KR102049150B1 - 유수분리필터 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

저비용으로 단시간에 제조가능한 우수한 성능의 유수분리필터 및 그의 제조방법이 제안된다. 본 발명에 따른 유수분리필터는 정화대상물의 이동이 가능한 개구부를 포함하는 기판 및 기판의 표면에 형성된 유수분리막으로서, 소수성 및 친유성을 나타내는 제1분리막, 및 소수성 및 소유성을 나타내는 제2분리막을 포함하는 유수분리막을 포함한다.

Description

유수분리필터 및 그의 제조방법{OIL-WATER SEPARATION FILTER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 유수분리필터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저비용으로 단시간에 제조가능한 우수한 성능의 유수분리필터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 산업분야에서 환경적인 이슈로 인하여 유수분리막에 대한 관심이 급증하고 있다. 이에 다양한 방법을 통해 유수분리를 위한 장치와 필터 등이 제조, 개발되고 있으나, 기술적인 문제로 유수분리막의 성능과 처리능력 및 처리시간의 한계를 보이고 있다.
유수분리막은 바다생태계의 큰 위험이 되고 있는 유조선의 기름 유출 및 해안인근에 위치한 정유공장 및 저장고에서의 기름 유출에 의한 수중오염의 적극적인 기름 제거 및 재사용을 위해 반드시 필요한 분리막으로, 환경오염대응을 위한 분리막 뿐 아니라, 시설 내 기름보일러 사용에 의해 배출구에 요구되는 유수분리조 및 동물성 기름이 배출되는 식당의 하수시설, 분리소재 최대 시장 규모를 가지는 자동차의 연료필터에 요구되는 유화수분 분리막, 천연적으로 생산된 각종 석유기반 물질의 이송 전 수분제거, 정유플랜트의 유수분리 공정 등에 다양하게 적용가능하다.
기름과 물은 그 비중의 차이로 인하여, 장시간 방치 시 기름이 부상하기 때문에 물리적 분리를 통해 유수분리가 가능하며, 이는 현재 가장 널리 활용되는 방법이다. 그러나, 이 방법은 유수분리에 장시간이 요구되고, 완벽한 분리가 되지 않는 단점이 있다. 또한 기존에 점성이 높은 기름을 가열하여 점도를 낮추어 비중 차이를 증가시켜 유수분리를 하거나, 물이나 기름과 반응하여 고형성 혹은 비중이 증가되는 화학적 처리를 통해 침강을 시켜 분리하는 방법이 있으나, 모두 비중차를 이용한 물리적 방법으로 장시간이 요구되며 물이나 기름의 재사용이 어려우며, 이차 오염 물질의 발생을 초래하게 된다.
이에 따라 최근에는, 물과 기름의 선택적 투과도를 이용한 분리막 및 필터의 개발을 통한 효과적이며 확실한 유수분리에 대한 기술과 연구가 개발되고 있다. 선택적 투과를 이용하여 기름과 물을 분리하는 유수분리막은 물에 대해서는 표면에너지가 낮은 초소수성이면서 기름에 대해서는 표면에너지가 높은 초친유성의 필터를 이용하여 기름은 통과시키고 물은 거르는 방법과, 그 반대로 물에 대해 표면에너지가 높은 친수성 혹은 초친수성 필터를 이용하여 물은 통과시키고 필터 사이에 형성된 수막에 의해 기름은 통과시키지 않는 방법이다.
이러한 방법에서는 제조공법의 편의상 초친수화 필터를 이용하는 경우가 많다. 종래에 친수성 내지 초친수성 표면을 형성시키는 방법으로는 습식 식각 (wet etching), UV 처리 또는 이온 처리 등을 이용하여 표면에 친수기의 화학적 처리나, 표면의 거칠기를 증가시키는 방법이 활용되고 있다.
그러나, 일반 물질의 표면에 형성된 친수성은 공기 중의 물 분자 또는 탄화수소와 같은 미세 입자와 쉽게 결합하려는 경향을 가지게 되고, 이러한 결합이 이루어지면 표면에너지가 낮아지면서 친수성이 상실되어, 시간이 지남에 따라 친수성의 기능이 쉽게 사라지는 단점이 있다.
