KR102558393B1 - Antibacterial and antiviral CuBTC-PP and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
항균·항바이러스용 CuBTC-PP 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 폴리프로필렌(Polypropylene) 재질의 헤파(HEPA, High Efficiency Particulate Air) 필터 표면에 코팅된 구리-1,3,5-벤젠트리카르복실산(Cu-1,3,5-Benzenetricarboxylic acid, Cu-BTC)을 포함하는 신규한 항균·항바이러스 물질과 PP에 코팅하는 방법에 관한 것이다. It relates to CuBTC-PP for antibacterial/antiviral use and its manufacturing method, and in detail, to a novel antibacterial/antiviral material including copper-1,3,5-benzenetricarboxylic acid (Cu-BTC) coated on the surface of a HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter made of polypropylene and a method for coating PP.
Description
본 발명은 항균·항바이러스용 CuBTC-PP 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 폴리프로필렌(Polypropylene) 재질의 헤파(HEPA, High Efficiency Particulate Air) 필터 표면에 코팅된 구리-1,3,5-벤젠트리카르복실산(Cu-1,3,5-Benzenetricarboxylic acid, Cu-BTC)을 포함하는 신규한 항균·항바이러스 물질과 폴리프로필렌(Polypropylene)에 코팅하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to CuBTC-PP for antibacterial/antiviral use and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a novel antibacterial/antiviral material containing copper-1,3,5-benzenetricarboxylic acid (Cu-BTC) coated on the surface of a HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter made of polypropylene and a method for coating the polypropylene.
최근 코로나바이러스로 인해 전 세계적으로 감염자와 사망자가 속출하면서 대유행으로 번지는 추세로서 실내 공기질에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만 현재 개발된 공기청정기는 바이러스와 세균을 처리할 수 있는 특화 공정이 없는 상황으로 항균 및 항바이러스 처리가 가능한 필터 또는 장치를 보유하고 있는 청정기 개발이 절실하다. Recently, as the number of infections and deaths worldwide due to the coronavirus continues to spread, interest in indoor air quality is increasing. However, currently developed air purifiers do not have a specialized process capable of treating viruses and bacteria, so it is urgent to develop a purifier that has filters or devices capable of antibacterial and antiviral treatment.
한편, 공기청정기는 물리적으로 미세먼지를 제거하기 위해 HEPA 필터를 대부분 적용하고 있으며, 일부 병원균 등이 HEPA 필터에 걸러지나, 살처분 기능이 없어 HEPA 필터가 오히려 병원균의 증식처로 이용될 수 있다. On the other hand, most air purifiers apply HEPA filters to physically remove fine dust, and some pathogens are filtered out by HEPA filters, but they do not have a killing function, so HEPA filters can rather be used as a breeding ground for pathogens.
일반적으로 구리의 항균·항바이러스 기능은 잘 알려져 있으며, 구리에 의한 세균 및 바이러스 살처분은 두 가지 메커니즘으로 설명하고 있다. 첫째, 구리와 병원균의 직접 접촉에 의한 살균(예, 세포막이 구리이온에 의해 비극성화되면서 파괴), 둘째, 구리에 의해 생성되는 반응성이 탁월한 산화제(예, 하이드록실 라디칼)에 의한 살균 효과를 꼽을 수 있다.In general, the antibacterial and antiviral functions of copper are well known, and the killing of bacteria and viruses by copper is explained by two mechanisms. First, sterilization by direct contact between copper and pathogens (e.g., destruction of cell membranes by making them non-polarized by copper ions), and second, sterilization by highly reactive oxidants (e.g., hydroxyl radicals) generated by copper.
하지만, 구리는 대기 중에 노출되면 산화되면서 기능을 상실하는 사례가 많고, 나노 형태의 구리는 뭉치는 현상이 발생하는 문제가 있어, 여전히 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다. However, there are many cases in which copper loses its function while being oxidized when exposed to the air, and nano-shaped copper has a problem of aggregation, so technology development is still required.
이에, 본 발명자들은 HEPA 필터에 항균·항바이러스 기능이 있는 CuBTC를 코팅하여 기존의 HEPA 필터의 미세먼지 제거 기능 이외에 항균·항바이러스 기능도 갖는 복합 기능 필터를 개발하였다. Accordingly, the present inventors developed a multifunctional filter having antibacterial and antiviral functions in addition to the fine dust removal function of the existing HEPA filter by coating the HEPA filter with CuBTC having antibacterial and antiviral functions.
