KR20150142498A - 항균성 금속이온을 이용한 다공성 항균세라믹 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무기점토성 광물 분말을 입제화시킴과 함께 그 과정에서 항균성 금속 나노 용액을 희석하여 첨가시킨 후, 소성작업하여 여러 가지 크기의 다공성 항균 세라믹볼을 형성하는 수단을 통하여 수처리재 내지 토양개량재로 사용될 수 있는 항균성 금속이온을 이용한 다공성 항균세라믹 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있으며, 상기의 목적을 달성하기 위하여 무기광물질 제오라이트, 필라이트, 맥반석, 세리사이트, 일라이트, 황토, 벤토나이트 중 어느 하나 또는 다수를 혼합한 후, 이를 0.5 ~ 15mm의 입제로 형성하는 단계와, 상기 입제에 금속 나노 용액을 투입하여 혼합하는 단계와, 상기 혼합물을 원판형 성형장치에 투입하여 규격별로 성형하는 단계와, 상기 성형물을 상온에서 공기로 건조시키는 단계와, 상기 건조 작업이 종료되면 성형물을 900 ~ 950℃의 온도로 60 ~ 100분 동안 소성시키는 단계와, 상기 소성된 성형물을 냉각시키는 단계와, 상기 냉각된 성형물을 선별과 포장하는 단계를 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균성 금속이온을 이용한 다공성 항균세라믹 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

항균성 금속이온을 이용한 다공성 항균세라믹 및 이의 제조방법{Antibacterial porous ceramics and methods for preparing thereof}

본 발명은 항균성 금속이온을 이용한 다공성 항균세라믹 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무기점토성 광물 분말을 입제화시킴과 함께 그 과정에서 항균성 금속 나노 용액을 희석하여 첨가시킨 후, 건조와 소성 작업에 의해 여러 가지 크기의 다공성 항균 세라믹볼을 형성하는 수단을 통하여 수처리재 내지 토양개량재로 사용시 항균의 효과가 있어 대장균 등 다양한 균류를 억제할 수 있도록 구성되는 항균성 금속이온을 이용한 다공성 항균세라믹 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 무기광물질로서 토양개량재로 사용되고 있는 분말형 재료로는 예컨대 제오라이트, 필라이트, 맥반석, 세리사이트, 일라이트, 황토, 벤토나이트 등이 있다.

그리고, 분말상태의 광물질을 지름 0.5 ~ 15mm의 입제로 된 형태로 제조하기 위해서는 습식입제화법(Wet Agglomeration), 건식입제화법(Compaction, Extrusion) 소결법(Sinterring), 건조법(Drying), 응결법(Flocculation) 등에 의한 입제화 방법등이 있다.

종래에 사용되는 수처리용 응집제는 현탁 입자의 전기적 중화, 이온층 압축, 제타전위의 감소를 통해 반데르발스 인력에 의해 응집시키고, 응집제의 수화반응에 의해 생성된 전해질과의 가교결합을 통해 큰 플럭을 형성시켜 침강성을 증가시킴으로써 폐수 중의 현탁입자를 제거하며, 극성을 띠는 유기물을 일부 흡착하거나 공침시키는 작용에 의해 제거하는 방식을 기본 원리로 채용하고 있다.

한편, 최근에는 기계화, 산업화에 따른 환경오염 및 화학비료의 과다 시비로 인하여 토양 유기물과 자정력의 기초가 되는 미생물의 개체수가 급격하게 감소되면서 토양의 산성화가 가속되고 있다.

토양의 산성화에 따른 식물 생육의 저해를 예방하고 개선하기 위하여 토양을 중성화나 약알카리화시키는데 주로 사용되는 물질로 식물성 퇴비, 우분, 계분, 동식물성 단백질을 발효 분해시킨 각종 유기질 비료 등을 사용하여 토양을 개량하여 왔다,

그리고, 이와 같은 토양 산성화는 주요 원인 중의 하나로 오염된 물의 토양 유입을 들 수 있다.

최근 강의 오염이 날로 가속화되면서 오염된 강물로 재배한 농작물은 깨끗한 물로 재배한 농작물에 비해 수량이나 무게가 적고 상품성이 떨어지는 등 생육이 크게 저조한 것으로 알려져 있다.

이처럼 주요 강들에서 수질오염이 심각하게 일어나고 있으며, 이러한 강물을 이용하여 농작물을 재배하는 경우에 농작물에 많은 피해가 발생한다.

