KR101692357B1 - A water purification filter for removal of heavy metals and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수필터 모듈은, 가요성 매트 형상으로, 100mesh 이하의 분말형태의 키토산이 바인더, 충진재와 함께 코팅 형성된 중금속 제거 소재층과, 상기 중금속 제거 소재층에 대해 샌드위치 결합된 멤브레인막과, 상기 멤브레인막에 대해 샌드위치 결합된 부직포층을 포함하는것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 키토산을 이용하여 충분한 통수율을 제거할 수 있으며, 중금속 제거 효율도 좋고, 일반 정수기용 필터 충진재로서 사용하기에 적합한 중금속 제거용 친환경 정수필터 모듈을 제공할 수 있다.The eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to an embodiment of the present invention comprises a heavy metal removing material layer formed by coating a powdery chitosan powder of 100mesh or less in the form of a flexible mat with a binder and a filler; And a nonwoven fabric layer sandwiched between the membrane membrane and the membrane membrane.
According to this configuration, it is possible to provide an eco-friendly water filter module for removing heavy metals, which is suited for use as a filter filler for a general water purifier, which can remove a sufficient water throughput by using chitosan,
Description
본 발명은 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 중금속 제거용으로 분말형태의 키토산을 이용하며, 활성표면 면적 증대를 위해서 매트형태로 모듈화한 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an eco-friendly water filter module for removing heavy metals and an eco-friendly water filter module for removing heavy metals using powder chitosan for removal of heavy metals, modularized into a mat shape for increasing the active surface area, And a manufacturing method thereof.
키토산의 원료가 되는 키틴은 게, 새우 등 갑각류의 외골격, 곤충류의 표피, 균류의 세포벽에 널리 분포되어 있는 호모다당류로서, 폴리-β(1,4)-N-아세틸-D-글루코사민을 기본 단위로 하여 이루어진 다당류이다. 키틴은 그 구조가 셀룰로오스와 유사하나, 화학적 성질 및 물성은 전혀 다르며, 물 또는 유기용매에 대한 용해도가 매우 낮은 특징이 있다.Chitin, which is a raw material of chitosan, is a homopolysaccharide widely distributed in the exoskeleton of crustaceans such as crabs and shrimps, the epidermis of insects, and the cell wall of fungi, and poly-beta (1,4) -N- ≪ / RTI > The structure of chitin is similar to that of cellulose, but its chemical and physical properties are completely different, and its solubility in water or an organic solvent is very low.
한편, 키틴의 탈 아세틸화 과정에 의해 형성되는 키토산은 희석된 산에 용해되지만, 통상 분자량이 300,000 내지 3,000,000의 고분자 상태로 용해되어 사용되고 있고, 이 경우 점도가 매우 높은 양 이온성 용액이 된다. 이와 같은 키토산은 다양한 분야에 이용되고 있으며, 식품 첨가물, 흡수제, 지방 결합제, 유화 안정제, 중금속 흡착제, 유산균 촉진제, 다이어트제, 항콜레스테롤제, 면역 활성제, 항균제 및 보존제에 사용되고 있다.On the other hand, chitosan formed by the deacetylation process of chitin dissolves in a diluted acid, but is usually dissolved in a polymer having a molecular weight of 300,000 to 3,000,000 and is used. In this case, a cationic solution having a very high viscosity is obtained. Such chitosan has been used in various fields and is used for food additives, absorbing agents, fat binders, emulsifying stabilizers, heavy metal adsorbents, lactobacillus promoters, dietetic agents, anticholesterol agents, immunostimulants, antibacterial agents and preservatives.
특히, 키토산은 다수의 아민기가 형성되어 천이금속과 결합할 수 있는 킬레이팅(chelating) 특성으로 인해 배위 결합을 하여 착제(complex)를 형성하기 때문에, Cd, Hg, Pb, Ni, Cr 등과 같은 유해한 중금속이온을 포집하는데 사용되고 있다. In particular, since chitosan forms a complex by coordination bonding due to the chelating property of forming a large number of amine groups to be bonded to the transition metal, chitosan is a harmful substance such as Cd, Hg, Pb, Ni, Cr, It has been used to capture heavy metal ions.
따라서, 키토산을 적용하여 정수·정제용 필터로 제조하여 물속에 포함된 중금속이나 무기물, 유기화합물 등의 유해물질을 여과하는 방안 등이 연구되고 있다.Therefore, studies have been made on filtering harmful substances such as heavy metals, minerals and organic compounds contained in water by preparing filters for purification and purification by applying chitosan.
키토산을 이용하여 중금속을 제거하는 필터 제조시 특히 통수능과 장시간 사용하더라도 중금속 제거 효율이 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. It is preferable that the heavy metal removal efficiency is kept constant even when the filter is used to remove heavy metals by using chitosan and especially when it is used for a long time.
통수능을 확보하기 위한 한가지 방안으로 한국등록특허 제 1130175호에 의하면 키토산 분말을 산에 용해시키고 알칼리 용액을 적하시켜 소정의 표면적을 제공하는 비드를 형성하여 필터여재에 적층하여 사용하는 것이 제안되었다.Korean Patent No. 1130175 discloses that chitosan powder is dissolved in an acid and an alkali solution is dripped to form a bead providing a predetermined surface area and laminated on filter media.
그러나, 이와 같이 방안에 따르면, 키토산 비드의 대량생산 시 비드형성에 대한 공정비용이 추가되고, 매우 비쌀 뿐만 아니라, 키토산 비드의 비표면적이 중금속 제거용으로 적당한 분말형태인 약 100mesh(254㎛, 0.254mm)이하의 비표면적보다 훨씬 작아 중금속 제거 효율이 떨어지는 문제점이 있다.However, according to such a method, the mass production of chitosan beads adds to the process cost of bead formation and is not only very expensive, but also the specific surface area of chitosan beads is about 100 mesh (254 탆, 0.254 lt; 2 >) or less, resulting in a reduction in heavy metal removal efficiency.
또한, 종래의 정수기용 필터들은 그 용도에 따라 짧게는 3~6개월, 길게는 18~24개월의 교환주기를 갖는 일회용 소모품으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 일정크기의 내부공간을 갖는 케이스(110)와, 상기 케이스 내부에 충진되는 필터 충진재(120), 및 상기 케이스(110)의 내부에 필터 충진재(120)를 위치시키도록 융착결합되는 마개(130)로 구성되는데, 키토산 비드로는 일정크기의 내부공간을 채우는 경우에 비용이 많이 들 뿐만 아니라 이러한 교환주기를 맞추기가 어려우며, 정수효율을 높이기 위해서 케이스 내부공간을 채운 경우 유입수의 채널링(물길)이 발생하거나, 비드의 용출 등으로 케이스가 변형되기도 하고, 유동이 생겨서 필터 기능을 제대로 하지 못하는 문제점도 있고, 입출수구 수압변화에 의해 출수구에 비드가 몰려 필터막힘 문제도 있으며, 다른 필터 충진재와 복합적으로 사용하기 어려운 문제점이 있다.
