KR102642211B1 - Water treatment filter and water treatment system and apparatus comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수 중에 포함된 중금속 제거, 경도 제거, 화학물질 제거 등을 위한 수처리용 필터에 관한 것으로서, 상기 필터는 섬유, 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말을 포함하고, 상기 섬유가 서로 얽혀 3차원 네트워크의 망상 구조를 갖는 소정 형상의 펄프를 제공하며, 상기 펄프의 적어도 망상 구조 내에는 상기 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말이 분산되고, 3차원 네트워크를 구성하는 섬유에 의해 상기 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말이 구속되어 있는 수처리용 필터를 제공한다.The present invention relates to a water treatment filter for removing heavy metals, hardness, and chemical substances contained in water. The filter includes fibers, ion exchange resin powder, and activated carbon powder, and the fibers are entangled with each other to form a three-dimensional network. Provided is a pulp of a predetermined shape having a network structure, wherein the ion exchange resin powder and activated carbon powder are dispersed in at least the network structure of the pulp, and the ion exchange resin powder and activated carbon powder are dispersed by fibers constituting a three-dimensional network. This constrained filter for water treatment is provided.
Description
본 발명은 수 중에 포함된 중금속 제거, 경도 제거, 화학물질 제거 등을 위한 수처리 필터, 상기 수처리 필터를 포함하는 수처리 장치 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a water treatment filter for removing heavy metals, hardness, and chemical substances contained in water, and a water treatment device and system including the water treatment filter.
종래 수처리를 위한 필터 등의 제품으로, 예를 들어 BRITA 사제의 피처타입의 정수기, 월풀의 에브리드롭(WHIRL POOL, Everydrop), 드링커블 북(Drinkable Book) 등이 시판되거나 사용되고 있다.Conventional products such as filters for water treatment are commercially available or used, for example, BRITA's pitch-type water purifier, Whirlpool's WHIRL POOL, Everydrop, and Drinkable Book.
그러나 상기 피처타입의 정수기는 0.3 내지 0.6L/min의 낮은 유속 및 80-90%의 중금속 제거율을 나타내며, 월풀 및 드링커블 북은 중금속 제거가 불가능한 한계를 가지고 있다. However, the feature-type water purifier shows a low flow rate of 0.3 to 0.6 L/min and a heavy metal removal rate of 80-90%, and whirlpool and drinkable books have limitations in removing heavy metals.
예를 들어, 피처타입 정수기는 중금속을 제거하기 위해 일반적으로 구형(직경: 0.3~1.2mm)의 이온교환수지를 일정 크기의 카트리지에 일정량 충진하고 있다. 이러한 피처타입 정수기는 통상 유속을 예를 들어, 0.1-0.2L/min 정도로 낮게 하여 제거율을 90% 이상으로 높이거나, 반대로 제거율은 80 내지 90% 정도로 낮게 하면서도 유량을 예를 들어, 0.4-0.5L/min 정도로 높게 하고 있다. For example, a feature-type water purifier generally fills a certain amount of spherical (diameter: 0.3 to 1.2 mm) ion exchange resin into a certain size cartridge to remove heavy metals. These feature-type water purifiers typically increase the removal rate to 90% or more by lowering the flow rate to, for example, 0.1-0.2 L/min, or, conversely, lower the removal rate to 80 to 90% and increase the flow rate, for example, to 0.4-0.5 L. It is set as high as /min.
카트리지에 대한 이온교환수지의 충진량이 많으면 카트리지를 통과하는 물의 유속이 느리고, 반대로 충진량이 적으면 카트리지를 통과하는 물의 유속이 빠르게 된다. 물의 유속이 빠를수록 카트리지에 충진된 이온교환수지와 접촉하는 시간이 짧아 중금속의 제거율이 낮아지고, 반대로 물의 유속이 느리면 이온교환수지와 접촉하는 시간을 길어져 중금속 제거율이 높아지게 된다. 상기 피처타입 정수기는 이러한 물의 유속 및 물과 이온교환수지의 접촉시간에 따른 제거율 변화를 이용하고 있다. If the filling amount of ion exchange resin for the cartridge is large, the flow rate of water passing through the cartridge is slow, and conversely, if the filling amount is small, the flow rate of water passing through the cartridge is fast. The faster the water flow rate, the shorter the contact time with the ion exchange resin filled in the cartridge, lowering the removal rate of heavy metals. Conversely, if the water flow rate is slow, the contact time with the ion exchange resin is longer, increasing the heavy metal removal rate. The feature-type water purifier uses the change in removal rate according to the flow rate of water and the contact time between water and ion exchange resin.
이와 같이 물의 유속과 중금속 제거율은 반비례 관계에 있기 때문에 유속이 높으면 제거율이 낮아지고, 제거율이 높으면 유속이 낮아진다. 경우에 따라서는 유속 증대를 위해 이온교환수지를 넣지 않고 입상활성탄만을 사용하는 경우(월풀의 에브리드롭, 드링커블 북)도 있다.As the flow rate of water and the removal rate of heavy metals are inversely proportional, the higher the flow rate, the lower the removal rate, and the higher the removal rate, the lower the flow rate. In some cases, only granular activated carbon is used without adding ion exchange resin to increase the flow rate (Whirlpool's Everydrop, Drinkable Book).
본 발명은 수처리용 필터로서, 우수한 이온 및 중금속 제거 성능을 갖는 고성능 수처리용 필터를 제공하고자 한다.The present invention aims to provide a high-performance water treatment filter with excellent ion and heavy metal removal performance.
나아가, 상기 수처리용 필터를 포함하는 수처리 시스템 및 수처리 장치를 제공하고자 한다.Furthermore, the object is to provide a water treatment system and a water treatment device including the water treatment filter.
본 발명의 일 견지는 수처리 필터에 관한 것으로서, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 섬유가 서로 얽혀 3차원 네트워크의 망상 구조를 갖는 소정 형상의 펄프, 상기 펄프의 망상 구조 내에 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말이 분산되어 구속되어 있으며, 상기 섬유는 20㎛ 이상 90㎛ 이하의 굵기를 갖는 침엽수 섬유인 수처리용 필터가 제공된다.One aspect of the present invention relates to a water treatment filter. According to one embodiment of the present invention, pulp of a predetermined shape having a network structure of a three-dimensional network in which fibers are entangled with each other, ion exchange resin powder and activated carbon within the network structure of the pulp. A filter for water treatment is provided in which the powder is dispersed and confined, and the fibers are coniferous fibers having a thickness of 20 ㎛ or more and 90 ㎛ or less.
상기 펄프는 0.5 내지 20㎜의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 또한, 0.1 내지 1.0g/㎤의 밀도를 갖는 것이 바람직하다.The pulp preferably has a thickness of 0.5 to 20 mm, and also preferably has a density of 0.1 to 1.0 g/cm3.
상기 섬유는 피브릴화되어 복수의 피브릴을 갖는 것을 사용할 수 있으며, 상기 피브릴은 0.001 내지 1㎛의 굵기를 갖는 것일 수 있다.The fiber may be fibrillated and have a plurality of fibrils, and the fibrils may have a thickness of 0.001 to 1 μm.
