KR20140090446A

KR20140090446A - 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140090446A
Application number: KR1020130002505A
Authority: KR
Inventors: 이정숙; 손호준
Original assignee: 이정숙; 손호준
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2014-07-17

Abstract

본 발명은 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치로서, 축을 따라 회전하는 원통 형상의 드럼과; 드럼의 외주면을 덮도록 구비되고, 한쪽 극성의 직류 전원이 인가되며, 티타늄판에 그래핀을 코팅하여 형성되는 전극부;를 포함한다.
본 발명은 구리보다 100배이상 전기가 잘통하고, 실리콘보다 100배이상 전자를 빠르게 이동 시킬수 있으며, 강철보다 200배이상 강하고,최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배이상 열전도성이 높은, 그래핀을 전극부로 이용하므로, 이에 따른 내마모성, 내화학성, 내열성이 우수하고, 전기적인 부식이 발생하지 않는 드럼 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치 및 그의 제조 방법{DRUM COMPRISING GRAPHENE COATING FOR ELECTRO-OSMOSIS DEHYDRATOR OF ELECTROPHORESIS STYLE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세 하게는 그래핀코팅으로 형성되는 전극부를 포함하는 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기 침투 탈수기는 슬러지와 결합된 물을 전기영동성으로 제거하기 위한 전기장을 형성시키기 위하여 직류전원이 인가되고, 그 전압차에 의해 슬러지가 가지고 있는 물을 탈수시키는 장치이다.

이러한 전기영동식 전기 침투 탈수기는 ‘전기 침투 탈수기(출원번호: 10-2004-7759호)’, ‘위상제어형 전기 탈수기(출원번호: 10-2005-9928호)’, ‘전기 침투 탈수기(출원번호: 10-2007-46494호)’, 및 ‘삼상교류전원을 이용한 위상제어형 전기영동식 전기 침투 탈수기(출원번호: 10-2008-44901호)’ 등에 기재되어 주지된 바와 같이, 그 구조는 크게 양극(＋) 또는 음극(－)이 인가된 드럼, 드럼과 일정 공간부를 두고 설치되어 전체에 음극(－) 또는 양극(＋)이 인가된 캐터필러, 드럼과 캐터필러의 사이에 슬러지의 이송 및 탈수를 위해 권취된 여과포 벨트 등으로 구성된다.

이러한 종래의 전기 침투 탈수기는 드럼과 캐터필러의 사이에 일정한 순수 직류전압이 인가되어 전기장이 형성되고, 전기장 속에서 대전된 액체 슬러지 입자 주위의 물이 전기영동과 모세관 현상에 의해 슬러지 입자가 띠고 있는 전하와 반대 전극 측으로 이동하여 수분이 분리되어 제거된다.

즉, 슬러지 입자는 (-)표면전하를 띠므로 슬러지에 전기장을 형성시키면 슬러지 입자는 (+)극으로 이동하고, 슬러지 입자층 내의 수분은 (+)표면전하를 띠므로 (-)극으로 이동하여 탈수가 촉진된다.

이러한 종래의 전기 침투 탈수기는, 예컨대 전술한‘전기침투탈수기(출원번호: 10-2007-046494호)’는 드럼의 내구성과 함께 전기 전도율을 증대시킬 수 있도록 하기 위한 발명으로서, 드럼 장치 부분이 도 1에 도시된다. 도 1은 종래 기술에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치의 일부를 나타낸 확대 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 드럼 장치는 드럼(210)의 외측면에 동판(270)이 구비되고, 동판(270)의 외측면에 백금계 금속의 코팅제를 코팅한 티타늄 판(220)이 구비되는 구성이다. 그리고 티타늄 판(220), 및 동판(270)을 관통하여 드럼(210)과 나사 체결되는 볼트(250)가 구비된다.

그런데, 이러한 종래의 전기 침투 탈수기는 동판(270)의 양면에 물이 침투하여 부식됨으로 통전을 오히려 나쁘게 하고, 시간이 지날수록 부식면에 의해 통전도가 저하되는 문제점이 있다. 즉, 탈수기의 특성 상 물을 많이 사용하여 발생되는 산소, 소독을 하게 됨으로 발생되는 염소로 인해 산성이 높아져서, 동판(270)이 부식되는 문제점이 있다.

2H2O 2H2 + O2

H2 + CL2 2HCL

동판(270)이 부식된 상태가 도 2a에 나타난다. 도 2a 내지 도 2c는 종래 기술에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치에서 동판, 드럼, 및 티타늄 판의 부식 상태를 나타낸 사진이다.

그리고 이러한 동판(270)의 부식으로 인해, 동판(270)의 내면에 구비되는 드럼(210)과 외주면에 구비되는 티타늄 판(220)까지 부식되고, 틈새가 벌어지는 문제점이 있다. 드럼(210)의 부식된 상태가 도 2b에 나타나고, 티타늄 판(220)이 부식된 상태가 도 2c에 나타난다. 이러한 부식으로 인해, 종래의 드럼 장치는 내마모성이 약하고, 취급이 불편하며, 수명이 짧고, 고온에 취약한 문제점이 있다.

여기서, 통전성 향상을 위해 티타늄 판 외주면에 희토류 금속, 예컨대 이리듐 등을 코팅할 수 있다. 그러나, 티타늄과 희토류 금속이 고가인 문제가 있다.

