KR20160096322A - Method for preparation of ion selective nano chemical filter using polyelectrolyte for elemination of dilute hamful gases - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 극미량 유해가스 제거가 가능한 고분자 전해질을 이용한 이온선택성 나노 화학필터 소재 및 필터의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ion selective nanocomposite filter material using a polymer electrolyte capable of removing trace harmful gas and a method for manufacturing the filter.
최근 들어 산업발전과 자동차 수요의 증가에 따른 배출가스로 인한 대기환경 오염이 심각한 상황이다. 이에 따라 고집적 반도체 전자 산업, 의약, 식품 산업 등 고도의 클린에어가 필요한 산업에서 클린룸 공기정화는 필수이다. In recent years, pollution of the air due to exhaust gas from industrial development and automobile demand has been serious. Therefore, clean room air purification is essential in industries that require highly clean air such as highly integrated semiconductor electronics, medicine, and food industry.
일반적으로 공기정화를 위한 필터에는 공기의 오염도 집진도에 따라 프리필터 및 헤파필터와 같은 1차 집진 필터와 대기 중 오염된 유해 미량가스의 제거를 위한 활성탄과 같은 물리적 흡착제를 사용한 2차 필터로 대별할 수 있다. 이중 2차 화학물질 제거에 많이 사용되고 있는 활성탄이나 촉매 필터는 유해가스 흡착 소재로 활성탄, 제올라이트, 이온교환수지 및 이산화티탄과 같은 광, 금속 촉매를 통기성을 고려하여 폼 또는 아크릴계 통기성이 우수한 부직포 등에 접착 또는 코팅하여 필터를 제조하여 사용하였다.In general, the filter for air purification is a secondary filter using a primary adsorption filter such as a prefilter and a HEPA filter and a physical adsorbent such as activated carbon for removing harmful trace gases in the air depending on the pollution degree of air pollution. can do. Activated carbon or catalytic filter, which is widely used for the removal of secondary chemical substances, is a noxious gas adsorbing material and it is bonded to a non-woven fabric of excellent foam or acrylic breathability in consideration of air permeability, such as activated carbon, zeolite, ion exchange resin and titanium dioxide, Or coated to prepare a filter.
그러나 현재 사용되고 있는 화학필터는 대부분 물리적 흡착에 의한 유해가스 제거 방식으로 제조 시 사용되는 바인더(접착제:비용제계 스티렌-이소부틸렌-스티렌(SIS))를 통기성이 우수한 부직포에 고압으로 용융분사하여 제조하여 사용하고 있다. 그러나 날로 고집적화 하는 반도체 산업에서 제품생산을 위하여 미량의 아웃 가싱(out gasing)이 없는 초정밀 필터의 제조가 요구되고 있어서 물리적 흡착제의 접합에 의한 화학필터는 사용에 한계가 있다. However, most of the chemical filters currently used are manufactured by melt blowing a binder (adhesive: cost-based styrene-isobutylene-styrene (SIS)) used in manufacturing at high pressure on a nonwoven fabric . However, since it is required to manufacture a very precise filter without a small amount of out gasing in order to produce a product in a highly integrated semiconductor industry, the use of a chemical filter by the bonding of a physical adsorbent is limited.
이러한 문제를 해결하기 위하여 종래, 대한민국특허 공개번호 특2001-0087894에서는 다공성 지지체를 인산칼슘계 탈취제 분말과 결합제의 혼합 용액으로 코팅시킨 후 건조하여 제조되는 다공성 탈취 필터의 제조방법을 공지하였으나 이들 필터는 비표면적이 작아 실시예에서 보듯이 트리메틸아민의 제거 효율이 95~99%로 우수하였으나 제거시간이 총 10 시간으로 매우 길어 대기 중에서의 유해가스 제거가 어려운 실정이다.In order to solve such a problem, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0087894 discloses a method for producing a porous deodorization filter prepared by coating a porous support with a mixed solution of a calcium phosphate deodorant powder and a binder and then drying the porous deodorization filter. However, Since the specific surface area is small, as shown in the examples, the removal efficiency of trimethylamine is excellent as 95 to 99%, but the removal time is as long as 10 hours, which makes it difficult to remove harmful gas in the atmosphere.