상기 수처리용 필터는 펄프 5 내지 80%, 이온교환수지 1 내지 90중량% 및 활성탄 1 내지 90중량%를 포함할 수 있다. The water treatment filter may include 5 to 80% pulp, 1 to 90% by weight ion exchange resin, and 1 to 90% activated carbon.
상기 상기 이온교환수지 분말은 10-600㎛의 크기를 갖는 것을 사용할 수 있다.The ion exchange resin powder may have a size of 10-600㎛.
상기 이온교환수지는 H, Na, Ca, Mg, OH, Cl로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 치환기를 갖는 것을 사용할 수 있다.The ion exchange resin may be one having at least one substituent selected from the group consisting of H, Na, Ca, Mg, OH, and Cl.
상기 이온교환수지는 건조 상태에서의 체적을 기준으로, 수 중에서 스웰링되어 체적이 변화하는 정도를 나타내는 스웰링율이 10-350%인 것이 바람직하다.The ion exchange resin preferably has a swelling rate of 10-350%, which indicates the degree to which the volume changes due to swelling in water, based on the volume in a dry state.
또, 상기 활성탄은 야자계 활성탄, 차콜계 활성탄, 피치계 활성탄, 첨착활성탄 및 카본파이버로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있으며, 상기 활성탄과 함께, 카본파이버, 제올라이트, 은 및 KDF 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.In addition, the activated carbon may be at least one selected from the group consisting of coconut-based activated carbon, charcoal-based activated carbon, pitch-based activated carbon, impregnated activated carbon, and carbon fiber, and together with the activated carbon, at least one of carbon fiber, zeolite, silver, and KDF. It may further include.
상기 활성탄은 Iodine No. 800 내지 2000인 것을 사용할 수 있으며, 또 10 내지 400㎛의 입자사이즈를 갖는 것을 사용할 수 있다.The activated carbon is Iodine No. Those with a particle size of 800 to 2000 can be used, and those with a particle size of 10 to 400㎛ can be used.
본 발명의 다른 견지는 수처리 시스템에 대한 것으로서, 상기 수처리용 필터 및 상기 수처리용 필터의 양면에 서포트 층을 포함하되, 상기 수처리용 필터와 상기 서포트 층은 합지되고, 상기 서포트층은 천연섬유 및 합성섬유 중 적어도 하나로 된 시트인 수처리 시스템을 제공한다.Another aspect of the present invention relates to a water treatment system, which includes a water treatment filter and a support layer on both sides of the water treatment filter, wherein the water treatment filter and the support layer are laminated, and the support layer includes natural fibers and synthetic fibers. A water treatment system is provided that is a sheet of at least one of the fibers.
상기 수처리용 필터와 어느 하나의 서포트 층 사이에 제2 서포트 층을 더 포함하며, 상기 제2 서포트 층은 부직포, 직포 및 멤브레인 중 어느 하나 또는 적어도 2 이상의 복합체인 수처리 시스템일 수 있다.A water treatment system may further include a second support layer between the water treatment filter and one of the support layers, and the second support layer may be any one of non-woven fabric, woven fabric, and membrane, or a composite of at least two or more.
상기 제2 서포트층은 PP, PE, PET, PES, PAN, PVDF, PA, LMPE, LMPP, 펄프, 레이온, 텐셀 및 코튼으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나로 된 것일 수 있다.The second support layer may be made of at least one selected from the group consisting of PP, PE, PET, PES, PAN, PVDF, PA, LMPE, LMPP, pulp, rayon, tencel, and cotton.
상기 제2 서포트층은 0.2 내지 1.0㎛ 범위의 기공 사이즈를 갖는 것일 수 있으며, 또 30 내지 90% 범위의 기공률을 갖는 것일 수 있다.The second support layer may have a pore size in the range of 0.2 to 1.0 μm and a porosity in the range of 30 to 90%.
본 발명의 또 다른 견지는 수처리 장치에 대한 것으로서, 상기 수처리용 필터를 2 이상 사용하되, 상기 수처리용 필터가 병렬 또는 직렬로 배열된 수처리 장치를 제공한다. Another aspect of the present invention relates to a water treatment device, and provides a water treatment device using two or more water treatment filters, wherein the water treatment filters are arranged in parallel or in series.
이때, 상기 수처리 장치는 피처, 휴대용 정수기 또는 캡슐 정수기일 수 있다.At this time, the water treatment device may be a pitcher, portable water purifier, or capsule water purifier.
본 발명의 일 구현예에 따른 수처리용 필터는 침엽수로부터 얻어진 섬유를 사용함으로써 네트워크 구조가 치밀하게 형성된 필터를 얻을 수 있어, 필터 내의 섬유 사용량을 줄이면서도 미세한 입자 사이즈의 이온교환수지 및 활성탄을 필터 내에 담지할 수 있다.The water treatment filter according to one embodiment of the present invention can obtain a filter with a dense network structure by using fibers obtained from coniferous trees, thereby reducing the amount of fiber used in the filter while adding fine particle size ion exchange resin and activated carbon to the filter. It can be supported.
이로 인해 처리 대상인 물과의 접촉면적이 넓어 높은 이온 제거율 및 중금속 제거율을 나타내어 우수한 수처리 효율을 얻을 수 있는 고성능 수처리 필터를 얻을 수 있다.As a result, a high-performance water treatment filter can be obtained that can achieve excellent water treatment efficiency by showing a high ion removal rate and heavy metal removal rate with a large contact area with the water to be treated.
상기한 효과 이외에, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 효과 및 구체적으로 기재되지는 않으나, 본 발명의 각 구현예로부터 통상의 기술자가 인식할 수 있는 효과 또한 본 발명의 적어도 하나의 구현예로부터 얻을 수 있는 효과에 포함된다. In addition to the effects described above, the effects described in the detailed description of the present invention and effects that are not specifically described but can be recognized by a person skilled in the art from each embodiment of the present invention can also be obtained from at least one embodiment of the present invention. Included in effect.
도 1은 실시예 1 내지 3에서 얻어진 필터를 장착하여 사용한 수처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 일 구현예로서, 펄프 내에 이온교환수지와 활성탄이 분산된 수처리 필터를 현미경으로 관찰한 사진으로서, 도 2는 수처리 필터의 표면이며, 도 3은 수처리 필터의 단면을 촬영한 사진이다.Figure 1 is a diagram schematically showing a water treatment device used with the filters obtained in Examples 1 to 3.
Figures 2 and 3 are microscopic photographs of a water treatment filter in which an ion exchange resin and activated carbon are dispersed in pulp as an embodiment of the present invention. Figure 2 is a surface of the water treatment filter, and Figure 3 is a view of the water treatment filter. This is a photo taken of a cross section.
이하, 본 발명의 각 구현예에 따른 수처리용 필터를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a water treatment filter according to each embodiment of the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 구현예에 따른 수처리용 필터는 섬유로 된 펄프, 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말을 포함한다.A water treatment filter according to an embodiment of the present invention includes fibrous pulp, ion exchange resin powder, and activated carbon powder.