반면에 물에 대한 표면에너지를 높여 소수화 혹은 초소수화를 만드는 경우, 상대적으로 장시간 특성이 유지되는 장점이 있고, 보다 완벽한 유수분리가 가능한 장점이 있어 보다 효과적이나, 제조방법이 단순하지 않다.
따라서, 친환경적으로 제조할 수 있으면서도 단시간에 효과적으로 유수분리가 가능한 필터에 대한 기술개발이 요청되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 저비용으로 단시간에 제조가능한 우수한 성능의 유수분리필터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 유수분리필터는 정화대상물의 이동이 가능한 개구부를 포함하는 기판; 및 기판의 표면에 형성된 유수분리막으로서, 소수성 및 친유성을 나타내는 제1분리막, 및 소수성 및 소유성을 나타내는 제2분리막을 포함하는 유수분리막;을 포함한다.
기판은 섬유메쉬, 메탈메쉬, 유기계메쉬, 고분자메쉬 및 세라믹메쉬 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1분리막은 CxHy, CxFyHz, SxFyHz, NxFyHz, CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물(x, y 및 z는 1 내지 30 사이의 정수이다)을 포함할 수 있다.
제2분리막은 제2분리막은 CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물(x 및 y는 1 내지 30 사이의 정수이다)을 포함할 수 있다.
제1분리막은 기판의 정화대상물이 투입되는 제1면에 위치하고, 제2분리막은 정화대상물이 투과되는 제2면에 위치할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 정화대상물의 이동이 가능한 개구부를 포함하는 기판 및 기판의 표면에 형성된 유수분리막으로서, 소수성 및 친유성을 나타내는 제1분리막 및 소수성 및 소유성을 나타내는 제2분리막을 포함하는 유수분리막을 포함하는 유수분리필터를 포함하는 기름회수장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 정화대상물의 이동이 가능한 개구부를 포함하는 기판 및 기판의 표면에 형성된 유수분리막으로서, 소수성 및 친유성을 나타내는 제1분리막 및 소수성 및 소유성을 나타내는 제2분리막을 포함하는 유수분리막을 포함하는 유수분리필터를 포함하는 물회수장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 정화대상물의 이동이 가능한 개구부를 포함하는 기판의 제1면에, CxHy, CxFyHz, SxFyHz, 및 NxFyHz 중 적어도 하나의 가스와 CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물 가스(x, y 및 z는 1 내지 30 사이의 정수이다)를 동시에 공급하여 플라즈마 처리하여 제1분리막을 형성하는 제1단계; 및 기판의 제2면에 CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물 가스(x 및 y는 1 내지 30 사이의 정수이다)를 플라즈마 처리하여 제2분리막을 형성하는 제2단계;를 포함하는 유수분리필터 제조방법이 제공된다.
플라즈마는 대기압 저온 플라즈마일 수 있다.
제1분리막 및 제2분리막은 플라즈마 처리에 의해 나노구조 및 마이크로 구조 중 적어도 하나의 구조가 표면에 형성될 수 있다.
플라즈마 발생원은 전원이 10 KHz 내지 40MHz일 수 있다.
본 발명에 따르면, 수분 내외의 짧은 시간의 표면 처리를 통하여 필터 기판의 선택적 기능화가 가능하기 때문에, 유수분리필터의 대량 생산을 통한 제조가 가능하여 유수분리필터의 대면적화 및 저가화를 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 유수분리필터는 필터방식의 유수분리장치에 사용되는 이외에 유수분리막을 다른 장치에도 장착이 용이하여 다른 방식의 유수분리장치에도 추가장착이 가능하므로 다양한 응용이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유수분리필터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유수분리필터의 단면도이다.
도 3a는 소수성 및 친유성 처리한 기판표면에서의 물방울 및 기름방울의 거동을 도시한 도면들이고, 도 3b는 소수성 및 소유성 처리한 기판표면에서의 물방울 및 기름방울의 거동을 도시한 도면들이다.
