KR20140137908A - 롤형 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 롤형 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 나노 섬유 웹과 유로 시트가 적층된 무기공 고분자 필름을 롤링(rolling)하여 액체가 나노 섬유 웹을 반복적으로 입출입할 수 있는 필터 구조를 구현함으로써, 독특한 필터의 구조적인 특징으로 액체의 필터링 효율을 탁월하게 향상시킬 수 있으며, 나노 섬유 웹의 3차원의 네트워크 구조의 미세 기공으로 액체를 표면여과 및 심층여과함과 동시에, 나노 섬유 내부 또는 외측에 분산되어 있는 이온 교환 수지 입자로 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링할 수 있다.

Description

롤형 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법 {Roll Type Liquid Treating Chemical Filter and Method of Manufacturing the Same}
본 발명은 롤형 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 나노 섬유 웹과 유로 시트가 적층된 무기공 고분자 필름을 롤링(rolling)하여 액체가 나노 섬유 웹과 유로 시트를 반복적으로 입출입할 수 있는 필터 구조를 구현함으로써, 독특한 필터의 구조적인 특징으로 액체의 필터링 효율을 탁월하게 향상시킬 수 있으며, 나노 섬유 웹의 3차원의 네트워크 구조의 미세 기공으로 액체를 표면여과 및 심층여과함과 동시에, 나노 섬유 내부 또는 외측에 분산되어 있는 이온 교환 수지 입자로 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링할 수 있는 롤형 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 경제 성장에 의한 산업규모의 확대와 대도시 및 공장 집중화 등에 의하여 환경오염의 문제가 크게 증대되고 있으며, 수질오염이 심각한 문제로 대두되어 식수의 경우 필수적으로 정수기를 통해 정수한 후 사용하는 실정이다.
정수기는 그 내부에 원수를 필터링 하기 위한 필터가 필수적으로 설치되며, 상기 필터는 부직포 필터, 활성탄 필터, 활성탄소섬유(ACF) 필터, 중공사막 필터, 이온교환수지 필터, 역삼투압 필터 등 물을 여과하는 방법 및 단계에 따라 다양한 정수 필터가 적용되고 있다.
현재 정수기에서 물에 존재하는 중금속 및 금속성 이온성분을 제거하는 소재나 필터는 보통 탄소 필터(Carbon Filters)를 이용하고 있다.
활성탄소는 주로 야자껍질, 목재, 석탄 등을 원료로 사용하여 고온에서 소성시킨 특수탄소로서 활성화 과정에서 형성된 분자 크기 정도의 미세 세공이 잘 발달된 무정형탄소의 집합체를 의미한다. 활성탄소의 넓은 내부표면적을 바탕으로 한 흡착특성으로 물속에 존재하는 다양한 오염물질의 흡착제거가 가능하며, 특히 잔유염소, 유기물흡착, 탈취성능이 우수하여 이 분야에 많이 사용되고 있다.
일반적인 활성탄은 1g당 800~1200㎥의 내부표면적을 갖고 있는 흡착제로 부분적인 화학흡착이 일어나지만, 대부분이 흡착은 활성카본 내부에 존재하는 탄소원자의 관능기가 주위의 액체나 기체에 인력을 가하여 흡착질 분자를 포집하는 물리흡착이다. 이러한 물리흡착이 아닌 좀 더 효과적으로 특정 이온을 화학흡착시켜 물에 존재하는 중금속 및 금속성 이온성분을 제거할 수 있는 필터가 필요하다.
일반적으로 수질 오염물질의 처리방법에는 폐수처리 응집제를 이용한 공침법, 비중차에 의한 부선법, 생물 농축법 및 이온교환 흡착법 등이 있으나, 이온교환 흡착법이 가장 효과적인 방법으로 알려져 있다.
한국 공개특허공보 제2011-85096호는, 활성탄소섬유 및 이온교환섬유가 하우징의 측벽에 적층된 복합필터가 제안되어 있으나, 정수기를 소형화할 수 있는 복합 필터의 형태로 필터의 크기가 크다는 것이 단점이다.
한국 등록특허공보 제507969호는, 이온교환부직포 위에 이온교환섬유로 웹을 만들고, 그 위에 이온교환수지를 뿌려 넣은 후 이온교환부직포를 그 위에 올려놓고 니들펀칭을 이용하여 부직포 형태의 복합이온교환필터로 반도체 제조 공정의 클린룸에 존재하는 산성, 알카리성 등의 이온가스를 제거하는 기술이 제안되어 있으나, 이온가스만 필터링하고 액체에 포함된 화학적 이온을 필터링하지 못하는 단점이 있다.
한편, 미세 다공성 멤브레인(membrane)은 물질 분리 공정에 활용되고 있으며, 다양한 구조와 기능을 가지도록 다양한 방법에 의하여 제조되고 있다. 그 중에서, 수처리용 분리막에 관한 연구는 오래 전부터 시작되었다.
멤브레인(membrane) 제조기술 및 적용기술이 획기적으로 발달함에 따라 액체 중의 오염물질을 제거하거나 유용한 물질의 분리, 농축 및 회수 분야와 같은 액체 처리 분야에 멤브레인 기술이 널리 이용되고 있다.
멤브레인 공극 크기에 따른 일정한 성능과 안정성 및 자동화로 인한 편의성, 간결한 시스템으로 인해 기존의 기술들이 멤브레인 기술로 대체되고 있다.
기존에 액체 필터에 사용되는 멤브레인으로는 포러스(porous) 멤브레인과 캘린더된(calendered) 부직포(nonwovens)가 있다.
포러스 멤브레인은 고분자 재료 예를 들면, PTFE계, 나일론, 폴리설폰 등을 사용하여 막을 성형한 후, 화학적, 물리적 방법으로 기공을 형성하는 멤브레인이다. 이때의 기공구조는 2차원 형상을 갖는 닫힌 기공구조(closed pore structure)를 이루므로 필터 효율이 낮다.
