KR20020060565A

KR20020060565A - 수처리용 필터장치

Info

Publication number: KR20020060565A
Application number: KR1020010071576A
Authority: KR
Inventors: 료도 기지마
Original assignee: 료도 기지마
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-11-17
Publication date: 2002-07-18
Also published as: JP2002204908A; US20020125182A1

Abstract

물에 포함되어 있는 다이옥신류를 거의 완전히 제거할 수 있는 수처리용 필터장치를 제공한다.

수입구(11) 및 수출구(12)를 구비한 하우징(10)내에 제 1 수처리제(20) 및 제 2 수처리제(30)를 충전하여 배치하고, 물이 제 1 및 제 2 수처리제(20,30)를 통과하는 수처리용 필터장치에 있어서, 제 1 수처리제(20)는 하기의 식으로 나타낸 2가3가 철염을 함유한 다수개의 세라믹 고형물(101)로 이루어진 층(21a···21e)을 4층 내지 4층 이상 적층한 중합층으로 구성한다.

Fe⁺²mFe⁺³nCl_2m+3n(식중 m 및 n은 정의 정수를 나타냄)

하우징(10)내에 도입된 물은 제 1 수처리제(20)를 통과함으로써 각 층(21a···21e)의 세라믹 고형물(101)과의 접촉에 의해 반응하고, 물에 포함되어 있는 다이옥신류는 분해되어 거의 완전히 제거된다.

Description

수처리용 필터장치{FILTER APPARATUS FOR THE WATER TREATMENT}

본 발명은 수돗물 등의 물을 처리하는 필터장치, 더욱 상세하게는 2가3가 철염을 함유한 세라믹재 층으로 구성한 수처리제를 구비한 수처리용 필터장치에 관한 것이다.

근래, 생명화학의 연구가 촉진되어, 2가3가 철염의 신규 활성물질 Fe⁺²mFe⁺³nCl_2m+3n(식중 m 및 n은 정의 정수를 나타냄)이 개발되었다. 이 활성물질(2가3가 철염)은 2가철과 3가철의 중간 성질을 보이는 철의 염산염, 황산염, 초산염 (硝酸鹽) 등의 무기염 및 개미산염, 초산염, 프로피온산염 등의 유기염이고, 예를 들어 염화제2철을 수산화나트륨, 수산화 칼슘, 수산화칼륨, 수산화리튬 등의 강알칼리 수용액에 투입하여 원자가변환을 일으키게 한 경우의 천이형태 등으로서 얻어지는 것으로, 현재 공업적으로 생산가능하다(일본 특공평3-63593호 공보 및 일본 특공평4-27171호 공보 참조).

상기 2가3가 철염의 활성물질은 물과 접촉함으로써 다음과 같은 작용을 가진 것이 판명되고 있다. 즉 통상의 물에 상기 활성물질을 초미량[농도 2×10^-2mol= 1/ 20조(兆)] 혼입함으로써 이 물질 1/20조% 수용액(이하, 이 수용액을 편의상「파이워터」라고 함)은 이하와 같은 특성을 가진 것이 판명되고 있다.

(수분자의 구조변화)···통상, 물의 수분자는 수소와 산소의 중심이 겹치지 않기 때문에 플러스·마이너스의 극성이 일어난다. 그 때문에, 수분자가 수소결합에 의해서 바구니형상으로 결합하므로 바구니 속에 탄화수소, 메탄, 기체 등이 녹아 들어가게 된다. 이에 대하여 파이 워터에서는 전자 스핀에 의해서 수분자 및 수분자의 결합구조를 극성분자로부터 무극성분자로 변화, 즉 H(수소)와 O(산소)의 중심을 포개어 쌍극성을 없게 한다. 즉, 플러스 및 마이너스를 수분자 자체가 가지지 않게 되고, 그 결과 통상의 물과 같이 탄화수소 등이 녹아 들어간 경우는 없어진다.

(탈이온반응)···통상, 수중에서 금속 및 금속염은 이온해리(解離)하고, 이온반응을 주체로 하는 물질변화가 일어나지만, 파이 워터속에서는 플러스·마이너스가 없어지기 때문에, 금속 이온의 탈해리가 일어나 비이온 반응계를 형성한다.

(기체팽창계수의 변동)···파이 워터와 기체(공기)가 동일계내에 공존하고 있는 경우, 온도에 대한 기체의 외관의 팽창계수가 온도에 의해서 변동한다. 즉 증류수는 온도의 상승에 비례하여 공기체적이 직선적으로 팽창하였으나, 파이 워터의 경우는 22℃ 부근에 변곡점을 갖는 곡선에 따라 변화하였다.

(전위차의 변화)···통상, 수중에서는 금속 이온의 증가에 따라 전위차도 상승하지만, 파이 워터중에서는 탈이온해리하기 때문에, 전위차도 내려가고 함유한 중금속 이온의 제거로 이어진다.

(PH의 안정효과)···통상, 물에 포함되는 산성물질 및 알칼리물질의 정도(양)에 따라 PH가 결정되지만, 파이 워터속에서는 산성(황화물이온 등)물질이나 알칼리(수산화물이온 등)물질을 콘트롤하여, 탈이온해리시켜 중성으로 안정된다.