도 4a는 기판 표면의 전자현미경 이미지 및 그 확대도이고, 도 4b는 소수성 및 친유성 처리한 기판표면의 전자현미경 이미지 및 그 확대도이며 도 4c는 소수성 및 소유성 처리한 기판표면의 전자현미경 이미지 및 그 확대도이다.
도 5a는 유수분리를 위한 유수분리필터가 장착된 수조의 좌측에 물과 기름의 혼합물을 투입하는 것을 도시한 도면이고, 도 5b는 유수분리막이 소수성 및 친유성 처리된 유수분리필터를 이용하여 물과 기름을 분리하기 위해 물-기름 혼합물을 투입한 것을 도시한 도면이며, 도 5c는 유수분리필터를 이용하여 물과 기름을 분리한 후 소수성 및 소유성 처리된 유수분리필터에 의해 분리가 완료된 것을 도시한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 플라즈마 처리된 유수분리필터의 제1분리막과 제2분리막의 표면성분 분석도들이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유수분리필터 제조방법을 수행하기 위한 유수분리필터 제조장치의 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유수분리필터의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유수분리필터의 단면도이다. 본 발명의 일측면에 따른 유수분리필터(100)는 정화대상물의 이동이 가능한 개구부를 포함하는 기판(110); 및 기판(110)의 표면에 형성된 유수분리막(121, 122)으로서, 소수성 및 친유성을 나타내는 제1분리막(121) 및 소수성 및 소유성을 나타내는 제2분리막(122)을 포함하는 유수분리막(121, 122);을 포함한다.
본 발명에 따른 유수분리필터(100)는 정화대상물이 통과할 수 있는 개구부를 갖는 기판 상에 물과 기름을 분리할 수 있도록 유수분리막이 형성되어 있는 필터이다. 도 1을 참조하면, 유수분리필터(100)의 좌측으로 정화대상물이 유입되고, 유수분리필터(100)를 통과하여 정화대상물이 배출되게 된다. 이때, 유수분리필터(100)의 양측면에 형성된 유수분리막(121, 122)에 의해 물과 기름을 분리할 수 있게 된다.
본 발명의 유수분리필터(100)에 사용될 수 있는 기판(110)으로는 정화대상물이 통과할 수 있는 개구부가 형성된 것이라면 어떤 것이든 사용될 수 있다. 기판(110)은 메쉬형태의 기판이 사용될 수 있는데, 예를 들면 섬유메쉬, 메탈메쉬, 유기계메쉬, 고분자메쉬 및 세라믹메쉬 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 기판(110)은 개구부를 포함하는데, 개구부는 크기나 형상에 제한이 없으나 정화대상물의 처리용량과 분리성능에 따라 선택될 수 있다.
유수분리필터(100)는 기판(110) 상에 유수분리를 위한 유수분리막(121, 122)을 포함하는데, 물과 기름의 분리를 위하여 제1분리막(121) 및 제2분리막(122)의 특성은 서로 다르게 제어되는 것이 바람직하다. 예를 들어 제1분리막(121)은 소수성 및 친유성을 나타내고, 제2분리막(122)은 소수성 및 소유성을 나타낼 수 있다. 이 경우, 제1분리막(121)으로 유입된 정화대상물에서 물은 제1분리막(121)의 소수성 특성상 유수분리필터(100)를 통과하지 못하게 되고, 정화대상물의 기름은 친유성 특성상 유수분리필터(100)를 통과하게 된다. 통과된 기름은 제2분리막(122)의 소유성 특성상 다시 유수분리필터(100)를 통과하지 못하므로 도 2를 기준으로 하면 유수분리필터(100)의 좌측에는 물이 남게 되고, 우측에는 유수분리필터(100)를 투과한 기름이 남게 되어 물과 기름이 완벽하게 분리될 수 있다. 유수분리필터(100)는 제1분리막(121) 및 제2분리막(122)을 포함하는 것으로 하였으나, 이와 달리 제1분리막(121)만을 포함하는 경우에도 물과 기름의 분리가 가능하다.