또한, 종래에는 PTFE와 같은 소수성 고분자를 사용하는 경우에는 기공구조가 2차원 형상을 갖는 닫힌 기공구조를 이루고 있어, 액체가 잘 통과되지 않으므로 가압을 요하는 필터로 사용하여 높은 에너지 비용과 잦은 필터 교체, 낮은 통수량이 문제로 지적되고 있다.
더욱이, 이러한 포러스 멤브레인은 소재에 따라 여재의 두께가 100㎛이므로 두께가 두꺼워 중량이 많이 나간다. 따라서, 포러스 멤브레인 여재를 절곡하여 많은 산수를 필터 안에 넣기 어려운 문제가 있다.
한편, 캘린더 부직포는 고분자 재료로서 예를 들면, 폴리프로필렌을 멜트블로운(melt-blown) 방사를 통해 파이버를 형성하나, 크기가 마이크로 단위이므로, 극미세 기공을 갖지 못하며, 파이버가 균일하게 분포되지도 않아 기공이 불균일하며, 큰 기공을 통해 오염물질들이 집중적으로 빠져나가 필터 효율이 낮다.
또한, 캘린더 부직포는 평균기공 크기가 5~20㎛이며, 필터의 평균기공을 3㎛이하로 줄여 주기 위해서는 과도한 캘린더링을 수행하여야 한다. 그러나, 과도한 캘린더링은 기공을 막아 공극률이 적어지므로 캘린더 부직포를 액체 처리용 필터로 사용하게 되면 필터 압력이 높고 빠르게 기공이 막혀 필터 수명에 문제로 작용한다.
따라서, 기존 멤브레인 기술을 이용하여 액체 처리 모듈을 제작한다 하더라도 멤브레인 막힘현상으로 유체흐름이 저하되고 운전압력이 상승하는 문제가 있다.
이러한 막힘현상은 고농도 유체에서 특히 심하며, 고농도 고탁도 유체에 대해서는 멤브레인 기술의 적용이 불가능하였으며, 기공이 점차 벌어져 내구성이 떨어지는 문제가 있었다.
따라서, 액체처리용으로 사용될 수 있도록 미세 기공구조의 박막으로 공극 크기에 따른 일정한 필터링 성능과 안정성을 가지는 고수명 및 고효율의 멤브레인 개발이 시급한 실정이다.
그리고, 한국 공개특허공보 제2008-60263호는, 약 1㎛ 미만의 평균 섬유 직경을 갖는 중합체 나노섬유의 나노섬유 층을 1개 이상 포함하고, 평균 흐름 공극 크기가 약 0.5㎛ 내지 약 5.0㎛이고, 고형도가 약 15 부피% 내지 약 90 부피%이며, 10 psi (69 kPa)의 차동압력에서 매체를 통한 물의 흐름 속도가 약 0.055 L/분/cm2를 초과하는 여과 매체를 제안하고 있다.
상기 공개특허공보 제2008-60263호에 제안된 여과 매체의 제조방법은 방사 노즐, 블로잉 기체 주입 노즐 및 수집기를 포함하는 방사 빔을 1개 이상 포함하는 방사 빔을 포함하고, 방사 빔과 수집기 사이에 높은 전압의 전기장이 유지되는 미세 섬유 방사 장치를 사용하여, 방사 노즐로부터 중합체 용액을 압축 배출시키면서 기체 주입 노즐로부터 배출되는 블로잉 기체와 함께 블로잉시켜 나노섬유의 섬유질 웹을 형성하며, 형성된 섬유질 웹을 단일 방사 빔 아래의 단일통과로 이동 수집 장치 상에 수집하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 상기 공개특허공보 제2008-60263호에서는 중합체 용액으로서 포름산 중에 24중량%의 나일론을 함유하는 용액을 사용하여 일렉트로-블로운 방사 또는 전기블로잉 방법으로 나노섬유를 방사하여 웹을 형성하는 것을 예시하고 있다.
그러나, 상기 공개특허공보 제2008-60263호에서 나노섬유의 섬유질 웹을 형성하는 방법은 멀티-홀 방사팩을 사용한 제조기술이라고 할 수 없다. 또한, 생산성을 높이기 위해 다수의 행과 열에 다수의 방사노즐을 구비하고 각 노즐마다 방사가 이루어지는 멀티-홀 방사팩을 사용한 분사 전기방사장치에 의해 전기방사 방법으로 나노 섬유 웹을 제작하는 경우, 24중량%의 고분자를 포함하는 방사용액은 점도가 상승하여 용액 표면에서 고화가 일어나 장시간 방사가 곤란하며, 섬유직경이 증가하여 마이크로미터 이하 크기의 섬유상을 만들 수 없는 문제가 발생한다.
더욱이, 전기 방사에 의해 얻어지는 초극세 섬유 웹은 캘린더링이 이루어지기 전에 웹 표면에 잔존해 있는 용매와 수분의 양을 적절하게 조절하는 전처리 공정을 거치지 않는 경우 기공이 증가하는 대신에 웹의 강도가 약해지거나 또는 용매의 휘발이 너무 느리게 이루어지는 경우 웹이 녹는 현상이 발생할 수 있게 된다.
한편, 본 출원인이 출원한 대한민국 공개특허공보 제2012-02491호에 기재된 전기방사된 나노 섬유 웹을 이용한 액체 필터용 필터여재와 그 제조방법 및 이를 이용한 액체 필터는 다층 구조의 3차원의 미세 기공구조를 갖도록 하여 고효율 및 고수명을 가지고 필터 효율을 극대화할 수 있다.
그러므로, 이러한 다층 나노 섬유 웹을 이용한 액체용 필터를 제조할 수 있으나, 이 액체용 필터는 액체에 포함된 화학적인 물질의 필터 기능은 존재하지 않아, 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링할 수 있는 기능을 갖도록 액체용 필터를 제조할 수 있는 방향으로 연구를 진행하는 것이 요구된다.