상기 섬유는 본 발명에 따른 수처리용 필터의 형상을 유지시키는 펄프를 구성하는 것으로서, 복수의 섬유들이 서로 얽혀 3차원의 네트워크를 형성하여, 소정 두께를 갖는 망상 구조의 필터를 제공한다. 상기 섬유는 치밀하게 얽혀 망상구조를 형성함으로써 내부에 담지되는 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말을 견고하게 구속하여 펄프 내에 다량 유지시킬 수 있으며, 이로 인해, 필터의 사용시 수처리 효과를 증대시킬 수 있다. The fiber constitutes the pulp that maintains the shape of the water treatment filter according to the present invention, and a plurality of fibers are intertwined to form a three-dimensional network, providing a filter with a network structure having a predetermined thickness. By tightly entangling the fibers to form a network structure, the ion exchange resin powder and activated carbon powder supported therein can be firmly confined and retained in large amounts within the pulp, thereby increasing the water treatment effect when using the filter.
상기 섬유는 침엽수로부터 얻어진 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 침엽수 섬유는 통상 섬유 굵기가 20㎛ 이상을 갖는데, 본 발명에서는 예를 들면, 20 내지 90㎛의 굵기를 갖는 섬유를 사용할 수 있다. 본 발명자들의 실험에 따르면, 20㎛ 미만의 섬유를 사용할 경우 고밀도화되어 필터의 구조가 지나치게 치밀하게 됨으로써 펌프 등을 이용하여 가압하지 않으면 수처리 속도가 매우 느리고, 유속이 매우 낮아지는 문제가 있으며, 90㎛를 초과하는 경우에는 필터의 공극이 과도하게 발달하여 공극으로 물이 단순히 통과하게 됨으로써 중금속 등의 제거를 위한 수처리 효율이 낮아지는 문제가 있다.It is preferable to use fiber obtained from coniferous trees. These softwood fibers usually have a fiber thickness of 20 ㎛ or more, but in the present invention, for example, fibers with a thickness of 20 to 90 ㎛ can be used. According to the present inventors' experiments, when fibers of less than 20㎛ are used, the density increases and the structure of the filter becomes too dense, which causes the problem that the water treatment speed is very slow and the flow rate is very low unless pressurized using a pump or the like. If it exceeds , there is a problem that the pores of the filter are excessively developed and water simply passes through the pores, thereby lowering the water treatment efficiency for removing heavy metals, etc.
보다 바람직하게는 상기 침엽수 섬유는 피브릴화 처리에 의해 복수의 피브릴을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 피브릴화에 의해 상기 침엽수 섬유는 보다 미세한 굵기의 가지를 가짐으로써 섬유들 간의 망상 구조를 보다 치밀하게 형성할 수 있으며, 이로 인해 펄프 내에 담지되는 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말을 보다 작은 입자 사이즈를 갖는 것을 사용하더라도 펄프 내에 안정적으로 고정시킬 수 있다. 이는 상기 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말의 입자 사이즈가 작을수록 표면적이 증가함으로써 처리되는 물의 처리 효율을 보다 향상시킬 수 있게 한다. More preferably, the softwood fiber is one that has a plurality of fibrils by fibrillation treatment. By the fibrillation, the softwood fibers can have branches with a finer thickness, thereby forming a more dense network structure between the fibers, and this allows the ion exchange resin powder and activated carbon powder supported in the pulp to have a smaller particle size. Even if one having a is used, it can be stably fixed within the pulp. This allows the surface area to increase as the particle size of the ion exchange resin powder and activated carbon powder becomes smaller, thereby improving the treatment efficiency of the treated water.
또한, 피브릴화에 의해 피브릴을 갖는 섬유를 사용하는 경우에는 보다 적은 량의 섬유를 사용하더라도 상기 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말을 다량 유지시킬 수 있으므로, 섬유 사용량을 줄일 수 있으며, 이로 인해 필터에 의한 처리 유량을 증대시킬 수 있다. In addition, when using fibers having fibrils by fibrillation, a large amount of the ion exchange resin powder and activated carbon powder can be maintained even if a smaller amount of fiber is used, thereby reducing the amount of fiber used, thereby reducing the amount of fiber used in the filter. The treatment flow rate can be increased.
상기 피브릴화는 섬유를 물리적 화학적 고해 작용에 의해 섬유를 분기할 수 있는 것이라면 본 발명에서도 사용할 수 있는 것으로서, 섬유를 물과 혼합하여 비터(beater)나 리파이너(refiner)에 의해 기계적으로 처리하는 등의 방법을 사용할 수 있다.The fibrillation can be used in the present invention as long as the fiber can be branched by physical and chemical beating action, and the fiber is mixed with water and mechanically treated by a beater or refiner, etc. method can be used.
상기 피브릴화된 침엽수 섬유를 사용하는 경우, 이에 의해 얻어진 섬유의 피브릴은 특별히 한정하지 않으나, 0.001㎛ 이상의 굵기를 갖는 것이 바람직하다. 그 굵기가 0.001㎛ 미만인 경우에는 피브릴의 물리적 강도가 너무 약하여 필터의 가동 중에 쉽게 탈락될 수 있다. 한편, 상기 피브릴 굵기의 상한은 특별히 한정하지 않으며, 예를 들어, 1㎛ 이하일 수 있다. When using the fibrillated softwood fiber, the fibrils of the fiber obtained thereby are not particularly limited, but it is preferable to have a thickness of 0.001 μm or more. If the thickness is less than 0.001㎛, the physical strength of the fibrils is so weak that they can easily fall off during operation of the filter. Meanwhile, the upper limit of the fibril thickness is not particularly limited, and may be, for example, 1 μm or less.
상기 침엽수 섬유를 초지 등의 방법에 의해 제조된 펄프를 본 발명에 따른 필터의 지지체로 사용할 수 있다. 이때, 상기 펄프는 0.5 내지 20㎜의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 침엽수 섬유는 일반적으로 두께가 두꺼워서, 공극이 발당하게 되는데, 따라서 펄프의 두께가 0.5㎜ 미만으로 되면 중금속 등의 제거율이 매우 낮아지게 되며, 20㎜를 초과하는 경우에는 처리되는 물의 흐름에 대한 저항이 지나치게 증대하여 물의 유속을 저하시킨다. Pulp manufactured from the softwood fibers by a method such as papermaking can be used as a support for the filter according to the present invention. At this time, the pulp preferably has a thickness of 0.5 to 20 mm. Softwood fibers are generally thick, so voids appear. Therefore, if the pulp thickness is less than 0.5 mm, the removal rate of heavy metals, etc. is very low, and if it exceeds 20 mm, the resistance to the flow of treated water is low. If it increases too much, it reduces the water flow rate.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 펄프는 밀도가 0.1 내지 1.0g/㎤인 것이 바람직하다. 밀도는 필터의 고유량 특성과 관련되는 것으로서, 밀도가 1.0g/㎤를 초과하는 경우에는 물의 유속이 현저히 떨어지게 된다. 반대로, 밀도가 0.1g/㎤보다 낮은 경우에는 물의 유량이 지나치게 높아 물이 이온교환수지 분말 또는 활성탄 분말과 접촉하지 않고 통과하게 되어 처리 효율이 저하할 수 있다. 한편, 형태 유지를 위해 다량의 섬유를 사용하면서, 소정 두께를 갖도록 압축 성형하는 경우에 밀도가 증가될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the pulp preferably has a density of 0.1 to 1.0 g/cm3. Density is related to the high flow characteristics of the filter, and when the density exceeds 1.0 g/cm3, the water flow rate drops significantly. Conversely, if the density is lower than 0.1 g/cm3, the water flow rate is too high and the water passes through without contacting the ion exchange resin powder or activated carbon powder, which may reduce treatment efficiency. Meanwhile, the density can be increased when compression molding to have a predetermined thickness while using a large amount of fibers to maintain the shape.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 수처리용 필터는 섬유에 의한 펄프 내에 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말을 포함한다. 상기 이온교환수지는 중금속 및 경도를 제거하기 위한 것이다. 상기 이온교환수지는 제거대상 물질에 따라 양이온 교환수지, 음이온 교환수지 등을 사용할 수 있으며, 이와 함께, 필요에 따라, 킬레이트 수지, 첨착 활성탄, KDF(Kinetic Degradation Fluxion) 등을 또한 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the water treatment filter includes ion exchange resin powder and activated carbon powder in a fiber-based pulp. The ion exchange resin is used to remove heavy metals and hardness. The ion exchange resin may be a cation exchange resin, an anion exchange resin, etc. depending on the substance to be removed, and may also include a chelate resin, impregnated activated carbon, KDF (Kinetic Degradation Fluxion), etc., if necessary.
