KR20150085559A - 바이러스 제어용 양전하 필터 및 이의 제조방법 - Google Patents

바이러스 제어용 양전하 필터 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 활성탄, 제올라이트, 유리 섬유 및 셀룰로오스를 포함하는 바이러스 제어용 양전하 필터 및 이의 제조방법을 통하여, 바이러스를 포함하는 오염수 또는 오염 슬러지로부터 바이러스를 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

바이러스 제어용 양전하 필터 및 이의 제조방법{Filter having electropositive charge for controling virus and a method thereof}
바이러스 제어용 양전하 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 물 속에는 천연유기물질(Natural Organic Matter; NOM)을 비롯한 수많은 이온성 물질, 화학물질이 존재하며 상수처리 과정에서 제거되지 않고 새로운 오염물질을 발생시키는 원인물질로 작용한다. 또한, 최근에는 염소소독으로 제거되지 않은 병원성 미생물에 대한 존재여부가 논란이 되고 있다. 바이러스(Virus), 크립토스포리디움(Crytosphoridium), 자이알디아( Giardia) 등으로 분류되는 병원성 미생물은 인체 및 동물의 분변을 통해 환경 중으로 배출되어 하수 뿐 아니라 지표수와 지하수에도 존재한다. 바이러스는 0.02-0.09㎛, 박테리아는 0.4-14㎛, 폭 0.2-1.2㎛의 크기를 갖으며 크립토스포리디움, 자이알디아 등 원생동물은 바이러스나 박테리아에 비해서는 비교적 큰 편이다. 바이러스의 경우 크기가 매우 작기 때문에 일반 여과에 의해서는 거의 처리되지 않으며 내성이 강한 Cyst를 형성하여 물에서 수개월이상 안정적으로 살아있다. 현재 물 속의 미량오염 물질을 제거하기 위하여 상수처리과정에서 도응집처리 또는 활성탄 흡착, 막여과가 제시되고 있는데 최근 막을 사용한 정수처리공정에 대한 국가단위의 대규모 연구가 진행중이다. 특히, 막 여과에 대해서는 최근에 많은 연구가 이루어져 고도정수처리 과정에서 실용화가 타진되고 있는데 아직까지도 경제적인 비용과 기술적인 문제로 인해 폭넓게 이용되지는 못하고 있다. 역삼투막(RO), 나노여과막(NF), 한외여과막(UF), 정밀여과막(MF)으로 분류되는 막을 비롯한 기존 필터들은 기공(pore)의 사이즈를 이용하여 물리적인 기작에 의거하여 물 중 오염물질을 제거하는 시스템이다.
이에 본 발명자는 상기와 같은 기술적인 문제를 해결한 본원 발명을 고안하여 완성하였다.
본 발명의 목적은 활성탄, 제올라이트, 유리 섬유 및 셀룰로오스를 포함하는 바이러스 제어용 양전하 필터 및 이의 제조방법을 통하여, 바이러스를 포함하는 오염수 또는 오염 슬러지로부터 바이러스를 효과적으로 제거하는 것을 목적으로 한다.
본원에 기재된 다양한 구체예가 도면을 참조로 기재된다. 하기 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 위해서, 다양한 특이적 상세사항, 예컨대, 특이적 형태, 조성물, 및 공정 등이 기재되어 있다. 그러나, 특정의 구체예는 이들 특이적 상세 사항 중 하나 이상 없이, 또는 다른 공지된 방법 및 형태와 함께 실행될 수 있다. 다른 예에서, 공지된 공정 및 제조 기술은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않게 하기 위해서, 특정의 상세사항으로 기재되지 않는다. "한 가지 구체예" 또는 "일 구체예"에 대한 본 명세서 전체를 통한 참조는 구체예와 결부되어 기재된 특별한 특징, 형태, 조성 또는 특성이 본 발명의 하나 이상의 구체예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸친 다양한 위치에서 표현 "한 가지 구체예에서" 또는 "구체예"의 상황은 반드시 본 발명의 동일한 구체예를 나타내지는 않는다. 추가로, 특별한 특징, 형태, 조성, 또는 특성은 하나 이상의 구체예에서 어떠한 적합한 방법으로 조합될 수 있다.