따라서, 본 발명은 상기한 실정을 고려하여 종래 기술들에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점들을 해결하고자 하는 것으로서, 구리이온(Cu2+)과 H3BTC를 반응시켜 금속 유기체(Metal-organic framework, MOF)인 CuBTC 적용하여 산화되는 문제와 뭉치는 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. Therefore, the present invention is intended to solve various drawbacks and problems caused by the prior art in consideration of the above situation, and to solve the problem of oxidation and aggregation by applying CuBTC, which is a metal-organic framework (MOF) by reacting copper ions (Cu 2+ ) with H 3 BTC.
또한, CuBTC는 분말형태여서 직접 적용하기 어려운 문제를 기질인 폴리프로필렌(Polypropylene) 재질의 헤파(HEPA, High Efficiency Particulate Air) 필터 표면에 CuBTC를 코팅하여 분말형태 운영으로 인한 CuBTC의 손실을 줄이고 구리의 산화를 방지하여 세균 및 바이러스의 안정적 처리를 가능케 하는 것을 목적으로 한다. In addition, CuBTC is in powder form, so it is difficult to apply directly. The purpose is to coat the surface of the HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter made of polypropylene, which is the substrate, with CuBTC to reduce the loss of CuBTC due to operation in powder form and prevent oxidation of copper to enable stable treatment of bacteria and viruses.
또한, HEPA 필터에 항균·항바이러스 기능이 있는 CuBTC를 코팅하여 기존의 HEPA 필터의 미세먼지 제거 기능 이외에 항균·항바이러스 기능도 갖는 복합 기능 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, by coating the HEPA filter with CuBTC, which has antibacterial and antiviral functions, it aims to provide a multifunctional filter that has antibacterial and antiviral functions in addition to the fine dust removal function of the existing HEPA filter.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴리프로필렌(Polypropylene) 재질의 헤파(HEPA, High Efficiency Particulate Air) 필터 표면에 코팅된 구리-1,3,5-벤젠트리카르복실산(Cu-1,3,5-Benzenetricarboxylic acid, Cu-BTC)을 포함하는, 항균·항바이러스 물질이 제공된다. In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, copper-1,3,5-benzenetricarboxylic acid coated on the surface of a HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter made of polypropylene (Cu-1,3,5-Benzenetricarboxylic acid, Cu-BTC) is provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구리-1,3,5-벤젠트리카르복실산(Cu-1,3,5-Benzenetricarboxylic acid)은, 구리이온(Cu+2)과 H3BTC를 반응시켜 제조한 금속 유기체일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the copper-1,3,5-benzenetricarboxylic acid (Cu-1,3,5-Benzenetricarboxylic acid) may be a metal organism prepared by reacting copper ions (Cu +2 ) with H 3 BTC.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 전술한 항균·항바이러스 물질을 포함하는 공기청정기가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, an air purifier including the antibacterial/antiviral material described above is provided.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 전술한 항균·항바이러스 물질을 포함하는 공기조화기가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, an air conditioner including the antibacterial/antiviral material described above is provided.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 전구물질 Cu(NO3)2, H3BTC, 및 PEG-200를 PP 재질의 HEPA 원단에 반복적으로 도포하는 단계, 및 미반응물을 에탄올로 제거하는 단계를 포함하는 항균·항바이러스용 CuBTC-PP의 제조방법이 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing CuBTC-PP for antibacterial/antiviral use, which includes repeatedly applying precursors Cu(NO 3 ) 2 , H 3 BTC, and PEG-200 to a HEPA fabric made of PP, and removing unreacted substances with ethanol.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도포하는 단계는 50 내지 100℃에서 수행되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the applying may be performed at 50 to 100 °C.
아울러, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 전술한 방법에 의해 제조된 항균·항바이러스용 CuBTC-PP가 제공된다. In addition, according to another embodiment of the present invention, CuBTC-PP for antibacterial/antiviral use prepared by the above-described method is provided.
본 발명은, 구리가 BTC MOF에서 분리되어 용출이 쉽게 일어나지 않아 구리의 독성 효과를 낮출 수 있는 효과가 있어 보다 광범위하고 융통성 있게 적용할 수 있는 이점이 있다. The present invention has the advantage of being more widely and flexibly applicable because copper is separated from the BTC MOF and does not easily dissolve, thereby reducing the toxic effect of copper.
