KR20040030575A - 활성화 리그노술포네이트로 도포된 입자의 제조 방법 - Google Patents

활성화 리그노술포네이트로 도포된 입자의 제조 방법 Download PDF

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콜리아스디미트리스이아오니스
누크앤드류줄리안
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더 프록터 앤드 갬블 캄파니
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Abstract

본 발명은 필터 재료의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 필터 입자를 리그노술포네이트로 도포하고, 도포물을 탄소화시키고, 도포물을 활성화하는 단계를 포함한다.

Description

활성화 리그노술포네이트로 도포된 입자의 제조 방법 {PROCESSES FOR MANUFACTURING PARTICLES COATED WITH ACTIVATED LIGNOSULFONATE}
물은 예를 들어 미립자, 해로운 화학약품 및 미생 유기물, 예컨대 박테리아, 기생충, 원생동물 및 바이러스를 포함하는, 많은 상이한 종류의 오염균을 함유할 수 있다. 다양한 환경에서, 이들 오염균은 물을 사용하기 전에 제거되어야 한다. 예를 들어, 많은 의약 적용 및 어떤 전자 부품의 제조에서는, 극도로 순수한 물이 요구된다. 더욱 일반적인 예로서, 어떤 해로운 오염균은 마시기에 알맞은, 즉 소비하기 전에 물로부터 제거되어야 한다. 현대의 정수 수단에도 불구하고, 대중은 위험에 처해 있고, 특히 유아, 및 손상된 면역체계의 사람은 상당한 위험에 처해 있다.
U.S. 및 다른 선진국에서, 시에서 처리한 물은 통상 1종 이상의 하기 불순물을 포함한다: 예컨대 현탁 고형물, 박테리아, 기생충, 바이러스, 유기물, 중금속 및 염소. 정수 시스템의 파손 및 다른 문제로 인해, 박테리아와 바이러스가 불완전하게 제거된다. 다른 나라에서는, 이들중 일부는 인구 밀도가 증가하고, 수자원의 부족 현상이 점증하고 물 처리 시설이 없기 때문에 오염된 물에의 노출의 결과는 치명적이다. 음료수원이 인간 및 동물의 폐물에 아주 근접해 있는 것이 일반적이고, 그 결과, 미생물 오염이 주된 건강의 관심사이다. 부유하는 미생물 오염의 결과로서, 대략 6백만명이 매년 죽고, 이들 반은 5세 미만의 어린이이다.
1987년에, U.S. Environmental Protection Agency (EPA) 는 "Guide Standard and Protocol for Testing Microbiologicul Water Purifiers" 를 도입했다. 이 프로토콜은 공중의 특정 건강 관련 오염균 또는 사적인 물 공급을 감소시키기 위해 설계된 음료수 처리 시스템의 성능에 관한 최소한의 조건을 수립했다. 조건은 물 공급원으로부터의 유출물은 공격 (challenge) 에 대해 99.99 % (즉, log 4 에 해당) 의 바이러스 제거 및 99.9999 % (즉, log 6 에 해당) 의 박테리아 제거를 나타내는 것이다. EPA 프로토콜 하에서, 바이러스의 경우, 유입물 농도는 1 ×107개의 바이러스/1ℓ이어야 하고, 박테리아의 경우는, 1 ×108개의 바이러스/1ℓ이어야 한다. 물 공급 중 대장균 (대장균 박테리아) 의 퍼짐 및 그의 소비와 관련된 위험으로 인해, 미생물은 다수의 연구에서 박테리아로서 사용된다. 유사하게는, MS-2 박테리오파아지 (즉, 간단히, MS-2 파아지) 가 통상 바이러스 제거용 대표적인 미생물로서 통상 사용되는 것은 크기 및 형태 (즉, 약 26 nm 및 20면체) 가 많은 바이러스와 유사하기 때문이다. 따라서, MS-2 박테리오파아지를 제거하기 위한 필터의 성능은 다른 바이러스를 제거하는 성능의 증거가 된다.
음료수의 질의 향상시의 이들 조건 및 통상적인 관심으로 인해, 유체로부터 박테리아 및/또는 바이러스를 제거할 수 있는 저비용의 필터 재료를 제조하기 위한 방법을 제공하기 위한 계속적인 욕구가 있다. 또한, 필터 재료를 통해 유체를 통과시키기 위해 필요한 압력 차이를 감소시키기 위해 섬유 형태의 필터 재료를 제조하는 방법을 제공하기 위한 계속적인 욕구가 있다.
발명의 요약
본 발명은 필터 재료를 제조하는 방법을 제공한다. 바람직한 방법은 필터 입자를 리그노술포네이트로 도포하고, 도포물을 탄소화시키고, 도포물을 활성화시키는 단계를 포함한다. 바람직한 리그노술포네이트는 암모늄 리그노술포네이트 및 아연 리그노술포네이트를 포함한다. 도포물은 섬유, 과립 및 스크린을 포함하는 다양한 필터 입자에 적용될 수 있다.
본 발명은 활성화 리그노술포네이트로 도포된 입자의 제조 방법, 더욱 상세하게는 필터에 사용하기 위한, 활성화 리그노술포네이트로 도포된 입자의 제조 방법에 관한 것이다.
명세서는 특히 본 발명을 지적하고 본 발명은 청구하는 청구범위로 명백하게 완결되지만, 본 발명은 수반되는 도면과 관련한 하기의 설명으로 더 잘 이해될 것으로 생각된다.
도1 은 본 발명에 따른 활성화 암모늄 리그노술포네이트로 도포된 유리 섬유의 BET 질소 흡착 등온선이고;
도2 는 도1의 유리 섬유의 중간 세공의 용적 분포이고;
도3 은 본 발명에 따라 제조된 굴대 모양의 필터의 단면 측면도이고;
도4 는 도1 의 유리 섬유의 시간의 함수로서 대장균 배스 농도를 나타내고;
도5 는 활성화 아연 리그노술포네이트로 도포된 유리 섬유의 시간의 함수로서 MS-2 배스 농도를 나타낸다.
바람직한 구현예의 상세한 설명
I.정의
본 명세서에서, 용어 "필터" 및 "여과" 는 흡착 및/또는 크기 배제를 통한 미생물 제거와 관련된 구조 및 메카니즘 각각을 의미한다.
본 명세서에서, 용어 "미생물", "미생물학적 유기물" 및 "병원균" 은 상호 교환해서 사용된다. 이들 용어는 박테리아, 바이러스, 기생충, 원생동물 및 병원균으로서 특징지어 질 수 있는 각종 미생물을 의미한다.