(병원균의 저지)···박테리아 등의 잡균은 단세포의 미생물로 마이너스 차지를 가지고 있으며, 통상 물의 이온반응계에서는 생식하지만 파이 워터속에서는 이온반응을 억제하여, 잡균의 평형상태를 변화시켜 증식은 물론 생식할 수 없는 환경으로 한다.

상기 물질은 상술한 바와 같이, 수분자의 구조를 변화시켜 활성하는 것은 실험상 증명되고 있으며, 현재 물의 개질활성제로서 널리 이용되고 있다.

또한, 상기 2가3가 철염을 함유한 세라믹 고형물로 구성한 수개질활성제가 본 발명자에 의해서 개발되어 있다(일본 특개평2-184387호 공보 참조). 상기 세라믹 고형물에 통상의 물을 접촉하면, 이 물은 파이 워터화하는 것이 판명되고 있으며, 수처리용의 필터장치의 수처리제로서 사용되고 있다.

상기 2가3가 철염을 함유한 세라믹 고형물의 층으로 구성한 수처리제를 구비한 수처리용 필터장치는, 예를 들어 미국특허 제5,205,931호 명세서, 일본 특개평 6-211701호 공보, 일본 특개평6-211702호 공보, 일본 특개 2000-279959호 공보 등에 개시되어 있다. 이들 필터장치는 수입구 및 수출구를 구비한 하우징내에 상기 세라믹 고형물의 층을 배치하여, 물을 상기 하우징 및 상기 층으로 이루어진 수처리제를 통과시켜 처리하도록 구성한 것이다. 이들 필터장치에 의하면, 수돗물 등의 통상의 물을 상술한 특성을 가진 파이 워터로 바꿀 수 있다.

그런데, 최근 다이옥신류에 의한 환경오염이 중대한 문제가 되고 있다. 다이옥신은 폴리염화디벤조디옥신의 통칭으로, 이것에 폴리염화 디벤조프란을 가하여 다이옥신류로서 취급되고 있다. 다이옥신류는 동물실험에 의해 강한 급성독성을 가진 것이 명백한 것 외에, 인간에 대한 발암성이나 기형촉진성이 의심되고 있다. 다이옥신류는 연소나 화학물질제조의 과정 등에서 비의도적으로 생성되어, 연소가스나 화학물질의 불순물로서 환경으로 배출된다. 그리고 구체적인 일례로서, 공장배수 등으로 하천, 호수와 늪 및 바다 등의 물이 다이옥신류로 오염되는 문제가 지적되고 있다. 그 때문에, 하천 등의 물을 원수로 하는 수돗물 등에는 다이옥신류가 포함되어 있을 우려가 있다. 그런데 수중에 포함되어 있는 다이옥신류를 완전히 제거할 수 있는 수처리용 필터장치는 아직 제안되고 있지 않다.

그래서 본 발명자는 연구, 실험을 반복하여 행한 결과, 상기 2가3가 철염을 함유한 세라믹 고형물은 물에 포함되어 있는 다이옥신류를 제거하는 작용을 갖고 있는 것을 찾아내었다. 즉, 하우징내에 상기 세라믹 고형물 층을 배치한 필터장치를 사용하여, 다이옥신류를 함유한 물을 상기 필터장치를 통과시킴으로써, 상술한 특성으로 인하여, 다이옥신류도 제거(분해하여 제거되는 것이라고 생각됨)하는 특성을 갖고 있는 것을 발견하였다. 이 실험에는 상기 예시적으로 개시한 수처리용 필터와 같이 하우징내에 다수의 상기 세라믹 고형물로 1개의 층을 형성한 필터장치를 사용하였다. 그러나, 이 장치를 통과시킴으로써, 물에 함유되어 있는 다이옥신류를 제거하는 작용을 갖고 있는 것은 판명되었지만, 다이옥신류의 제거율의 관점에서 아직 만족할 수는 없었다. 또, 상기 실험방법 및 제거율의 수치 등에 대해서는 추후 발명의 실시형태의 항에서 설명한다.

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 물에 포함되어 있는 다이옥신류를 거의 완전하게 제거할 수 있는 수처리용 필터장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 수처리용 필터장치의 일실시형태에 따른 전체의 구성을 나타낸 종단면도.

도 2는 상기와 동일한 장치의 수처리제에 채용한 2가3가 철염을 함유한 세라믹고형물로 이루어진 복수의 층중에서 하나의 층을 예시적으로 나타낸 종단면도.

도 3은 도 2의 상기 층의 용기의 용기본체부분을 나타낸 사시도.

도 4는 상기 세라믹 고형물의 제조공정을 나타낸 설명도로서, 동 도면 (A)는 세라믹기재의 구성원료를 제조하는 공정을 나타낸 설명도, 동 도면 (B)는 세라믹기재의 성형품을 제조하는 공정을 나타낸 설명도, 동 도면 (C)는 세라믹 고형물의 완성품을 나타낸 설명도.

도 5는 상기 수처리용 필터장치를 사용한 정수기의 일실시형태를 나타낸 설명도.