In addition, according to the conventional filters for a water purifier, disposable consumables having a replacement period of 3 to 6 months and 18 to 24 months are used as the disposable consumables. As shown in FIG. 11, A
본 발명은 이러한 문제점을 해소하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 분말형태의 키토산을 이용하여 실사용에 적합한 통수율을 확보하는 동시에 중금속 제거 효율도 좋고, 일반 정수기용 필터 충진재로서 사용하기에 적합한 매트형 중금속 제거용 친환경 정수 필터 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a chitosan powder which is suitable for use as a filter filler for general water purifier, And to provide an eco-friendly water filter for removing a mat type heavy metal and a manufacturing method thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수필터 모듈은, 가요성 매트 형상으로,
100mesh 이하의 분말형태의 키토산이 바인더, 충진재와 함께 코팅 형성된 중금속 제거 소재층;
상기 중금속 제거 소재층에 대해 샌드위치 결합된 멤브레인막; 및
상기 멤브레인막에 대해 샌드위치 결합된 부직포층을 포함하고,
상기 중금속 제거 소재층에는 분말형태의 활성탄 또는 미네랄 중 적어도 어느 하나는 포함하며,
상기 멤브레인막과 상기 부직포층 사이에는 중금속 제거 전처리 기능을 위한 세디먼트막을 더 포함하되, 상기 세디먼트막은 0.1 내지 10um의 기공을 갖추고,
상기 키토산은 탈아세틸화가 80% 이상 진행된 것이며, 상기 멤브레인막은 중금속만을 제거할 수 있는 환경 조성을 위해 0.01 내지 1um의 기공으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to an embodiment of the present invention is a flexible mat-
A heavy metal removal material layer formed by coating a powdery chitosan with 100mesh or less in combination with a filler;
A membrane membrane sandwiched with the heavy metal removal material layer; And
And a non-woven layer sandwiched with the membrane membrane,
The heavy metal removal material layer contains at least one of powdery activated carbon or minerals,
And a sediment membrane for pretreating the heavy metal between the membrane membrane and the nonwoven fabric layer, wherein the sediment membrane has pores of 0.1 to 10 um,
The chitosan has a deacetylation degree of 80% or more, and the membrane membrane is composed of pores having a pore size of 0.01 to 1 μm in order to form an environment capable of removing only heavy metals.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분말형태의 키토산을 이용하여 충분한 통수율을 유지할 수 있으며, 중금속 제거 효율도 좋고, 일반 정수기용 필터 충진재로서 사용하기에 적합한 매트형 중금속 제거용 친환경 정수 필터 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, there is provided an eco-friendly water filter for removing a mat type heavy metal which is capable of maintaining a sufficient water throughput by using powdered chitosan, has a heavy metal removal efficiency and is suitable for use as a filter filler for general water purifier, A manufacturing method can be provided.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈의 단면도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈의 제조방법을 설명하기 위한 구성도이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈의 제조방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 11은 종래기술에 따른 정수기용 필터의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a sectional view of an eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of an eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to a second embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of an eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to a third embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of an eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of an eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to a fifth embodiment of the present invention.
6 is a sectional view of an eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to a sixth embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of an eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to a seventh embodiment of the present invention.
8 is a sectional view of an eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to an eighth embodiment of the present invention.
9 is a view illustrating a method of manufacturing an eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to an embodiment of the present invention.
10 is a flow chart for explaining a method of manufacturing an eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to an embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view for explaining the configuration of a filter for a water purifier according to the prior art.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module," and " module ", etc. in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software have.
이제 도 1 내지 도 7를 참조하여 본 발명의 바람직한 제 1 내지 제 7 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈의 구성에 대해서 설명한다.The construction of the eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to the first to seventh preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to Figs. 1 to 7. Fig.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈(10)은 가요성 매트 형상으로 중금속을 흡착할 수 있는 소재로 이루어진 중금속 제거 소재층(11)과, 상기 중금속 제거 소재층(11)에 대해 샌드위치 결합되어 상기 중금속 제거 소재층(11)이 용출되는 것을 방지하기 위한 멤브레인 막(13)과, 상기 멤브레인막(13)에 대해 각각 배치되며 자체의 물리적 강도를 높이고 큰 이물질을 제거하여 오염수 부하를 낮추기 위해서 사용되는 부직포층(15)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the eco-friendly water filter module 10 for removing heavy metals according to the first embodiment of the present invention includes a heavy metal removal material layer 11 made of a material capable of adsorbing heavy metal as a flexible mat, A
상기 중금속 제거 소재층(11)은 약 100mesh(254㎛, 0.254mm)이하의 크기인 키토산 분말(11a)을 포함하여 다수의 아민기를 포함하여 중금속 제거에 효율적일 수 있다. The heavy metal removing material layer 11 may include a large number of amine groups including
상기 멤브레인막(13)은 상기 키토산 분말(11a)로 이루어진 상기 중금속 소재층(11)으로부터 100 mesh 이하의 키토산 분말(11a)이 용출되는 것을 방지하고, 유입수가 통과할 수 있도록 사용된다.The
또한, 오염수 이물질 및 일부 이온성 이물질을 제거할 수 있으며, 상기 중금속 제거 소재층(11)이 중금속만을 제거할 수 있는 환경을 조성할 수 있도록 기공 크기는 대략 0.01um~1um 구성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the pore size of the heavy metal removing material layer 11 is approximately 0.01 to 1 μm so as to create an environment in which the heavy metal removing material layer 11 can remove only the heavy metal, which can remove contaminated water foreign substances and some ionic foreign substances .
또한 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노입자가 도포된 멤브레인막을 사용하여 항균능력을 부여할 수 있다.In addition, the antibacterial ability of the filter can be imparted by using a membrane membrane coated with silver nanoparticles.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 키토산 분말의 제조방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method for producing chitosan powder according to an embodiment of the present invention will be described.
1. 50% NaOH용액을 제조한다. 이를 위해서 비이커에 1L 증류수를 넣고, 500g NaOH를 넣는다. 이 때 열이 발생하므로, 천천히 넣는다.1. Prepare 50% NaOH solution. To do this, add 1 L distilled water to the beaker and add 500 g NaOH. Since heat is generated at this time, slowly insert it.
2. 1L의 50% NaOH 용액을 식혀 2L비커에 넣고, 125℃ 온도로 맞춘다.2. Cool 1 L of 50% NaOH solution into a 2 L beaker and set the temperature to 125 ° C.
3. 2L의 비이커 내 50% NaOH 용액에 키틴 40g을 넣고, 1시간 20분 정도 교반한다. 3. Add 40 g of chitin to 50% NaOH solution in 2 L of beaker and stir for 1 hour and 20 minutes.
4. 단계 1 내지 3을 1회 반복한다.4. Repeat
5. 단계 1 내지 3의 결과물을 증류수로 세척하여 pH 7 정도로 조절한 후 드라이 오븐을 이용하여 150℃에서 6시간 건조하여 키토산 분말을 얻는다.5. The result of
일반적으로 탈아세틸화가 80% 이상 진행될 때, 카드뮴, 망간, 아연 철, 납, 수은, 구리, 셀레늄, 6가크롬, 비소 등의 중금속이 80% 이상 제거됨을 할 수 있다.Generally, when the deacetylation proceeds more than 80%, more than 80% of heavy metals such as cadmium, manganese, zinc iron, lead, mercury, copper, selenium, hexavalent chromium and arsenic can be removed.
이에 건조된 키토산 분말로부터 일반적으로 알려진 탈아세틸화 방법에 따라 틸아세틸화를 진행하여 중금속 제거 여부를 실험하여 [표 1]에 표시하였다.
From the dried chitosan powder, deacetylation was carried out according to a generally known deacetylation method, and removal of heavy metals was tested and shown in Table 1.
증류수에 아세트산(acetic acid) 1mL를 넣어 200mL 만들고, 위의 용액에 키토산 분말 1g을 넣고 2시간 정도 교반하여 키토산 용액을 만들고, 증류수 30mL에 키토산 용액 1g을 넣고 톨루엔 블루(Toludine blue) (0.1%)를 2 내지 3 방울 떨어트리고, N/400 potassium polyvinyl sulfate tiration solution으로 적정하여 보라색으로 색이 변할 때를 종발점으로 사용한다.Add 1 g of acetic acid to distilled water to make 200 mL, add 1 g of chitosan powder to the above solution, stir for 2 hours to make chitosan solution, add 1 g of chitosan solution to 30 mL of distilled water, add toluidine blue (0.1% Is dropped by 2 to 3 drops, and titrated with N / 400 potassium polyvinyl sulfate tiration solution to change the color to purple.