본 명세서에서, 필터 입자의 문구 "박테리아 제거 지수" (BRI) 는 하기와 같이 정의된다:
BRI = 100 ×[1 - (6시간에서의 대장균 박테리아의 배스 농도) / (6시간에서의 대장균 박테리아의 대비표준 농도)],
여기서, "6시간에서의 대장균 박테리아의 배스 농도" 은 하기에 더욱 충분히 기재되어 있는 바와 같이 총외부 표면적 1400 cm2을 갖는 필터 입자의 질량을 함유하는 배스에서 6시간 후의 박테리아 농도를 의미한다. 문구 "6시간에서의 대장균 박테리아의 대비표준 농도" 는 대비표준 배스에서 6시간 후의 대장균의 농도를 의미하고, 1 ×109CFU/ℓ 이다. 용어 " CFU/ℓ" 은 "콜로니 형성 단위/ℓ" 를 의미하고, 이는 대장균 카운트에 사용되는 통상적인 용어라는 것을 주목한다. BRI지수는 살균 효과를 제공하는 화학물질의 적용없이 측정된다. 필터 입자의 제거 용량을 나타내는 동등한 방식은 하기에 정의되어 있는 "Bacteria Log Removal Index"(BLRI) 에 의한다:
BLRI = -log[1 - (BRI/100)].
BLRI 는 "log" 의 단위 (여기서, "log" 는 상용대수를 의미함) 를 갖는다. 예를 들어, 99.99 % 의 BRI 를 갖는 필터 입자는 log 4 의 BLRI 를 갖는다. BRI 및 BLRI 값을 측정하는 시험 절차는 하기에 나타나 있다.
본 명세서에서, 필터 입자의 문구 "바이러스 제거 지수" (VRI) 는 하기에 정의된다:
VRI = 100 ×[1 - (6시간에서의 MS-2 파아지의 배스 농도) / (6시간에서의 MS-2 파아지의 대비표준 농도)].
여기서, "6시간에서의 MS-2 파아지의 배스 농도" 는 총외부 표면적 1400 cm2을 갖는 필터 입자의 질량을 함유하는 배스에서 6시간 후의 파아지 농도를 의미한다. "6시간에서의 MS-2 파아지의 대비표준 농도" 는 대비표준 배스에서 6시간 후의 파아지의 농도를 의미하고, 1 ×109PFU/ℓ 이다. 용어 " PFU/ℓ" 은 "플라크 형성 단위/ℓ" 를 의미하고, 이는 대장균 카운트에 사용되는 통상적인 용어라는 것을 주목한다. VRI 지수는 바이러스 제거 효과를 제공하는 화학물질의 적용없이 측정된다. 필터 입자의 제거 용량을 나타내는 동등한 방식은 하기에 정의되어 있는 "Viruses Log Removal Index"(VLRI) 에 의한다:
VLRI = -log[1 - (VRI/100)].
VLRI 는 "log" 의 단위 (여기서, "log" 는 상용대수를 의미함) 를 갖는다. 예를 들어, 99.99 % 의 VRI 를 갖는 필터 입자는 log 3 의 VLRI 를 갖는다. VRI 및 VLRI 값을 측정하는 시험 절차는 하기에 나타나 있다.
본 명세서에서, 문구 "총외부 표면적" 은 하기에서 충분히 논의되는 바와 같이 필터 입자의 총기하학적 외부 표면적을 의미한다.
본 명세서에서, 용어 "비(比)외부 표면적" 은 하기에서 충분히 논의되는 바와 같이 필터 입자의 단위 질량에 대한 총외부 표면적을 의미한다.
본 명세서에서, 용어 "극세공" 은 2 nm (즉, 20 Å 에 해당) 미만의 폭 또는 직경을 갖는 세공을 의미한다.
본 명세서에서, 용어 "중간 세공" 은 2 ∼ 50 nm (즉, 20 ∼ 500 Å 에 해당) 의 폭 또는 직경을 갖는 세공을 의미한다.
본 명세서에서, 용어 "거대 세공" 은 50 nm (즉, 500 Å 에 해당) 초과의 폭 또는 직경을 갖는 세공을 의미한다.
본 명세서에서, 문구 "세공 용적" 및 이의 파생어는 당업자에게 공지된 BET법 (ASTM D 4820 - 99 표준) 으로 측정된 용적을 의미한다.
본 명세서에서, 문구 "중간 세공 범위의 세공 크기 분포" 는 당업자에게 공지된 Barrett, Joyner, 및 Halenda (BJH)법에 의해 계산된 세공 크기의 분포를 의미한다.
본 명세서에서, 문구 "총세공 용적" 은 극세공, 중간 세공 및 거대 세공의용적의 합을 의미한다.
본 명세서에서, 용어 "필터 재료" 는 필터 입자의 응집물을 의미한다. 필터 재료를 형성하는 필터 입자는 형태, 크기 또는 조성이 동일할 필요는 없다. 예를 들어, 필터 재료는 활성화 리그노술포네이트 도포물 및 비(非)도포 활성화 탄소 섬유로 도포된 과립을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 문구 "필터 입자" 는 필터 재료의 일부 이상을 형성하는 개개의 구성원 또는 조각을 의미한다. 예를 들어, 각각의 섬유, 과립, 비드 등은 고려된 필터 입자이다. 필터 입자는 도포 또는 비도포될 수 있다.
본 명세서에서, "탄소화" 및 이의 파생어는 탄소함유 물질 중 비탄소 종류가 감소되는 공정을 의미한다.
본 명세서에서, 용어 "활성화" 및 이의 파생어는 탄소화 물질이 더욱 다공성이 되는 공정을 의미한다.
본 명세서에서, 문구 "필터 입자의 총중량" 및 이의 파생어는 도포물을 포함하는 필터 입자의 중량을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 기타 용어는 논의되는 명세서 상에서 정의된다.
II.활성화 리그노술포네이트로 도포된 필터 입자
활성화 리그노술포네이트로 도포된 예시적인 필터 입자를 이제 설명한다. 의외로, 리그노술포네이트 도포 필터 입자는 탄소화되고 활성화될 때 다량의 중간 세공 및 거대 세공 용적을 갖는다는 것을 발견했다. 어떤 이론으로 한정되기를바라진 않지만, 다수의 중간 세공 및/또는 거대 세공은 병원균, 핌브리아(fimbriae), 및 외부 막, 캡시드 및 병원균의 피막을 구성하는 표면 중합체 (예를 들어, 단백질, 리포폴리사카라이드, 카르보히드레이트 및 폴리사카라이드) 의 더욱 편리한 흡착 부위를 제공하는 것으로 가정한다. 이러한 향상된 흡착은 핌브리아 및 표면 중합체의 전형적인 크기는 중간 세공 및 거대 세공의 크기와 유사한 사실에 기인한다.