상기 이온교환수지는 분말상으로 포함되는 것이 표면적을 높임으로써 수처리 효율을 증대시킬 수 있어 바람직하다. 이때, 상기 이온교환수지 분말은 10 내지 600㎛의 입자 사이즈를 갖는 것을 사용할 수 있다. 분말의 입자사이즈가 10㎛ 미만인 경우에는 상기 펄프 내에 유지되기 어려울 수 있음은 물론, 그 제조에 비용 증대를 초래한다. 한편, 입자사이즈가 600㎛를 초과하는 이온교환수지 분말을 사용하는 경우에는 표면적이 작아 수처리 효율이 저하한다. 예를 들면, 상기 이온교환수지 분말은 70 내지 150㎛의 입자사이즈를 갖는 것을 사용할 수 있다.It is preferable that the ion exchange resin is contained in powder form because it can increase water treatment efficiency by increasing the surface area. At this time, the ion exchange resin powder can be used having a particle size of 10 to 600㎛. If the particle size of the powder is less than 10㎛, it may be difficult to maintain it in the pulp, and the manufacturing cost increases. On the other hand, when using ion exchange resin powder with a particle size exceeding 600㎛, water treatment efficiency is reduced due to the small surface area. For example, the ion exchange resin powder may have a particle size of 70 to 150㎛.
한편, 상기 이온교환수지 분말은 완전 건조된 분말을 물에 적셨을 때 팽윤하여 변화하는 체적 변화율이 350% 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 구현예에 따른 필터는 팽윤 상태에서 제조한 후에 건조함으로써 제조되는데, 팽윤 상태에서 펄프 내에 유지된 이온교환수지 분말이 건조 후에 체적이 감소함으로써 펄프로부터 이탈할 우려가 있다. 따라서, 체적 변화율은 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다. Meanwhile, the ion exchange resin powder preferably swells when the completely dried powder is soaked in water and has a volume change rate of 350% or less. The filter according to one embodiment of the present invention is manufactured by manufacturing in a swollen state and then drying, but there is a risk that the ion exchange resin powder maintained in the pulp in the swollen state may separate from the pulp due to a decrease in volume after drying. Therefore, it is desirable that the volume change rate satisfies the above range.
상기 이온교환수지는 제거하고자 하는 대상에 따라 H+, Na+, Ca2 +, Mg2 +, OH-, Cl- 등의 치환기를 포함하는 것을 사용할 수 있으며, 이들 중 2 이상의 치환기를 갖는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, H 타입의 이온교환수지에 Na+를 일정 비율로 포함하도록 버퍼링하여 사용할 수 있다. 이때, 상기 버퍼링 비율은 이에 한정하는 것은 아니지만, 80% 이하일 수 있으며, 예를 들어, 5 내지 70%일 수 있다.The ion exchange resin may be one containing substituents such as H + , Na + , Ca 2 + , Mg 2 + , OH - , Cl - , depending on the object to be removed, and one having two or more substituents among these may be used. You can. For example, an H-type ion exchange resin can be buffered to contain Na + in a certain ratio. At this time, the buffering ratio is not limited to this, but may be 80% or less, for example, 5 to 70%.
한편, 상기 활성탄은 처리하고자 하는 물에 포함된 화학성분을 제거하는 역할을 하는 것으로서, 제거 대상 화학성분에 따라 야자계 활성탄, 차콜계 활성탄, 피치계 활성탄, 첨착활성탄 및 카본파이버로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 활성탄을 사용할 수 있다. 이때, 상기 활성탄은 어느 하나를 단독으로 사용할 수 있음은 물론, 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Meanwhile, the activated carbon serves to remove chemical components contained in the water to be treated, and is selected from the group consisting of palm-based activated carbon, charcoal-based activated carbon, pitch-based activated carbon, impregnated activated carbon, and carbon fiber, depending on the chemical component to be removed. At least one activated carbon can be used. At this time, the activated carbon can be used alone, or a mixture of two or more can be used.
나아가, 상기 활성탄은 제거하고자 하는 대상에 따라 800 내지 2000의 Iodine No.를 갖는 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. Iodine No.는 활성탄의 기공발달을 나타내는 지표로서 상기 Iodine No.가 800 미만인 경우에는 미세기공(Micro-pore)이 부족해서 제거 효율이 낮아지는 문제가 있고, 2000을 초과하는 활성탄은 미세기공이 과도하게 발달하여 소재의 밀도가 낮아져 쉽게 부서지는 단점이 있다. Furthermore, the activated carbon having an Iodine No. of 800 to 2000 can be appropriately selected and used depending on the object to be removed. Iodine No. is an indicator of the pore development of activated carbon. If the Iodine No. is less than 800, there is a problem of low removal efficiency due to a lack of micro-pores, and activated carbon exceeding 2000 has excessive micro-pores. As it develops rapidly, the density of the material decreases and it has the disadvantage of being easily broken.
또한, 상기 활성탄은 10 내지 400㎛의 입자사이즈를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 활성탄의 입자사이즈가 10㎛ 미만인 경우에는 펄프 내에 안정적으로 유지되기 어려우며, 400㎛를 초과하는 경우에는 비표면적이 작아 화학물질의 제거 효율이 낮다.In addition, it is preferable to use the activated carbon having a particle size of 10 to 400㎛. If the particle size of activated carbon is less than 10㎛, it is difficult to maintain it stably in the pulp, and if it exceeds 400㎛, the specific surface area is small and the removal efficiency of chemicals is low.
본 발명에 있어서, 상기 활성탄과 함께, 카본파이버, 제올라이트, 은 및 KDF 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 이들은 활성탄과 함께, 물 속에 포함되어 있는 화학물질을 제거할 수 있는 성능을 갖는 것이다.In the present invention, in addition to the activated carbon, at least one of carbon fiber, zeolite, silver, and KDF may be further included. Together with activated carbon, these have the ability to remove chemicals contained in water.