도 6은 도 5에 나타낸 정수기에 의한 다이옥신류 제거성 시험을 실시하기 위해서 사용한 시험장치의 개요를 나타낸 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 하우징11 : 수입구

12 : 수출구20 : 제 1 수처리제

21a, 21b, 21c, 21d, 21e : 세라믹고형물로 이루어진 층

30 : 제 2 수처리제101 : 세라믹고형물

본 발명자는 상기의 과제를 해결하기 위해서 더욱 연구, 실험을 거듭한 결과, 그 목적을 달성하였으므로 여기에 그 발명을 제공한다.

즉, 본 발명에 의한 수처리용 필터장치는 수입구 및 수출구를 구비한 하우징과, 상기 하우징내에 배치한 수처리제를 가지며, 물이 상기 하우징 및 수처리제를 통과하는 수처리용 필터장치에 있어서, 상기 수처리제는 2가3가 철염을 함유한 세라믹 고형물로 이루어진 층을 4층 내지 4층 이상 적층한 중합층(重合層)으로 구성되며, 상기 2가3가 철염은, 식

Fe⁺² _mFe⁺³ _nCl_2m+3n(식중 m 및 n은 정의 정수를 나타냄)로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 한다.

상기 식으로 표시되는 화합물은 상술한 바와 같이, 2가철과 3가철의 중간의 성질을 보이는 철의 염산염, 황산염, 초산염 등의 무기염 및 개미산염, 초산염, 프로피온산염 등의 유기산염이고, 예를 들면 염화제2철을 수산화나트륨, 수산화칼슘, 수산화칼륨, 수산화리튬 등의 강 알칼리의 수용액에 투입하여 원자가변환을 일으키게 한 경우의 천이형태 등으로서 얻어지는 것으로, 이 물질의 구체적 제조방법으로서, 예를 들면 다음 공정에 의해 얻은 것을 예시한다. 즉 염화제2철을 강알칼리 수용액에 용해시키는 공정, 이 용액을 염산으로 중화하는 공정, 이 중화한 용액을 농축하여 결정을 얻는 공정을 포함하여 제조한다.

또한, 상기 식중의 m과 n의 비율은 상기 화합물 제조의 베이스재의 화학종(化學種) 등에 의해 특정한 수치를 취한다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 필터장치의 수입구에서 상기 하우징내에 다이옥신류 함유의 물을 도입하면, 상기 물은 상기 세라믹 고형물로 이루어진 복수의 각 층을 통과하여 수출구에서 하우징 외부로 유출한다. 그리고 상기 물은 상기 각 층을 통과중에 각 층의 세라믹고형물과 접촉하여 반응하고, 물에 포함되어 있는 다이옥신류는 분해되며, 상기 각 층을 통과하는 사이에 거의 완전히 제거된다. 이와 같이 본 발명에 의하면, 물에 포함되어 있는 다이옥신류를 거의 100% 제거할 수 있다. 상기 사실은 실험결과 판명된 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 수처리제의 각 층은, 다수의 작은 구멍을 구비한 용기에 소망의 갯수의 상기 세라믹 고형물을 수용하여 구성할 수 있다. 또한, 상기 각 층은 망형상 용기에 다수개의 상기 세라믹 고형물을 수용하여 구성할 수도 있다. 또한 상기 각 층은 상기와 같은 용기를 사용하지 않고, 소망의 갯수의 세라믹고형물로 이루어진 각 층사이에 개재하여 설치한 필터로 구분하여 구성할 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기 세라믹고형물은 볼형상으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 세라믹 고형물은 무수한 미세구멍을 형성한 다공질로 형성할 수도 있다.

또한, 본 발명에 있어서는 상기 하우징내의 수통과로중에, 상기 수처리제와는 별도의 제 2 수처리제를 배치할 수 있다. 상기 제 2 수처리제는 칼슘을 포함한 재료로 이루어진 층, 탈염소제로 이루어진 층, 활성탄으로 이루어진 층, 미네랄성분함유 고형물로 이루어진 층 및 PH조정용 세라믹재로 이루어진 층중에서 선택한 하나 또는 그 이상의 층으로 구성할 수 있다. 상기 제 2 수처리제로서 상기 예시한 층을 선택하여 채용함으로써 각각의 상기 층 성분의 특성에 의해 처리되는 물을 얻을 수 있다.

[발명의 실시형태]

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태의 일례를 설명한다. 도 1은 본 발명의 수처리용 필터장치의 일실시형태의 전체구성을 나타낸 종단면도, 도 2는 상기와 동일한 장치의 수처리제에 채용한 2가3가 철염을 함유한 세라믹 고형물로 이루어진 복수의 층중에서 하나의 층을 예시적으로 나타낸 종단면도, 도 3은 도 2의 상기 층의 용기본체부분을 나타낸 사시도, 도 4는 상기 세라믹고형물의 제조공정을 나타낸 설명도이다.