필터 입자는 다양한 형태 및 크기로 제공될 수 있다. 예를 들어, 필터 입자는 간단한 형태, 예컨대 과립, 섬유 및 비드로 제공될 수 있다. 필터 입자는 구형, 다면체, 원통형, 및 다른 대칭형, 비(非)대칭형 및 불규칙형으로 제공될 수 있다. 또한, 필터 입자는 또한 상기의 간단한 형태로부터 형성될 수 있거나 형성되지 않을 수 있는 복합 형태, 예컨대 웹형, 스크린형, 메쉬형, 부직포형 및 직포형으로 제공될 수 있다.
형태와 마찬가지로, 필터 입자의 크기는 또한 변할 수 있고, 크기는 어떤 단일한 필터에 사용된 필터 입자 중에서 균일한 필요는 없다. 사실상, 단일 필터 중 상이한 크기를 갖는 필터 입자를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 통상, 필터 입자의 크기는 약 0.1 ㎛ ∼ 약 10 mm, 바람직하게는 약 0.2 ㎛ ∼ 약 5 mm, 더욱 바람직하게는 약 0.4 ㎛ ∼ 약 1 mm, 가장 바람직하게는 약 1 ∼ 약 500 ㎛ 이다. 구형 및 원통형 입자 (예를 들어, 섬유, 비드 등) 에 대해, 상기 치수는 필터 입자의 직경을 의미한다. 실질적으로 상이한 형태를 갖는 필터 입자에 대해, 상기 치수는 가장 큰 치수 (예를 들어, 길이, 폭 또는 높이) 를 의미한다.
필터 입자는 다양한 재료, 예컨대 금속, 금속 합금, 탄소, 세라믹 또는 유리로부터 형성될 수 있다. 필터 입자 재료의 어떤 전형적인 예는 유리 섬유, 세라믹 섬유, 탄소 섬유 및 구리 과립이다. 적합한 유리 섬유의 예는 직경 15.8 ㎛ 및 길이 1.6 mm (1/16") 의, 하기 주석을 갖는 분쇄된 유리 섬유 (Owens Corning, Inc., Toledo, OH) 이다: 1) 731ED (양이온성 정립을 함유함); 2) 737BD (실란 정립을 함유함); 및 3) 739DD (정립되지 않음). 유리 섬유의 다른 예는 상표명 CRATEC 절단된 스트랜드 (Owens Corning, Inc.), 및 상표명 MICROSTRAND 유리 미세섬유 (Johns Manville lnternational, Inc., Denver, CO) 이다. 유리섬유 웹의 예는 C64, C33, ECR30A 및 ECR30S (Owens Corning, Inc.), 미세섬유 유리 필터 페이퍼 8000130, 8000100, 및 HD-2233 (Hollingsworth & Vose Company, East Walpole, MA), 및 유리 섬유 페이퍼 그레이드 151 및 164 (A. Ahlstrom Corporation, Helsinki, Finland) 이다.
적합한 세라믹 섬유의 예는 상표명 INSULFRAX 및 FIBERFRAX (Unifrax Corporation, Niagara Falls, NY), 상표명 REFRASIL (Hitco Carbon Composites, Gardena, CA), 및 상표명 NICALON (Nippon Carbon Co., Ltd, Tokyo, Japan) 이다. 세라믹 웹의 예는 상표명 FIBERFRAX 페이퍼, 예컨대 550, 882-H, 및 972-H (Unifrax Corporation) 이다. 탄소 섬유의 예는 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 및 피치 기재 THORNEL 섬유 (BP Amoco Polymers, Inc., Alpharetta, GA) 및 상표명 FORTAFIL OPF (Fortafil Fibers, Inc., Rockwood, TN) 이다. 구리 및 황동 스크린을 또한 사용할 수 있다.
필터 재료를 형성하는 필터 입자의 일부 이상은 리그노술포네이트로 도포되어 필터 입자의 탄소화 및 활성화의 차후 단계 동안에 탄소 공급원을 제공한다. 본 명세서에서, 용어 "도포된" 은 연속 또는 불연속을 의미하고, 즉, 도포물이 필터 입자의 표면을 완전히 피복할 수 있거나 일부만을 피복하고, 그 결과, 피복 (예를 들어, "아일랜드") 의 면적 및 비피복의 면적을 형성한다. 본 발명의 도포물은 리그노술포네이트를 함유하지만, 도포물은 또한 다른 물질을 함유할 수 있다는 것을 고려한다. 예를 들어, 도포물은 90 중량% 의 리그노술포네이트 및 10 중량% 의 전분을 함유한다. 다른 물질은 하기를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다: 크라프트 리그닌, 오르가노솔브 리그닌, 아민 리그닌, 당, 크실란, 시클로덱스트린, 소듐 실리케이트, 키토산, 셀룰로오스 아세테이트, 카르복시메틸 셀룰로오스, 카르복시에틸 셀룰로오스, 폴리비닐 아세테이트, 페놀 수지, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 피치, 아스팔트, 아세탈, 비닐 폴리머, 아크릴 폴리머, 폴리아민 에피클로로히드린, 폴리에틸렌 옥시드, 폴리프로필렌 옥시드, 폴리비닐 메틸 에테르, 폴리에틸렌 이민, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리비닐 피리딘, 및 이의 혼합물.
특히 바람직한 리그노술포네이트는 암모늄 리그노술포네이트 (AL) 이다. 선행기술에 공지된 바와 같이, 암모늄 리그노술포네이트는 술포네이트 염이고, 이는 산 술파이트 펄핑 (pulping) 공정 또는 화학(열)기계적 (CTMP) 펄핑 공정의 부산물이다. 펄핑 공정 동안에, (경재 또는 연재로부터의) 나무 조각의 리그닌은 고온 및 고압에서 수성 비(bi)술파이트 염과 반응하고 탈중합 및 술폰화 반응으로수용성이 되게 한다. 양 반응은 통상 리그닌 분자의 프로판 측쇄의 α위치에서 일어나고, 수득한 리그노술포네이트 분자는 하기 식 1 에 나타나 있는 바와 같이 2개의 페닐프로판 단위에 대해 1개의 술포네이트 기를 함유한다.