본 발명의 필터에 있어서, 상기 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말은 상기 섬유와 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말의 중량 합계 100중량%에 대하여 각각 1 내지 90중량% 및 1 내지 90중량%의 함량으로 포함하고, 잔부 섬유를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유는 5 내지 80중량%의 함량으로 포함할 수 있다. 섬유가 5중량% 미만으로 포함하는 경우에는 필터의 형상을 유지하기에 적합하지 않으며, 80중량%를 초과하는 경우에는 지나치게 섬유량이 높아 고유량을 도모할 수 없음은 물론, 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말의 함량이 낮아 수처리 성능이 낮다. 예를 들면, 상기 섬유는 5 내지 50중량%의 함량으로 포함될 수 있다.In the filter of the present invention, the ion exchange resin powder and activated carbon powder are included in an amount of 1 to 90% by weight and 1 to 90% by weight, respectively, based on 100% by weight of the total weight of the fiber, ion exchange resin powder, and activated carbon powder. and may include residual fibers. For example, the fiber may be included in an amount of 5 to 80% by weight. If the fiber content is less than 5% by weight, it is not suitable for maintaining the shape of the filter. If it exceeds 80% by weight, the fiber content is too high and high flow rate cannot be achieved. In addition, ion exchange resin powder and activated carbon are not suitable for maintaining the shape of the filter. The water treatment performance is low due to the low powder content. For example, the fiber may be included in an amount of 5 to 50% by weight.
본 발명의 필터 제조에 사용되는 침엽수 섬유는 그 굵기가 20 내지 90㎛ 사이즈를 갖는 것으로서, 이를 이용하여 얻어진 펄프는 펄프 내의 공극이 크다. 이로 인해 상기 펄프를 이용한 필터에 있어서 특별한 압력을 가하지 않더라도 수처리에 충분한 통수량을 확보할 수 있다. The softwood fibers used to manufacture the filter of the present invention have a thickness of 20 to 90 ㎛, and the pulp obtained using them has large pores within the pulp. Because of this, it is possible to secure a sufficient water flow rate for water treatment even without applying special pressure in the filter using the pulp.
한편, 처리대상인 물은 펄프 내에 담지된 이온교환수지 및 활성탄 분말과 접촉하여 수중에 포함된 중금속 등이 제거되어 처리되는데, 보다 높은 통수량 확보를 위해 가압하는 경우에는 펄프의 큰 공극을 통해 처리 대상인 물이 이온교환수지 및 활성탄 분말과 접촉하지 않고 통과하는 물의 양이 증대하여 오히려 수처리 능력이 저하하는 문제가 있다. Meanwhile, the water to be treated is treated by contacting the ion exchange resin and activated carbon powder supported in the pulp to remove heavy metals contained in the water. When pressurized to secure a higher water flow rate, the water to be treated is removed through the large pores of the pulp. There is a problem in that the amount of water passing through the ion exchange resin and activated carbon powder increases, which reduces the water treatment ability.
따라서, 본 발명의 필터는 특별한 가압 없이 중력을 이용한 수처리를 수행하는 것이 바람직하다. 본 발명자들의 다양한 실험에 따르면, 본 발명에 의해 얻어지는 수처리 필터는 중력의 작용만으로 약 0.1 내지 1.5L/min의 통수량을 제공하며, 수중에 포함된 중금속 등을 90% 이상 제거함을 확인할 수 있었다. 그러나 가압 하에서 통수량을 증가시키는 경우에는 중금속 등의 제거능력이 감소하는 경향을 나타내었다.Therefore, it is preferable that the filter of the present invention performs water treatment using gravity without special pressurization. According to various experiments by the present inventors, it was confirmed that the water treatment filter obtained by the present invention provides a water flow rate of about 0.1 to 1.5 L/min only through the action of gravity and removes more than 90% of heavy metals contained in water. However, when the water flow rate was increased under pressure, the removal ability of heavy metals etc. tended to decrease.
본 발명의 수처리용 필터는 제지공정과 유사한 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들어, wet laying, wet molding, air laying, needle punching, carding, cross lapping, chemical bonding, thermal bonding, coating(gravure, knife, dipping 등을 적용할 수 있으며, 이들 중 어느 하나를 적용하거나 또는 2 이상을 복합적으로 적용할 수 있다. 균제도 극대화를 위한 측면에서 wet laying 또는 wet molding 공정으로 제조하는 것이 바람직하다.The water treatment filter of the present invention can be manufactured by a method similar to the papermaking process. For example, wet laying, wet molding, air laying, needle punching, carding, cross lapping, chemical bonding, thermal bonding, coating (gravure, knife, dipping, etc.) can be applied. Either one of these can be applied, or 2 The above can be applied in combination. In terms of maximizing uniformity, it is preferable to manufacture using wet laying or wet molding processes.
상기 수처리 필터를 제조함에 있어서, 섬유, 활성탄 분말 및 이온교환수지 분말을 물에 혼합하여 상기 방법을 적용할 수 있으며, 상기 섬유, 활성탄 분말 및 이온교환수지 등은 이들의 고형분 농도가 0.2 내지 5%가 되도록 하여 제조할 수 있다. 이때, 결속력 강화 등의 목적으로 필요에 따라 적합한 첨가제를 또한 추가할 수 있다. 이에 한정하는 것은 아니지만, 고형분은 순차적으로 투입하는 것이 균제도 극대화를 위해 보다 바람직하다.In manufacturing the water treatment filter, the above method can be applied by mixing fiber, activated carbon powder, and ion exchange resin powder with water, and the solid content concentration of the fiber, activated carbon powder, and ion exchange resin is 0.2 to 5%. It can be manufactured by doing so. At this time, suitable additives can also be added as needed for purposes such as strengthening cohesion. Although not limited to this, it is preferable to sequentially add solids to maximize uniformity.
나아가, 균제도 극대화를 위해 활성탄이 담지된 필터와 이온교환수지가 담지된 필터를 별도로 제조한 후 합지할 수도 있다.Furthermore, in order to maximize uniformity, the filter loaded with activated carbon and the filter loaded with ion exchange resin can be manufactured separately and then combined.
본 발명의 수처리용 필터는 양면에 서포트층을 포함하여 수처리 시스템을 제공한다. 상기 서포트층은 수처리용 필터의 양면에 합지되어 필터 시스템의 형상을 구성하여, 형태 안정성을 높이는데 기여한다. The water treatment filter of the present invention includes a support layer on both sides and provides a water treatment system. The support layer is laminated on both sides of the water treatment filter to form the shape of the filter system, contributing to increasing shape stability.
상기 서포트층은 천연섬유, 합성섬유, 펄프 또는 바인더 등을 단독으로 또는 서로 복합화하여 사용함으로써 형성할 수 있다. 펄프를 사용하는 것이 바람직하며, 목적에 따라 침엽수, 활엽수 등을 사용할 수 있으며, 필요에 따라 이들을 혼합하여 사용할 수 있으며, 합성섬유 등을 또한 혼합할 수도 있다. 이때, 상기 펄프는 수처리용 필터에서와 동일하게 피브릴화하여 사용할 수 있다.The support layer can be formed by using natural fibers, synthetic fibers, pulp, or binders alone or in combination with each other. It is preferable to use pulp, and depending on the purpose, softwood, hardwood, etc. can be used, and if necessary, they can be mixed and used, and synthetic fibers, etc. can also be mixed. At this time, the pulp can be fibrillated and used in the same way as in a water treatment filter.