제1분리막(121)은 CxHy, CxFyHz, SxFyHz, NxFyHz, CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물(x, y 및 z는 1 내지 30 사이의 정수이다)을 포함할 수 있고, 제2분리막(122)은 CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물(x 및 y는 1 내지 30 사이의 정수이다)을 포함할 수 있다. 불소화합물의 일반식 중 x 및 y는 각각 플라즈마 처리에 사용하는 원료가스의 종류에 따라 상이하다.
불소화합물을 포함하는 제1분리막(121) 및 제2분리막(122)는 각각 소수성 및 친유성과 소수성 및 소유성을 나타내는데, 친유성을 나타내는 제1분리막(121)과 달리 CxHy를 포함하지 않는 제2분리막(122)은 소유성을 나타내게 되어 각각 유수분리필터(100)의 양측에 형성되면 물과 기름을 완벽하게 분리하는 유수분리막(121, 122)으로 기능하게 된다.
이러한 유수분리막(121, 122)은 다음과 같은 방법을 수행하여 기판(110)에 형성할 수 있다. 본 실시예에 따른 유수분리필터 제조방법은 정화대상물의 이동이 가능한 개구부를 포함하는 기판의 제1면에, CxHy, CxFyHz, SxFyHz, 및 NxFyHz 중 적어도 하나의 가스와 CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물 가스를 동시에 공급하여 플라즈마 처리하여 제1분리막을 형성하는 제1단계; 및 기판의 제2면에 CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물 가스를 플라즈마 처리하여 제2분리막을 형성하는 제2단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 유수분리필터 제조방법에서는 기판(110) 표면을 플라즈마 처리하여 고분자막을 형성하여 유수분리막(121, 122)을 형성한다. 본 발명에서는 특히 대기압 플라즈마 처리가 가능한데, 대기압 플라즈마 처리 장치는 고비용과 이동에 용이하지 않은 진공 펌프 장치 등이 필요하지 않으므로 이동성 및 간편한 장치 구성의 장점이 있다. 또한, 열린 공간에서 사용이 가능하기 때문에, 실시간 처리 및 대면적화가 가능하며, 사용 기체에 따라 표면의 기능화를 자유롭게 제어할 수 있는 특징을 가지고 있다. 플라즈마 발생원은 전원이 10 KHz 내지 40MHz일 수 있다.
또한 종래 유수분리를 위한 표면처리를 식각이나 패터닝이 아닌 단시간의 플라즈마 처리를 하기 때문에 열에 강한 메탈메쉬 및 세라믹메쉬 이외에도, 부직포와 같은 섬유메쉬, 유기계메쉬 또는 고분자메쉬 등의 기판에도 유수분리막 형성이 가능하여 유수분리필터의 대량생산 및 저가화가 가능하다.
본 방법에서는 공기, 헬륨(Helium) 또는 아르곤(Argon)과 같은 불활성 기체로 발생된 플라즈마에 CxFy, SxFy, 또는 NxFy과 같은 불소포함 가스 및 CHx 가스를 혼합시켜 쉽고 빠르게 기판(110) 표면에 소수화와 함께 표면 구조화가 가능하다. 플라즈마 처리에 사용되는 가스는 공기, 헬륨 및 아르곤 이외에도 다양한 가스를 사용할 수 있다.
C4H5를 원료가스로 하여 플라즈마 처리한 경우, 플라즈마 발생원에서 전기장에 의해 가속된 전자는 하기 반응식에 따라 CxFy 계열의 고분자 화합물을 형성할 수 있다.
C4F8 + e → 2C2F4 + e
C2F4 + e → 2CF2 + e
C2F4 + e → C2F3+ + F + 2e
C2F4 + e → CF+ + CF3 + 2e
CF3 → CF2 + F + e
상기 반응식은 C4F8 가스를 예로 들었으나 이와 유사한 불소화합물인 SxFy, NxFy도 유사하게 플라즈마 처리하여 기판(110) 표면에 불소화합물을 형성할 수 있다.