암모늄 리그노술포네이트의 통상의 중량평균 분자량은 약 30,000 이고, 그의 수평균 분자량은 약 3,000 이다. 수득한 리그노술포네이트는 나무의 반셀룰로오스 성분의 저하로 형성된 다양한 카르보히드레이트와 함께 소비된 펄핑 액에 용해된다.
AL 은 분말, 분산액 또는 용액으로서 제공될 수 있다. AL 용액의 예는 상표명 LIGNOSITE 1740 (Georgia-Pacific West, Inc., Bellingham, WA), NORLIG TSFL 및 NORLIG TSFL-4 (Borregaard Ligno Tech, Iac., Rothschild, WI), 및 Weschem AS (Wesco Technologies, Ltd., San Clemente, CA) 이다. 상표명 LIGNOSITE 1740 용액은 48 ±2 중량% 의 총고체 (이의 60% 초과는 AL 고체임) 를 함유한다. Weschem AS 건조 고체는 중량으로 57 % 초과의 리그노술포네이트 및 24 % 초과의환원당을 함유한다.
다른 리그노술포네이트 분말, 분산액 또는 용액은 암모늄 리그노술포네이트 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 칼슘 리그노술포네이트 (CaLS), 아연 리그노술포네이트 (ZL), 페릭 리그노술포네이트 (FL), 크로뮴 리그노술포네이트 (CrL), 마그네슘 리그노술포네이트 (MgL), 소듐 리그노술포네이트 (NaLS), 구리 리그노술포네이트 (CuLS), 및 망간 리그노술포네이트 (MnL) 를 사용할 수 있다. 아연 리그노술포네이트의 예는 용액 형태로 Weschem Zn (Wesco Technologies, Ltd.); 및 분말 형태로 상표명 Zinc KE-MIN 미량영양소 리그노술포네이트 (Georgia-Pacific West, Inc.), 및 상표명 NORLIG Zn (Borregaard Ligno Tech, Inc) 이다. 다양한 리그노술포네이트의 혼합물을 또한 사용할 수 있다.
필터 입자는 선행기술에 공지된 많은 기술 중의 하나를 사용하여 AL 로 도포될 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로, 필터 입자를 도포하는 어떤 방식은 하기와 같다: 1) AL 용액에 필터 입자를 분산함; 2) 필터 입자를 AL 용액에 잠기게 함, 3) 비제한적인 통상적인 분무 장비, 예컨대 트리거 분무기, 에어로솔 제너레이터 및 정전 분무기를 사용하여 AL 용액을 필터 입자에 분무함; 및 4) 통상적인 도포 장비를 사용하여 비제한적인 롤 코팅, 로드 코팅 및 압력 포화를 수행함.
AL 도포의 적용 후에, 도포된 필터 입자는 당업자에게 공지된 각종 방법을 사용하여 건조될 수 있다. 예를 들어, 비제한적인 예로, 건조하기 위한 어떤 방법은 다음과 같다: 1) 도포된 필터 입자를 약 100 ℃ 의 대류 오븐에 위치시킴; 2) 도포된 필터 입자를 공기 부유 건조기 상에 위치시킴; 및 3) 적외선 (IR) 가열함."부가물 도포" 로 불리는 도포물의 중량 % 는 건조 후에 측정되고 필터 입자의 총중량 (즉, 도포물을 포함하는 필터 입자의 중량) 에 대한 도포물의 중량의 비로서 계산된다. 부가 도포물은 필터 입자의 총중량의 약 0.5 % ∼ 약 97 % 이고, 대안적으로, 필터 입자의 총중량의 약 0.6 % ∼ 약 90 % 이다. 또 다른 구현예로, 부가 도포물은 필터 입자의 총중량의 약 1% ∼ 약 80%, 또는 약 4 % ∼ 약 70 % 이다.
도포된 필터 입자의 탄소화는 노(furnace)에서 수행된다. 탄소화 조건은 온도, 시간 및 대기를 포함하고, 이들 조건은 당업자에게 통상적으로 공지된 바와 같이 변할 수 있다. 예시적인 탄소화 조건을 하기에 기재한다. 본 발명의 하나의 방법에서, 탄소화 온도는 약 500 ℃ ∼ 약 1000 ℃, 바람직하게는 약 600 ℃ ∼ 약 900 ℃, 더욱 바람직하게는 약 630 ℃ ∼ 약 800 ℃, 가장 바람직하게는 약 680 ℃ ∼ 약 750 ℃ 이다. 탄소화 시간은 2분 ∼ 5시간, 바람직하게는 약 5분 ∼ 약 3시간, 더욱 바람직하게는 약 10분 ∼ 약 1.5시간, 가장 바람직하게는 약 20분 ∼ 약 40분이다. 탄소화 대기는 불활성 가스 또는 질소를 포함할 수 있고, 유속은 약 2.5 표준 ℓ/h.g (즉, 표준 ℓ/시간 및 도포물 중 탄소의 g; 0.09 표준 ft3/h.g) ∼ 약 600 표준 ℓ/h.g (21.12 표준 ft3/h.g), 바람직하게는 약 5 표준 ℓ/h.g (0.18 표준 ft3/h.g) ∼ 약 300 표준 ℓ/h.g (10.56 표준 ft3/h.g), 더욱 바람직하게는 약 10 표준 ℓ/h.g (0.36 표준 ft3/h.g) ∼ 약 200 표준 ℓ/h.g (7.04표준 ft3/h.g), 가장 바람직하게는 약 50 표준 ℓ/h.g (1.76 표준 ft3/h.g) ∼ 약 100 표준 ℓ/h.g (3.52 표준 ft3/h.g) 이다. "탄소화 도포물 중 부가 도포물"로 불리는 탄소화 도포물 중 탄소의 중량 % 는 필터 입자의 총중량 (즉, 탄소화 도포물을 포함하는 필터 입자의 중량) 에 대한 탄소화 도포물 중 탄소의 중량의 비로서 계산된다. 탄소화 도포물 중 탄소 부가물은 필터 입자의 총중량의 약 0.2 % ∼ 약 95 % 이고, 대안적으로, 약 0.3 % ∼ 약 85 % 이다. 또 다른 구현예로, 탄소화 도포물 중 탄소 부가물은 필터 입자의 총중량의 약 0.5 % ∼ 약 70 % 또는 약 1 % ∼ 약 60% 이다.