이들 도 1∼도 4에 있어서, 이 실시형태의 수처리용 필터장치(1)는 정수기용의 카트리지 필터형으로 구성한 것이 개시되며, 하우징(10)과, 이 하우징(10)내에 배치한 제 1 수처리제(20) 및 제 2 수처리제(30)를 가지고 있다. 상기 하우징(10)내는 상기 제 1 및 제 2 수처리제(20,30)로 거의 이등분되어 있다. 또한 도시한 상기 하우징(10)내에는 도 1에 있어서 상기 제 1 수처리제(20)의 윗면부 및 상기 제 2 수처리제(30)의 아랫면부에 부설한 글래스 파이버 등으로 이루어진 필터(41,42)를 구비하고 있다.

상기 하우징(10)은 수입구(11) 및 수출구(12)를 구비하고 있다. 이 실시형태의 하우징(10)은 일끝단(도 1에 있어서 하단)에 바닥판(14)을 가진 적당한 지름 및 길이의 원통체(13)와, 이 원통체(13)의 개구 상단부에 끼워 맞춤하여 설치한 덮개부재(15)로 이루어지며, 상기 수입구(11)는 덮개부재(15)에 임의의 수로 설치한 구멍(11a)으로 구성되고, 또한 상기 수출구(12)는 바닥판(14)의 중심부에 돌출하여 설치한 유출관(12a)으로 구성되어 있다. 또한 상기 덮개부재(15)상의 중심부에는 베이스부재(16)가 고정되어 설치되어 있는 동시에, 베이스부재(16)상에는 나사통부재(17)가 고정 설치되어 있다. 이에 따라 상기 수입구(11)로부터 하우징(10)에 도입되는 물은 필터(41), 제 1 수처리제(20), 제 2 수처리제(30) 및 필터(42)를 통과 하며 처리되고, 수출구(12)에서 하우징(10) 외부로 유출하도록 구성되어 있다. 또, 도시하지 않았지만, 상기 수입구(11)의 각 구멍(11a)에 은막으로 표면을 도금한 은입자에 의한 표면 은입자 소결 필터 등의 막형상 필터를 설치하여, 물을 상기 막형상 필터를 투과하여 하우징(10)내에 도입시키도록 구성할 수도 있다.

상기 제 1 수처리제(20)는 2가3가 철염을 함유한 세라믹 고형물(101)로 이루어진 층(21a···21e)을 4층 내지 4층 이상(도시한 것은 5층) 적층한 중합층으로 구성되어 있다.

상기 2가3가 철염은 상술한 식

Fe⁺² _mFe⁺³ _nCl_2m+3n(식중 m 및 n은 정의 정수를 나타냄)로 표시되는 화합물이고,상기 세라믹 고형물(101)은 상기 화합물을 세라믹기재(101a)에 함유시킨 것이다. 세라믹 고형물은 적당한 크기, 형상으로 형성하는 것으로, 이 실시형태에서는 도 4에 가장 상세하게 나타낸 바와 같이, 예를 들어 지름 약 5∼약 15밀리 정도의 볼형상으로 형성하고 있다. 세라믹기재(101a)의 구성원료는 점토가 주를 이루며, 이것에 원하는 첨가제를 적량 혼입한다. 또한 세라믹 고형물(101)은 무수한 미세구멍을 구비한 다공질로 형성하는 것이 바람직하고, 그 형성수단으로서 상기 세라믹기재(101a)의 원료중에 적량의 톱밥을 혼입하는 것이 제조상에 있어서도 간단하다.

상기 세라믹기재(101a)의 소성온도는 약 800℃∼약 1100℃정도, 소성시간은 특히 한정되는 것이 아니지만, 실험 결과로서는 약 10시간∼약 30시간정도가 바람직한 것으로 판명되었다. 또한 세라믹기재(101a)의 원료중에 혼입하는 2가3가 철염의 활성물질의 양은 극히 소량으로 충분하고, 예를 들어 세라믹기재(101a)의 원료를 혼련하여 원하는 크기, 형상으로 형성할 때에 사용하는 물(증류수가 좋다)로 약 0.1∼약 1.0%혼입, 즉 상기 활성물질을 증류수에 약 0.1∼약 1.0% 함유하여 이루어진 수용액을 점토재의 반죽용수로서 사용함으로써 목적을 달성할 수가 있다.

이 실시형태의 세라믹고형물(101)로 이루어진 상기 각 층(21a···21e)은 다수의 작은 구멍을 형성한 용기(22)에 다수개의 상기 세라믹고형물(101)을 수용하여 구성되어 있다. 그 대표적인 일례를 도 2에 상세하게 나타낸다. 즉, 용기(22)는 하우징(10)의 원통체(13)의 안지름과 대응하는 사이즈로 구성되어, 바닥부에 바닥판(24)을 구비한 원형의 평평한 바닥의 접시형상 용기본체(23)와, 이 용기본체 (23)의 개구상단부에 끼워 맞춤하여 설치한 덮개체(25)로 이루어지며, 상기 바닥판(24) 및 덮개체(25)에 다수의 작은 구멍(26,27)을 형성하여 구성되어 있다. 그리고 상기 용기(22)에 다수개의 상기 세라믹고형물(101)을 수용하여 층(21a)을 구성하고 있다.