이 때, CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물을 플라즈마 처리한 경우 소수성 및 수유성을 나타내는 유수분리막이 형성될 수 있고, CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물에 CHz를 추가하여 플라즈마 처리하는 경우 CxFyHz, SxFyHz 및 NxFyHz 중 적어도 하나의 불소화합물이 형성되어 소수성 및 친유성을 나타내는 유수분리막이 형성될 수 있다.
도 3a는 소수성 및 친유성 처리한 기판표면에서의 물방울 및 기름방울의 거동을 도시한 도면들이고, 도 3b는 소수성 및 소유성 처리한 기판표면에서의 물방울 및 기름방울의 거동을 도시한 도면들이다. 도 3a를 참조하면, 표면처리되어 유수분리막이 형성된 기판 표면의 물방울은 투과하지 않고, 기름방울은 기판을 투과하는 것을 확인할 수 있다. 이와 달리 소수성 및 소유성 처리된 기판 상에서는 물방울 및 기름방울 모두 투과하지 않는 것을 확인할 수 있다(도 3b).
도 4a는 기판 표면의 전자현미경 이미지 및 그 확대도이고, 도 4b는 소수성 및 친유성 처리한 기판표면의 전자현미경 이미지 및 그 확대도이며 도 4c는 소수성 및 소유성 처리한 기판표면의 전자현미경 이미지 및 그 확대도이다. 도 4a는 기판에 유수분리막을 형성하기 전의 표면 이미지인데, 표면처리가 되지 않아 표면은 매끈한 것을 알 수 있다. 그러나, 표면에 유수분리막이 각각 형성된 도 4b 및 도 4c의 경우 표면에 마이크로 단위의 구조체가 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
즉, 기판 표면에 유수분리막이 형성될 때 플라즈마 처리에 의해 형성된 고분자 막에 마이크로 구조가 형성되어 유수분리막의 소수성/소유성/친유성 특성을 더욱 극대화할 수 있다. 본 실험에서는 유수분리막이 마이크로 구조를 나타내나, 플라즈마 처리 또는 사용되는 불소화합물의 종류나 농도 및 특성에 따라 나노구조를 나타낼 수도 있다.
도 5a는 유수분리를 위한 유수분리필터가 장착된 수조의 좌측에 물과 기름의 혼합물을 투입하는 것을 도시한 도면이고, 도 5b는 유수분리막이 소수성 및 친유성 처리된 유수분리필터를 이용하여 물과 기름을 분리하기 위해 물-기름 혼합물을 투입한 것을 도시한 도면이며, 도 5c는 유수분리필터를 이용하여 물과 기름을 분리한 후 소수성 및 소유성 처리된 유수분리필터에 의해 분리가 완료된 것을 도시한 도면이다.
도 5a와 같이 유수분리필터의 한쪽으로 물과 기름의 혼합물을 투입하여 분리 할 때 기판 상에 형성된 유수분리막의 특성에 따라 다르게 분리가 된다. 도 5b에서는 유수분리필터의 좌측으로 물과 기름의 혼합물이 투입되었고, 시간이 흐름에 따라 도 5c와 같이 좌측에는 물이 잔존하고, 수조의 우측에는 기름이 잔존하게 되어 물과 기름이 분리되었음을 알 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 각각 플라즈마 처리된 유수분리필터의 제1분리막과 제2분리막의 표면성분 분석도들이다. 소수성 및 친유성을 나타내는 제1분리막과 소수성및 소유성을 나타내는 제 2분리막의 성분이 서로 다름을 확인할 수 있다.
분리막의 특성에 따라 물과 기름의 혼합물인 정화대상물의 투입구는 변경이 가능하며, 배출구를 통해 물과 기름을 따로 배출할 수도 있다.