따라서, 수질을 정화하고 개선하기 위하여 생물학적 처리방법에 의한 활성오니법이나 미생물의 증식 배양에 의한 유기질 분해법이 있으나, 이것들은 모두 대량의 오폐수 정화에 이용되는 기술로서, 이들 방법을 이용하려면 부유물 침전제거를 위한 침전조. 미생물 배양을 위한 폭기조 등의 대단위 시설을 필요로 하기 때문에 시설비, 설치장소, 관리비, 유지비 등이 막대하여 강물이나 농업용수 등의 정화에는 부적합하다는 문제점이 있다.

또한, 희석제나 처리제를 물에 살포 또는 투입하여 이에 의해 오염물질을 제거하거나 약알칼리화를 시키게 되는데. 상기한 희석제 또는 처리제는 대부분 화학약품에 의존하고 있으므로 어류나 농작물을 직접 섭취하는 인체에는 이롭지 못한 화학 성분이 축적되므로 생태계 파괴는 물론 인체의 건강을 해치는 문제점이 있다.

한편, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로 한국공개특허 제2001-0036795호의 " 황토를 주제로한 폐수처리용 미디어 제조방법 " 이 있으며, 이와 같은 방법은 황토와 고령토, 규조토를 사용하고 고온으로 소성하여 제조하는 방법이 개시되어 있지만, 상기 방법으로는 수처리 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 무기점토성 광물 분말을 입제화시킴과 함께 그 과정에서 항균성 금속 나노 용액을 희석하여 첨가시킨 후, 소성작업 하여 여러 가지 크기의 다공성 항균 세라믹볼을 형성하는 수단을 통하여 수처리재 내지 토양개량재로 사용될 수 있는 항균성 금속이온을 이용한 다공성 항균세라믹 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 무기광물질 제오라이트, 필라이트, 맥반석, 세리사이트, 일라이트, 황토, 벤토나이트 중 어느 하나 또는 다수를 혼합한 후, 이를 0.5 ~ 15mm의 입제로 형성하는 단계와, 상기 입제에 금속 나노 용액을 투입하여 혼합하는 단계와, 상기 혼합물을 원판형 성형장치에 투입하여 규격별로 성형하는 단계와, 상기 성형물을 상온에서 공기로 건조시키는 단계와, 상기 건조 작업이 종료되면 성형물을 900 ~ 950℃의 온도로 60 ~ 100분 동안 소성시키는 단계와, 상기 소성된 성형물을 냉각시키는 단계와, 상기 냉각된 성형물을 선별과 포장하는 단계를 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균성 금속이온을 이용한 다공성 항균세라믹 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 흡착기능, 탈취가능 등을 유지하면서 항균의 효과가 있고, 아울러 고온 소성의 효과로 입상화 된 광물질의 붕괴 및 첨가된 항균제의 용출 및 박리를 억제하여 항균효과의 지속성을 가지는 특징이 있다.

그리고, 본 발명에 의해 형성되는 항균세라믹은 제품의 크기나 대상 균류 등은 사용자가 요구하는 형태로 될 수 있으면서 모래를 대체할 수 있어 수처리용 뿐만 아니라 토양개량재로 사용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 항균성 금속이온을 이용한 다공성 항균세라믹을 계략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 항균성 금속이온을 이용한 다공성 항균세라믹의 제조공정을 계략적으로 나타낸 블록도.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제어하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

먼저, 본 발명은 도 1과 같이 무기광물질 제오라이트, 필라이트, 맥반석, 세리사이트, 일라이트, 황토, 벤토나이트 중 어느 하나 또는 다수를 혼합한 후, 이를 0.5 ~ 15mm의 입제로 형성하게 된다.

여기서, 분말상태의 광물질을 지름 0.5 ~ 15mm의 입제로 된 형태로 제조하기 위해서는 습식입제화법(Wet Agglomeration), 건식입제화법(Compaction, Extrusion) 소결법(Sinterring), 건조법(Drying), 응결법(Flocculation) 등에 의한 입제화 방법 중 그 하나를 선택할 수 있다.

그리고, 입제에 금속 나노 용액을 투입하여 혼합하게 된다.