수식 1을 이용하여 탈아세틸화 정도를 판단한다.The degree of deacetylation is determined using Equation (1).
[수식 1] 계산식에 대입[Formula 1] Assignment to calculation formula
Degree of Deacetylation(%) = {(X/161) / (X/161)+(Y/203)}*100Degree of Deacetylation (%) = {(X / 161) / (X / 161) + (Y / 203)} 100
X=1/400*1/1000*f*161*V, Y=0.5*1/100-X, V=1/400N-Potassium Polyvinyl Sulfate 소비량(ml), f=1/400N-Potassium Polyvinyl Sulfate 규정농도 계수, 161=키토산의 단일분자량, 203=키틴의 단일분자량
Potassium Polyvinyl Sulfate Consumption (ml), f = 1 / 400N-Potassium Polyvinyl Sulfate Regulation (X) = 1/400 * 1/1000 * f * 161 * V, Y = 0.5 * Concentration coefficient, 161 = single molecular weight of chitosan, 203 = single molecular weight of chitin
[표 1]에 따르면 5초간 제조된 키토산 분말과 중금속 반응시 중금속이 100% 제거됨을 확인하였다(조제수 농도는 먹는 물 기준 중금속 농도가 3 내지 10배).[Table 1] shows that 100% of the heavy metal was removed by the reaction of heavy metal with chitosan powder prepared for 5 seconds (the concentration of heavy metal on the basis of water is 3 to 10 times).
제조Chitosan
Produce
↓
키토산Chitin
↓
Chitosan
(탈아세틸화도)80%
(Degree of deacetylation)
키토산의
배치실험70 to 80%
Chitosan
Batch experiment
크롬Six
chrome
농도Dispenser
density
한편, 키토산 분말 매트를 필수적으로 사용하는 카본필터와 동일한 부피의 정수기 필터케이스에 넣고 20 ℃ 수돗물을 수압 1.0, 2.0, 3.0 kgf/cm2으로 통수능력을 실험하여 [표 2]에 표시하였다.On the other hand, chitosan powder mats were placed in a water purifier filter case having the same volume as a carbon filter, which is essentially used, and water permeability was tested at 20 ° C tap water at a water pressure of 1.0, 2.0 and 3.0 kgf / cm 2 .
1면 통수량Chitosan powder mat
On one side
2면 통수량Chitosan powder mat
Two-
필수 적용되는 카본필터 대비 키토산 분말 매트 필터의 통수량 감소율은 최대 3kgf/cm2에서 4.3%이며, 매트 면수가 증가할수록 통수능력은 향상되는 것을 확인할 수 있다.Compared with the carbon filter, the chitosan powder mat filter showed a decrease rate of 4.3% at a maximum of 3 kgf / cm 2 .
중금속 제거는 키토산 양에 비례하기에 키토산을 포함한 매트가 증가할수록 중금속 제거능력과 통수능력이 향상되어 실제 정수기 사용조건에 부합되는 것을 확인할 수 있었다.The removal of heavy metals was proportional to the amount of chitosan, so that as the mat containing chitosan increased, the removal of heavy metals and the ability to pass water improved.
키토산 분말, 키토산 비드, 키토산 매트를 동일한 부피의 정수기 필터케이스에 넣고 20 ℃ 수돗물을 수압 2.0kgf/cm2으로 카드뮴 0.051, 망간 1.001, 아연 10.001mg/l에 대해 1L 출수 10회 이상 실험한 경우의 통수능력 및 중금속 제거효율을 실험하여 [표 3]에 표시하였다.
Chitosan powder, chitosan beads, and chitosan mat were placed in a water purifier filter case of the same volume, and water was tested at 20 ° C in a water pressure of 2.0 kgf / cm 2 at least 10 times per 1L of cadmium 0.051, manganese 1.001 and zinc 10.001 mg / And the removal efficiency of heavy metals was tested and shown in [Table 3].
분말Chitosan
powder
1면 통수량Chitosan powder mat
On one side
2kgf/cm2 Water pressure
2 kgf / cm 2
(카드뮴,망간, 아연)Heavy Metal Removal Rate (%)
(Cadmium, manganese, zinc)
[표 3]에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 키토산 매트는 1L의 정수를 생성하는데, 키토산 비드 보다 통수능이 약 8배정도 크고 중금속 제거율도 높다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 키토산 매트는 충분한 통수능으로 인하여 정수 필터로서 충분한 처리속도를 제공할 수 있음을 알 수 있다.
As can be seen from Table 3, the chitosan mat according to an embodiment of the present invention produces an integer of 1 L, which is about 8 times larger in capacity and has a higher heavy metal removal rate than chitosan beads. Thus, it can be seen that the chitosan mat according to one embodiment of the present invention can provide a sufficient processing speed as a water filter due to its sufficient capacity.
키토산 분자 중 -NH2 기가 물속에 녹아있는 양이온인 카드뮴, 망간, 아연이온과 배위결합하여 대부분 제거함을 알 수 있다.It can be seen that most of the -NH2 groups in the chitosan molecules are removed by coordination with cations such as cadmium, manganese and zinc ions which are dissolved in water.
위 실험결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈이 적용된 경우, 키토산 분말 또는 키토산 비드를 이용한 경우와 비교하면, 충분한 통수능도 확보할 수 있고, 중금속 제거율이 뛰어난 것을 알 수 있었다.
As can be seen from the above experimental results, when the eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to an embodiment of the present invention is applied, it is possible to secure a sufficient water-supplying performance as compared with the case using chitosan powder or chitosan beads, I was able to find something outstanding.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈(20)은 가요성 매트 형상으로 중금속을 흡착할 수 있는 소재로 이루어진 중금속 제거 소재층(21)과, 상기 중금속 제거 소재층(21)에 대해 샌드위치 결합되어 상기 중금속 제거 소재층(21)이 용출되는 것을 방지하기 위한 멤브레인막(23)과, 상기 멤브레인막(23)에 대해 각각 배치되며 자체의 물리적 강도를 높이고 큰 이물질을 제거하여 오염수 부하를 낮추기 위해서 사용되는 부직포층(25)과, 상기 상기 멤브레인막(23)과 상기 부직포층(25) 사이에 중금속 제거를 위한 전처리 기능을 부여하기 위한 세디먼트막(27)을 더 포함할 수 있다.2, the eco-friendly
상기 세디먼트막(27)은 중금속 제거에 방해가 될 수 있는 입자상 물질 및 큰 이물질을 사전 제거하여 중금속 제거율을 높일 수 있으며 기공 크기는 대략 0.1 내지10um로 구성되는 것이 바람직하다.The sediment membrane 27 may remove the particulate matter and large foreign substances which may interfere with the removal of the heavy metal, thereby increasing the removal rate of the heavy metal, and the pore size may be approximately 0.1 to 10 μm.
또한 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노입자가 도포된 세디먼트막을 사용하여 항균능력을 부여할수있다.In addition, for the antibacterial performance inside the filter, antimicrobial ability can be given by using a sediment membrane coated with silver nanoparticles.