본 발명자들은 이러한 방향에 맞추어 다층 나노 섬유 웹을 이용한 액체용 필터에 화학적 물질의 특정 이온을 필터링할 수 있는 특성을 갖는 연구를 진행하여 나노 섬유 웹에 화학적 물질의 필터 기능을 갖는 보다 경제적인 액체 케미컬 필터인 본 발명을 완성하였다.
한국공개특허 제2011-85096 호 한국등록특허 제 507969 호 한국공개특허 제2008-60263 호 한국공개특허 제2012-02491 호
상기와 같이 이온교환섬유가 적용된 필터는 크기가 크고, 액체에 포함된 화학적 이온을 필터링하지 못하며, 액체처리용 멤브레인은 필터링 효율이 낮고, 전기 방사에 의해 얻어지는 섬유 웹은 마이크로미터 이하 크기의 섬유상을 만들 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 필터로 투입된 액체가 유로 시트에서 나노 섬유 웹으로 진행하는 경로와, 나노 섬유 웹에서 유로 시트로 진행하는 경로를 반복적으로 되풀이되는 필터 구조를 구현하여, 필터링 효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 롤형 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 간단한 롤링 공정으로 액체가 나노 섬유 웹을 반복적으로 입출입할 수 있는 필터 구조를 구현함으로써, 독특한 필터의 구조적인 특징으로 액체의 필터링 효율을 탁월하게 향상시킬 수 있는 롤형 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 3차원의 미세 기공을 갖는 나노 섬유 웹으로 액체를 표면여과 및 심층여과할 수 있고, 나노 섬유 웹의 나노 섬유 내부 또는 외측에 분산되어 있는 이온 교환 수지 입자로 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링할 수 있는 롤형 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기분사에 의해 유동될 수 있는 이온교환수지 입자의 움직임을 방지하여 케미컬 필터링의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 롤형 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 웹의 두께 및 나노 섬유의 직경을 다르게 설계하여 다양한 여과 기능을 수행할 수 있는 롤형 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 에어(air) 방사 및 분사로 방사된 나노 섬유 또는 분사된 비드(bead)를 가이드하여, 방사 또는 분사 트러블(trouble)을 최소화 할 수 있는 롤형 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무기공 고분자 필름; 상기 무기공 고분자 필름에 형성된 고분자 물질의 나노 섬유로 이루어지고, 미세 기공을 갖으며, 상기 나노 섬유 내부 또는 외측에 이온 교환 수지 입자가 분산되어 있는 나노 섬유 웹; 및 상기 나노 섬유 웹에 부착되어 있으며, 액체가 통과되는 유로가 형성되어 있는 유로 시트를 포함하며, 상기 나노 섬유 웹과 유로 시트가 적층된 무기공 고분자 필름은 롤링(rolling)되어 있는 것을 특징으로 하는 롤형 액체처리 케미컬 필터를 제공한다.
상기 유로 시트는 다공성 시트 또는 메쉬 시트인 것을 특징으로 한다.
상기 롤형 액체처리 케미컬 필터는 투입된 액체가 상기 나노 섬유 웹과 상기 유로 시트를 반복적으로 입출입되면서 필터링되는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 이온 교환 수지 입자는 이온 교환능이 있는 다공질의 유기 중합체의 입자 또는 폴리스티렌(Polystyrene)과 디비닐벤젠(Divinylbenzene)의 공중합체의 입자인 것을 특징으로 한다.
상기 이온 교환 수지 입자가 상기 나노 섬유 내부에 분산되어 있는 경우, 상기 이온 교환 수지 입자의 일부는 상기 나노 섬유 표면에 노출되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무기공 고분자 필름을 준비하는 단계; 고분자 물질, 용매, 이온 교환 수지 입자가 혼합된 방사용액을 상기 무기공 고분자 필름에 전기방사하여 나노 섬유의 내부에 상기 이온 교환 수지 입자가 분산되어 있는 나노 섬유 웹을 형성하는 단계; 상기 나노 섬유 웹에, 액체가 통과되는 유로가 형성되어 있는 유로 시트를 부착하는 단계; 및 상기 나노 섬유 웹과 유로 시트가 적층된 무기공 고분자 필름을 롤링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤형 액체처리 케미컬 필터의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무기공 고분자 필름을 준비하는 단계; 고분자 물질, 용매가 혼합된 방사용액을 상기 무기공 고분자 필름에 전기방사하여 제1 나노 섬유 웹을 형성하는 단계; 이온 교환 수지 입자와 용매가 혼합된 분사용액을 상기 제1 나노 섬유 웹에 전기분사하여 상기 제1 나노 섬유 웹의 나노 섬유 외측에 이온 교환 수지 입자를 분산시키는 단계; 고분자 물질, 용매가 혼합된 방사용액을 상기 제1 나노 섬유 웹에 전기방사하여 제2 나노 섬유 웹을 형성하는 단계; 상기 제2 나노 섬유 웹에, 액체가 통과되는 유로가 형성되어 있는 유로 시트를 부착하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 나노 섬유 웹과 유로 시트가 적층된 무기공 고분자 필름을 롤링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤형 액체처리 케미컬 필터의 제조 방법을 제공한다.
상기 무기공 고분자 필름을 준비하는 단계는, 고분자 물질과 용매가 혼합된 방사용액을 전기방사하여 나노 섬유로 이루어진 필름용 나노 섬유 웹을 형성하고, 상기 고분자의 융점보다 낮은 온도에서 상기 필름용 나노 섬유 웹을 캘린더링하거나 또는 열처리하여 상기 무기공 고분자 필름을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 방사용액에는 이온 교환 수지 입자가 더 혼합되어 있고, 상기 제1 및 제2 나노 섬유 웹의 나노 섬유 내부에 상기 이온 교환 수지 입자가 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 간단한 롤링 공정으로 액체가 나노 섬유 웹을 반복적으로 입출입할 수 있는 필터 구조를 구현하여 필터링 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 유로 시트에서 나노 섬유 웹으로 진행하는 경로와, 나노 섬유 웹에서 유로 시트로 진행하는 경로를 반복적으로 되풀이되는 필터 구조에서 액체를 필터링하여, 필터링 효율을 현저하게 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 3차원의 미세 기공을 갖는 나노 섬유 웹으로 액체를 표면여과 및 심층여과를 수행하고, 나노 섬유 웹나노 섬유 내부 또는 외측에 분산되어 있는 이온 교환 수지 입자로 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서는 제1 나노 섬유 웹에 전기분사된 이온교환수지 입자의 움직임을 방지하기 위해, 제1 나노 섬유 웹에 제2 나노 섬유 웹을 적층하여 케미컬 필터링의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 나노 섬유 웹 구조에 웹의 두께 또는 나노 섬유의 직경이 다른 영역을 형성하여, 다양한 여과 기능을 수행할 수 있다.