상기 서포트층을 적절히 제어함으로써 본 발명의 수처리용 필터의 형상 및 형태안정성, 유량 조절 등을 수행할 수 있다. 따라서, 서포트층에 사용되는 펄프 등의 소재의 피브릴화 비율, 함량 및 종류를 조절함으로써 수행할 수 있다. By appropriately controlling the support layer, the shape and dimensional stability of the water treatment filter of the present invention, flow rate control, etc. can be controlled. Therefore, it can be performed by controlling the fibrillation rate, content, and type of materials such as pulp used in the support layer.
나아가, 상기 서포트층은 수처리용 필터와의 결속을 강화하기 위해 화학 바인더를 첨가할 수도 있다. 상기 바인더로는 특별히 한정하지 않으나, 통수량 향상을 위해 LM 부직포, PE/PP 복합방사 부직포, 이성분(bi-component) 부직포 등을 사용할 수 있다.Furthermore, a chemical binder may be added to the support layer to strengthen the bond with the water treatment filter. The binder is not particularly limited, but LM non-woven fabric, PE/PP composite spun non-woven fabric, bi-component non-woven fabric, etc. can be used to improve water flow rate.
상기 수처리용 필터와 적어도 하나의 서포트 층 사이에는 제2 서포트 층을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 서포트 층은 본 발명의 수처리용 필터를 보호하고, 또 처리대상인 물에 포함된 미분진의 유출을 방지하며, 항균성, 유량 조절 등의 역할을 수행할 수 있다. A second support layer may be further included between the water treatment filter and at least one support layer. The second support layer protects the water treatment filter of the present invention, prevents the outflow of fine dust contained in the water to be treated, and can perform antibacterial properties, flow rate control, etc.
상기 제2 서포트 층은 PP(Polypropylene), PE(Polyethylene), PET(Polyethylene terepthalate), PES(polyether sulfone), PAN(Polyacrylo nitrile), PVDF(Polyvinylidene fluoride), PA(Polyamide), LMPE(Low melting Polyethylene), LMPP(Low melting Polypropylene), 펄프, 레이온, 텐셀 및 코튼으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나로 이루어질 수 있으며, 이들로부터 부직포, 직포 및 멤브레인을 형성하여 합지할 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수 있음은 물론, 2 이상을 복합화할 수도 있다. 보다 바람직하게는 부직포를 사용할 수 있으며, 목적에 따라 나노섬유 부직포와 멤브레인 등을 복합화하여 사용할 수 있다.The second support layer is PP (Polypropylene), PE (Polyethylene), PET (Polyethylene terepthalate), PES (polyether sulfone), PAN (Polyacrylo nitrile), PVDF (Polyvinylidene fluoride), PA (Polyamide), LMPE (Low melting Polyethylene) ), LMPP (Low melting Polypropylene), pulp, rayon, tencel, and cotton, and can be laminated to form non-woven fabrics, woven fabrics, and membranes from these. Not only can these be used singly, but two or more can also be combined. More preferably, non-woven fabric can be used, and nanofiber non-woven fabric and membrane can be combined depending on the purpose.
상기 제 2 서포트층은 미분진의 유출 억제 및 미생물 제거를 위해 0.2 내지 1.0㎛ 수준의 기공크기를 갖는 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제2 서포트층의 기공크기가 0.2㎛ 미만이면 공극 구조가 치밀하여 유량이 저하되는 단점이 있고, 기공크기가 1.0㎛를 초과하면 공극 구조가 엉성하여 미생물 제거성능이 저하되는 단점이 있다. 또한 제2 서포트층의 기공률은 30% 내지 90% 범위를 갖는 것이 바람직하며, 서로 다른 기공 크기 및 기공률을 갖는 부직포 또는 멤브레인을 복합화하여 사용할 수 있다.The second support layer is preferably made of a material with a pore size of 0.2 to 1.0 ㎛ to suppress the outflow of fine dust and remove microorganisms. If the pore size of the second support layer is less than 0.2㎛, the pore structure is dense and the flow rate is reduced. If the pore size is more than 1.0㎛, the pore structure is coarse and the microorganism removal performance is reduced. In addition, the porosity of the second support layer is preferably in the range of 30% to 90%, and nonwoven fabrics or membranes with different pore sizes and porosity can be used in combination.
상기 제1 및 제2 서포트층은 별도 제조한 후 상기 수처리용 필터와 합지함으로써 필터 시스템을 제조할 수 있는 것으로서, 특별히 한정하지 않는다. 제조 공정으로는 Lamination, Calendering, Heat sealing, Chemical bonding, Co-pleating, 적층 등의 공정을 단일로 적용할 수 있으며, 이들을 2 이상 복합적으로 적용할 수 있다.The first and second support layers can be manufactured separately and then combined with the water treatment filter to manufacture a filter system, and are not particularly limited. Manufacturing processes such as lamination, calendaring, heat sealing, chemical bonding, co-pleating, and lamination can be applied singly, and two or more of these can be applied in combination.
더 나아가, 차압을 낮추기 위해 변부에 히트 실링 또는 적층 공정을 적용하여 일면 지지층, 수처리용 필터층 및 타면 지지층의 3층을 복합하는 것이 바람직하다. Furthermore, in order to lower the differential pressure, it is desirable to apply a heat sealing or lamination process to the edge to composite three layers of a support layer on one side, a filter layer for water treatment, and a support layer on the other side.
본 발명에 따른 수처리용 필터는 면에 대하여 수직 방향으로 물을 통과시킴으로써 물을 처리할 수 있다. 이때, 상기 수처리용 필터는 2 이상 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 2 이상의 수처리용 필터를 직렬로 사용하여 고성능을 구현할 수 있으며, 2 이상의 수처리용 필터를 병열로 적용하여 수처리 속도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 수처리용 필터를 직렬 또는 병렬로 적용된 수처리 장치를 구현할 수 있다. 이때, 상기 수처리 장치는 피처, 휴대용 정수기 또는 캡슐 정수기일 수 이 있다.The water treatment filter according to the present invention can treat water by passing water in a direction perpendicular to the surface. At this time, two or more water treatment filters can be used. More specifically, high performance can be achieved by using two or more water treatment filters in series, and water treatment speed can be improved by applying two or more water treatment filters in parallel. Therefore, it is possible to implement a water treatment device in which the water treatment filters are applied in series or parallel. At this time, the water treatment device may be a pitcher, portable water purifier, or capsule water purifier.
실시예Example
이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이하의 실시예는 본 발명의 일 예에 대한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following example is only an example of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
실시예Example 1 One
평균직경이 30㎛인 침엽수 섬유 400g과 물 20L와 혼합한 현탁액을 리파이너(refiner)에서 30분 동안 고해 작업하여 펄프 고해액을 제조하였다. A suspension of 400 g of softwood fibers with an average diameter of 30 ㎛ mixed with 20 L of water was refined in a refiner for 30 minutes to prepare a pulp refining solution.