상기 중금속 제거 소재층(21)은 100Mesh 이하의 크기인 키토산 분말(21a)을 포함하여 다수의 아민기를 포함하여 중금속 제거에 효율적일 수 있다. The heavy metal
상기 멤브레인막(23)은 상기 키토산 분말(21a)로 이루어진 상기 중금속 소재층(21)으로부터 100mesh 이하의 키토산 분말(21a)이 용출되는 것을 방지하고, 유입수가 통과할 수 있도록 사용된다.The
또한, 오염수 이물질 및 일부 이온성 이물질을 제거할 수 있으며, 상기 중금속 제거 소재층(21)이 중금속만을 제거할 수 있는 환경을 조성할 수 있도록 기공 크기는 대략 0.01 내지1um로 구성되는 것이 바람직하다.The pore size of the heavy metal
또한 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노 입자가 도포된 멤브레인막을 사용하여 항균능력을 부여할 수 있다.
In addition, the antibacterial ability of the filter can be imparted by using a membrane membrane coated with silver nanoparticles.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈(30)은 가요성 매트 형상으로 중금속을 흡착할 수 있는 소재로 이루어진 중금속 제거 소재층(31)과, 상기 중금속 제거 소재층(31)에 대해 샌드위치 결합되어 상기 중금속 제거 소재층(31)이 용출되는 것을 방지하기 위한 멤브레인 막(33)과, 상기 멤브레인막(33)에 대해 각각 배치되며 자체의 물리적 강도를 높이고 큰 이물질을 제거하여 오염수 부하를 낮추기 위해서 사용되는 부직포층(35)을 포함한다.3, the eco-friendly water filter module 30 for removing heavy metals according to the third embodiment of the present invention includes a heavy metal removal material layer 31 made of a material capable of adsorbing heavy metal as a flexible mat, A membrane membrane 33 sandwiched with the heavy metal removal material layer 31 to prevent the heavy metal removal material layer 31 from being eluted from the membrane material 33, And a nonwoven fabric layer (35) used to increase the strength and remove large foreign matter to lower the polluted water load.
상기 멤브레인막(33)과 상기 부직포층(35) 사이에 활성탄매트(36)를 더 포함시킬 수 있다.An activated carbon mat 36 may be further included between the membrane membrane 33 and the nonwoven fabric layer 35.
상기 활성탄매트(36)는 유입수가 유입되는 상류 측에 또는 하류 측 상기 멤브레인막(33)과 상기 부직포층(35) 사이에 배치될 수 있다.The activated carbon mat 36 may be disposed between the membrane membrane 33 and the nonwoven fabric layer 35 on the upstream side or the downstream side where the inflow water flows.
상기 활성탄매트(36)는 분말형태의 활성탄(36a)을 2장의 활성탄매트용 멤브레인막(36b)으로 샌드위치 결합시켜서 형성할 수 있다.The activated charcoal mat 36 may be formed by sandwiching activated charcoal 36a in powder form with two membrane membranes 36b for activated carbon mat.
상기 활성탄매트(36) 추가시 물맛 향상과 냄새, 잔류염소를 제거할 수 있으며, 일부 중금속 제거 기능도 향상되는 이점이 있다. The addition of the activated charcoal mat 36 has an advantage of improving water taste, odor and residual chlorine, and improving the removal of some heavy metals.
키토산 분말이 중금속만을 제거할 수 있는 환경을 조성할 수도 있으며, 키토산 매트 단품 적용 시 잔류염소 제거 기능이 없어 수돗물 물맛과 냄새가 발생하기 때문에 수질조건에 따라서 활성탄 매트를 결합한 구성이 필요하다.Chitosan powder may be an environment that can only remove heavy metals. In addition, when the chitosan mat single product is applied, there is no residual chlorine removal function, so that the tap water taste and odor are generated.
또한 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노 입자가 도포된 멤브레인막을 사용하여 항균능력을 부여할 수 있다.In addition, the antibacterial ability of the filter can be imparted by using a membrane membrane coated with silver nanoparticles.
상기 중금속 제거 소재층(31)은 100Mesh 이하의 크기인 키토산 분말(31a)을 포함하여 다수의 아민기를 포함하여 중금속 제거에 효율적일 수 있다. The heavy metal removal material layer 31 may include a large number of amine groups including
상기 멤브레인막(33)은 상기 키토산 분말(31a)로 이루어진 상기 중금속 소재층(31)으로부터 100mesh 이하의 키토산 분말(31a)이 용출되는 것을 방지하고, 유입수가 통과할 수 있도록 사용된다.The membrane membrane 33 is used to prevent elution of
또한, 오염수 이물질 및 일부 이온성 이물질을 제거할 수 있으며, 상기 중금속 제거 소재층(31)이 중금속만을 제거할 수 있는 환경을 조성할 수 있도록 기공 크기는 대략 0.01 내지 1um로 구성되는 것이 바람직하다.The pore size of the heavy metal removing material layer 31 is preferably in the range of about 0.01 to 1 μm so as to create an environment in which the heavy metal removing material layer 31 can remove only the heavy metal, .
또한 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노입자가 도포된 멤브레인막을 사용하여 항균능력을 부여할 수 있다In addition, for antibacterial performance inside the filter, a membrane of silver nanoparticles can be used to impart antibacterial ability
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈(40)은 가요성 매트 형상으로 중금속을 흡착할 수 있는 소재로 이루어진 중금속 제거 소재층(41)과, 상기 중금속 제거 소재층(41)에 대해 샌드위치 결합되어 상기 중금속 제거 소재층(41)이 용출되는 것을 방지하기 위한 멤브레인 막(43)과, 상기 멤브레인막(43)에 대해 각각 배치되며 자체의 물리적 강도를 높이고 큰 이물질을 제거하여 오염수 부하를 낮추기 위해서 사용되는 부직포층(45)을 포함한다.4, the eco-friendly water filter module 40 for removing heavy metals according to the fourth embodiment of the present invention includes a heavy metal removal material layer 41 made of a material capable of adsorbing a heavy metal as a flexible mat, A membrane layer 43 sandwiched with the heavy metal removal material layer 41 to prevent the heavy metal removal material layer 41 from being eluted from the membrane layer 43, And a nonwoven fabric layer 45 used to increase the strength and remove large foreign matters to lower the polluted water load.
상기 멤브레인막(43)과 상기 부직포층(45) 사이에 중금속 제거를 위한 전처리 기능을 부여하기 위한 세디먼트막(47)을 더 포함할 수 있다.And a sediment membrane 47 for providing a pretreatment function for removing heavy metal between the membrane membrane 43 and the nonwoven fabric layer 45.
상기 세디먼트막(47)은 중금속 제거에 방해가 될 수 있는 입자상 물질 및 큰 이물질을 사전 제거하여 중금속 제거율을 높일 수 있으며, 기공 크기는 대략 0.1 내지10um로 구성되는 것이 바람직하다.The sedimentation membrane 47 may remove the particulate matter and large foreign substances which may interfere with the removal of the heavy metal, thereby increasing the removal rate of the heavy metal, and the pore size is preferably approximately 0.1 to 10 μm.
또한 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노입자가 도포된 세디먼트막을 사용하여 항균능력을 부여할 수 있다In addition, for antibacterial performance inside the filter, antimicrobial ability can be imparted by using a sediment membrane coated with silver nanoparticles
또한, 상기 멤브레인막(43)과 상기 세디먼트막(47) 사이에 활성탄매트(46)를 더 포함시킬 수 있다.Further, an activated carbon mat 46 may be further included between the membrane membrane 43 and the sediment membrane 47.
상기 활성탄매트(46)는 유입수가 유입되는 상류 측에 또는 하류 측 상기 멤브레인막(43)과 상기 세디먼트막(47) 사이에 배치될 수 있다.The activated carbon mat 46 may be disposed between the membrane membrane 43 and the sedimentation membrane 47 on the upstream side or the downstream side where the inflow water flows.
