이용성이 특히 우수하다.
본 발명의 추가 관점은, 100 l/(min*d㎡) 내지 350 l/(min*d㎡)의 공기 투과도를 갖는 밴드 필터용 여과포를 제조하기 위한 방법에 있어서, 50중량 퍼센트 내지 100중량 퍼센트의 PFA를 함유하고 25㎛ 내지 35㎛의 섬유 두께를 갖는 섬유가 1cm당 25개 내지 35개의 날실 및 15개 내지 25개의 씨실을 포함하는 여과포로 직조되는, 상기 여과포 제조 방법에 있다.
본 발명의 추가 관점은, 특히 열수 산 회수 시에 산성의 고온 수성 FeCl3 용액으로부터 고체 산화철, 특히 Fe2O3을 분리하기 위한 밴드 필터의 용도로 본 발명에 따른 여과포를 이용하는 것에 있다.
본 발명은 도면 및 실시예에 따라 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 여과포를 도시한 사시 상면도이다.
도 2는 덮개부를 포함하는 스트레이너를 도시한 사시 분해도이다.
도 3은 여과포를 시험하기 위한 실험실 장비를 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 여과포(1)는, 약 27㎛의 두께를 가지면서, 100 l/(min*d㎡), 200 l/(min*d㎡) 및 350 l/(min*d㎡)의 공기 투과도를 나타내는 PFA 모노필라멘트 표준 실을 이용하여 제조된다. 이와 관련하여 씨실(2) 및 날실(3)은 1cm당 31개의 날실 및 20개의 씨실을 포함하고 8000㎜ 길이 x 800㎜ 폭의 면적을 갖는 여과포(1)로 직조된다. 직조 후에 여과포(1)는 공기 투과도의 조정을 위해 3회 광택내기(calendering)로 처리된다. 열과 압력은 열간 롤(hot-roll) 및 냉간 롤(cold-roll)을 통해 직포 내로 전달된다. 이때 직포는 약 10%만큼 수축되어 0.7cm당 31개의 실을 포함하고 7000㎜의 길이 및 700㎜의 폭을 보유하게 된다.
도 2에 도시된 덮개부(5)를 포함하는 스트레이너(4)는 여과포(1)를 시험하기 위한 실험실 장비의 중요 부품을 나타낸다. 여과포(1)는 스트레이너(4)에 올려지고 스트레이너(4)는 덮개부(5)와 나사 체결된다. 스트레이너(4)는 하부 영역에 흡입 지지부(6)를 포함한다. 흡입 지지부(6)에는 진공 호스(9)가 연결된다.
도 3에는 여과포를 시험하기 위한 실험실 장비가 모두 도시되어 있다. 진공 호스(9)는 스트레이너(4)의 흡입 지지부(6)로부터 압력 보상 용기(7)로 이어진다. 압력 보상 용기(7)에는 제2 진공 호스(8)가 연결되고, 이 제2 진공 호스는 진공 펌프(10)로 직접적으로 연결된다.
실시예
발명에 따른 여과포(1)의 효율성을 판단하기 위해, 소재는 서로 다르지만 구조는 동일한 필터를 3개 제조하였다. 본 발명에 따른 퍼플루오로알콕실알칸(PFA) 외에도 다음과 같은 폴리페닐렌술피드(PPS) 및 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 시험하였다. 3가지 여과포의 특성은 표 1로부터 확인할 수 있다.
여과포의 특성
소재 실 두께 1cm당
직조 기법		 공기 투과도
PFA 27㎛ 날실: 31개
씨실: 20개		 350 l/(min*d㎡)
PPS 27㎛ 날실: 31개
씨실: 20개		 350 l/(min*d㎡)
PEEK 27㎛ 날실: 31개
씨실: 20개		 350 l/(min*d㎡)
여과 실험은 다음과 같이 실시하였다. 450g의 FeCl3를 60g의 Fe2O3와 혼합하였다. 그런 다음 고체 혼합물을 150ml의 물과 혼합하였다. 그에 따른 현탁액을 비이커글라스에 넣고 계속해서 교반하면서 170℃로 가열하였다. 그 결과 FeCl3가 용해되어 75%의 FeCl3 용액을 형성하였다. 비이커글라스의 내용물을 빠르게 여과포(1) 위에 부었다. 비이커 글라스 내에는 잔류물이 남지 않게 하였다. 우선 덮개부/비이커 고정구(5)를 스트레이너(4) 위에 안착시키고, 여과포(1)의 밑면에서는 흡입 지지부(6)에 600mbar의 진공압을 인가하였다. 필터 케이크가 10s 내지 15s 이내에 형성되었다. 여과포(1)에서는 변화를 확인할 수 없었다. 본 발명에 따른 PFA와 PPS 및 PEEK 간의 비교 내용 및 결과는 표 2로 정리하였다.