본 발명에서는 에어(air) 방사 및 분사로 방사된 나노 섬유 또는 분사된 비드(bead)를 가이드하여, 방사 또는 분사 트러블(trouble)을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무기공 고분자 필름을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조공정 흐름도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무기공 고분자 필름을 이용한 액체처리 케미컬 필터를 설명하기 위한 개념적인 도면,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체처리 케미컬 필터에 적용된 메쉬 시트의 일례의 일부 평면도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무기공 고분자 필름을 이용한 액체처리 케미컬 필터에서 처리수가 필터링되는 일례의 원리를 설명하기 위한 개념적인 단면도,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 적용된 전기방사장치의 개략도,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무기공 고분자 필름을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조공정 흐름도,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제2 실시예에 따라 적용된 이온 교환 수지 입자를 갖는 나노 섬유 웹의 제조공정을 설명하기 위한 개념적인 단면도,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 적용된 전기 방사 및 전기 분사장치의 개략도이다.
본 발명에서는 나노 섬유 웹과 유로 시트가 적층된 무기공 고분자 필름을 롤링(rolling)하여 액체가 유로 시트에서 나노 섬유 웹으로 진행하는 경로와, 나노 섬유 웹에서 유로 시트로 진행하는 경로를 반복적으로 되풀이하여 이동함으로써, 필터링 효율을 향상시킬 수 있는 액체처리 케미컬 필터를 제작한다.
본 발명에서는 고분자물질, 이온 교환 수지 입자와 용매가 혼합된 방사용액으로 전기방사하여 나노 섬유 내부에 이온 교환 수지 입자가 분산되어 있는 나노 섬유 웹을 형성하여 나노 섬유 웹의 3차원의 네트워크 구조의 미세 기공으로 액체를 표면여과 및 심층여과함과 동시에, 액체에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링할 수 있는 액체처리 케미컬 필터를 제작한다.
본 발명에서는 고분자물질과 용매를 혼합하여 제1 방사용액을 제조하고, 제1 방사용액을 제1 전기방사하여 제1 나노 섬유 웹을 형성하고, 이온 교환 수지 입자와 용매를 혼합하여 분사용액을 제조하고, 상기 분사용액을 전기분사를 수행하여 제1 나노 섬유 웹에 이온 교환 수지 입자를 분산시키고, 고분자물질과 용매를 혼합하여 제2 방사용액을 제조하고, 제2 방사용액을 제2 전기방사하여 이온 교환 수지 입자가 분산된 제1 나노 섬유 웹에 제2 나노 섬유 웹을 형성하여, 분사된 이온 교환 수지 입자가 나노 섬유 웹에서 이탈되는 것을 방지할 수 있는 액체처리 케미컬 필터를 제작한다.
본 발명에서 사용되는 고분자물질은 전기방사가 가능한 것으로 예를 들면, 친수성 고분자와 소수성 고분자 등을 들 수 있으며, 이러한 고분자들을 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 고분자물질로는 전기방사를 위해 유기용매에 용해될 수 있고, 전기방사에 의해 나노 섬유를 형성할 수 있는 수지이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌), 퍼풀루오로폴리머, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드 또는 이들의 공중합체, 폴리에틸렌글리콜 디알킬에테르 및 폴리에틸렌글리콜 디알킬에스터를 포함하는 폴리에틸렌글리콜 유도체, 폴리(옥시메틸렌-올리 고-옥시에틸렌), 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드를 포함하는 폴리옥사이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리(비닐피롤리돈-비닐아세테이트), 폴리스티렌 및 폴리스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아크릴로니트릴 메틸메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 폴리아크릴로니트릴 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
또한, 사용 가능한 고분자물질로는 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리{비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]} 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등이 있다.
상기 고분자물질 중에서 본 발명의 필터재료로 특히 바람직한 것은 PAN, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리에스테르 설폰(PES: Polyester Sulfone), 폴리스티렌(PS)를 단독으로 사용하거나, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF)와 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 혼합하거나, PVdF와 PES, PVdF와 열가소성 폴리우레탄(TPU: Thermoplastic Polyurethane)을 혼합하여 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 사용 가능한 고분자는 전기방사가 가능한 열가소성 및 열경화성 고분자로 특별히 제한되지 않는다.
방사용액을 준비하기 위하여 고분자 물질과 혼합되는 용매는 단성분계 용매, 예를 들면, 다이메틸포름아마이드(DMF: dimethylformamide)를 사용하는 것도 가능하나, 2성분계 용매를 사용하는 경우는 비등점(BP: boiling point)이 높은 것과 낮은 것을 혼합한 2성분계 용매를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 2성분계 혼합용매는 고비등점 용매와 저비등점 용매를 중량비로 7:3 내지 9:1 범위로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 이온 교환 수지는 양이온 교환수지 또는 음이온 교환수지를 사용할 수 있다.
즉, 본 발명에서 이온 교환 수지 입자는 내부 표면에 이온 교환능이 있는 관능기를 가지고 있는 것으로 정의할 수 있으며 교환하는 이온에 따라 양이온 교환 수지, 음이온 교환 수지, 양음 양성의 교환 수지 등을 포함할 수 있다.