상기 활성탄매트(46)는 분말형태의 활성탄(46a)를 2장의 활성탄매트용 멤브레인막(46b)으로 샌드위치 결합시켜서 형성할 수 있다.The activated carbon mat 46 may be formed by sandwiching activated carbon 46a in the form of powder with two membrane membranes 46b for activated carbon mat.
상기 활성탄매트(46) 추가 시 물맛 향상과 냄새, 잔류염소를 제거할 수 있으며, 일부 중금속 제거 기능도 향상되는 이점이 있다. When the activated carbon mat (46) is added, the water taste can be improved, smell and residual chlorine can be removed, and some heavy metal removal function can be improved.
키토산 분말이 중금속만을 제거할 수 있는 환경을 조성할 수도 있으며, 키토산 분말을 매트 단품 적용 시 잔류염소 제거 기능이 없어 수돗물 물맛과 냄새가 발생하기 때문에 수질조건에 따라서 분말형태의 활성탄을 혼합하여 매트 구성이 필요하다.Chitosan Powder can also create an environment that can only remove heavy metals. Since the chitosan powder does not have residual chlorine removal function when applied to a single piece of matte powder, the tap water taste and odor are generated. Therefore, Is required.
상기 중금속 제거 소재층(41)은 100Mesh 이하의 크기인 키토산 분말(41a)을 포함하여 다수의 아민기를 포함하여 중금속 제거에 효율적일 수 있다. The heavy metal removal material layer 41 may include a large number of amine groups including chitosan powder 41a having a size of 100 Mesh or less and thus may be effective in removing heavy metals.
상기 멤브레인막(43)은 상기 키토산 분말(41a)로 이루어진 상기 중금속 소재층(41)으로부터 100mesh 이하의 키토산 분말(41a)이 용출되는 것을 방지하고, 유입수가 통과할 수 있도록 사용된다.The membrane membrane 43 is used to prevent elution of chitosan powder 41a of 100mesh or less from the heavy metal material layer 41 made of the chitosan powder 41a and allow inflow water to pass therethrough.
또한, 오염수 이물질 및 일부 이온성 이물질을 제거할 수 있으며, 상기 중금속 제거 소재층(41)이 중금속만을 제거할 수 있는 환경을 조성할 수 있도록 기공 크기는 대략 0.01내지 1um로 구성되는 것이 바람직하다.The pore size of the heavy metal removing material layer 41 is preferably about 0.01 to 1 μm so as to create an environment in which the heavy metal removing material layer 41 can remove only heavy metals, .
또한 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노입자가 도포된 멤브레인막을 사용하여 항균능력을 부여할 수 있다.
In addition, the antibacterial ability of the filter can be imparted by using a membrane membrane coated with silver nanoparticles.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈(50)은 가요성 매트 형상으로 중금속을 흡착할 수 있는 소재로 이루어진 중금속 제거 소재층(51)과, 상기 중금속 제거 소재층(51)에 대해 샌드위치 결합되어 상기 중금속 제거 소재층(51)이 용출되는 것을 방지하기 위한 멤브레인 막(53)과, 상기 멤브레인막(53)에 대해 각각 배치되며 자체의 물리적 강도를 높이고 큰 이물질을 제거하여 오염수 부하를 낮추기 위해서 사용되는 부직포층(55)을 포함한다.5, the eco-friendly water filter module 50 for removing heavy metals according to the fifth embodiment of the present invention includes a heavy metal removal material layer 51 made of a material capable of adsorbing heavy metal as a flexible mat, A
상기 중금속 제거 소재층(51)은 100Mesh 이하의 크기인 키토산 분말(51a)과 분말형태의 활성탄(56a)를 포함할 수 있다.The heavy metal removal material layer 51 may include
이와 같이, 분말형태의 활성탄(56a)과 중금속 제거 소재인 키토산 분말(51a)을 혼합시킴으로써 필터구조의 단순화가 가능하며, 불필요한 막의 제거로 통수환경도 개선될 수 있다.As described above, the filter structure can be simplified by mixing the
수 환경 특성에 따라 상기 분말형 활성탄(56a)과 중금속 제거 소재인 키토산 분말(51a)의 혼합비율을 달리하여 정수기능을 달성할 수 있으며, 특히 분말형태의 활성탄과 키토산 분말의 혼합환경에서 단품 소재 보다 중금속 제거율이 상승됨을 확인할 수 있었다. According to the water environment characteristics, the mixing ratio of the powdered activated
상기 멤브레인막(53)은 상기 키토산 분말(51a)로 이루어진 상기 중금속 소재층(51)으로부터 100mesh 이하의 키토산 분말(51a)이 용출되는 것을 방지하고, 유입수가 통과할 수 있도록 사용된다.The
또한, 오염수 이물질 및 일부 이온성 이물질을 제거할 수 있으며, 상기 중금속 제거 소재층(51)이 중금속만을 제거할 수 있는 환경을 조성할 수 있도록 기공 크기는 대략 0.01 내지 1um로 구성되는 것이 바람직하다.The pore size of the heavy metal removal material layer 51 is preferably in the range of about 0.01 to 1 μm so as to create an environment in which the heavy metal removal material layer 51 can remove only the heavy metal, .
또한 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노 입자가 도포된 멤브레인막을 사용하여 항균능력을 부여할 수 있다.In addition, the antibacterial ability of the filter can be imparted by using a membrane membrane coated with silver nanoparticles.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈(60)은 가요성 매트 형상으로 중금속을 흡착할 수 있는 소재로 이루어진 중금속 제거 소재층(61)과, 상기 중금속 제거 소재층(61)에 대해 샌드위치 결합되어 상기 중금속 제거 소재층(61)이 용출되는 것을 방지하기 위한 멤브레인막(63)과, 상기 멤브레인막(63)에 대해 각각 배치되며 자체의 물리적 강도를 높이고 큰 이물질을 제거하여 오염수 부하를 낮추기 위해서 사용되는 부직포층(65)과, 상기 멤브레인막(63)과 상기 부직포층(65) 사이에 중금속 제거를 위한 전처리 기능을 부여하기 위한 세디먼트막(67)을 더 포함할 수 있다.6, the eco-friendly water filter module 60 for removing heavy metals according to the sixth embodiment of the present invention includes a heavy metal
상기 세디먼트막(67)은 중금속 제거에 방해가 될 수 있는 입자상 물질 및 큰 이물질을 사전 제거하여 중금속 제거율을 높일 수 있으며, 기공 크기는 대략 0.1 내지10um로 구성되는 것이 바람직하다.The
또한 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노 입자가 도포된 세디먼트막을 사용하여 항균능력을 부여할 수 있다.In addition, for antibacterial performance inside the filter, antimicrobial ability can be imparted by using a sediment membrane coated with silver nanoparticles.