여과 실험 결과 비교
소재 결과 필터 위의 내용물 시간
PFA 필터 위에
필터 케이크 형성		 58.5g의 Fe2O3 15s
PPS 필터 고착 필터 잔류물 및
현탁액		 8s
PEEK 필터 고착 필터 잔류물 및
현탁액		 8s
본 발명에 따른 필터 소재(1) PFA는 손상되지 않았다. 여과 실험을 반복하더라도 PFA 여과포(1)의 변화는 확인하지 못했다. 비교 필터 PPS 및 PEEK는 여과 시에 제대로 기능을 발휘하지 못했으며 손상 부위가 발생하였다.
본 발명에 따른 필터(1)에서 필터 케이크를 분석한 결과, Fe2O3의 입자 크기가 10㎛ 내지 50㎛인 것을 확인하였다. 실험은 200 l/(min*d㎡) 및 100 l/(min*d㎡)를 나타내는 본 발명에 따른 PFA 여과포를 이용하여 실시하였다. 실험 결과로서, 공기 투과도를 감소시킴에 따라 극세 입자의 억류 역시도 더욱 증가했으며, 여과 시간도 눈에 띌 정도로 연장되지 않았음을 확인하였다. 필터는 최초 필터 케이크를 형성하면서 형성되고 입자 크기를 통해 여과도(degree of filtration)에 영향을 미친다.
획득한 결과는 당업자에게 놀랍고도 뜻밖의 결과였다.
(1) 여과포 / 필터
(2) 씨실
(3) 날실
(4) 스트레이너(strainer)
(5) 덮개부 / 비이커 고정구
(6) 흡입 지지부(suction support)
(7) 냉각 트랩 / 압력 보상 용기
(8) 진공 호스
(9) 진공 호스
(10) 진공 펌프

Claims (10)

  1. 밴드 필터용 여과포에 있어서, 여과포(1)는 100 l/(min*d㎡) 내지 350 l/(min*d㎡)의 공기 투과도를 나타내며, 여과포(1)의 섬유는 25㎛ 내지 35㎛의 섬유 두께를 가지면서 50중량 퍼센트 내지 100중량 퍼센트의 퍼플루오로알콕실알칸(PFA)을 함유하는 것을 특징으로 하는 밴드 필터용 여과포.
  2. 제1항에 있어서, 섬유는 28㎛ 내지 32㎛의 섬유 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 밴드 필터용 여과포.
  3. 제1항에 있어서, 여과포의 섬유는 90중량 퍼센트 내지 100중량 퍼센트의 퍼플루오로알콕실알칸(PFA)을 함유하는 것을 특징으로 하는 밴드 필터용 여과포.
  4. 제1항에 있어서, 여과포(1)는 100 l/(min*d㎡) 내지 200 l/(min*d㎡)의 공기 투과도를 나타내는 것을 특징으로 하는 밴드 필터용 여과포.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 여과포(1)는 1cm당 25개 내지 35개의 날실(3) 및 15개 내지 25개의 씨실(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 밴드 필터용 여과포.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 여과포(1)는 7000㎜ 내지 8000㎜의 길이 및 700㎜ 내지 800㎜의 폭을 보유하는 것을 특징으로 하는 밴드 필터용 여과포.
  7. 100 l/(min*d㎡) 내지 350 l/(min*d㎡)의 공기 투과도를 나타내는 밴드 필터용 여과포를 제조하기 위한 방법에 있어서, 25㎛ 내지 35㎛의 섬유 두께를 가지면서 50중량 퍼센트 내지 100중량 퍼센트의 퍼플루오로알콕실알칸(PFA)을 함유하는 섬유가 여과포(1)로 직조되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밴드 필터용 여과포는 산성의 고온 용액으로부터 금속 산화물을 분리하기 위한 것을 특징으로 하는 밴드 필터용 여과포.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밴드 필터용 여과포는 산성의 고온 수성 FeCl3 용액으로부터 고체 산화철을 분리하기 위한 것을 특징으로 하는 밴드 필터용 여과포.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밴드 필터용 여과포는 열수 산 회수 시에 고체 산화철을 분리하기 위한 것을 특징으로 하는 밴드 필터용 여과포.
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