상기 층(21a) 이외의 다른 각 층(21b,21c,21d,21e)도 층(21a)과 마찬가지로 구성되며, 이들 각 층(21a···21e)을 하우징(10)의 원통체(13)내에 적층 수용하여 제 1 수처리제가 구성된다. 또 상기 각 층(21a···21e)은 상기 용기(22)에 대신하여, 망형상 용기(도시하지 않음)에 다수개의 상기 세라믹 고형물(101)을 수용하여 구성할 수도 있다. 또한 상기 각 층(21a···21e)은 상기와 같은 용기 (22)를 사용하지 않고, 다수개의 세라믹 고형물(101)로 이루어진 각 층 (21a·· ·21e) 사이에 개재하여 설치한 필터(도시하지 않음)로 구분하여 구성할 수 있다. 즉 다수개의 상기 세라믹고형물(101)을 필터로 샌드위치형상으로 끼우도록 하여 하우징(10)내에 직접 수용하여 상기 각 층(21a···21e)을 구성할 수도 있다.

다음에 상기 세라믹 고형물(101)의 구체적인 제조방법의 일례에 대하여 설명한다. 먼저, 상술한 식으로 표시되는 2가3가 철염의 활성물질은 예를 들면 다음 방법으로 제조할 수 있다. 즉, 1.0mg의 염화제2철을 100ml의 0.5N 카세이소다 수용액에 넣고, 교반용해시켜 24시간 정치한다. 상기 용액중에 생긴 불용성 물질을 제거하고, 이 용액을 염산으로 중화한 후, 감압농축하여 건조기속에서 건조결정화한다. 얻어진 결정에 50ml의 이소프로필알콜 80중량% 수용액을 가하여 재용해하고, 감압농축하여 용매를 제거, 건조시키며, 이러한 재용해, 농축, 건조를 수회 반복함으로써 0.25mg의 결정(2가3가 철염의 활성물질)을 얻었다.

다음에 상기 고형물(101)은 예를 들면 다음 방법에 의해 제조할 수 있다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 세라믹기재(101a)의 주원료로서, 점토(분말) 70 중량%, 이것에 첨가제로서, 제오라이트(분말) 10중량%, 알루미나(분말) 10중량%, 톱밥 10중량%을 배합한다. 그리고 상기의 원료, 즉 점토(102), 제오라이트(103), 알루미나(104), 톱밥(105)을 도 4(A)에 나타낸 바와 같이 적당한 용기(106)에 넣는 동시에, 이것에 2가3가 철염(활성물질) 약 0.5%를 함유한 수용액(증류수)(107)을 적량 첨가하여 균일하게 교반혼련하고, 이것을 원하는 크기 형상(예를 들면 지름 약 10밀리 정도의 볼형상)으로 형성한다[도 4(B) 참조]. 그리고, 이 성형품(101b)을 적당한 온도(예를 들면 약 800℃∼1100℃ 정도)로 적당시간(예를 들면 약 10시간∼30시간 정도) 소성한다. 이에 따라 상기 성형품(101b)은 세라믹형상으로 소성고화하고, 또한 2가3가 철염도 동시에 소결하여 세라믹기재에 균일하게 담지되고, 또한 톱밥은 연소하여 세라믹기재(101a)에는 전체적으로 무수한 미세구멍(室)(108)이 형성되어 세라믹 고형물(101)이 만들어진다(도 4(C) 참조).

상기에 의해 제조한 세라믹 고형물(101)은, 이것을 물에 넣으면, 물은 세라믹기재(101a)의 상기 미세구멍(室)(108)을 통하여 세라믹기재(101a) 내에 스며들어 상기 물질과 접촉하여 반응하고, 상술한 특성으로 인하여, 물에 포함되어 있는 다이옥신류를 분해제거하는 작용을 발휘한다. 또한 상기 물질은 세라믹기재(101a)에 일체로 소결하여 담지되어 있기 때문에, 물에 한번에 용출하지 않고, 기재내에 머물며 장기간에 걸쳐 계속적으로 안정적으로 작용한다(유효작용기간은 약 1∼2년 정도).

상기 제 2 수처리제(30)는 상기 하우징(10)의 원통체(13)내의 도 1에 있어서 하반부에 충전하여 배치된다. 이 제 2 수처리제(30)는 제 1 수처리제(20)를 통과하여 처리된 물을 상기 제 1 수처리제(20)와는 별도의 목적으로 처리하는 것으로, 상기 제 2 수처리제(30)는 임의의 재료로 구성할 수 있다. 이 실시형태의 상기 제 2 처리제(30)는 각각 별도의 재질로 이루어진 5개의 층(31a···31e)을 적층하여 구성된다.

상기 하나의 층(31a)은 칼슘을 포함한 재료로 형성한 층으로 구성되어 있다. 이 재료로서는 예를 들면 조개 껍질이나 산호와 같은 것으로 형성할 수 있다. 대표적인 것으로서, 상기 칼슘층(31a)의 재료는 미세하게 분쇄된 것을 사용하지만, 자갈형상인 것도 사용할 수 있다. 이 층(31a)을 물이 통과함으로써, 칼슘성분이 초미량씩 용출하여, 장기간에 걸쳐 효율적으로 작용한다.