상기 중금속 제거 소재층(61)은 100Mesh 이하의 크기 키토산 분말(61a)과 분말형 활성탄(66a)를 포함할 수 있다.The heavy metal
이와 같이, 분말형 활성탄(66a)과 중금속 제거 소재인 키토산 분말(61a)을 혼합시킴으로써 필터구조의 단순화가 가능하며, 불필요한 막의 제거로 통수환경도 개선될 수 있다.As described above, the filter structure can be simplified by mixing the powdery activated carbon 66a and the
수 환경 특성에 따라 상기 분말형 활성탄(66a)과 중금속 제거 소재인 키토산 분말(61a)의 혼합비율을 달리하여 정수기능을 달성할 수 있으며, 특히 활성탄과 키토산의 혼합환경에서 단품 소재 보다 중금속 제거율이 상승됨을 확인할 수 있었다. According to the water environment characteristic, the water-purifying function can be achieved by varying the mixing ratio of the powdery activated carbon 66a and the
상기 멤브레인막(63)은 상기 키토산 분말(61a)로 이루어진 상기 중금속 소재층(61)으로부터 100mesh 이하의 키토산 분말(61a)이 용출되는 것을 방지하고, 유입수가 통과할 수 있도록 사용된다.The
또한, 오염수 이물질 및 일부 이온성 이물질을 제거할 수 있으며, 상기 중금속 제거 소재층(61)이 중금속만을 제거할 수 있는 환경을 조성할 수 있도록 기공 크기는 대략 0.01 내지 1um로 구성되는 것이 바람직하다.The pore size of the heavy metal
또한, 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노 입자가 도포된 멤브레인막을 사용하여 항균능력을 부여할 수 있다.In addition, for antimicrobial performance inside the filter, a membrane of a membrane coated with silver nanoparticles can be used to impart antibacterial activity.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈(70)은 가요성 매트 형상으로 중금속을 흡착할 수 있는 소재로 이루어진 중금속 제거 소재층(71)과, 상기 중금속 제거 소재층(71)에 대해 샌드위치 결합되어 상기 중금속 제거 소재층(71)이 용출되는 것을 방지하기 위한 멤브레인막(73)과, 상기 멤브레인막(73)에 대해 각각 배치되며 자체의 물리적 강도를 높이고 큰 이물질을 제거하여 오염수 부하를 낮추기 위해서 사용되는 부직포층(75)을 포함한다.7, the eco-friendly water filter module 70 for removing heavy metals according to the seventh embodiment of the present invention includes a heavy metal removal material layer 71 made of a material capable of adsorbing heavy metal as a flexible mat, A membrane layer 73 sandwiched with the heavy metal removal material layer 71 to prevent the heavy metal removal material layer 71 from being eluted from the membrane layer 73, And a nonwoven fabric layer 75 used for increasing the strength and removing large foreign matter to lower the polluted water load.
상기 멤브레인막(73)과 상기 부직포층(75) 사이에 활성탄매트(76)를 더 포함시킬 수 있다.An activated
상기 활성탄매트(76)는 유입수가 유입되는 상류 측에 또는 하류 측 상기 멤브레인막(73)과 상기 부직포층(75) 사이에 배치될 수 있다.The activated
상기 활성탄매트(76)는 분말활성탄(76a)를 2장의 활성탄매트용 멤브레인막(76b)으로 샌드위치 결합시켜서 형성할 수 있다.The activated
또한 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노입자가 도포된 멤브레인막을 사용하여 항균능력을 부여할 수 있다.In addition, the antibacterial ability of the filter can be imparted by using a membrane membrane coated with silver nanoparticles.
상기 활성탄매트(76) 추가 시 물맛 향상과 냄새, 잔류염소를 제거할 수 있으며, 일부 중금속 제거 기능도 향상되는 이점이 있다. 키토산이 중금속만을 제거할 수 있는 환경을 조성할 수도 있으며, 키토산 매트 단품 적용시 잔류염소 제거 기능이 없어 수돗물 물맛과 냄새가 발생하기 때문에 수질조건에 따라서 활성탄 매트 구성이 필요하다.When the activated charcoal mat (76) is added, the water taste can be improved, smell and residual chlorine can be removed, and some heavy metal removal function can be improved. It is also possible to create an environment in which only chitosan can remove heavy metals. In case of applying chitosan mat single product, there is no residual chlorine removal function, and water taste and odor are generated.
상기 중금속 제거 소재층(71)은 100Mesh 이하의 크기인 키토산 분말(71a)을 포함하여 다수의 아민기를 가져 중금속 제거에 효율적일 수 있다. The heavy metal removal material layer 71 may include a plurality of amine groups including
상기 중금속 제거 소재층(71)은 100Mesh 이하의 크기인 키토산 분말(71a) 이외에 분말형 활성탄(76a)를 더 포함할 수 있다.The heavy metal removal material layer 71 may further include a powdery activated carbon 76a in addition to the
이와 같이, 분말형 활성탄(76a)과 중금속 제거 소재인 키토산 분말(71a)을 혼합시킴으로써 필터구조의 단순화가 가능하며, 불필요한 막의 제거로 통수환경도 개선될 수 있다.As described above, the filter structure can be simplified by mixing the powdered activated carbon 76a and the
수 환경 특성에 따라 상기 분말형 활성탄(76a)과 중금속 제거 소재인 키토산 분말(71a)의 혼합비율을 달리하여 정수기능을 달성할 수 있으며, 특히 활성탄과 키토산의 혼합환경에서 단품 소재 보다 중금속 제거율이 상승됨을 확인할 수 있었다. According to the water environment characteristic, the water-purifying function can be achieved by varying the mixing ratio of the powdery activated carbon 76a and the
상기 멤브레인막(73)은 상기 키토산 분말(71a)로 이루어진 상기 중금속 소재층(71)으로부터 100mesh 이하의 키토산 분말(71a)이 용출되는 것을 방지하고, 유입수가 통과할 수 있도록 사용된다.The membrane membrane 73 is used to prevent the
또한, 오염수 이물질 및 일부 이온성 이물질을 제거할 수 있으며, 상기 중금속 제거 소재층(71)이 중금속만을 제거할 수 있는 환경을 조성할 수 있도록 기공 크기는 대략 0.01 내지 1um로 구성되는 것이 바람직하다.The pore size of the heavy metal removing material layer 71 is preferably about 0.01 to 1 mu m so as to create an environment in which the heavy metal removing material layer 71 can remove only the heavy metal, .
또한, 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노 입자가 도포된 멤브레인막을 사용하여 항균능력을 부여할 수 있다.In addition, for antimicrobial performance inside the filter, a membrane of a membrane coated with silver nanoparticles can be used to impart antibacterial activity.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈(80)은 가요성 매트 형상으로 중금속을 흡착할 수 있는 소재로 이루어진 중금속 제거 소재층(81)과, 상기 중금속 제거 소재층(81)에 대해 샌드위치 결합되어 상기 중금속 제거 소재층(81)이 용출되는 것을 방지하기 위한 멤브레인막(83)과, 상기 멤브레인막(83)에 대해 각각 배치되며 자체의 물리적 강도를 높이고 큰 이물질을 제거하여 오염수 부하를 낮추기 위해서 사용되는 부직포층(85)을 포함한다.8, the eco-friendly water filter module 80 for removing heavy metals according to the eighth embodiment of the present invention includes a heavy metal removal material layer 81 made of a material capable of adsorbing heavy metals in the form of a flexible mat, A membrane layer 83 sandwiched with the heavy metal removal material layer 81 to prevent the heavy metal removal material layer 81 from being eluted from the membrane layer 83, And a nonwoven fabric layer 85 used to increase the strength and remove large foreign matters to lower the polluted water load.
상기 멤브레인막(83)과 상기 부직포층(85) 사이에 100Mesh 이하의 크기인 미네랄 분말(88)이 함유된 활성탄매트(86)를 더 포함시킬 수 있으며, 중금속 제거 소재층(81)에 100Mesh 이하의 크기인 미네랄 분말(88)을 함유하여 미네랄을 발생시킬 수 있다.The activated carbon mat 86 containing the
상기 미네랄 분말(88)이 함유된 활성탄매트(86)는 유입수가 유입되는 상류 측에 또는 하류 측 상기 멤브레인막(83)과 상기 부직포층(85) 사이에 배치될 수 있지만, 미네랄도 일종의 금속이온이기에 키토산에 의해 제거될 수 있어 유입수가 키토산 분말(81a)로 이루어진 중금속소재층(81)을 통과한 이후 미네랄이 용출될 수 있도록 하류 측에 배치되는 것이 적당하다.The activated carbon mat 86 containing the
상기 활성탄매트(86)는 분말 활성탄(86a)를 2장의 활성탄매트용 멤브레인막(86b)으로 샌드위치 결합시켜서 형성할 수 있다.The activated charcoal mat 86 may be formed by sandwiching powdered activated carbon 86a with two membrane membranes 86b for activated carbon mat.