대한민국 등록번호10-0667370에서는 핫멜트 접착제를 부직포에 분사하고 여기에 이온교환 수지를 접착시켜 절곡하여 필터를 제조하는 방법이 있다. 그러나 이러한 기술은 효율성은 높으나 비표면적이 작고 이온교환용량의 한계가 있으며, 접착제의 사용으로 인한 작업성이 열악하다. 또한 무게가 무거우며 접착제 사용으로 아웃-가스(out-gas)가 검출되어 오염의 원인이 있다. 더구나, 제조공정이 복잡한 단점이 있어 ULSI 급 디바이스 클린룸에 적용하기 위해서는 부족하다.Korean Registration No. 10-0667370 discloses a method in which a hot melt adhesive is sprayed onto a nonwoven fabric, and an ion exchange resin is bonded to the nonwoven fabric to bend the hot melt adhesive to produce a filter. However, such a technique has high efficiency, but has a small specific surface area, has a limitation in ion exchange capacity, and has poor workability due to the use of an adhesive. Also, the weight is heavy, and out-gas is detected due to the use of adhesive, which causes contamination. Moreover, the manufacturing process is complicated, and it is insufficient for application to a ULSI class device clean room.
따라서, 상기의 종래의 기술들이 가지는 단점을 개선한 신개념의 필터제조가 필요하다. 최근 들어 클린룸 화학 유해가스 제거용 이온교환필터는 최첨단 반도체, 환경산업, 수처리산업, 리튬, 인듐, 코발트와 같은 반도체 군수산업의 핵심소재인 유가자원 회수산업, 화학산업 및 의료, 민수산업 등 그 수요가 급증하고 있어 이의 수요에 맞는 신개념의 화학필터 소재 및 필터의 제조가 매우 시급한 실정이다. 그러므로 고도 청정을 요구하는 반도체 클린룸으로부터 미량의 유해 화학물질을 제거하기 위해서는 아웃-가스(out-gas)의 방출이 우려되는 접착제 또는 점착제를 사용하지 않고 비표면적이 크며, 제조가 간편하고, 무게가 가볍고 극 저농도의 산성, 염기성, 중성 이온염은 물론 미량의 불순물 및 암모니아나 아민과 같은 복합가스 제거기능이 있는 제거효율이 우수한 신개념의 화학필터 개발이 절실히 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to manufacture a new concept filter which overcomes the disadvantages of the above-described conventional techniques. In recent years, ion exchange filters for removing chemical and toxic gases from clean rooms have been used in the most advanced semiconductor, environmental and water treatment industries, oil refining and recycling industries such as lithium, indium and cobalt, As demand is surging, it is very urgent to manufacture chemical filter materials and filters with new concept that meet their needs. Therefore, in order to remove a small amount of toxic chemicals from a semiconductor clean room requiring high cleaning, it is necessary to use a large specific surface area without using an adhesive or an adhesive which is liable to cause out-gas emission, It is necessary to develop a novel chemical filter having a high removal efficiency, which is capable of removing a very small amount of acidic, basic and neutral ionic salts and a complex impurity such as ammonia or amine, as well as light and extremely low concentration.
본 발명의 목적은 접착제를 사용하지 않고 전계방사와 같은 전기적 방법을 이용하여 클린룸에 존재하는 미량의 유해 화학물질 즉 암모니아, 산성, 염기성 및 중성 이온성 물질과, 미세분진을 동시에 제거할 수 있는 새로운 제조방법 및 소재를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for removing harmful chemical substances such as ammonia, acidic, basic, and neutral ionic substances and fine dusts present in a clean room at the same time using an electrical method such as electric field radiation And to provide a new manufacturing method and material.