더 세부적으로, 본 발명에서는 이온 교환능이 있는 다공질의 유기 중합체 또는 폴리스티렌(Polystyrene)과 디비닐벤젠(Divinylbenzene)의 공중합체인 PSDVB를 입자로 만들고, 이 입자와 용매를 혼합하여 분사용액을 제조한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무기공 고분자 필름을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조공정 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무기공 고분자 필름을 이용한 액체처리 케미컬 필터를 설명하기 위한 개념적인 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체처리 케미컬 필터에 적용된 메쉬 시트의 일례의 일부 평면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무기공 고분자 필름을 이용한 액체처리 케미컬 필터에서 처리수가 필터링되는 일례의 원리를 설명하기 위한 개념적인 단면도이다.
도 1을 참고하면, 무기공 고분자 필름을 준비한다(S100), 그 후, 고분자 물질, 용매, 이온 교환 수지 입자를 혼합하여 방사용액을 제조한다(S110). 방사용액을 전기방사하기 위해 후술한 도 3의 방사용액탱크(1)에 넣어 전기방사를 수행하여(S120), 나노 섬유 웹(7)을 형성한다. 나노 섬유 웹(7)의 나노 섬유 내부에는 이온 교환 수지 입자가 분산되어 있고, 이온 교환 수지 입자 전체 중, 일부의 이온 교환 수지 입자는 나노 섬유의 표면에 노출되어 처리수에 포함된 특정 이온을 필터링하는데 참여하게 된다. 이어서, 나노 섬유 웹(7)에는 처리수가 통과되는 유로가 형성되어 있는 유로 시트가 부착된다(S130). 이와 같은 공정으로 무기공 고분자 필름에 나노 섬유 웹(7)과 유로 시트가 순차적으로 적층된 케미컬 필터 여재 구조를 구현하게 된다. 계속하여, 케미컬 필터 여재 구조를 롤링(rolling)(S140)하게 되면, 롤(roll)형 액체 처리 케미컬 필터의 제조가 완성된다.
무기공 고분자 필름은 고분자 물질과 용매가 혼합된 방사용액을 전기방사하여 나노 섬유로 이루어진 필름용 나노 섬유 웹을 형성하고, 고분자(예를 들어, PVDF)의 융점 보다 낮은 온도에서 필름용 나노 섬유 웹을 캘린더링하거나 또는 열처리를 실시함에 의해 무기공의 고분자 필름을 제조할 수 있다. 여기서, 열처리 공정에서 열처리 온도가 고분자의 융점보다 다소 낮은 온도에서 실시할 수 있는 것은 나노 섬유 웹에 용매가 잔존하고 있기 때문이며, 열처리에 의해 나노 섬유 웹이 완전히 녹는 것을 막으면서 무기공 필름을 형성하도록 하기 위함이다.
도 2를 참고하면, 무기공 고분자 필름(510)에 나노 섬유 웹(520)과 유로 시트(530)가 순차적으로 적층된 구조의 케미컬 필터 여재를 롤링하게 되면, 롤링된 케미컬 필터 여재의 중심(롤링축)에서 외주면 방향으로, 무기공 고분자 필름(510), 나노 섬유 웹(520)과 유로 시트(530)가 계속적으로 반복되는 구조, 또는 이와 반대로 유로 시트(530), 나노 섬유 웹(520)과 무기공 고분자 필름(510)이 반복되는 구조를 갖는 케미컬 필터(500)를 구현할 수 있게 된다.
케미컬 필터(500)의 일측으로 처리수가 투입되면, 케미컬 필터(500)의 타측으로 정화수가 배출된다. 즉, 처리수는 케미컬 필터(500) 일측의 유로 시트(530)의 유로를 통하여 투입되어 나노 섬유 웹으로 침투되고, 나노 섬유 웹의 3차원의 네트워크 구조의 미세 기공으로 처리수를 표면여과 및 심층여과하게 된다. 이와 더불어, 나노 섬유 웹의 나노 섬유에 노출되어 있는 이온 교환 수지 입자는 처리수에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 필터링하게 되어 필터링 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.
도 3과 도 4를 참고하면, 유로 시트는 다공성 시트 또는 메쉬 시트를 적용할 수 있다. 메쉬 시트는 도 3과 같이, 시트(531) 상에 동일한 크기의 관통홀들(532)이 규칙적으로 배열되어 있는 구조로 정의할 수 있고, 다공성 시트(미도시)는 불규칙한 크기의 다수의 관통홀들이 배열되어 있는 구조로 정의할 수 있다.
본 발명에서의 케미컬 필터는 무기공 고분자 필름에 나노 섬유 웹과 유로 시트가 순차적으로 적층된 구조가 롤 형상으로 말려져 있는 구조로 구현됨으로, 도 4와 같이, 나노 섬유 웹(520)과 유로 시트(531)는 무기공 고분자 필름(510) 사이에 개재되어 있는 상태가 되고, 처리수는 나노 섬유 웹(520)과 유로 시트(531)로만 흐르게 된다. 즉, 처리수가 케미컬 필터의 일측인 'A' 방향으로 투입되면, 나노 섬유 웹(520) 또는 유로 시트(531)의 관통홀 '532a'로 유입된다. 이때, 유로 시트(531)의 관통홀 '532a'에 처리수가 채워지면, 관통홀 '532a'의 처리수는 나노 섬유 웹(520)으로 침투되는 'B' 경로를 갖게 되고, 나노 섬유 웹(520)을 통과한 처리수는 비어있는 관통홀 '532b'로 흐르는 'C' 경로로 진행한다. 다시 관통홀 '532b'에서 처리수가 채워지면, 처리수는 나노 섬유 웹(520)으로 침투되는 'D' 경로를 갖게 된다.
그러므로, 본 발명의 케미컬 필터로 투입된 처리수는 유로 시트(531)의 관통홀(532a,532b)에서 나노 섬유 웹(520)으로 진행하는 경로(B,D)와, 나노 섬유 웹(520)에서 유로 시트(531)의 관통홀(532b)로 진행하는 경로(C)가 반복적으로 계속되면서 필터링되어 케미컬 필터의 타측인 'K' 방향으로 정화되어 배출됨으로써, 필터링 효율이 향상될 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 적용된 전기방사장치의 개략도이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 전기방사장치는 고분자 물질, 이온 교환 수지 입자, 용매와 혼합된 방사용액이 저장되는 방사용액탱크(1)와, 고전압 발생기(미도시)가 연결된 다수의 방사노즐(41a,41b,41c,41d)이 다수 열/다수 행으로 배열된 멀티-홀(multi-hole) 방사팩(40)을 포함한다.