또한, CuBTC는 표면적이 넓어, 대기 중의 세균과 바이러스의 흡착력이 높고, CuBTC MOF 구조 내부에 세균과 바이러스를 포획한 다음, CuBTC MOF에서 방출된 구리이온이 포획된 세균과 바이러스를 살처분할 수 있는 이점이 있다. In addition, CuBTC has a large surface area, so it has a high adsorption capacity for bacteria and viruses in the air, traps bacteria and viruses inside the CuBTC MOF structure, and then releases copper ions from the CuBTC MOF to kill the trapped bacteria and viruses.
또한, CuBTC는 구리이온의 저장소이며, 평형 상태를 유지하면서 지속적으로 소량의 구리이온을 방출하여 환경에 미치는 영향을 최소화하면서 지속적인 살균 효과를 제공할 수 있다. In addition, CuBTC is a storage of copper ions, and can provide a continuous sterilization effect while minimizing environmental impact by continuously releasing a small amount of copper ions while maintaining an equilibrium state.
또한, CuBTC는 합성 조건에 따라 공극 크기 조절이 가능하여 처분 대상 세균과 바이러스에 적합한 공극으로 제조하여 선택적으로 세균과 바이러스 처분이 가능하다. In addition, CuBTC can control the pore size according to the synthesis conditions, so it is possible to selectively dispose of bacteria and viruses by manufacturing pores suitable for the bacteria and viruses to be disposed of.
또한, CuBTC를 미세먼지 제거 목적의 PP 재질 HEPA 원단에 함침하여 HEPA 필터가 미세먼지 제거 이외에도 항균·항바이러스 기능을 갖는 이점이 있다. In addition, by impregnating CuBTC into PP material HEPA fabric for the purpose of removing fine dust, the HEPA filter has the advantage of having antibacterial and antiviral functions in addition to removing fine dust.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 CuBTC에 의한 세균 및 바이러스 살처분 메커니즘이다.
도 2는 구리이온(Cu+2)과 H3BTC(1,3,5-Benzenetricarboxylic acid)가 결합하여 CuBTC 생성된 형태의 모식도이다.
도 3은 PP 재질의 HEPA 원단에 CuBTC를 함침하는 롤링 장치 사진이다.
도 4는 전구물질인 Cu(NO3)2, H3BTC를 활용하여 PP 재질 HEPA 원단에 CuBTC-PP를 제조하는 메커니즘이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CuBTC-PP의 제조방법의 순서도이다.
도 6은 Cu와 CuBTC의 대장균 처리율을 비교한 결과이다.
도 7은 수직형 플러그 흐름 반응기로서 구성된 시스템으로 CuBTC-PP의 대장균 처리 효율을 파악하기 위한 공정의 개략적 도면이다.
도 8은 CuBTC-PP에 의한 세균 및 바이러스 살처분 성능을 보여주는 결과로서 PP 재질 HEPA 원단과 CuBTC-PP를 비교 평가한 것이다.1 is a mechanism of killing bacteria and viruses by CuBTC.
2 is a schematic diagram of CuBTC generated by combining copper ions (Cu +2 ) and H 3 BTC (1,3,5-Benzenetricarboxylic acid).
3 is a photograph of a rolling device impregnating CuBTC into a HEPA fabric made of PP.
4 is a mechanism for manufacturing CuBTC-PP on a PP material HEPA fabric using Cu(NO 3 ) 2 , H 3 BTC as a precursor.
5 is a flowchart of a method for manufacturing CuBTC-PP according to an embodiment of the present invention.
6 is a result of comparing E. coli treatment rates of Cu and CuBTC.
Figure 7 is a schematic diagram of a process for determining the efficiency of E. coli treatment of CuBTC-PP with a system configured as a vertical plug flow reactor.
8 is a comparative evaluation of PP material HEPA fabric and CuBTC-PP as a result showing the bacteria and virus killing performance by CuBTC-PP.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors should appropriately define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that they can be defined. Therefore, since the configurations described in the embodiments described herein are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical ideas of the present invention, various equivalents and modifications that can replace them at the time of the present application It should be understood that there may be.
본 명세서 전체에 걸쳐서 폴리프로필렌(Polypropylene)은, 폴리프로필렌 또는 PP로 혼용되어 사용된다. Throughout this specification, polypropylene is used interchangeably with polypropylene or PP.