이어서 상기 펄프 고해액 469㎖에 입도 분포(d10-d90)가 10-110㎛인 이온교환수지(Amberlite IRC86) 6.25g과 평균직경이 120㎛인 활성탄 15.63g을 침엽수 섬유:이온교환수지:활성탄=30%: 20%: 50%의 중량비로 투입하여 혼합액을 제조하였다. Next, 6.25 g of ion exchange resin (Amberlite IRC86) with a particle size distribution (d10-d90) of 10-110 ㎛ and 15.63 g of activated carbon with an average diameter of 120 ㎛ were added to 469 ml of the pulp refining solution. Softwood fiber: ion exchange resin: activated carbon = A mixed solution was prepared by adding the mixture at a weight ratio of 30%:20%:50%.
이어서 상기 제조한 혼합액에 물 10L를 추가로 투입한 후 수초지기를 이용해 순간적으로 물을 제거하여 펄프를 제조하였다. Subsequently, 10 L of water was additionally added to the mixture prepared above, and then the water was instantly removed using a water wetting machine to prepare pulp.
상기 펄프를 70℃, 5kgf으로 10분 동안 압축 및 건조하고, 이어서 120℃ 오븐에서 24시간 동안 완전 건조하여 수처리 필터를 제조하였다.The pulp was compressed and dried at 70°C and 5kgf for 10 minutes, and then completely dried in an oven at 120°C for 24 hours to prepare a water treatment filter.
이에 의해 얻어진 수처리 필터의 중량, 두께 및 밀도를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. The weight, thickness, and density of the water treatment filter thus obtained were measured, and the results are shown in Table 1.
상기 제조된 수처리 필터를 직경 90㎜의 원형으로 커팅한 후 도 1과 같은 형태의 수처리 장치에 장착한 후, 카드뮴 0.05ppm을 함유하는 수용액을 1L씩 통수시켜 수처리하였다. 이때 유속(LPM)과 제거율(%)을 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.The water treatment filter prepared above was cut into a circle with a diameter of 90 mm and mounted in a water treatment device of the type shown in FIG. 1, and then water was treated by passing 1 L of an aqueous solution containing 0.05 ppm of cadmium. At this time, the flow rate (LPM) and removal rate (%) were measured, and the results are shown in Table 2.
실시예Example 2 2
실시예 1과 동일한 펄프 고해액에 입도 분포(d10-d90)가 110-220㎛인 이온교환수지(Amberlite IRC86) 6.25g과 평균직경이 120㎛인 활성탄 15.63g을 침엽수 섬유:이온교환수지:활성탄=30%: 20%: 50%의 중량비로 투입하여 혼합액을 제조하였다. In the same pulp refining solution as in Example 1, 6.25 g of ion exchange resin (Amberlite IRC86) with a particle size distribution (d10-d90) of 110-220 ㎛ and 15.63 g of activated carbon with an average diameter of 120 ㎛ were mixed into softwood fiber: ion exchange resin: activated carbon. A mixed solution was prepared by adding the mixture at a weight ratio of =30%:20%:50%.
이어서 상기 제조한 혼합액에 물 10L를 추가로 투입한 후 수초지기를 이용해 순간적으로 물을 제거하여 펄프를 제조하였다. Subsequently, 10 L of water was additionally added to the mixture prepared above, and then the water was instantly removed using a water wetting machine to prepare pulp.
상기 펄프를 70℃, 5kgf으로 10분 동안 압축 및 건조하고, 이어서 120℃ 오븐에서 24시간 동안 완전 건조하여 수처리 필터를 제조하였다.The pulp was compressed and dried at 70°C and 5kgf for 10 minutes, and then completely dried in an oven at 120°C for 24 hours to prepare a water treatment filter.
이에 의해 얻어진 수처리 필터의 중량, 두께 및 밀도를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. The weight, thickness, and density of the water treatment filter thus obtained were measured, and the results are shown in Table 1.
상기 제조된 수처리 필터를 직경 90㎜의 원형으로 커팅한 후 도 1과 같은 형태의 수처리 장치에 장착한 후, 카드뮴 0.05ppm을 함유하는 수용액을 1L씩 통수시켜 수처리하였다. 이때 유속(LPM)과 제거율(%)을 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.The water treatment filter prepared above was cut into a circle with a diameter of 90 mm and mounted in a water treatment device of the type shown in FIG. 1, and then water was treated by passing 1 L of an aqueous solution containing 0.05 ppm of cadmium. At this time, the flow rate (LPM) and removal rate (%) were measured, and the results are shown in Table 2.
실시예Example 3 3
실시예 1과 동일한 펄프 고해액에 입도 분포(d10-d90)가 220-330㎛인 이온교환수지(Amberlite IRC86) 6.25g과 평균직경이 120㎛인 활성탄 15.63g을 침엽수 섬유:이온교환수지:활성탄=30%: 20%: 50%의 중량비로 투입하여 혼합액을 제조하였다. In the same pulp refining solution as in Example 1, 6.25 g of ion exchange resin (Amberlite IRC86) with a particle size distribution (d10-d90) of 220-330 ㎛ and 15.63 g of activated carbon with an average diameter of 120 ㎛ were mixed into softwood fiber: ion exchange resin: activated carbon. A mixed solution was prepared by adding the mixture at a weight ratio of =30%:20%:50%.
이어서 상기 제조한 혼합액에 물 10L를 추가로 투입한 후 수초지기를 이용해 순간적으로 물을 제거하여 펄프를 제조하였다. Subsequently, 10 L of water was additionally added to the mixture prepared above, and then the water was instantly removed using a water wetting machine to prepare pulp.
상기 펄프를 70℃, 5kgf으로 10분 동안 압축 및 건조하고, 이어서 120℃ 오븐에서 24시간 동안 완전 건조하여 수처리 필터를 제조하였다.The pulp was compressed and dried at 70°C and 5kgf for 10 minutes, and then completely dried in an oven at 120°C for 24 hours to prepare a water treatment filter.
이에 의해 얻어진 수처리 필터의 중량, 두께 및 밀도를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. The weight, thickness, and density of the water treatment filter thus obtained were measured, and the results are shown in Table 1.
상기 제조된 수처리 필터를 직경 90㎜의 원형으로 커팅한 후 도 1과 같은 형태의 수처리 장치에 장착한 후, 카드뮴 0.05ppm을 함유하는 수용액을 1L씩 통수시켜 수처리하였다. 이때 유속(LPM)과 제거율(%)을 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.The water treatment filter prepared above was cut into a circle with a diameter of 90 mm and mounted in a water treatment device of the type shown in FIG. 1, and then water was treated by passing 1 L of an aqueous solution containing 0.05 ppm of cadmium. At this time, the flow rate (LPM) and removal rate (%) were measured, and the results are shown in Table 2.