방사팩(40)은 일정 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(6)의 상측에 배치되며, 다수의 방사노즐(41a,41b,41c,41d)이 콜렉터(6)의 진행방향을 따라 간격을 두고 배열되어 있고, 또한, 다수의 방사노즐(41a,41b,41c,41d)이 콜렉터(6)의 진행방향에 직교하는 방향(즉, 콜렉터의 폭방향)을 따라 간격을 두고 배열되어 있다. 도 5에는 설명의 편의상 4개의 방사노즐(41a,41b,41c,41d)이 콜렉터(6)의 진행방향을 따라 간격을 두고 배열되어 있는 것을 나타낸 것이다.
콜렉터(6)의 진행방향을 따라 배열되는 방사노즐(41a,41b,41c,41d)은 예를 들어, 30-60개, 또는 필요에 따라 그 이상으로 배열될 수 있으며, 이와 같이 다수의 방사노즐을 사용하는 경우 콜렉터(6)의 회전속도를 증가시켜서 생산성 증대를 도모할 수 있다.
방사용액탱크(1)는 믹싱 모터(2a)를 구동원으로 사용하는 교반기(2)를 내장할 수 있으며, 도시되지 않은 정량 펌프와 이송관(3)을 통하여 각 열의 방사노즐(41~44)에 연결되어 있다.
4열의 방사노즐(41a,41b,41c,41d)로부터 순차적으로 토출되는 고분자 방사용액은 고전압 발생기에 의하여 하전된 방사노즐(41a,41b,41c,41d)을 통과하면서 각각 초극세 섬유(5)로 방출되어, 일정 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(6) 위의 무기공 고분자 필름에 초극세 섬유가 순차적으로 축적되어 이온 교환 수지 입자가 나노 섬유 내부에 분산되어 있는 나노 섬유 웹(7)이 형성된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무기공 고분자 필름을 이용한 액체처리 케미컬 필터의 제조공정 흐름도이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제2 실시예에 따라 적용된 이온 교환 수지 입자를 갖는 나노 섬유 웹의 제조공정을 설명하기 위한 개념적인 단면도이다.
도 6을 참고하면, 무기공 고분자 필름을 준비하고(S200), 고분자 물질, 용매를 혼합하여 방사용액을 제조한 후, 방사용액을 제1 전기방사하여 제1 나노 섬유 웹을 형성한다(S210). 이어서, 이온 교환 수지 입자와 용매를 혼합하여 분사용액을 제조하고, 분사용액을 전기분사하여(S220) 제1 나노 섬유 웹의 나노 섬유 외측에 이온 교환 수지 입자를 분산시킨다. 계속, 고분자 물질과 용매가 혼합된 방사용액을 제1 나노 섬유 웹에 제2 전기방사하여 제2 나노 섬유 웹을 형성한다(S230). 그 다음, 제2 나노 섬유 웹에 유로 시트를 부착한다(S240). 제1 및 제2 나노 섬유 웹과 유로 시트가 적층된 무기공 고분자 필름을 롤링하여(S250) 케미컬 필터를 제조한다. 여기서, 제1 및 제2 전기방사에 사용되는 방사용액에는 이온 교환 수지 입자가 더 혼합되어 있을 수 있고, 이경우 제1 및 제2 나노 섬유 웹의 나노 섬유 내부에 분산된 이온 교환 수지 입자로 케미컬 필터의 기능을 더 수행할 수 있어, 케미컬 필터의 효율은 더 향상된다.
아울러, 본 발명에서는 전기 방사 및 전기 분사는 전기를 이용한 방사 및 분사 공정이면 모두 적용할 수 있고, 특히 전기 방사 공정은 전기방사(electrospinning), 에어 전기방사(AES: Air-Electrospinning), 원심전기방사(centrifugal electrospinning), 플래쉬 전기방사(flash-electrospinning) 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c를 참고하면, 방사노즐(41)에서 제1 방사용액을 전기방사하여 나노 섬유(110)로 이루어진 제1 나노 섬유 웹(100)을 형성하고(도 7a), 분사노즐(42)에서 분사용액을 전기분사하여 제1 나노 섬유 웹(100)에 이온교환수지 입자(300)을 안착시킨다(도 7b). 여기서, 분사용액은 분사노즐(42)에서 비드(bead)(310) 상태로 분사되며, 분사된 비드가 제1 나노 섬유 웹(100)로 하강하면서 대부분의 용매는 휘발되어 이온교환수지 입자(300)만 제1 나노 섬유 웹(100)에 안착된다. 그 후, 방사노즐(43)에서 제2 방사용액을 전기방사하여 제1 나노 섬유 웹(100)에 나노 섬유(210)로 이루어진 제2 나노 섬유 웹(200)을 적층한다(도 7c).
여기서, 본 발명에서는 액체처리 케미컬 필터의 여과 기능을 다양하게 부여하기 위해 제1 나노 섬유 웹(100)의 두께와 제2 나노 섬유 웹(200)의 두께를 다르게 설계할 수 있으며, 제1 나노 섬유 웹(100)의 나노 섬유(110) 직경과 제2 나노 섬유 웹(200)의 나노 섬유(210) 직경을 동일하게 또는 다르게 설계할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 제2 실시예에서는, 이온교환수지 입자와 용매가 혼합된 분사용액은 분사노즐에서 비드 상태로 분사되고, 분사된 비드는 제1 나노 섬유 웹에 도달될 때 대부분의 용매는 휘발된다. 그러므로, 이온교환수지 입자가 흩터진 상태로 제1 나노 섬유 웹의 다양한 위치에 안착되어 분산되는 것이다.