상기 다른 하나의 층(31b)은 탈염소제로 형성한 층으로 구성되어 있다. 이 탈염소제로서는 수중에 포함되어 있는 염소를 제거하는 작용을 가진 공지의 임의의 소재를 선택하여 채용할 수 있다. 이 층(31b)을 물이 통과함으로써, 수돗물과 같이 물에 포함되어 있는 염소가 제거된다. 또, 이 탈염소제는 장기간에 걸쳐 효율적으로 작용하는 재질의 것을 선택하여 채용하는 것이 바람직하다.

상기 다른 하나의 층(31c)은 활성탄으로 형성한 층으로 구성되어 있다. 일반적으로 알려져 있는 바와 같이, 활성탄은 곰팡이냄새, 암모니아냄새 등의 악취 등, 물의 악취를 제거하는 작용을 가지고 있는 동시에 염소를 제거하는 작용을 가지며, 또한 활성탄층(31c)은 약 1㎛ 이상의 불순물을 제거하는 작용을 가지고 있다. 따라서 상기 활성탄 층(31c)을 물이 통과함으로써, 악취 등 물의 악취가 제거됨과 동시에 잔류염소가 제거되어 깨끗한 물이 된다.

상기 다른 하나의 층(31d)은 미네랄성분함유고형물로 형성한 층으로 구성되어 있다. 이 고형물로서는, 예를 들면 맥반석이나 맥화석(모두 상품명)과 같은 천연석의 입자, 혹은 이들 돌을 분쇄하여 적당한 크기로 형성한 세라믹 소결체 등을 들 수 있다. 상기 층(31d)을 물이 통과함으로써 상기 고형물의 미네랄성분이 초미량씩 용출하여, 장기간에 걸쳐 효율적으로 작용한다.

상기 다른 하나의 층(31e)은 PH조정용 세라믹재로 형성한 층으로 구성되어 있다. 이 세라믹재로서는 상기 제 1 수처리제(20)로 사용되고 있는 세라믹 고형물 (101)과 같이 구성한 것을 사용할 수가 있다. 이 층(31e)을 물이 통과함으로써, 물의 PH를 약알칼리성으로 조정한다. 또 상술한 바와 같이 하우징(10)내에 도입되는 물은 상기 제 1 수처리제(20)를 통과하는 사이에 PH가 조정되지만, 상기 층 (31e)을 통과함으로써 PH를 약알칼리성으로 안정시킨다.

또, 상기 제 2 수처리제(30)의 상기 각 층(31a···31e)은 상기한 바와 같은 용기(22)에 상기 각각의 재료를 원하는 양과 장소에 따로따로 수용하여, 이들을 원통체(13)내에 적층하여 수용하거나, 혹은 상기한 바와 같이 각 층(31a···31e) 사이에 필터를 개재하여 원통체(13)내에 충전할 수 있다.

이 실시형태의 수처리용 필터장치(1)는 상기한 바와 같이 구성한 것으로, 수입구(11)로부터 물을 하우징(10)내에 도입하면, 상기 물은 필터(41), 제 1 수처리제(20), 제 2 수처리제(30) 및 필터(42)를 통과하여 수출구(12)로부터 하우징(10)외부로 유출한다. 그리고 상기 물은 제 1 수처리제(20)의 상기 각 층 (21a··· 21e)을 통과하는 과정중에, 각 층의 세라믹 고형물(101)과 접촉하여 상술한 특성을 가진 파이 워터가 되는 동시에 상기 각 층(21a···21e)의 상기 고형물과의 접촉에 의해 반응하여, 물에 포함되어 있는 다이옥신류는 분해되고, 상기 각 층(21a···21e)을 통과하는 동안에 거의 완전히 제거되어 제 2 수처리제(30)로 도입된다. 그리고, 이 물은 제 2 수처리제(30)의 상기 각 층(31a···31e)을 통과함으로써 상술한 처리가 행해져 수출구(12)로부터 유출한다. 상기한 바와 같이 처리되어 하우징(10)을 통과한 물은 인간의 건강유지에 매우 효과적인 것으로 판명되고 있다.

또, 상술한 실시형태에서는 정수기용의 카트리지 필터형으로 구성한 수처리용 필터장치를 개시하였지만, 이것은 일례로서 개시한 것으로, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

도 5에는 상기 실시형태의 수처리용 필터장치(1)를 사용한 정수기의 일실시형태가 개시되어 있다. 이 정수기(2)는 상기 필터장치(1)를 출입 자유롭게 수용하는 하우징(200)을 가지고 있다.

상기 하우징(200)은, 상기 필터장치(1)의 하우징(10)의 원통체(13) 외벽면과의 사이에 원통형의 간극부(201)를 형성하여 하우징(10)을 수용하는 원통형의 수용통(202)과, 이 수용통(202)의 일끝단(도면에 있어서 상단)을 기밀하게 밀폐하는 상부 덮개(203)와, 수용통(202)의 다른 끝단(도면에 있어서 하단)을 기밀하게 밀폐하는 바닥부재(204)를 가지고 있다.