또한, 본 발명에 있어서, 헤파 필터는 "High-efficiency particulate air (HEPA) filter"의 두문자어(acryonym)로서, 공기 중의 입경(粒徑, 입자지름)이 >0.3 μm인 입자에 대해 99.97% 이상을 차단하는 공기 여과장치를 의미하는 것으로, 헤파 필터, HEPA 필터, 헤파 또는 HEPA로 혼용되어 사용된다. In addition, in the present invention, the HEPA filter is an acronym for "High-efficiency particulate air (HEPA) filter", which means an air filter that blocks 99.97% or more of particles having a particle diameter of >0.3 μm in the air, and is used interchangeably with HEPA filter, HEPA filter, HEPA or HEPA.
또한, 1,3,5-벤젠트리카르복실산(1,3,5-Benzenetricarboxylic acid)는 1,3,5-벤젠트리카르복실산 또는 BTC로 혼용되어 사용되며, 구리-1,3,5-벤젠트리카르복실산(Cu-1,3,5-Benzenetricarboxylic acid)는 구리-1,3,5-벤젠트리카르복실산, Cu-BTC 또는 CuBTC로 혼용되어 사용된다. In addition, 1,3,5-benzenetricarboxylic acid is used in combination with 1,3,5-benzenetricarboxylic acid or BTC, and copper-1,3,5-benzenetricarboxylic acid is used in combination with copper-1,3,5-benzenetricarboxylic acid, Cu-BTC or CuBTC.
본 발명의 일 실시예에 따라, 폴리프로필렌(Polypropylene) 재질의 헤파(HEPA, High Efficiency Particulate Air) 필터 표면에 코팅된 구리-1,3,5-벤젠트리카르복실산(Cu-1,3,5-Benzenetricarboxylic acid, Cu-BTC)을 포함하는, 항균·항바이러스 물질이 제공된다. According to one embodiment of the present invention, copper-1,3,5-benzenetricarboxylic acid (Cu-1,3,5-Benzenetricarboxylic acid, Cu-BTC) coated on the surface of a HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter made of polypropylene is provided.
도 2는 구리이온(Cu+2)과 H3BTC(1,3,5-Benzenetricarboxylic acid)가 결합하여 CuBTC 생성된 형태의 모식도이다. 도 2를 참조하면, 구리-1,3,5-벤젠트리카르복실산(Cu-1,3,5-Benzenetricarboxylic acid)는, 구리이온(Cu+2)과 H3BTC를 반응시켜 제조한 금속 유기체로 MOF인 CuBTC를 적용하면, 종래 구리가 대기 중에 노출되면 산화되면서 기능을 상실하고, 나노 형태 구리는 뭉치는 현상을 해결할 수 있다. 2 is a schematic diagram of CuBTC generated by combining copper ions (Cu +2 ) and H 3 BTC (1,3,5-Benzenetricarboxylic acid). Referring to FIG. 2, copper-1,3,5-benzenetricarboxylic acid (Cu-1,3,5-Benzenetricarboxylic acid) is a metal organism prepared by reacting copper ions (Cu + 2 ) and H 3 BTC. If CuBTC, which is a MOF, is applied, when conventional copper is exposed to air, it loses its function while being oxidized, and nano-shaped copper can solve the phenomenon of aggregation.
한편, 도 3은 PP 재질의 HEPA 원단에 CuBTC를 함침하는 롤링 장치 사진으로, 도 3을 참조하면, 기질인 PP 재질의 HEPA 원단에 CuBTC를 코팅하여 적용함으로써, 종래 분말형태 운영으로 인한 CuBTC의 손실을 줄이고 구리의 산화를 방지하여 세균 및 바이러스의 안정적 처리가 가능하다. On the other hand, FIG. 3 is a photograph of a rolling device impregnating CuBTC into a HEPA fabric made of PP. Referring to FIG. 3, by coating and applying CuBTC to a HEPA fabric made of PP, which is a substrate, loss of CuBTC due to conventional powder operation is reduced and oxidation of copper is prevented, enabling stable treatment of bacteria and viruses.