일 구체예에서, 멜라민 포름알데히드(Melamine formaldehyde), 콜로이드 실리카(colloidal silica) 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지에, 염산(Muriatic Acid) 및 물을 혼합 교반하여 콜로이드 수지를 제조하는 단계;
활성탄, 제올라이트, 유리 섬유 및 셀룰로오스를 상기 콜로이드 수지에 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 슬러리를 친수성 메쉬에 적층한 후 건조시키는 단계; 상기 건조물을 목적하는 기공크기로 가압하여 필터를 성형하는 단계를 포함하는 바이러스 제어용 양전하 필터를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 구체예에서, 상기 셀룰로오스는 Wood Pulp, 목화, 양모, 황마, 대마 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 셀룰로이드인 것을 특징으로 하는 양전하 필터를 제조하는 방법을 제공하고, 상기 구체예에서, 알루미늄 코팅된 과립 활성 탄소를 추가로 포함하는 양전하 필터를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 구체예에서, 알루미늄 코팅된 과립 활성 탄소 대 과립 제올라이트의 비(부피)는 약 0.5:1 내지 2:1인 양전하 필터를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 구체예에서, 콜로이드 수지의 pH는 4 내지 6인 양전하 필터를 제조하는 방법을 제공한다.
일 구체예에서, 활성탄, 제올라이트, 유리 섬유 및 셀룰로오스를 포함하는 바이러스 제어용 양전하 필터를 제공한다. 상기 구체예에서, 상기 셀룰로오스는 Wood Pulp, 목화, 양모, 황마, 대마 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 셀룰로이드인 것을 특징으로 하는 양전하 필터를 제공하고, 알루미늄 코팅된 과립 활성 탄소를 추가로 포함하는 양전하 필터를 제공하며, 알루미늄 코팅된 과립 활성 탄소 대 과립 제올라이트의 비(부피)는 약 0.5:1 내지 2:1인 양전하 필터를 제공한다.
일 구체예에서, 상기 양전하 필터를 포함하는 여과 장치를 제공한다.
본 발명에 의해서 제조된 필터는 기초시설 및 산업시설에서 발생하는 악취 및 휘발성유기화합물 처리를 위한 바이오필터용 담체로 이용될 수 있고, 바이러스를 포함하는 오염물질 제거장치에 사용하여, 효율적으로 오염물질을 제거할 수 있다.
이하, 본 발명의 구성요소와 기술적 특징을 다음의 실시예들을 통하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 하기 실시예들은 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
필터의 제조
Cymel P 607(미국 Cytec사)의 멜라민 포름알데이드 5g, 염산(Muriatic Acid) 3g, 물100g을 혼합 교반하여 콜로이드 수지를 제조하였다. 교반은 교반기를 통해서 1500 RPM의 속도로 약 1시간 동안 교반하였다. 20 L의 물에 나노 사이즈의 유리 섬유 (미국 Evanite 사의 Grade 704) 100g를 넣은 후 교반기를 통해 1500 RPM의 속도로 2시간 동안 교반시켰다. 40 L의 물에 셀룰로우스 (Koho-Kraft) 100g를 넣은 후 1시간 30분동안 분산을 시켜주었다. 이때 교반기의 회전속도는 1500 RPM으로 설정하였다.
상기에서 제조된 콜로이드 수지에 상기에서 제조된 유리 섬유를 혼합하여 약 2시간 동안 교반시키고, 상기에서 제조된 셀룰로오스 수지를 혼합하여 약 1시간 동안 교반시켰다. 또한, 상기 교반물에 제올라이트, 활성탄 및 알루미늄 코팅된 과립 활성 탄소를 추가하여 교반시켰다.