상기 바닥부재(204)의 윗면중심부에는 상기 하우징(10)의 바닥판(14)에 돌출하여 설치한 유출관(12a)을 끼워 맞춤하여 하우징(10)의 원통체(13)내에 연이어 통하는 끼워맞춤구멍(205)을 가지며, 상기 장치(1)는 유출관(12a)을 상기 끼워맞춤구멍(205)에 끼워맞춤하여 수용통(202)에 수용되어 있다. 상기 바닥부재(204)의 측면에는 관통구멍(206)을 통하여 수용통(202)내에 연이어 통하는 수도입구(207)와, 상기 끼워맞춤구멍(205)에 연이어 통하는 송수구(208)를 가지며, 수도입구(207) 및 송수구(208)에는 접속 플러그(209,210)가 부착되어 있다. 또한 상기 상부 덮개 (203)의 중심부에는 나사삽입구멍(211)이 형성되고, 상부 덮개(203)는 상기 나사삽입구멍(211)을 통하여 나사(212)를 상기 필터장치(1)의 상기 나사통부재(17)에 나사맞춤하여 너트부재(213)로 체결하여 수용통(202)에 고정되어 있다. 또, 도시하지 않지만, 상기 수용통(202)과 상기 상부 덮개(203) 및 바닥부재(204)와의 접합부 등에는 패킹 등을 개재하여 기밀성을 유지시키도록 구성하고 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 도 5에 나타낸 수처리용 필터장치(1)는 도 1에 개시한 것이기 때문에, 동일구성부분에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 5의 실시형태의 정수기(2)는 상기한 바와 같이 구성한 것으로, 다음에 그 사용방법 등에 대하여 설명한다. 접속 플러그(210)에 주름상자관 등으로 이루어지는 노즐관을 접속하고, 또한, 접속 플러그(209)를 수도의 수도꼭지 등에 접속하여 세트한다. 그래서 수도꼭지 등의 코크를 열면, 물은 도 5에 있어서 화살표로 나타낸 바와 같이, 수도입구(207)로부터 관통구멍(206)을 지나, 상기 간극부(201)내에 들어와 상승하고, 수입구(11)로부터 하우징(10)내로 흘러 들어와 상술한 바와 같이 제 1 및 제 2 수처리제(20,30)를 통과하여 처리되고, 수출구(12)로부터 송수구(208)를 지나, 노즐관으로 유출한다.

또, 도 5에 나타낸 정수기는 일례로서 개시한 것으로, 정수기의 형태 등은 도시한 이외의 임의의 구성으로 변경할 수 있음은 물론이다.

(시험예)

다음에 도 5에 나타낸 정수기(2)를 사용하여 다이옥신류의 제거성 시험을 실시하였기 때문에 그 결과를 이하에 나타낸다.

(시험장치의 개요)

상기 시험의 실시에 대해, 사용한 시험장치(300)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 원수(수돗물)(301)를 수용하는 수조(302), 일끝단을 수도의 수도꼭지(도시하지 않음)에 연결하는 동시에 다른 끝단을 상기 조(302)내를 향하게 하여 배치한 공급관(303), 상기 물(301)을 교반하는 교반기(304), 일끝단을 상기 조(302)내를 향하게 하는 동시에 다른 끝단을 상기 정수기(2)의 수도입구(207)에 연결하여 배치한 수액관(305), 이 수액관(305)에 개재하여 설치되어 상기 조(302)내의 물(301)을 정수기(2)로 공급하는 액체 펌프(306), 일끝단을 정수기(2)의 송수구(208)에 연결하는 동시에 다른 끝단을 수납조(307)내를 향하게 하여 배치한 배액관(308)을 구비하고 있다.

(시험개요)

상기 정수기(2)에 의한 다이옥신류의 제거율을 보기 위해서, 다음의 순서로 시험하였다. 상기 수조(302)에 물(301)(수돗물)을 채워, 다이옥신류의 표준물질을 주입한다. 충분히 교반한 후, 조(302)내의 물(301)을 상기 펌프(306)에 의해 정수기(2)에 매분 4.0ℓ의 유량으로 통과시킨다.

다이옥신류의 표준물질로서는, 가장 독성이 강한 2, 3, 7, 8-테트라클로로벤조-ρ-디옥신의 톨루엔용해액을 사용하고, 수조(302)내의 설정농도는 0.5ng/ℓ로 하였다. 정수기(2)를 통과하여 수납조에 받아들인 정수기 통과수를 채취하여 다이옥신류 농도의 측정시료로 한다. 정수기(2)에 의한 다이옥신류의 제거율은 수조내의 물(301)의 설정농도 0.5ng/ℓ을 바탕으로 산출한다.

(시험순서)

물(수돗물)(301)을 수조(302)에 500ℓ넣어, 여기에 상기 다이옥신류표준품을 25㎕ 첨가한다(0.25㎍, 수중농도 약 0.5ng/ℓ). 그리고 교반기(304)를 가동시켜, 수조(302)내의 다이옥신류를 충분히 확산, 용해시킨 후, 펌프(306)를 가동시켜, 수조(302)내의 물(301)을 매분 4.0ℓ으로 펌프(306), 정수기(2)를 통해서 배수하여, 수납조(307)내에 저류한다. 이 정수기 통과수를 채취하여, 다이옥신류 농도의 농도측정을 한다.