도 4는 전구물질인 Cu(NO3)2, H3BTC를 활용하여 PP 재질 HEPA 원단에 CuBTC-PP를 제조하는 메커니즘으로, 기질인 PP 재질의 HEPA 원단에 구리이온(Cu+2)을 도포하면, PP-구리이온(Cu+2) 복합체가 형성되고 이후, BTC(1,3,5-Benzenetricarboxylic acid)가 구리이온(Cu+2)과 결합하면서, 최종적으로 CuBTC-PP가 형성된다. 4 is a mechanism for manufacturing CuBTC-PP on a PP material HEPA fabric using Cu(NO 3 ) 2 , H 3 BTC as a precursor. When copper ions (Cu + 2 ) are applied to a HEPA fabric made of PP, which is a substrate, a PP-copper ion (Cu + 2 ) complex is formed. is formed
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CuBTC-PP의 제조방법의 순서도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라, 전구물질 Cu(NO3)2, H3BTC, 및 PEG-200를 PP 재질의 HEPA 원단에 반복적으로 도포하는 단계(S10) 및 미반응물을 에탄올로 제거하는 단계(S20)을 포함하는 항균·항바이러스용 CuBTC-PP의 제조방법이 제공된다. 5 is a flowchart of a method for manufacturing CuBTC-PP according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, according to another embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing CuBTC-PP for antibacterial/antiviral use, which includes repeatedly applying precursors Cu(NO 3 ) 2 , H 3 BTC, and PEG-200 to a HEPA fabric made of PP (S10) and removing unreacted substances with ethanol (S20).
이때, 전구물질 Cu(NO3)2, H3BTC, 및 PEG-200를 PP 재질의 HEPA 원단에 반복적으로 도포하는 단계(S10)는, 도 3과 같이 PP 재질의 HEPA 원단를 롤링 기계에 연속적으로 투입하면서 CuBTC 전구물질을 PP 도포하는 것으로, 이때 상기 CuBTC 전구물질은 Cu(NO3)2, H3BTC, PEG-200이며, 이를 PP 폼(Foam)에 코팅하는 방식이다. 한편 PP 롤링 기계에 연속적으로 투입하면서 전구물질을 도포할 수 있으며, 이때, 속도는 10 내지 20 rpm 이거나 바람직하게는 15 rpm일 수 있으며 상기 속도 범위를 만족하는 경우 CuBTC 물질이 뭉치지 않고 PP 재질의 HEPA 원단 폼에 균일하게 코팅될 수 있다. At this time, the step of repeatedly applying the precursors Cu(NO 3 ) 2 , H 3 BTC, and PEG -200 to the HEPA fabric made of PP ( S10) is to apply the CuBTC precursor to PP while continuously putting the HEPA fabric made of PP into the rolling machine as shown in FIG . is On the other hand, the precursor may be applied while being continuously introduced into the PP rolling machine. At this time, the speed may be 10 to 20 rpm or preferably 15 rpm, and if the speed range is satisfied, the CuBTC material does not agglomerate and is made of PP. It can be uniformly coated on the HEPA fabric foam.
또한, PP 재질의 HEPA는 소위 Melt-Blown 방식을 통해 합성되며 표면에 음전하를 띠고 있다. 이로 인해 물리적 제거 이외에도 미세먼지 등과 정전기적 반응에 의한 흡착이 일어나는 장점을 갖고 있다. HEPA 필터 표면에 CuBTC의 함침은 정전기적 반응에 의한 것으로 HEPA 원단에 전구물질인 Cu(NO3)2를 바르면 Cu+2가 HEPA 원단의 음전하에 의해 정전기적으로 이끌리면서 HEPA 원단 표면에 안착되고, 그 다음으로 H3BTC를 도포하면 Cu+2가 H3BTC의 Trimesic Acid와 반응하면서 CuBTC 나노입자가 HEPA 원단 표면에 형성된다In addition, HEPA made of PP is synthesized through the so-called Melt-Blown method and has a negative charge on its surface. Due to this, in addition to physical removal, it has the advantage of adsorption by electrostatic reaction such as fine dust. The impregnation of CuBTC on the HEPA filter surface is due to an electrostatic reaction. When Cu(NO 3 ) 2 , a precursor, is applied to the HEPA fabric, Cu +2 is attracted to the surface of the HEPA fabric while being electrostatically attracted by the negative charge of the HEPA fabric, and then, when H 3 BTC is applied, Cu +2 reacts with the trimesic acid of the H 3 BTC, forming CuBTC nanoparticles on the surface of the HEPA fabric.