여기서, 금속 나노 용액은 물속에서 방전시켜 미립자를 만들게 하거나 초음파로 분산시켜 물리적으로 조정하는 방법과 화학적으로 환원에 의해 미립자를 만들게 하는 방법등이 있다.

여기서, 금속 나노 용액은 백금, 은, 텡스텐 용액을 사용할 수 있다.

한편, 입제와 금속 나노 용액이 투입된 혼합물은 원판형 성형장치에 투입하여 규격별로 성형하게 된다.

이때, 혼합물 성형장치는 제품의 크기나 대상 균류 등에 따라 다양한 직경을 갖을 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

그리고, 성형장치를 통하여 완성된 성형물은 상온에서 공기로 건조시키게 된다.

다음, 상기 건조 작업이 종료되면 성형물을 900 ~ 950℃의 온도로 60 ~ 100분 동안 소성시키게 된다.

그리고, 소성된 성형물은 냉각 작업과 포장하는 단계를 통하여 항균세라믹으로 형성될 수 있다.

이와 같이 형성되는 항균세라믹은 제품의 크기나 대상 균류 등은 사용자가 요구하는 형태로 될 수 있으면서 모래를 대체할 수 있어 수처리용 뿐만 아니라 토양개량재로 사용될 수 있다.

그리고, 본 발명의 항균세라믹의 제조방법은 다음과 같은 단계를 통하여 이루어진다.

무기광물질 제오라이트, 필라이트, 맥반석, 세리사이트, 일라이트, 황토, 벤토나이트 중 어느 하나 또는 다수를 혼합한 후, 이를 0.5 ~ 15mm의 입제로 형성하는 단계;와,

상기 입제에 금속 나노 용액을 투입하여 혼합하는 단계;와,

상기 혼합물을 원판형 성형장치에 투입하여 규격별로 성형하는 단계;와,

상기 성형물을 상온에서 공기로 건조시키는 단계;와,

상기 건조 작업이 종료되면 성형물을 900 ~ 950℃의 온도로 60 ~ 100분 동안 소성시키는 단계;와,

상기 소성된 성형물을 냉각시키는 단계;와,

상기 냉각된 성형물을 선별과 포장하는 단계를 통하여 이루어진다.

이와 같이 본 발명은 흡착기능, 탈취가능 등을 유지하면서 항균의 효과가 있고, 아울러 고온 소성의 효과로 입상화 된 광물질의 붕괴 및 첨가된 항균제의 용출 및 박리를 억제하여 항균효과의 지속성을 가지는 특징이 있다.

그리고, 본 발명에 의해 형성되는 항균세라믹은 제품의 크기나 대상 균류 등은 사용자가 요구하는 형태로 될 수 있으면서 모래를 대체할 수 있어 수처리용 뿐만 아니라 토양개량재로 사용될 수 있는 효과가 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합 된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10. 무기 광물질 20. 금속 나노 용액
30. 항균세라믹

Claims (2)

1. 제오라이트, 필라이트, 맥반석, 세리사이트, 일라이트, 황토, 벤토나이트 중 어느 하나 또는 다수로 혼합된 무기점토성 광물 분말에 백금, 은, 텡스텐 용액으로 이루어진 항균성 금속 나노 용액을 투입하여 0.5 ~ 15mm의 입제로 형성하되,
   상기 입제는 건조와 소성 작업을 통하여 다공성 항균 세라믹볼로 형성되어 수처리재 내지 토양개량재로 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 항균성 금속이온을 이용한 다공성 항균세라믹.
2. 무기광물질 제오라이트, 필라이트, 맥반석, 세리사이트, 일라이트, 황토, 벤토나이트 중 어느 하나 또는 다수를 혼합한 후, 이를 0.5 ~ 15mm의 입제로 형성하는 단계;와,
   상기 입제에 금속 나노 용액을 투입하여 혼합물로 형성하는 단계;와,
   상기 혼합물을 원판형 성형장치에 투입하여 규격별로 성형물을 형성하는 단계;와,
   상기 성형물을 상온에서 공기로 건조시키는 단계;와,
   상기 건조 작업이 종료되면 성형물을 900 ~ 950℃의 온도로 60 ~ 100분 동안 소성시키는 단계;와,
   상기 소성된 성형물을 냉각시키는 단계;와,
   상기 냉각된 성형물을 선별과 포장하는 단계를 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균성 금속이온을 이용한 다공성 항균세라믹의 제조방법.

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