본 발명에 다른 유수분리필터를 사용하는 유수분리장치는 유수분리를 위한 별도의 전원부가 요구되지 않는 무동력시스템이다. 유수분리필터만으로도 정화대상물의 물과 기름을 완벽하게 분리할 수 있으므로 해양 방제시설 및 사후 처리나 기존 유수분리기에 삽입되어 적용가능하다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유수분리필터 제조방법을 수행하기 위한 유수분리필터 제조장치의 모식도이다. 유수분리필터 제조방법을 수행하기 위하여, 10 KHz ~ 40 MHz 의 주파수를 갖는 전원 장치와 연결된 대기압 플라즈마 발생원 그리고 Air, He 혹은 Ar 가스와 같은 불활성 기체를 1 ~ 100 lpm 을 투입하여 대기압 플라즈마를 발생 유지하고, CxFy (혹은 SxFy, NxFy 등 F를 포함하는 기체) 및 CxHy 가스를 추가로 소량 (1 ~ 100 sccm) 주입하여 소기의 목적을 달성하기 위한 반응성을 높인다. 플라즈마를 발생시키기 위한 전원 장치의 주파수가 1 MHz 를 상회하여 임피던스 정합이 필요한 경우 별도의 임피던스 정합 장치를 전원 장치와 플라즈마 발생원 사이에 위치할 수 있다. 실시예로 서 바람직하게는 C4F8 및 CH4 가스를 제시 하였지만 플라즈마 방전을 통한 폴리머 형성 시 유사한 특성을 나타내는 CxFy 및 CxHy 가스의 사용 또한 가능하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 정화대상물의 이동이 가능한 개구부를 포함하는 기판 및 기판의 표면에 형성된 유수분리막으로서, 소수성 및 친유성을 나타내는 제1분리막 및 소수성 및 소유성을 나타내는 제2분리막을 포함하는 유수분리막을 포함하는 유수분리필터를 포함하는 기름회수장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 정화대상물의 이동이 가능한 개구부를 포함하는 기판 및 기판의 표면에 형성된 유수분리막으로서, 소수성 및 친유성을 나타내는 제1분리막 및 소수성 및 소유성을 나타내는 제2분리막을 포함하는 유수분리막을 포함하는 유수분리필터를 포함하는 물회수장치가 제공된다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. 정화대상물의 이동이 가능한 개구부를 포함하는 기판; 및
    상기 기판의 표면에 형성된 유수분리막으로서, CxHy, CxFyHz, SxFyHz, NxFyHz, CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물(x, y 및 z는 1 내지 30 사이의 정수이다)을 포함하여 소수성 및 친유성을 나타내는 제1분리막, 및 CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물(x 및 y는 1 내지 30 사이의 정수이다)을 포함하여 소수성 및 소유성을 나타내는 제2분리막을 포함하는 유수분리막;을 포함하는 유수분리필터로서,
    상기 제2분리막은 CxHy를 포함하지 않아 소유성을 나타내고,
    상기 제1분리막 및 상기 제2분리막은 플라즈마 처리에 의해 소수성, 소유성 및 친유성 중 적어도 하나의 기능을 향상시키는 나노구조 및 마이크로 구조 중 적어도 하나의 구조가 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 유수분리필터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은 섬유메쉬, 메탈메쉬, 유기계메쉬, 고분자메쉬 및 세라믹메쉬 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유수분리필터.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1분리막은 상기 기판의 정화대상물이 투입되는 제1면에 위치하고,
    상기 제2분리막은 상기 정화대상물이 투과되는 제2면에 위치하는 것을 특징으로 하는 유수분리필터.
  6. 정화대상물의 이동이 가능한 개구부를 포함하는 기판 및 상기 기판의 표면에 형성된 유수분리막으로서, CxHy, CxFyHz, SxFyHz, NxFyHz, CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물(x, y 및 z는 1 내지 30 사이의 정수이다)을 포함하여 소수성 및 친유성을 나타내는 제1분리막 및 CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물(x 및 y는 1 내지 30 사이의 정수이다)을 포함하여 소수성 및 소유성을 나타내는 제2분리막을 포함하는 유수분리막을 포함하는 유수분리필터를 포함하는 기름회수장치로서,
    상기 제2분리막은 CxHy를 포함하지 않아 소유성을 나타내고,
    상기 제1분리막 및 상기 제2분리막은 플라즈마 처리에 의해 소수성, 소유성 및 친유성 중 적어도 하나의 기능을 향상시키는 나노구조 및 마이크로 구조 중 적어도 하나의 구조가 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 기름회수장치.