또한, 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노 입자가 도포된 멤브레인막을 사용하여 항균능력을 부여할 수 있다.In addition, for antimicrobial performance inside the filter, a membrane of a membrane coated with silver nanoparticles can be used to impart antibacterial activity.
상기 활성탄매트(86) 추가 시 물맛 향상과 냄새, 잔류염소를 제거할 수 있으며, 미네랄 발생과 일부 중금속 제거 기능도 향상되는 이점이 있다.The addition of the activated charcoal mat (86) can improve the water taste, odor, and residual chlorine, and also has an advantage of improving minerals and removing some heavy metals.
키토산 분말(81a)이 중금속만을 제거할 수 있는 환경을 조성할 수도 있으며, 키토산 분말(81a)을 매트 단품 적용시 잔류염소 제거 기능이 없어 수돗물 물맛과 냄새가 발생하기 때문에 수질조건에 따라서 분말 활성탄(86a) 또는 미네랄 분말(88)을 혼합하여 매트를 구성하는 것이 필요하다.
The chitosan powder 81a may form an environment in which only the heavy metal can be removed. In addition, when the chitosan powder 81a is separately applied to the mat, there is no residual chlorine removing function and water taste and odor are generated. Therefore, 86a or the
상기 중금속 제거 소재층(81)은 100Mesh 이하의 크기인 키토산 분말(81a)을 포함하여 다수의 아민기를 가져 중금속 제거에 효율적일 수 있다. The heavy metal removal material layer 81 may include a plurality of amine groups including chitosan powder 81a having a size of 100 Mesh or less and thus may be effective in removing heavy metals.
상기 중금속 제거 소재층(81)은 100Mesh 이하의 크기인 키토산 분말(81a)과 분말형 활성탄(86a)를 포함할 수 있다.The heavy metal removal material layer 81 may include chitosan powder 81a and powdery activated carbon 86a having a size of 100 Mesh or less.
상기 중금속 제거 소재층(81)은 100Mesh 이하의 크기인 분말형태로 포함하여 다수의 아민기를 가져 중금속 제거에 효율적일 수 있으며, 100Mesh 이하의 크기인 미네랄 분말(88)도 포함하여 중금속 제거와 동시에 미네랄 발생도 가능하다.The heavy metal removal material layer 81 includes a powder having a size of 100 Mesh or less and can have a large number of amine groups and thus can be effective in removing heavy metals. Mineral impurities such as
이와 같이, 분말형 활성탄(86a)과 중금속 제거 소재인 키토산 분말(81a), 그리고 미네랄 분말(88)을 혼합시킴으로써 필터구조의 단순화가 가능하며, 불필요한 막의 제거로 통수환경도 개선될 수 있다.As described above, the filter structure can be simplified by mixing the powdered activated carbon 86a with the chitosan powder 81a and the
수 환경 특성에 따라 상기 분말형 활성탄(86a)과 중금속 제거 소재인 키토산 분말(81a), 미네랄 분말(88)의 혼합비율을 달리하여 정수기능을 달성할 수 있으며, 특히 활성탄과 키토산의 혼합환경에서 단품 소재 보다 중금속 제거율이 상승됨을 확인할 수 있었다. Depending on the water environment characteristics, the water-purifying function can be achieved by varying the mixing ratio of the powdery activated carbon 86a, the chitosan powder 81a and the
상기 멤브레인막(83)은 상기 키토산 분말로 이루어진 상기 중금속 소재층(81)으로부터 100mesh 이하의 키토산이 용출되는 것을 방지하고, 유입수가 통과할 수 있도록 사용된다.The membrane membrane 83 is used to prevent elution of chitosan of 100 mesh or less from the heavy metal material layer 81 made of the chitosan powder and to allow inflow water to pass therethrough.
또한, 오염수 이물질 및 일부 이온성 이물질을 제거할 수 있으며, 상기 중금속 제거 소재층(81)이 중금속만을 제거할 수 있는 환경을 조성할 수 있도록 기공 크기는 대략 0.01 내지 1um로 구성되는 것이 바람직하다.The pore size of the heavy metal removing material layer 81 is preferably about 0.01 to 1 μm so that the heavy metal removing material layer 81 can remove the heavy metal only, and can remove polluted water foreign substances and some ionic foreign substances. .
또한, 필터 내부의 항균성능을 위해 은나노입자가 도포된 멤브레인막을 사용하여 항균능력을 부여할 수 있다In addition, for antibacterial performance inside the filter, a membrane of a membrane coated with silver nanoparticles can be used to impart antibacterial ability
이제 도 9 및 도 10를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 모듈의 제조방법에 대해서 설명한다. Now, a method of manufacturing an eco-friendly water filter module for removing heavy metals according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS .
개략적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 제거용 친환경 정수 필터 의 제조장치는 소정의 열을 가하면서 가압하는 한쌍의 가압 롤러부(1, 3)와, 상기 한쌍의 가압 롤러(1, 3) 사이에 구성 소재를 공급하는 제 1 내지 제 N 공급롤러부(4, 5, 6...)와, 상기 제 1 공급롤러부(4)에서 공급되는 멤브레인막 웨브(13a)에 대해 중금속 제거 소재층(11a)을 형성하는 노즐(7a)가 형성된 중금속 제거소재 코팅부(7)와, 상기 한쌍의 가압 롤러(1, 3)를 통과하여 나온 중금속 제거용 친환경 정수 필터 매트(10, 20....)를 소정의 크기로 절단하는 절단부(8)와, 일정한 온도에서 건조하는 건조부(9) 및 를 포함하여 구성된다.In general, an apparatus for manufacturing an eco-friendly water filter for removing heavy metals according to an embodiment of the present invention includes a pair of
상기 제 1 내지 제 N 공급롤러부(4, 5, 6, ...)는 맴브레인막 웨브(13a), 부직포 웨브(15a) 또는 세디먼트막 웨브(17a), 활성탄 매트 웨브(26a)를 공급할 수 있다.The first to Nth
즉, 상기 제 1 공급롤러부(4)로부터 상기 멤브레인막 웨브(13a)가 공급되고(S110), 상기 제 1 멤브레인막 웨브(13a) 상에 키토산 또는 활성탄이 바인더, 충진재, 물과 혼합된 중금속 제거 소재가 분사되고(S120), 상기 분사된 중금속 제거 소재 위에 제 2 멤브레인막 웨브(13a)가 제 2 공급롤러부(5)로부터 공급된다(S130).That is, the
상기 제 2 멤브레인막 웨브(13a) 상에 세드먼트막 또는 부직포 웨브(15a, 17a)가 공급될 수 있다(S140).The second
상기 중금속 제거 소재에 대해 샌드위치된 제 1 및 제 2 멤브레인 막, 세드먼트막 또는 부직포 웨브가 한쌍의 가압 롤러부(1, 3) 사이에서 소정의 온도로 소정의 시간동안 가열 가압한다(S150). The first and second membranes sandwiched with the heavy metal removing material, the sandwich membrane or the nonwoven web are heated and pressed at a predetermined temperature between the pair of
상기 중금속 제거 소재층(11a)이 키토산 분말로 이루어지므로 100 내지 150℃ 온도에서 바람직하게는 약 15초 정도 눌러줌으로써 코팅하는 것이 바람직하다. Since the heavy metal removing
상기 코팅된 중금속 제거 매트(10, 20, 30....)를 절단기로 절단하고(S160), 자연건조하거나 60 내지 80℃ 로 건조하는 것이 바람직하다(S170).It is preferable to cut the coated heavy
상기 중금속 제거 소재는 10%의 바인더와, 7%의 펄프류, 물과 혼합되어 분사될 수 있다.The heavy metal removing material may be mixed with 10% of binder, 7% of pulp, and water.