탄소화된, 도포된 필터 입자의 활성화는 노에서 행해질 수 있다. 활성화 조건은 온도, 시간 및 대기를 포함하고, 이들 조건은 당업자에게 통상적으로 공지된 바와 같이 변할 수 있다. 예시적인 활성화 조건을 하기에 기재한다. 본 발명의 방법에서, 활성화 온도는 약 550 ℃ ∼ 약 1300 ℃, 바람직하게는 약 600 ℃ ∼ 약 1200 ℃, 더욱 바람직하게는 약 650 ℃ ∼ 약 1000 ℃, 가장 바람직하게는 약 700 ℃ ∼ 약 900 ℃ 이다. 활성화 시간은 약 3분 ∼ 약 12시간, 바람직하게는 약 5분 ∼ 약 10시간, 더욱 바람직하게는 약 30분 ∼ 약 8시간, 가장 바람직하게는 약 2시간 ∼ 약 7시간이다. 비제한적인 활성화 대기의 예는 산화제 및 담체 가스, 예컨대 증기 및 질소, 이산화탄소 및 질소, 이산화탄소 및 증기의 혼합물 등이다. 증기 유속은 약 0.005 mℓ/min.g (즉, milliliter/분 및 탄소화 도포물 중 탄소의 g) ∼ 약 15 mℓ/min.g, 바람직하게는 약 0.01 mℓ/min.g ∼ 약 10mℓ/min.g, 더욱 바람직하게는 약 0.05 mℓ/min.g ∼ 약 5 mℓ/min.g, 가장 바람직하게는 약 0.1 mℓ/min,g ∼ 약 1 mℓ/min.g 이다. "활성화 도포물 중 부가 도포물"로 불리는 활성화 도포물 중 탄소의 중량 % 는 필터 입자의 총중량 (즉, 활성화 도포물을 포함하는 필터 입자의 중량) 에 대한 활성화 도포물 중 탄소의 중량의 비로서 계산된다. 하나의 구현예로, 활성화 도포물 중 탄소 부가물은 약 85 % 미만 또는 약 75 % 미만이다. 또 다른 구현예로, 활성화 도포물 중 탄소 부가물은 필터 입자의 총중량의 약 0.1 % ∼ 약 85 % 이고, 대안적으로, 약 0.2 % ∼ 약 75 % 이다. 또 다른 구현예로, 활성화 도포물 중 탄소 부가물은 필터 입자의 총중량의 약 0.3 % ∼ 약 60 % 또는 약 0.5 % ∼ 약 45 % 이다.
Brunauer, Emmett 및 Teller (BET) 비표면적 및 Barrett, Joyner, 및 Halenda (BJH) 세공 크기 분포는 도포된, 활성화 필터 입자의 세공 구조의 특성을 나타내기 위해 사용될 수 있다. BET 비표면적은 다중점 질소 흡착에 의한 ASTM D 4820 - 99 표준에 따라 측정된다. 이들 방법은 또한 극세공, 중간 세공 및 거대 세공 용적을 제공할 수 있다. BJH 세공 크기 분포는 Barrett, Joyner, 및 Halenda (BJH)법에 따라 측정되고, 이는 J. Amer. Chem. Soc., 73, 373-80 (1951), 및 Gregg 및 Sing, ADSORPTION, SURFACE AREA, AND POROSITY, 제2판, Academic Press, New York (1982) 에 기재되어 있고, 이의 물질은 참고로 본 명세서에 포함되어 있다. 방법론 모두는 선행기술에 공지되어 있다.
바람직하게는, 활성화 리그노술포네이트로 도포된 필터 입자의 BET 비표면적은 약 500 m2/g (g 은 활성화 도포물 중 탄소의 질량을 나타냄) ∼ 약 3,000 m2/g, 바람직하게는 약 600 m2/g ∼ 약 2,800 m2/g, 더욱 바람직하게는 약 800 m2/g ∼ 약 2,500 m2/g, 가장 바람직하게는 약 1,000 m2/g ∼ 약 2,000 m2/g 이다. 도1 을 참고로 하여, 활성화 암모늄 리그노술포네이트로 도포된 유리 섬유의, BET법을 사용하는 전형적인 질소 흡착 등온선을 설명한다.
총세공 용적은 BET 질소 흡착 동안에 흡착되고, 상대 압력 (P/Po) 0.9814 에서 흡착된 질소의 용적으로서 계산된다. 활성화 리그노술포네이트로 도포된 필터 입자의 총세공 용적은 약 0.4 mℓ/g (g 은 활성화 도포물 중 탄소의 질량을 나타냄) ∼ 약 3 mℓ/g, 바람직하게는 약 0.5 mℓ/g ∼ 약 2.8 mℓ/g, 더욱 바람직하게는 약 0.7 mℓ/g ∼ 약 2.5 mℓ/g, 가장 바람직하게는 약 O.8 mℓ/g ∼ 약 2 mℓ/g 이다. 중간 세공 및 거대 세공 용적의 합은 BET 질소 흡착 동안에 측정되고, 총세공 용적과 P/Po0.15 에서 흡착된 질소의 용적 사이의 차이로서 계산된다. 활성화 리그노술포네이트로 도포된 필터 입자의 중간 세공과 거대 세공의 합은 약 0.2 mℓ/g (g 은 활성화 도포물 중 탄소의 질량을 나타냄) ∼ 약 2.2 mℓ/g, 바람직하게는 약 0.25 mℓ/g ∼ 약 2 mℓ/g, 더욱 바람직하게는 약 0.3 mℓ/g ∼ 약 1.7 mℓ/g, 가장 바람직하게는 약 0.4 mℓ/g ∼ 약 1.5 mℓ/g 이다.
하나의 구현예로, 세공 용적은 약 4 nm ∼ 약 6 nm 의 어떤 세공 직경에 대해 약 0.01 mℓ/g (g 은 활성화 도포물 중 탄소의 질량을 나타냄) 이상이다. 대안적인 구현예로, 세공 용적은 약 4 nm ∼ 약 6 nm 의 어떤 세공 직경에 대해 약 0.01 mℓ/g ∼ 0.04 mℓ/g 이다. 또 다른 구현예로, 세공 용적은 약 4 nm ∼ 약 6 nm 의 어떤 세공 직경에 대해 약 0.06 mℓ/g 이상이거나 약 0.06 mℓ/g ∼ 0.15 mℓ/g 다. 바람직한 구현예로, 세공 용적은 약 4 nm ∼ 약 6 nm 의 어떤 세공 직경에 대해 약 0.07 mℓ/g ∼ 0.15 mℓ/g 이다.