  7. 정화대상물의 이동이 가능한 개구부를 포함하는 기판 및 상기 기판의 표면에 형성된 유수분리막으로서, CxHy, CxFyHz, SxFyHz, NxFyHz, CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물(x, y 및 z는 1 내지 30 사이의 정수이다)을 포함하여 소수성 및 친유성을 나타내는 제1분리막 및 CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물(x 및 y는 1 내지 30 사이의 정수이다)을 포함하여 소수성 및 소유성을 나타내는 제2분리막을 포함하는 유수분리막을 포함하는 유수분리필터를 포함하는 물회수장치로서,
    상기 제2분리막은 CxHy를 포함하지 않아 소유성을 나타내고,
    상기 제1분리막 및 상기 제2분리막은 플라즈마 처리에 의해 소수성, 소유성 및 친유성 중 적어도 하나의 기능을 향상시키는 나노구조 및 마이크로 구조 중 적어도 하나의 구조가 표면에 형성되는 특징으로 하는 물회수장치.
  8. 정화대상물의 이동이 가능한 개구부를 포함하는 기판의 제1면에, CxHy, CxFyHz, SxFyHz, 및 NxFyHz 중 적어도 하나의 가스와 CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물 가스(x, y 및 z는 1 내지 30 사이의 정수이다)를 동시에 공급하여 대기압 저온 플라즈마 처리하여 소수성 및 친유성을 나타내는 제1분리막을 형성하는 제1단계; 및
    상기 기판의 제2면에 CxFy, SxFy 및 NxFy 중 적어도 하나의 불소화합물 가스(x 및 y는 1 내지 30 사이의 정수이다)를 대기압 저온 플라즈마 처리하여 소수성 및 소유성을 나타내는 제2분리막을 형성하는 제2단계;를 포함하는 유수분리필터 제조방법으로서,
    상기 제2분리막은 CxHy를 포함하지 않아 소유성을 나타내고,
    상기 제1분리막 및 상기 제2분리막은 플라즈마 처리에 의해 소수성, 소유성 및 친유성 중 적어도 하나의 기능을 향상시키는 나노구조 및 마이크로 구조 중 적어도 하나의 구조가 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 유수분리필터 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 8에 있어서,
    플라즈마의 발생원은 전원이 10 KHz 내지 40MHz인 것을 특징으로 하는 유수분리필터 제조방법.
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KR20210085808A (ko) 2019-12-31 2021-07-08 수상에스티(주) 나노 구조체 유수분리필터의 제작 방법 및 모듈
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113683158B (zh) * 2021-08-20 2023-03-21 四川大学 一种基于复合材料的油水分离装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101351513B1 (ko) * 2012-06-28 2014-01-16 포항공과대학교 산학협력단 물과 기름을 선택적으로 분리할 수 있는 극소수성 여과 구조물
KR101489584B1 (ko) * 2013-06-25 2015-02-06 부산대학교 산학협력단 다공성 유수분리막 및 이를 이용한 오일 분리 방법과 장치
KR101554865B1 (ko) * 2013-06-26 2015-09-22 한국과학기술원 초친유성 표면, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 수용액내 포함된 기름의 분리 방법
KR101726402B1 (ko) * 2014-03-17 2017-04-26 한국과학기술연구원 유수분리 구조체 및 그 제조방법, 유수분리 장치, 및 상기 유수분리 장치를 이용한 유수분리방법
KR102290346B1 (ko) * 2014-11-10 2021-08-18 주식회사 아모그린텍 소수성 및 소유성 멤브레인과 그의 제조 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210085808A (ko) 2019-12-31 2021-07-08 수상에스티(주) 나노 구조체 유수분리필터의 제작 방법 및 모듈
KR20220054473A (ko) 2020-10-22 2022-05-03 전북대학교산학협력단 유수 분리 필터 및 그의 제조 방법

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