교반기 내의 상기 슬러리를 펌프로 슬러리 공급 호퍼에 공급한 후, 슬러리를 슬러리 공급 호퍼로부터 필터 제조 장치의 극세사 메쉬 벨트에 적층시켰다. 이때, 메쉬 벨트의 이송 속도는 0.5 m/min로 설정하였으며, 공급되어지는 유량은 15 L/min로 조절하고, 공급 노즐과 극세사 메쉬 벨트의 간극은 벨트 이송에 지장을 주지 않을 정도로 가능한 밀착시켰다. 공급노즐을 통해 공급되어지는 필터 원료 슬러리는 극세사 메쉬 밸트에 적층이 되어지는 순간 1차 진공을 가하였다. 이때 가해진 진공은 60 cmHg이였다. 진공에 의하여 탈수 및 섬유간의 결합이 이루어지도록 함으로써 필터를 형성하면서 이송시켰다. 또한, 20 cmHg의 2 차진공을 가해 주어 필터의 탈수 및 섬유간의 결합이 더욱 치밀하도록 이루어지도록 하였다. 진공에 의해 생성된 필터를 가압 로울러를 통해 6 kgf/cm 로 가압하였다. 가압 로울러를 통과한 필터를 130 ℃의 온도로 열풍건조시켰다. 열풍 건조 후, 필터를 권취 장치를 통해서 권취시켰다. 필터의 두께는 극세사 메쉬 벨트의 이송 속도와 공급유량을 조절하면서 조절하였다.
제조된 필터의 특성확인
실시예 1에서 제조되 필터에 대하여 전하 및 필터의 기공 특성을 측정한 결과는 표 1 및 2와 같다.
필터 효율(%) 0.109㎛ 0.234㎛ 0.357㎛ 0.481㎛ 0.794㎛
실시예 1 14.0 94.7 99.2 99.4 99.4
분석 항목 기공 밀도 기공 크기 필터 두께
분석 결과 15∼40% 0.08∼0.79㎛ 0.75 ∼ 0.84㎛
표 2는 SEM 사진을 통해 분석된 결과를 표로서 나타낸 것이다.
상기의 표에서 알 수 있는 바와 같이, 다공성필터 미디어의 기공크기는 0.08 ∼ 0.79 ㎛, 기공밀도는 15 ∼ 40%의 범위로서 일반 섬유필터에 비하여 우수한 기공특성을 보여주고 있다.
지금까지 예시적인 실시 태양을 참조하여 본 발명을 기술하여 왔지만, 본 발명의 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고서도 다양한 변화를 실시할 수 있으며 그의 요소들을 등가물로 대체할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범주를 벗어나지 않고서도 많은 변형을 실시하여 특정 상황 및 재료를 본 발명의 교시내용에 채용할 수 있다. 따라서, 본 발명이 본 발명을 실시하는데 계획된 최상의 양식으로서 개시된 특정 실시 태양으로 국한되는 것이 아니며, 본 발명이 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 태양을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 멜라민 포름알데히드(Melamine formaldehyde), 콜로이드 실리카(colloidal silica) 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 수지에, 염산(Muriatic Acid) 및 물을 혼합 교반하여 콜로이드 수지를 제조하는 단계;
    활성탄, 제올라이트, 유리 섬유 및 셀룰로오스를 상기 콜로이드 수지에 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 및
    상기 제조된 슬러리를 친수성 메쉬에 적층한 후 건조시키는 단계;
    상기 건조물을 목적하는 기공크기로 가압하여 필터를 성형하는 단계를 포함하는
    바이러스 제어용 양전하 필터를 제조하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스는 Wood Pulp, 목화, 양모, 황마, 대마 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 셀룰로이드인 것을 특징으로 하는 양전하 필터를 제조하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    알루미늄 코팅된 과립 활성 탄소를 추가로 포함하는 양전하 필터를 제조하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    알루미늄 코팅된 과립 활성 탄소 대 과립 제올라이트의 비(부피)는 약 0.5:1 내지 2:1인 양전하 필터를 제조하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    콜로이드 수지의 pH는 4 내지 6인 양전하 필터를 제조하는 방법.
  6. 활성탄, 제올라이트, 유리 섬유 및 셀룰로오스를 포함하는 바이러스 제어용 양전하 필터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 셀룰로오스는 Wood Pulp, 목화, 양모, 황마, 대마 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 셀룰로이드인 것을 특징으로 하는 양전하 필터.
  8. 제 6항에 있어서,
    알루미늄 코팅된 과립 활성 탄소를 추가로 포함하는 양전하 필터.
  9. 제 8항에 있어서,
    알루미늄 코팅된 과립 활성 탄소 대 과립 제올라이트의 비(부피)는 약 0.5:1 내지 2:1인 양전하 필터.
  10. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 하나의 양전하 필터를 포함하는 여과 장치.



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