상기 도포하는 단계는 50 내지 100℃에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 80℃에서 수행될 수 있고, 상기 온도 범위를 만족하는 경우 전구물질의 변형되지 않으면서 PP 재질의 HEPA 폼에 균일하게 코팅될 수 있기 때문이다. The coating step may be performed at 50 to 100 ° C., preferably at 80 ° C., and if the temperature range is satisfied, the precursor may be uniformly coated on the HEPA foam made of PP without deformation.
한편, 상기 PP 재질의 HEPA를 롤링 기계에 연속적으로 투입하면서 CuBTC 전구물질을 PP 재질의 HEPA에 도포하는 단계는 반복적으로 수행될 수 있으며, 이는 CuBTC는 표면적이 넓혀 대기 중의 세균과 바이러스의 흡착력이 높히기 위함이다. Meanwhile, the step of applying the CuBTC precursor to the PP-made HEPA while continuously introducing the PP-made HEPA into the rolling machine can be repeatedly performed. This is to increase the adsorption capacity of bacteria and viruses in the air by increasing the surface area of CuBTC.
도 1은 CuBTC에 의한 세균 및 바이러스 살처분 메커니즘으로, CuBTC MOF 구조 내부에 세균과 바이러스를 포획한 다음, CuBTC MOF에서 방출된 구리이온이 포획된 세균과 바이러스를 살처분할 수 있다. 1 shows a mechanism for killing bacteria and viruses by CuBTC. After capturing bacteria and viruses inside the CuBTC MOF structure, copper ions released from the CuBTC MOF can kill the trapped bacteria and viruses.
일반적으로 구리는 독성이 있는 물질로서 금속 상태의 경우 수용액에서 농도를 0.05g/L 이하로 규정하고 있는 반면에 CuBTC는 10g/L 이하에서는 유해하지 않은 것으로 알려졌다. 즉 구리가 BTC MOF에서 분리되어 용출이 쉽게 일어나지 않음을 시사하고 있다. 그러므로 본 발명에 따른 CuBTC-PP는 구리의 독성 효과를 낮출 수 있는 효과가 있어 보다 광범위하고 융통성 있게 적용할 수 있다.In general, copper is a toxic substance, and in the case of a metallic state, the concentration in an aqueous solution is regulated to be 0.05 g/L or less, whereas CuBTC is known to be harmless at 10 g/L or less. That is, copper is separated from the BTC MOF, suggesting that elution does not occur easily. Therefore, CuBTC-PP according to the present invention has the effect of lowering the toxic effect of copper, so it can be applied more widely and flexibly.
또한, CuBTC는 구리이온의 저장소이며, 평형 상태를 유지하면서 지속적으로 소량의 구리이온을 방출하여 환경에 미치는 영향을 최소화하면서 지속적인 살균 효과를 갖게 된다. In addition, CuBTC is a reservoir of copper ions, and maintains an equilibrium state while continuously releasing a small amount of copper ions to have a continuous sterilization effect while minimizing environmental impact.
한편, CuBTC는 합성 조건에 따라 공극 크기 조절이 가능하여 처분 대상 세균과 바이러스에 적합한 공극으로 제조하여 선택적으로 세균과 바이러스 처분이 가능하다.On the other hand, CuBTC can control the pore size according to the synthesis conditions, so it is possible to selectively dispose of bacteria and viruses by manufacturing pores suitable for the bacteria and viruses to be disposed of.
상기 미반응물을 에탄올로 제거하는 단계(S20)는, 반복적으로 도포 작업을 수행하여 CuBTC-PP를 완성하고 미반응물은 에탄올로 제거하는 단계로 CuBTC-PP의 순도를 높이는 단계이다. The step of removing the unreacted material with ethanol (S20) is a step of increasing the purity of CuBTC-PP by repeatedly performing the coating operation to complete CuBTC-PP and removing the unreacted material with ethanol.
도 7은 수직형 플러그 흐름 반응기로서 구성된 시스템으로 CuBTC-PP의 대장균 처리 효율을 파악하기 위한 공정의 개략적 도면이다. 7 is a schematic diagram of a process for determining the efficiency of E. coli treatment of CuBTC-PP with a system configured as a vertical plug flow reactor.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 전술한 CuBTC-PP를 포함하는 필터, 여과막, 여과기, 공기청정기, 에어컨, 공기조화기 등이 제공될 수 있다. Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, a filter, a filtration membrane, a filter, an air purifier, an air conditioner, an air conditioner, and the like including the above-described CuBTC-PP may be provided.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하나 하기 실시예에 의해 본 발명이 제한되지 아니함은 자명하다.Hereinafter, the present invention is further detailed through examples, but it is obvious that the present invention is not limited by the following examples.