분사노즐에서 분사된 비드는 용매가 이온교환수지 입자를 감싸고 있는 상태로, 이온교환수지 입자를 대부분 내포하고 있으며, 제1 나노 섬유 웹 방향으로 하강되면서 용매가 휘발되어 비드 크기는 작아지기 때문에, 분사노즐에서 최초 분사된 비드의 크기가 가장 크고, 제1 나노 섬유 웹에 인접된 비드 크기는 분사노즐에서 최초 분사된 비드의 크기보다 상대적으로 작다. 제1 나노 섬유 웹에 도달되면 대부분의 용매는 휘발되고 이온교환수지 입자는 제1 나노 섬유 웹 상의 다양한 위치에 안착되어 분포하게 된다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에서는 이온교환수지 입자가 제1 나노 섬유 웹의 나노 섬유 외측에 무질서하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는데, 제1 나노 섬유 웹에 이온교환수지 입자가 안착되어 있는 상태로 액체처리 케미컬 필터를 구현하게 되면, 이온교환수지 입자는 외력에 의해 이동하여 국부적인 영역에 집중적으로 위치될 가능성이 있다. 이 경우, 이온교환수지 입자가 분포되어 있지 않은 영역에서는 필터링되지 않은 처리수가 그대로 통과하게 되어 케미컬 필터링 효율을 저하시키게 된다.
이에, 본 발명에서는 분사된 이온교환수지 입자의 움직임을 최소화시키기 위하여 제1 나노 섬유 웹에 분사된 이온교환수지 입자가 안착된 최초 위치를 고정하기 위한 락킹(locking)용 제2 나노 섬유 웹을 제1 나노 섬유 웹에 더 형성하는 것이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 적용된 전기 방사 및 전기 분사장치의 개략도이다.
본 발명에 적용된 전기 방사 및 분사 방법은 제1 및 제2 방사 용액이 방사되는 방사노즐(41,43) 및 분사 용액이 분사되는 분사노즐(42)과 콜렉터(6) 사이에 고전압 정전기력을 인가함에 의해 콜렉터(6) 위에 위치된 무기공 고분자 필름에 제1 나노 섬유 웹, 이온 교환 수지 입자, 제2 나노 섬유 웹을 순차적으로 1차 방사, 분사, 2차 방사하여 제1 및 제2 나노 섬유 웹이 적층된 내부에 이온 교환 수지 입자를 분산시킬 수 있게 된다.
여기서, 방사노즐(41,43)에서 방사 공정 및 분사노즐(42)에서 분사 공정 시, 에어(4a)를 분사시킴으로써, 방사된 나노 섬유(5) 및 분사된 비드(bead)가 콜렉터(6)에 포집되지 못하고 날리는 것을 방지할 수 있다.
도 8을 참고하면, 본 발명의 전기 방사 및 분사 장치는 믹싱 모터(2a)를 구동원으로 사용하는 교반기(2)를 내장하고 있고 교반된 방사 용액을 공급하는 방사 노즐(41,43)과 연결되어 있는 제1 방사용액탱크(1)와, 상기 제1 방사용액탱크(1)와 유사하게 믹싱 모터(2a)를 구동원으로 사용하는 교반기(2)를 내장하고 있고 교반된 분사 용액을 공급하는 분사 노즐(42)과 연결되어 있는 제2 방사용액탱크(1a)를 포함하며, 방사 노즐(41,43) 및 분사 노즐(42)는 고전압 발생기와 연결되어 있다.
여기서, 동일한 성분(고분자 물질과 용매)으로 이루어진 방사 용액에서 방사된 나노 섬유로 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹을 형성하는 것을 전제로 하여 제1 방사용액탱크(1)에 두개의 방사 노즐(41,43)을 연결한 것이나, 제1 및 제2 다층 나노 섬유 웹을 형성하기 위한 방사 용액의 성분이 다른 경우, 두개의 방사용액탱크에서 다른 성분의 방사 용액을 넣고, 하나의 방사용액탱크에 방사 노즐 '41'을 연결하고, 다른 하나의 방사용액탱크에는 방사 노즐 '43'을 연결하여 구성할 수 있다.
제1 방사용액탱크(1)는 도시되지 않은 정량 펌프와 이송관(3)을 통하여 제1 및 제2 방사노즐(41,43)에 연결되며, 제2 방사용액탱크(1a)도 정량 펌프(미도시)와 이송관(미도시)을 통하여 분사노즐(42)에 연결되어 있다.
방사 노즐(41,43)로부터 순차적으로 토출되는 고분자 방사용액은 고전압 발생기에 의하여 하전된 방사노즐(41,43)을 통과하면서 각각 나노 섬유(5)로 방출되어, 일정 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(6) 위의 무기공 고분자 필름에 나노 섬유가 순차적으로 적층되어 다공성 나노 섬유 웹이 형성된다.
그리고, 분사용액은 하전된 분사 노즐(42)에서 비드화되어 제1 나노 섬유 웹에 분사되고, 분사된 비드(baea)는 제1 나노 섬유 웹에 도달시 대부분의 용매는 휘발되어 제1 나노 섬유 웹에는 이온 교환 수지 입자가 분산되어 안착된다.
본 발명에서는 방사노즐(41,43)마다 에어(4a) 분사가 이루어지는 에어 전기방사 방법에 의해 전기방사가 이루어질 때 방사노즐의 외주로부터 에어(Air) 분사가 이루어져서 휘발성이 빠른 고분자로 이루어진 섬유를 에어가 포집하고 집적시키는 데 역할을 해 줌으로써 보다 강성이 높은 막을 생산할 수 있다.
대량생산을 위해 복수의 멀티-홀 방사팩을 사용하는 경우 상호 간섭이 발생하여 섬유가 날려 다니면서 포집이 이루어지지 않게 되어 얻어지는 나노 섬유 웹은 너무 벌키(bulky)해짐에 따라 방사 트러블(trouble) 원인으로 작용한다.