극세공 용적에 대한 중간 세공과 거대 세공의 합의 비는 약 0.3 ∼ 약 3, 바람직하게는 약 0.5 ∼ 약 2, 더욱 바람직하게는 약 0.65 ∼ 약 1.7, 가장 바람직하게는 약 0.8 ∼ 약 1.5 이다. 도2 를 참고로 하여, 활성화 암모늄 리그노술포네이트로 도포된 유리 섬유에 대한 BJH 법으로 계산된 전형적인 중간크기 용적 분포를 설명한다.
총외부 표면적은 비외부 표면적에 도포된 필터 입자의 질량을 곱해서 계산되고, 도포된 필터 입자의 치수를 기준으로 한다. 예를 들어, 단일분산 (즉, 균일한 직경을 가짐) 섬유의 비외부 표면적은 섬유의 면적 (섬유 말단의 2개의 단면적은 무시함) 과 섬유의 중량의 비로서 계산된다. 따라서, 섬유의 비외부 표면적은 4/Dρ(여기서, D 는 섬유 직경이고ρ는 섬유 밀도임) 이다. 단일분산 구형 입자에 대해, 유사한 계산으로 비외부 표면적 6/Dp(여기서,D는 입자 직경이고,p는 입자 밀도임) 을 산출한다. 다분산된 섬유, 구형 또는 불규칙성 입자에 대해, 비외부 표면적은 D 대신에(여기서,는 Sauter 평균 직경이고, 이는 표면 : 용적이 총입자 분포의 비와 동일한 입자의 직경임) 를 사용한 후 상기와 동일한 각 식으로 계산된다. Sauter 평균 직경을 측정하기 위한, 선행기술에 공지된 방법은 예를 들어 Malvern 장비 (Malvern Instruments Ltd., Malvern, U.K.) 를 사용하여 레이저 회절에 의한다. 도포된 필터 입자의 비외부 표면적은 약 10 cm2/g (g 은 도포물을 포함하는 필터 입자의 질량을 의미함) ∼ 약 100,000 cm2/g, 바람직하게는 약 50 cm2/g ∼ 약 50,000 cm2/g, 더욱 바람직하게는 약 100 cm2/g ∼ 약 10,000 cm2/g, 가장 바람직하게는 약 500 cm2/g ∼ 약 5,000 cm2/g 이다.
활성화 리그노술포네이트로 도포된 필터 입자의 BRI 는, 여기에 설명된 배치 시험 절차에 따라 측정될 때, 약 99 % 초과, 바람직하게는 99.9 % 초과, 더욱 바람직하게는 약 99.99 % 초과, 가장 바람직하게는 약 99.999 % 초과이다. 마찬가지로, 활성화 리그노술포네이트로 도포된 필터 입자의 BLRI 는 약 log 2 초과, 바람직하게는 약 log 3 초과, 더욱 바람직하게는 약 log 4 초과, 가장 바람직하게는 약 log 5 초과이다. 활성화 리그노술포네이트로 도포된 필터 입자의 VRI 는, 여기에 설명된 배치 시험 절차에 따라 측정될 때, 약 90 % 초과, 바람직하게는 약 95 % 초과, 더욱 바람직하게는 약 99 % 초과, 가장 바람직하게는 약 99.9 % 초과이다. 마찬가지로, 활성화 리그노술포네이트로 도포된 필터 입자의 VLRI 는 약 log 1 초과, 바람직하게는 약 log 1.3 초과, 더욱 바람직하게는 약 log 2 초과, 가장 바람직하게는 약 log 3 초과이다.
본 발명의 하나의 바람직한 구현예로, 필터 입자는 활성화 암모늄 리그노술포네이트로 도포된 유리 섬유를 포함한다. 이들 섬유는 BET 비표면적 약 1,000m2/g ∼ 약 2,000 m2/g, 총세공 용적 약 0.8 mℓ/g ∼ 약 2 mℓ/g, 및 중간 세공과 거대 세공 용적의 합 약 0.4 mℓ/g ∼ 약 1.5 mℓ/g 을 갖는다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예로, 필터 입자는 활성화 암모늄 리그노술포네이트로 도포된 세라믹 섬유를 포함한다. 이들 섬유는 BET 비표면적 약 1,000 m2/g ∼ 약 2,000 m2/g, 총세공 용적 약 0.8 mℓ/g ∼ 약 2 mℓ/g, 및 중간 세공과 거대 세공 용적의 합 약 0.4 mℓ/g ∼ 약 1.5 mℓ/g 을 갖는다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예로, 필터 입자는 활성화 아연 리그노술포네이트로 도포된 유리 섬유를 포함한다. 이들 섬유는 BET 비표면적 약 1,000 m2/g ∼ 약 2,000 m2/g, 총세공 용적 약 0.8 mℓ/g ∼ 약 2 mℓ/g, 및 중간 세공과 거대 세공 용적의 합 약 0.4 mℓ/g ∼ 약 1.5 mℓ/g 을 갖는다.
하기의 비제한적인 실시예는 본 발명의 필터 재료의 제조 방법을 설명하기 위한 것이다.
실시예 1
활성화 암모늄 리그노술포네이트로 도포된 유리 섬유
250 mℓ의 상표명 LIGNOSITE 1740 암모늄 리그노술포네이트 (AL) 용액 (Georgia-Pacific West Inc., Bellingham, WA) 를 250 mℓ의 물로 희석한 다음, 800 mℓ의 비이커에서 5분 동안 부드럽게 교반하면서 길이 1/16" (1.6 mm) 의, 150 g 의 분쇄된 유리 섬유 737BD (Owens Corning, Inc., Toledo, OH) 와 혼합했다.과량의 암모늄 리그노술포네이트 용액을 표준 Buchner 깔때기로 도포된 유리 섬유로부터 제거했다. 그 다음, 암모늄 리그노술포네이트 도포된 유리 섬유를 65 ℃ 에서 12시간 동안 건조했다.
탄소화 단계에 대해, 도포된 유리 섬유를 Lindberg/Blue M 수평 튜브 노 Model # HTF55667C (SPX Corp., Muskegon, MI) 내에 위치시켰다. 노 온도는 7 ℃/분의 속도로 700 ℃ 로 상승시키고, 탄소화는 30 표준 ft3/h (850 ℓ/h) 의 질소 용적 유속으로 흐름 질소 대기에서 30분 동안 계속한다.