(다이옥신류의 측정방법)

다이옥신류의 측정은 「폐기물처리에 있어서의 다이옥신류 표준분석 매뉴얼」일본 평성 9년 2월 26일부 위환 제21호 후생성수도환경부환경정비과장통지에 준하여 전처리를 하여, 가스크로마트그래프질량분석법의 고분해능선택 이온 모니터링법(GC/MS·HRSIM)로 분석하였다.

(가스 크로마트그래프질량분석법의 분석조건)

1. 가스 크로마트그래프

장치 : HP5890 시리즈 Ⅱ(휴렛팩커드사제)

칼럼 : SP-2331(스펠코사제)

길이 ··· 60m

안지름 ··· 0.32mm

막두께 ··· 0.2㎛

칼럼온도 : 100℃(1.5 min)-20℃/min-180℃-3℃/min-260℃

주입구온도 : 260℃

캐리어가스 : He

칼럼 헤드압 : 100Kpa

주입량 : 2㎕

주입방법 : 스필트레스(90 sec)

2. 질량분석계

장치 : VG-Autospec-Ultima E(Micromass 사제)

측정법 : 고분해능 SIM 법

분해능 : 10000

이온화전류 : 500μA

이온화전압 : 31eV

가속전압 : 8KV

이온원온도 : 260℃

(결과)

상기 측정결과(시료수중의 2, 3, 7, 8-TCDD의 정량결과)는 다음과 같은 것이 실증되었다.

(1) 정수기통과수중의 다이옥신류 농도(pg/ℓ) : 검출되지 않음(단, 검출하한치: 1.0pg/ℓ).

(2) 다이옥신류제거율: 99.8% 이상

상기한 바와 같이, 상기 정수기(2)를 통과한 물로부터는 다이옥신류는 검출되지 않고, 다이옥신류의 제거율은 99.8% 이상(단, 검출하한치는 1.0pg/ℓ이기 때문에, 제거율은 거의 100%라고 말할 수 있음)으로 양호하고, 상기 정수기(2)는 다이옥신류의 제거에 유용한 것이 실증되었다.

(비교예)

상기 정수기(2)의 수처리용 필터장치(1)의 복수의 층(21a···21e)으로 이루어지는 제 1 수처리제(20)에 대신하여, 상기 하우징(10)의 원통체(13)내에 상기 세라믹 고형물(101)을 충전하여, 이들 고형물(101)로 하나의 층을 형성하였다. 그 이외에는 상술한 실시형태의 상기 필터장치(1)와 거의 완전히 동일하게 구성하여, 이 필터장치를 사용하여 도 5에 나타낸 정수기(2)와 같은 정수기를 제작하였다. 그리고, 이 정수기를 사용하여 상술한 방법과 동일한 방법으로 다이옥신류의 제거성 시험을 실시하였다. 그 결과, 다이옥신류의 제거율은 최고 99.1% 인 것이 판명되었다.

본 발명에 의하면, 물에 포함되어 있는 다이옥신류를 거의 완전히 제거할 수있는 수처리용 필터장치를 제공할 수 있다.

Claims

수입구 및 수출구를 구비한 하우징과, 상기 하우징내에 배치한 수처리제를 가지며, 물이 상기 하우징 및 수처리제를 통과하는 수처리용 필터장치에 있어서,

상기 수처리제는 2가3가 철염을 함유한 세라믹 고형물로 이루어진 층을 4층 내지 4층 이상 적층한 중합층으로 구성되고,

상기 2가3가 철염은, 식

Fe⁺²mFe⁺³nCl_2m+3n(식중 m 및 n은 정의 정수를 나타냄)으로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 수처리용 필터장치.
제 1 항에 있어서, 상기 수처리제의 각 층은 다수의 작은 구멍을 형성한 용기에 다수개의 상기 세라믹 고형물을 수용하여 구성되는 수처리용 필터장치.
제 1 항에 있어서, 상기 수처리제의 각 층은 망형상 용기에 다수개의 상기 세라믹 고형물을 수용하여 구성되는 수처리용 필터장치.
제 1 항에 있어서, 상기 수처리제의 각 층은 상기 세라믹 고형물로 이루어지는 각 층사이에 개재하여 설치한 필터로 구분되어 구성되는 수처리용 필터장치.
제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 고형물은 볼형상으로 형성되어 있는 수처리용 필터장치.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 세라믹 고형물은 무수히 미세한 구멍을 형성하고 있는 수처리용 필터장치.
제 1 항에 있어서, 상기 하우징내의 수통과로중에 제 2 수처리제를 배치한 수처리용 필터장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제 2 수처리제는 칼슘을 함유한 재료로 이루어진 층, 탈염소제로 이루어진 층, 활성탄으로 이루어진 층, 미네랄성분 함유 고형물로 이루어진 층 및 PH조정용 세라믹재로 이루어진 층중에서 선택한 하나 또는 그 이상의 층으로 구성되는 수처리용 필터장치.