실시예Example
PP 재질의 HEPA 원단(10 cm x 6 cm)을 80℃ 롤링 기계(Hot Rolling Machine MSK-HRP-01)에 15rpm 속도로 연속적으로 투입하면서, 전구물질(Cu(NO3)2(2.16g), H3BTC(2.16g), PEG-200(1㎖))을 도포하여 코팅하였다. 이후, 도포 작업을 5회 반복한 후, 미반응물을 에탄올로 제거하여 CuBTC-PP를 제조하였다.A HEPA fabric (10 cm x 6 cm) made of PP was continuously introduced into an 80 ° C rolling machine (Hot Rolling Machine MSK-HRP-01) at a speed of 15 rpm, and the precursors (Cu (NO 3 ) 2 (2.16 g), H 3 BTC (2.16 g), PEG-200 (1 ml)) were applied and coated. Thereafter, after repeating the coating operation 5 times, unreacted materials were removed with ethanol to prepare CuBTC-PP.
도 6은 Cu와 CuBTC의 대장균 처리율을 비교한 결과이다. 도 6을 참조하면, CuBTC가 Cu 보다 대장균 처리효과가 더 좋음을 보여주고 있다. 6 is a result of comparing E. coli treatment rates of Cu and CuBTC. Referring to FIG. 6, CuBTC shows a better E. coli treatment effect than Cu.
한편, 도 8은 CuBTC-PP 의한 세균 및 바이러스 살처분 성능을 보여주는 결과로서 PP 재질 HEPA 원단과 CuBTC-PP를 비교 평가한 것이다. On the other hand, Figure 8 is a comparative evaluation of the PP material HEPA fabric and CuBTC-PP as a result showing the bacteria and virus killing performance by CuBTC-PP.
도 8은 에어로졸 상태로 대장균을 PP 재질 HEPA 원단과 CuBTC-PP에 분사 접촉시킨 다음 시간별로 대장균 증식 상황을 관찰한 것으로 시간에 따라(접촉 이후 2, 17, 32, 47분 경과) 대장균 개체수가 감소하는 것을 도시하고 있다. 비교군인 PP 재질 HEPA 원단에서는 대장균 개체수 감소가 47분 경과한 경우 초기 개체 수 대비하여 49% 정도가 감소한 것으로 나타났다. 그러나 실제로는 이 감소도 대장균의 살균에 의한 것이라고 보다는 PP 재질 HEPA 원단에 의한 물리적 제거라고 추정된다. 실시예인 CuBTC-PP의 경우는 2분만에 94%가 제거되고, 47분에는 100% 제거됨을 알 수 있다. 즉 PP 재질 HEPA 원단에 Cu-BTC를 코팅한 경우가 PP 재질 HEPA 원단 보다 대장균 처리 성능이 탁월함을 알 수 있다. Figure 8 shows that E. coli populations decrease over time (2, 17, 32, and 47 minutes after contact) by spraying and contacting E. coli with PP material HEPA fabric and CuBTC-PP in an aerosol state, and then observing E. coli proliferation over time. In the comparison group, the PP material HEPA fabric, when the E. coli population decreased for 47 minutes, it was found that about 49% of the initial population decreased. However, in reality, it is estimated that this reduction is due to physical removal by PP material HEPA fabric rather than by sterilization of E. coli. In the case of CuBTC-PP, which is an example, it can be seen that 94% is removed in 2 minutes and 100% is removed in 47 minutes. That is, it can be seen that the case of coating Cu-BTC on the PP material HEPA fabric has better E. coli treatment performance than the PP material HEPA fabric.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. Having described specific parts of the present invention in detail above, it will be clear to those skilled in the art that these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (7)
미반응물을 에탄올로 제거하는 단계;를 포함하는 항균용 CuBTC-PP의 제조방법. repeatedly applying Cu(NO 3 ) 2 , H 3 BTC, and PEG-200 to polypropylene foam; and
A method for producing an antimicrobial CuBTC-PP comprising the steps of removing unreacted substances with ethanol.
상기 도포하는 단계는 50 내지 100℃에서 수행되는 것인, 항균용 CuBTC-PP의 제조방법. According to claim 5,
The coating step is performed at 50 to 100 ° C., a method for producing an antibacterial CuBTC-PP.
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