그 다음, 탄소화된 도포 유리 섬유는 흐름 질소/증기 대기에서 750 ℃ 에서 6시간 동안 동일한 튜브에서 활성화된다. 질소 유속은 15 표준 ft3/h (425 ℓ/h) 이고, 물 유속은 20 mℓ/min 이다.
실시예 2
활성화 아연 리그노술포네이트로 도포된 유리 섬유
50 g 의 분말 상표명 Zinc KE-MIN 미량영양소 리그노술포네이트 (ZL; Georgia-Pacific West, Inc., Bellingham, WA) 를 200 mℓ의 물로 희석했다. 그 다음, 800 mℓ의 비이커에서 5분 동안 부드럽게 교반하면서 ZL 용액을 길이 1/16" (1.6 mm) 의, 130 g 의 분쇄된 유리 섬유 737BD (Owens Corning, Inc., Toledo, OH) 와 혼합했다. 과량의 아연 리그노술포네이트 용액을 표준 Buchner 깔때기로 도포된 유리 섬유로부터 제거했다. 그 다음, 유리 섬유로 도포된 아연 리그노술포네이트를 65 ℃ 에서 12시간 동안 건조했다.
탄소화 단계에 대해, 도포된 유리 섬유를 Lindberg/Blue M 수평 튜브 노 Model # HTF55667C (SPX Corp., Muskegon, MI) 내에 위치시켰다. 노 온도는 7 ℃/분 의 속도로 700 ℃ 로 상승시키고, 탄소화는 30 표준 ft3/h (850 ℓ/h) 의 질소 용적 유속으로 흐름 질소 대기에서 30분 동안 계속한다.
그 다음, 탄소화된 도포 유리 섬유는 흐름 질소/증기 대기에서 750 ℃ 에서 6시간 동안 동일한 튜브에서 활성화된다. 질소 유속은 15 표준 ft3/h (425 ℓ/h) 이고, 물 유속은 20 mℓ/min 이다.
Ⅲ.본 발명의 필터
도3 을 참고로 하여, 본 발명에 따라 제조된 예시적인 필터를 이제 설명한다. 필터 20 은 내부 24 및 외부 26 을 갖는 실린더형의 하우징 22 를 포함한다. 하우징 22 는 필터의 목적 용도에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 필터는 굴대 모양의 흐름 필터일 수 있고, 여기서, 입구 및 출구가 배치되어, 액체는 하우징의 축을 따라 흐른다. 대안적으로, 필터는 방사형 흐름 필터일 수 있고, 여기서, 입구 및 출구는 배열되어, 유체 (예를 들어, 액체, 가스 또는 이들의 혼합물) 는 하우징의 축을 따라 흐른다. 또한, 필터는 축형 및 방사형 흐름을 포함할 수 있다. 본 발명의 필터는 특히 물을 사용하기에 적합하지만, 다른 유체 (예를 들어, 공기, 가스 및 이들의 혼합물) 를 사용할 수 있다는 것은 인정될 것이다. 입구 24 및 출구 26 의 크기, 형태, 공간, 정렬, 및 위치는선행기술에 공지된 바와 같이 유속 및 필터 20 의 목적 용도를 도모하기 위해 선택될 수 있다. 필터 20 은 또한 필터 재료 28 을 포함하는데, 여기서, 필터 재료 28 은 1종 이상의 필터 입자 (예를 들어, 섬유, 과립 등) 를 포함한다. 1종 이상의 필터 입자는 활성화 리그노술포네이트로 도포될 수 있고, 상기에서 언급한 특성을 가질 수 있다. 필터 재료는 또한 비도포 입자, 및 하기와 같은 기타 재료로부터 형성된 입자를 포함할 수 있다: 탄소 분말, 활성화 탄소 과립, 활성화 탄소 섬유, 제올라이트, 및 이들의 혼합물.
IV.시험 절차
하기 시험 절차를 사용하여 본 명세서에서 논의된 BRI/BLRI 값, VRI/VLRI 값, 및 BET 값을 계산한다. BRI/BLRI 및 VRI/VLRI 값은 수성 매질에 대해서 측정되지만, 이는 본 발명의 필터 재료의 궁극적인 용도를 제한하기 위한 것은 아니지만, BRI/BLRI 및 VRI/VLRI 값이 수성 매질에 대해 계산될지라도, 필터 재료는 상기에서 논의된 바와 같이 궁극적으로 다른 유체와 함께 사용될 수 있다. 또한, 시험 절차의 용도를 설명하기 위해 하기에 선택된 필터 재료는 본 발명의 필터 재료의 제조 방법 및/또는 조성의 범위를 제한하거나 본 발명의 필터 재료가 BRI/BLRI 및 VRI/VLRI 시험 절차로 평가될 수 있다는 것을 제한하는 것은 아니다.
탄소 부가물 및 BET 시험 절차
필터 재료의 활성화 도포물 중 탄소 부가물은 Hi-Res Modulated TGA 2950(TA Instruments, Inc., New Castle, DE) 로 열 중량측정으로 측정될 수 있다. TGA 최종 온도는 650 ℃ 로 설정되고, 램프 (ramp) 50 ℃/분으로 설정된다. 실시예 1 및 2 의 필터 재료의 활성화 도포물 중 탄소 부가물은 각각 약 1.7 % 및 약 0.9 % 이다. BET 비표면적 및 세공 용적 분포는 질소 흡착 기술을 사용하여 77K 에서 Coulter SA3100 Series Surface Area 및 Pore Size Analyzer (Coulter Corp., Miami, FL) 로 측정된다. 실시예 1 의 필터 재료에 대해, BET 면적은 1,472 m2/g 이고, 극세공 용적은 0.61 mℓ/g 이고, 중간 세공과 거대 세공 용적의 합은 0.86 mℓ/g 이다. 실시예 1 의 필터 재료의 전형적인 BET 질소 등온선 및 세공 용적 분포는 도 1 및 2 각각에 설명되어 있다. 실시예 2 의 필터 재료에 대해, BET 면적은 1,631 m2/g 이고, 극세공 용적은 0.72 mℓ/g 이고, 중간 세공 및 거대 세공 용적의 합은 0.67 mℓ/g 이다. 평가되는 바와 같이, 기타 기구는 TGA 및 BET 측정을 위해 사용될 수 있다.