유량
[L]accumulate
flux
[L]
[LPM]flow rate
[LPM]
[PPM]density
[PPM]
[%]removal rate
[%]
[LPM]flow rate
[LPM]
[PPM]density
[PPM]
[%]removal rate
[%]
[LPM]flow rate
[LPM]
[PPM]density
[PPM]
[%]removal rate
[%]
상기 실시예 2에 따라 제조된 수처리 필터를 현미경으로 관찰하였다. 수처리 필터의 현미경으로 관찰한 사진을 도 2 및 도 3에 나타내었다. 도 2는 수처리 필터의 표면을 촬영한 사진이며, 도 3은 그 단면을 촬영한 사진이다. 도 2 및 3으로부터, 노랗고 반짝이는 모습의 이온교환수지와 검은색의 활성탄이 흰색의 섬유 및 섬유의 피브릴에 의해 잘 고정된 형태를 유지함을 알 수 있다.The water treatment filter manufactured according to Example 2 was observed under a microscope. Microscopic photographs of the water treatment filter are shown in Figures 2 and 3. Figure 2 is a photograph of the surface of a water treatment filter, and Figure 3 is a photograph of its cross section. From Figures 2 and 3, it can be seen that the yellow and shiny ion exchange resin and black activated carbon maintain a well-fixed form by the white fibers and fibrils of the fibers.
비교예Comparative example 1 내지 3 1 to 3
시판되는 수처리 필터인 MAVEA(BRITA, 독일), Brita Classic(BRITA, 독일) 및 Zero Water(Zero Water, 미국)를 이용하여 실시예 1과 동일하게 카드뮴 0.05ppm 수용액을 1L씩 통수시켜 수처리하였다. 이때 유속(LPM)과 제거율(%)을 측정하고, 그 결과를 표 3에 각각 나타내었다.Using commercially available water treatment filters such as MAVEA (BRITA, Germany), Brita Classic (BRITA, Germany), and Zero Water (Zero Water, USA), water was treated by passing 1 L of cadmium 0.05 ppm aqueous solution in the same manner as in Example 1. At this time, the flow rate (LPM) and removal rate (%) were measured, and the results are shown in Table 3.
[L]Cumulative flow
[L]
[LPM]flow rate
[LPM]
[PPM]density
[PPM]
[%]removal rate
[%]
[LPM]flow rate
[LPM]
[PPM]density
[PPM]
[%]removal rate
[%]
[LPM]flow rate
[LPM]
[PPM]density
[PPM]
[%]removal rate
[%]
상기 표 2 및 표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3은 이온교환수지의 입도분포만 다르고 이외의 모든 조건들은 동일한 것으로서, 실시예 1의 이온교환수지 입도가 가장 작고, 실시예 3의 이온교환수지 입도가 가장 크다.As can be seen from Tables 2 and 3, Examples 1 to 3 differ only in the particle size distribution of the ion exchange resin and all other conditions are the same. The particle size of the ion exchange resin in Example 1 is the smallest, and Example 3 The particle size of the ion exchange resin is the largest.
상기 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 입도분포가 가장 작은 실시예 1의 경우, 유속이 가장 느리지만 평균 제거율은 98%로 가장 높으며, 입도분포가 커질수록 유속이 빨라지며 제거율이 조금씩 낮아지는 결과를 나타낸다. 큰 입자의 이온교환수지를 사용할수록 공극이 더 발달하기 때문에 밀도는 낮아지면서 유속이 빨라지게 된 것이다.As can be seen from Table 2, in the case of Example 1, which has the smallest particle size distribution, the flow rate is the slowest, but the average removal rate is the highest at 98%. As the particle size distribution increases, the flow rate becomes faster and the removal rate gradually decreases. represents. As larger particles of ion exchange resin are used, more pores develop, so the density decreases and the flow speed increases.
하지만 모든 경우에 제거율 목표치 90%를 초과하고, 0.53~0.73LPM의 유속을 나타내어, 비교예의 필터를 사용한 경우에 0.1~0.3LPM의 유속을 나타내는 것에 비하여 현저히 빠르다는 것을 알 수 있다.However, in all cases, the removal rate exceeded the target value of 90% and showed a flow rate of 0.53 to 0.73 LPM, which was significantly faster than the flow rate of 0.1 to 0.3 LPM when the filter of the comparative example was used.
Claims (20)
상기 수처리용 필터와 상기 서포트 층은 합지되고, 상기 서포트층은 천연섬유 및 합성섬유 중 적어도 하나로 된 시트이며,
상기 수처리 필터는 섬유가 서로 얽혀 3차원 네트워크의 망상 구조를 갖는 소정 형상의 펄프;
상기 펄프의 망상 구조 내에 이온교환수지 분말 및 활성탄 분말이 분산되어 구속되어 있으며,
상기 섬유는 20㎛ 이상 90㎛ 이하의 굵기를 갖는 침엽수 섬유이고,
상기 수처리용 필터와 어느 하나의 서포트 층 사이에 제2 서포트 층을 더 포함하며,
상기 제2 서포트 층은 부직포, 직포 및 멤브레인 중 어느 하나 또는 적어도 2 이상의 복합체인, 수처리 시스템.
Filters for water treatment; And a support layer on both sides of the water treatment filter,
The water treatment filter and the support layer are laminated, and the support layer is a sheet made of at least one of natural fibers and synthetic fibers,
The water treatment filter includes pulp of a predetermined shape having a network structure of a three-dimensional network in which fibers are entangled with each other;
Ion exchange resin powder and activated carbon powder are dispersed and confined within the network structure of the pulp,
The fiber is a coniferous fiber having a thickness of 20㎛ or more and 90㎛ or less,
Further comprising a second support layer between the water treatment filter and one of the support layers,
The second support layer is any one of non-woven fabric, woven fabric, and membrane, or a composite of at least two or more.
The water treatment system of claim 1, wherein the second support layer is made of at least one selected from the group consisting of PP, PE, PET, PES, PAN, PVDF, PA, LMPE, LMPP, pulp, rayon, tencel, and cotton. .
The water treatment system according to claim 1, wherein the second support layer has a pore size in the range of 0.2 to 1.0㎛.
The water treatment system of claim 1, wherein the second support layer has a porosity in the range of 30 to 90%.
The water treatment system according to claim 1, wherein the pulp has a thickness of 0.5 to 20 mm.
The water treatment system of claim 1, wherein the pulp has a density of 0.1 to 1.0 g/cm3.
The water treatment system of claim 1, wherein the filter is fibrillated and has a plurality of fibrils.
The water treatment system according to claim 7, wherein the fibrils have a thickness of less than 0.001 to 1㎛.
The water treatment system according to claim 1, comprising 5 to 80% by weight of pulp, 1 to 90% by weight of ion exchange resin, and 1 to 90% by weight of activated carbon.
The water treatment system according to claim 1, wherein the ion exchange resin powder has a size of 10-600㎛.
The water treatment system according to claim 1, wherein the ion exchange resin has at least one substituent selected from the group consisting of H, Na, Ca, Mg, OH, and Cl.
The water treatment system according to claim 1, wherein the ion exchange resin has a swelling rate of 10-350%, which indicates the degree to which the volume changes due to swelling in water, based on the volume in a dry state.
The water treatment system according to claim 1, wherein the activated carbon is at least one activated carbon selected from the group consisting of palm-based activated carbon, charcoal-based activated carbon, pitch-based activated carbon, impregnated activated carbon, and carbon fiber.
The water treatment system according to claim 1, further comprising at least one of carbon fiber, zeolite, silver, and KDF along with the activated carbon.
The method of claim 1, wherein the activated carbon is Iodine No. 800 to 2000 water treatment system.
The water treatment system according to claim 1, wherein the activated carbon has a particle size of 10 to 400㎛.
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