여기서, 상기 가압 롤러부(1, 3)에서 100 내지 150℃ 의 온도를 공급하는 것은 가압에 의해서 수분을 배출하고 소재를 평탄화할 뿐만 아니라 혼합물을 건조시키고 막을 열융착시키기 위한 것이다.Here, supplying the temperature of 100 to 150 DEG C by the pressure roller unit (1, 3) is for discharging moisture by pressurization and not only flattening the material but also drying the mixture and heat-sealing the film.
즉, 바인더를 녹여 키토산, 활성탄을 고정화시킬 수 있다.That is, the binder can be melted to immobilize chitosan and activated carbon.
특히, 키토산이 160℃ 이상에서는 소실되기 때문에 160℃ 이하로 가급적 열을 가하는 시간이 짧을 수록 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 온도의 열을 가하는 시간은 약 15초 정도로 하며, 순도가 높을 수록 물의 흡수율이 높다.Particularly, since chitosan disappears at a temperature of 160 ° C or higher, the shorter the time for applying heat to 160 ° C or lower, the better. In an embodiment of the present invention, the time for applying the heat of the temperature is about 15 seconds, and the higher the purity, the higher the water absorption rate.
상기 바인더로서 키토산 자체를 이용할 수도 있으며, 막 또한 폴리류로 열유착만으로 봉합이 이루어질 수 있지만, 친환경적인 PP, PE, 펄프류를 이용할 수도 있다.Chitosan itself may be used as the binder, and the film may be sealed only by heat adhesion with a polyol, but environmentally friendly PP, PE, and pulp may also be used.
상기 멤브레인 막 웨브(13a)는 PE, PP PTFE 등 폴리류를 이용할 수 있다.The
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 멤브레인, 세디먼트막, 부직포 등을 추가하여 세디필터 기능에 의한 필터수를 감소시킬 수 있으며, 키토산 분말 자체에 대해 추가 가공없이 분말형태를 유지시키기 때문에 100% 가까이 중금속 제거 기능을 달성할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the number of filters due to the sedi filter function by adding a membrane, a sediment film, a nonwoven fabric, etc., and maintain the powder shape without further processing on the chitosan powder itself. % Can achieve a heavy metal removal function.
즉, 키토산 외 분말형태의 활성탄, 미네랄 세라믹, 음이온 제거 소재, 타 중금속 제거 소재 등을 첨가하여 적은 양을 이용하더라도 필터성능을 향상시킬 수 있어서 경제적이다.That is, the addition of chitosan powder-type activated carbon, mineral ceramics, anion removal material, and other heavy metal removal materials are economical because the filter performance can be improved even when a small amount is used.
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 : 중금속 제거용 친환경 정수필터 모듈
11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81 : 중금속 제거층
11a, 21a, 31a, 41a, 51a, 61a, 71a, 81a : 키토산 분말
26a, 56a, 66a, 86a : 활성탄 분말
13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83 : 멤브레인막
15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85 : 부직포층
26, 56, 66, 86 : 활성탄 매트
17, 27, 37, 47, 57, 67, 77, 87 : 세디먼트막
88 : 미네랄 분말10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80: Eco-friendly water filter module for heavy metal removal
11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81: Heavy metal removal layer
11a, 21a, 31a, 41a, 51a, 61a, 71a, 81a: chitosan powder
26a, 56a, 66a, 86a: Activated carbon powder
13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83: Membrane membrane
15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85:
26, 56, 66, 86: activated carbon mat
17, 27, 37, 47, 57, 67, 77, 87:
88: Mineral powder
Claims (12)
100mesh 이하의 분말형태의 키토산이 바인더, 충진재와 함께 코팅 형성된 중금속 제거 소재층;
상기 중금속 제거 소재층에 대해 샌드위치 결합된 멤브레인막; 및
상기 멤브레인막에 대해 샌드위치 결합된 부직포층을 포함하고,
상기 중금속 제거 소재층에는 분말형태의 활성탄 또는 미네랄 중 적어도 어느 하나는 포함하며,
상기 멤브레인막과 상기 부직포층 사이에는 중금속 제거 전처리 기능을 위한 세디먼트막을 더 포함하되, 상기 세디먼트막은 0.1 내지 10um의 기공을 갖추고,
상기 키토산은 탈아세틸화가 80% 이상 진행된 것이며, 상기 멤브레인막은 중금속만을 제거할 수 있는 환경 조성을 위해 0.01 내지 1um의 기공으로 구성되는 중금속 제거용 친환경 정수필터 모듈.In the form of a flexible mat,
A heavy metal removal material layer formed by coating a powdery chitosan with 100mesh or less in combination with a filler;
A membrane membrane sandwiched with the heavy metal removal material layer; And
And a non-woven layer sandwiched with the membrane membrane,
The heavy metal removal material layer contains at least one of powdery activated carbon or minerals,
And a sediment membrane for pretreating the heavy metal between the membrane membrane and the nonwoven fabric layer, wherein the sediment membrane has pores of 0.1 to 10 um,
The eutectic filter module for removing heavy metals according to claim 1, wherein the chitosan has a deacetylation degree of 80% or more, and the membrane membrane is composed of pores having a pore size of 0.01 to 1 μm for the purpose of creating an environment capable of removing only heavy metals.
상기 멤브레인막과 상기 세디먼트막 사이에 활성탄 매트가 더 배치되는 중금속 제거용 친환경 정수필터 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein an activated carbon mat is further disposed between the membrane membrane and the sediment membrane.
상기 멤브레인막과 상기 부직포층 사이에 활성탄 매트가 더 배치되는 중금속 제거용 친환경 정수필터 모듈.
The method according to claim 1,
And an activated carbon mat is further disposed between the membrane membrane and the nonwoven fabric layer.
상기 활성탄 매트는 미네랄이 더 함유된 중금속 제거용 친환경 정수필터 모듈.
The method according to claim 6,
The activated carbon mat is an eco-friendly water filter module for removing heavy metals further containing minerals.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020150078940A KR101692357B1 (en) | 2015-06-04 | 2015-06-04 | A water purification filter for removal of heavy metals and method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150078940A KR101692357B1 (en) | 2015-06-04 | 2015-06-04 | A water purification filter for removal of heavy metals and method thereof |
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| KR20160142987A KR20160142987A (en) | 2016-12-14 |
| KR101692357B1 true KR101692357B1 (en) | 2017-01-03 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2004314064A (en) * | 2003-04-17 | 2004-11-11 | Bluecher Gmbh | Adsorption filter material with high adsorption capacity and low breakthrough behavior |
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| JPH08132037A (en) * | 1994-11-07 | 1996-05-28 | Tadamasa Nakamura | Filter part of water purifier |
| JPH10180022A (en) * | 1996-10-31 | 1998-07-07 | Tennex:Kk | Filter and its production |
-
2015
- 2015-06-04 KR KR1020150078940A patent/KR101692357B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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