BRI/BLRI 시험 절차
2개의 비이커를 갖는 PB-900TMProgrammable JarTester (Phipps & Bird, Inc., Richmond, VA) 을 사용한다. 비이커의 직경은 11.4 cm (4.5") 이고, 높이는 15.3 cm (6") 이다. 각 비이커는 500 mℓ의 오염된 물 및 교반기 (회전수: 60 rpm) 를 포함한다. 교반기는 스테인레스강 패들의 길이 7.6 cm (3"), 높이 2.54 cm (1") 및 두께 0.24 cm (3/32") 이다. 교반기는 비이커의 아래로부터0.5 cm (3/16") 에 위치한다. 제1 비이커는 필터 재료를 함유하지 않고, 대비표준으로서 사용되고, 제2 비이커는 충분한 양의 필터 재료를 함유하고, 그 결과, 제2 비이커 내의 총외부 기하학적 표면적은 1400 cm2이다. 예를 들어, 실시예 1 의 필터 재료를 시험한다면, 1.5 g 의 AL 도포된 유리 섬유 입자를 제2 비이커에 위치시킨다. 이 양은 섬유 밀도 (즉, 2.6 g/cm3) 및 직경 (즉, 15.8 ㎛) 을 기준으로 계산되고, 그 결과, 총외부 기하학적 표면적은 약 1400 cm2이다. 제2 비이커 중 AL 도포된 유리 섬유 필터 입자를 삽입한 후의 하기 시간에서 분석하기 위해 중복의 물 샘플 5 mℓ를, 각 비이커로부터 수집한다: 0, 2, 4 및 6시간. 공지된 바와 같은 다른 기구를 사용할 수 있다.
사용된 대장균 박테리아는 ATCC # 25922 (American Type Culture Collection, Rockville, MD) 이다. 대비표준 비이커 중 표적 대장균 농도는 2.0 ×109CPU/ℓ및 1.0 ×109CFU/ℓ이다. 대장균 분석은 American Public Health Association (APHA; Washington, DC) 출판의 "Standard Methods for Exumination of Water and Wastewater" 제20판의 방법 # 9222 에 따라 막 여과 기술로 수행될 수 있다. 검출 한도는 (LOD) 는 1 ×103CFU/ℓ이다. 대장균 농도를 분석하기 위한 다른 분석을 선행 기술에 공지된 바와 같이 사용할 수 있다.
실시예 1 의 필터 재료의 예시적인 BRI/BLRI 결과는 도4 에 나타나 있다.6시간에서 대비표준 비이커 내의 대장균 농도는 1.1 ×109CFU/ℓ이고, AL 도포된 유리 섬유 필터 입자를 포함하는 제2 비이커에서는 LOD 보다 더 적다. 그 다음, BRI 는 99.9999 % 초과로 계산되고 BLRI 는 log 6 초과로 계산된다.
VRI/VLRI 시험 절차
시험 기구 및 절차는 BRI/BLRI 절차에서와 동일하다. 제1 비이커는 필터 재료를 함유하지 않고 대비표준으로서 사용되고, 제2 비이커는 충분한 양의 필터 재료를 함유하고, 그 결과, 제2 비이커 내의 총외부 기하학적 표면적은 1400 cm2이다. 예를 들어, 실시예 2 의 필터 재료를 시험한다면, 1.5 g 의 아연 도포된 유리 섬유 입자를 제2 비이커에 위치시킨다. 이 양은 섬유 밀도 (즉, 2.6 g/cm3) 및 직경 (즉, 15.8 ㎛) 을 기준으로 계산되고, 그 결과, 총외부 기하학적 표면적은 약 1400 cm2이다.
사용된 MS-2 박테리오파아지는 ATCC # 15597B (American Type Culture Collection, Rockville, MD) 이다. 대비표준 비이커 중 표적 MS-2 농도는 2.0 ×109PFU/ℓ및 1.0 ×109PFU/ℓ이다. MS-2 분석은Appl. Environ. Microbiol. (C. J. Hurst; 60(9), 3462(1994)) 의 절차로 수행될 수 있다. 검출 한도는 (LOD) 는 1 ×103PFU/ℓ이다.
실시예 2 의 필터 재료의 예시적인 VRI/VLRI 결과는 도5 에 나타나 있다. 6시간에서 대비표준 비이커 내의 MS-2 농도는 1.1 ×109PFU/ℓ이고, ZL 도포된 유리 섬유 필터 입자를 포함하는 제2 비이커에서는 8.1 ×106PFU/ℓ이다. 그 다음, VRI 는 99.3 % 로 계산되고 VLRI 는 log 2.13 로 계산된다.
본 명세서의 구현예를 선택하고 설명하여 발명의 원리 및 그의 실제적인 적용을 가장 잘 예시하여 당업자가 고려 중인 특정 용도에 적합한 다양한 구현예 및 변형으로 본 발명을 이용한다. 모든 그와 같은 변형 및 변화는, 공평하게, 합법적으로 및 공정하게 제목을 붙인 폭에 따라 해석될 때, 수반되는 청구의 범위에 의애 결정되는 바와 같은 본 발명의 범위 내이다.

Claims (11)

  1. 하기 단계를 포함하는 필터 재료의 제조 방법:
    a) 필터 입자를 리그노술포네이트 포함 도포물로 도포하는 단계,
    b) 도포물을 탄소화하는 단계, 및
    c) 도포물을 활성화하는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서, 리그노술포네이트는 암모늄 리그노술포네이트, 아연 리그노술포네이트, 칼슘 리그노술포네이트, 페릭 리그노술포네이트, 마그네슘 리그노술포네이트, 크로뮴 리그노술포네이트, 망간 리그노술포네이트, 소듐 리그노술포네이트, 구리 리그노술포네이트, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 필터 입자는 유리 섬유, 스크린, 세라믹 섬유, 직포, 부직포 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 도포물을 건조시키는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 탄소화 전의 도포 부가물은 약 0.5 % ∼ 약 97 % 임을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 활성화 도포물 중의 탄소 부가물은 약 0.1 % ∼ 약 85 % 임을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 탄소화 단계 동안의 온도는 약 500 ℃ ∼ 약 1000 ℃ 임을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서, 활성화 단계 동안의 온는 약 550 ℃ ∼ 약 1300 ℃ 임을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 활성화 단계 후의 필터 입자의 BET 표면적은 약 500 m2/g ∼ 약 3000 m2/g 임을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서, 필터 입자의 중간 세공 및 거대 세공 용적의 합은 약 0.2 ml/g ∼ 약 2.2 ml/g 임을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서, 극세공 용적에 대한 중간 세공과 거대 세공 용적의 합의 비는 약 0.3 ∼ 약 3 임을 특징으로 하는 방법.
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