한편, 전술한 문제점을 해결하기 위하여 종래 기술에 따른 다른 드럼 장치로서, 티타늄 금속 대신에 세라믹을 사용하여 드럼 장치를 형성하는 경우가 있다. 그러나, 이러한 경우에도 세라믹이 고가이고, 취성에 약하며, 취급이 불편하고 제작이 어려운 등의 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 통전성이 향상되고, 상대적으로 저가인 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 내마모성, 내화학성, 내열성이 우수하고, 전기적인 부식이 발생하지 않는 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 반영구적으로 사용이 가능한 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치는, 축을 따라 회전하는 원통 형상의 드럼과; 상기 드럼의 외주면을 덮도록 구비되고, 한쪽 극성의 직류 전원이 인가되며, 티타늄판을 기지재료로 구성되는 그래핀을 코팅한 전극부를 포함한다.

그리고 본 발명에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치의 상기 전극부는, 티타늄판에 그래핀이 코팅된 전극부를 형성하는 것에 특징이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치의 제조 방법은, 티타늄판의 쇼트처리,가성소다 침지,청수로 세척,고온에서의 열처리, 내마모재 코팅, 그래핀 코팅, 보호막코팅,열처리 등의 공정으로 전극부를 형성하는 과정과 상기 전극부를 드럼 외주면에 너트로 고정시켜 드럼 장치를 형성하는 과정을 포함한다.

본 발명은 신소재 그래핀을 사용하는데 그래핀은 흑연에서 벗겨낸 한 겹의 원자막으로, 원자들이 6각형 벌집구조로 결합된 나노 소재로 그래핀의 전자 이동도는 실리콘의 140배, 두께는 0.35나노미터, 강도는 강철의 200배로 강한 물질을 전극부로 이용하므로, 이에 따른 내마모성, 내화학성, 내열성이 우수하고, 전기적인 부식이 발생하지 않는 드럼 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

그리고 전술한 특징들에 따라 통전성이 향상되고, 반영구적으로 사용이 가능한 효과가 있다.

또한, 종래의 전극부들보다 상대적으로 저가인 그래핀을 이용하여 저가인 드럼 장치를 제공할 수 있는 효과도 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되나, 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치의 일부를 나타낸 확대 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 종래 기술에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치에서 동판, 드럼, 및 티타늄 판의 부식 상태를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그래핀이 코팅된 전극부을 포함하는 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치 및 그의 제조 방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기를 나타낸 도면이다. 그리고 도 4는 본 발명에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 그래핀이 코팅딘 전극을 포함하는 전기영동식 전기 침투 탈수기(500)의 드럼 장치(100)는 드럼(10)과 전극부(30)로 구성된다.

드럼(10)은 원통 형상으로서 축을 따라 회전한다.

전극부(30)는 드럼(10)의 외주면을 덮도록 구비된다. 전극부(30)는 너트(20)를 통해 드럼(10)에 나사 체결된다. 전극부(30)에는 한쪽 극성의 직류 전원이 인가된다.

전극부 제조과정을 보면

먼저 전극부의 크기에 따라 티타늄판을 레이져로 절단하여 원통형상의 드럼을 둘러싸되 도 4에 도시된바와 같이 원을 둘러 싸도록 롤링하여 원 형태의 전극부 외부 형상을 만든다,다음 전극부의 표면을 미세한 요철이 생기도록

쇼트처리를 한다, 다음 20%의 가성소다를 이용하여 24시간 정도 침지를 실시한다.

다음 깨긋한 물로 세척을 한다 , 다음 400℃에서 전극부를 4시간 열처리한다,

다음 내마모재를 두께 50-75㎛되도록 코팅한다, 다음 그래핀을 두께 25-75㎛

되도록 분사하여 코팅한다, 다음 보호막을 20-20㎛ 두께로 코팅한다,다음

220℃에서 2-3시간 열처리한다, 다음으로 제조된 전극부 4개를 외주면에 고정시켜

드럼장치(100)을 형성한다

한편, 본 실시예에 따른 그래핀코팅 전극부를 포함하는 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치 및 그의 제조 방법은 전술한 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 중심 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 이는 본원발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

500; 그래핀 전극부를 포함하는 전기영동식 전기 침투 탈수기
100; 그래핀 전극부를 포함하는 전기영동식 전기침투탈수기의 드럼장치
10; 드럼
20; 너트
30; 전극부
40; 볼트

Claims

전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치에 있어서,
축을 따라 회전하는 원통 형상의 드럼과;
상기 드럼의 외주면을 덮도록 구비되고, 한쪽 극성의 직류 전원이 인가되며, 티타늄판에 그래핀이 코팅된 전극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치.
전술한 청구항 1항에 따른 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치의 제조 방법에 있어서,
드럼외피인 전극부의 티타늄판을을 준비하는 과정과;
상기 전극부의 세척 및 열처리과정과;
상기 전극부의 내마모재 및 보호막을 코팅하는 과정과;
상기 전극부에 그래핀을 분사 코팅하는 과정과;
상기 전극부를 열처리로에 넣어 성형하는 과정과;
상기 전극부를 드럼 외주면에 너트를 용접하고 ,볼트로 고정시켜 드럼 장치를 형성하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기영동식 전기 침투 탈수기의 드럼 장치의 제조 방법.