그러므로, 본 발명에서는 방사노즐(41,43) 주변에 에어(Air) 분사하여 섬유(fiber)가 날아다니면서 발생할 수 있는 방사 트러블(trouble)을 최소화 할 수 있게 된다.
동일하게, 분사노즐(42)에서도 에어 분사하게 되면, 제1 다층 나노 섬유 웹(7)으로 분사된 비드가 잘 안착될 수 있게 도와주고, 분사 용액의 비드가 날아다는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 방사 노즐(41,43) 및 분사 노즐(42)의 외주에는 다수의 에어분사노즐(미도시)이 설치되어 있으며, 에어분사노즐은 방사 노즐(41,43)에서 방사된 나노 섬유 및 분사 노즐(42)에서 분사된 분사용액의 비드들을 가이드하여 집적할 수 있게 한다. 에어 분사의 에어압이 0.1~0.6MPa 범위로 설정된다. 이 경우 에어압이 0.1MPa 미만인 경우 포집/집적에 기여를 하지 못하며, 0.6MPa를 초과하는 경우 방사노즐의 콘을 굳게 하여 니들을 막는 현상이 발생하여 방사 트러블이 발생한다.
도 8에 도시된 전기 방사 및 전기 분사장치는 2개의 방사노즐(41,43)에 의해 2층으로 적층된 나노 섬유 웹(7)을 형성하는 것을 예시하고 있으나, 분사노즐(42)에서 분사용액이 분사되기 전(前) 공정의 방사노즐(41)과 분사된 후(後) 공정의 방사노즐(43) 각각은 다수로 형성하여, 분사노즐(42)에서 분사용액이 분사되기 전(前) 공정의 제1 다층 나노 섬유 웹과 분사노즐(42)에서 분사용액이 분사되기 후(後) 공정의 제2 다층 나노 섬유 웹 각각을 다수의 행과 다수의 열로 다수의 방사노즐이 배열된 멀티-홀 방사팩을 적용하여 각 층마다 초박막으로 이루어진 다층구조의 나노섬유 웹으로 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
500:케미컬 필터 510:무기공 고분자 필름
520:나노 섬유 웹 530:유로 시트
531:시트 532:관통홀

Claims (9)

  1. 무기공 고분자 필름;
    상기 무기공 고분자 필름에 형성된 고분자 물질의 나노 섬유로 이루어지고, 미세 기공을 갖으며, 상기 나노 섬유 내부 또는 외측에 이온 교환 수지 입자가 분산되어 있는 나노 섬유 웹; 및
    상기 나노 섬유 웹에 부착되어 있으며, 액체가 통과되는 유로가 형성되어 있는 유로 시트를 포함하며, 상기 나노 섬유 웹과 유로 시트가 적층된 무기공 고분자 필름은 롤링(rolling)되어 있는 것을 특징으로 하는 롤형 액체처리 케미컬 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유로 시트는 다공성 시트 또는 메쉬 시트인 것을 특징으로 하는 롤형 액체처리 케미컬 필터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 롤형 액체처리 케미컬 필터는 투입된 액체가 상기 나노 섬유 웹과 상기 유로 시트를 반복적으로 입출입되면서 필터링되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 롤형 액체처리 케미컬 필터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이온 교환 수지 입자는 이온 교환능이 있는 다공질의 유기 중합체의 입자 또는 폴리스티렌(Polystyrene)과 디비닐벤젠(Divinylbenzene)의 공중합체의 입자인 것을 특징으로 하는 롤형 액체처리 케미컬 필터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이온 교환 수지 입자가 상기 나노 섬유 내부에 분산되어 있는 경우, 상기 이온 교환 수지 입자의 일부는 상기 나노 섬유 표면에 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 롤형 액체처리 케미컬 필터.
  6. 무기공 고분자 필름을 준비하는 단계;
    고분자 물질, 용매, 이온 교환 수지 입자가 혼합된 방사용액을 상기 무기공 고분자 필름에 전기방사하여 나노 섬유의 내부에 상기 이온 교환 수지 입자가 분산되어 있는 나노 섬유 웹을 형성하는 단계;
    상기 나노 섬유 웹에, 액체가 통과되는 유로가 형성되어 있는 유로 시트를 부착하는 단계; 및
    상기 나노 섬유 웹과 유로 시트가 적층된 무기공 고분자 필름을 롤링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤형 액체처리 케미컬 필터의 제조 방법.
  7. 무기공 고분자 필름을 준비하는 단계;
    고분자 물질, 용매가 혼합된 방사용액을 상기 무기공 고분자 필름에 전기방사하여 제1 나노 섬유 웹을 형성하는 단계;
    이온 교환 수지 입자와 용매가 혼합된 분사용액을 상기 제1 나노 섬유 웹에 전기분사하여 상기 제1 나노 섬유 웹의 나노 섬유 외측에 이온 교환 수지 입자를 분산시키는 단계;
    고분자 물질, 용매가 혼합된 방사용액을 상기 제1 나노 섬유 웹에 전기방사하여 제2 나노 섬유 웹을 형성하는 단계;
    상기 제2 나노 섬유 웹에, 액체가 통과되는 유로가 형성되어 있는 유로 시트를 부착하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 나노 섬유 웹과 유로 시트가 적층된 무기공 고분자 필름을 롤링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤형 액체처리 케미컬 필터의 제조 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 무기공 고분자 필름을 준비하는 단계는, 고분자 물질과 용매가 혼합된 방사용액을 전기방사하여 나노 섬유로 이루어진 필름용 나노 섬유 웹을 형성하고, 상기 고분자의 융점보다 낮은 온도에서 상기 필름용 나노 섬유 웹을 캘린더링하거나 또는 열처리하여 상기 무기공 고분자 필름을 형성하는 것을 특징으로 하는 롤형 액체처리 케미컬 필터의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 방사용액에는 이온 교환 수지 입자가 더 혼합되어 있고, 상기 제1 및 제2 나노 섬유 웹의 나노 섬유 내부에 상기 이온 교환 수지 입자가 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 롤형 액체처리 케미컬 필터의 제조 방법.


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