또한 본 발명은 비표면적이 크고 경량이며, 필터제조공정이 자유롭고, 특히 수명이 길고 접착제를 사용하지 않아 아웃-가스(out-gas) 방출의 염려가 없는 신개념의 이온선택성 화학필터 소재 및 필터 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention also provides a new concept of ion selective chemical filter material and filter manufacturing method which are large in specific surface area and light in weight, free of filter manufacturing process, particularly long in life and free from out-gas emission due to no use of adhesive .
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이온선택성이 있는 고분자 방사용액을 고전압 전기장 내에서 압축 공기 분사방식(Air blowing) 전계방사(electrospinning)에 의해 다공성 지지체상에 분사함으로써, 나노사이즈의 섬유를 이용한 비표면적이 큰 멤브레인 또는 웹(web) 형태를 가지는 이온선택성 나노섬유 필터소재 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.In order to accomplish the above object, the present invention relates to a method for producing a polymeric spinning solution having ion-selective polymer spinning solution by spraying on a porous support by electrospinning in a high-voltage electric field by air blowing, And a method of manufacturing the ion-selective nanofiber filter material, which have a membrane or web shape having a large specific surface area.
본 발명의 이온선택성 필터용 나노섬유의 재질은 통상적으로 알려져 있는 소재라면 크게 제한하지 않지만, 예를 들면 강산성, 약산성, 강염기성, 약염기성 또는 양쪽성 이온교환 관능기가 함유된 고분자성분이면 족하며, 그러한 성분단독 또는 2종류 이상을 혼합하여 제조한 방사용액을 이용하여, 전계방사 압축분사 방식으로 이온선택성 나노섬유 형태로 방사하여 제조하는 것이다. 이 때 나노섬유는 그 크기에서 크게 제한하는 것은 아니지만 10nm이하의 것이 본 발명의 목적을 위하여 더욱 선호된다.The material of the nanofiber for an ion selective filter of the present invention is not particularly limited as long as it is a commonly known material, but it may be a polymer containing a strongly acidic, weakly acidic, strongly basic, weakly basic or amphoteric ion exchange functional group, And spinning them in the form of ion selective nanofiber by field emission compression injection method using a spinning solution prepared by mixing such components alone or two or more kinds. At this time, although the size of the nanofibers is not limited to a great extent, a size of 10 nm or less is more preferred for the purpose of the present invention.
본 발명의 이온선택성 나노필터의 형태는 섬유 소재는 부직포와 같은 웹 상에 나노섬유를 방사/도포하고 열압착 롤러 등의 수단으로 열접착을 하여 결합시킨 웹(web) 지지체를 이용한 복합필터나, 이형필름과 같은 지지체 상에 나노섬유를 방사/도포하고 열압착 롤러 등의 수단을 열접착 한 후 이형필름을 제거한 나노섬유로된 다공성 멤브레인 형태의 필터의 형태를 가질 수 있다.The ion-selective nanofilter of the present invention may be a composite filter using a web support in which a fiber material is bonded by thermally adhering the nanofibers on a web such as a nonwoven fabric by means of a thermocompression roller or the like, It may be in the form of a porous membrane type filter made of nanofibers obtained by spinning / applying nanofibers on a support such as a release film, thermally adhering means such as a thermocompression roller and removing the release film.
각 필터에서 나노섬유로 이루어지는 층의 함량은 크게 제한되지 않지만, 웹이나 이형필름 상에 형성되는 나노섬유의 양은 10g 내지 1000g/㎡이지만, 필요한 두께를 위하여 변경가능하다. 더욱 좋게는 10g 내지 200g 정도의 것이라면 더욱 좋다. The content of the layer made of the nanofibers in each filter is not particularly limited, but the amount of the nanofibers formed on the web or the release film is 10 g to 1000 g / m < 2 > More preferably about 10 g to 200 g.
본 발명의 복합 웹 형태 또는 멤브레인 형태의 필터의 비표면적은 제한되지 않지만, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여는 100㎡ 이상으로 하는 것을 좋지만 이에 한정되는 것은 아니다.The specific surface area of the composite web type or membrane type filter of the present invention is not limited, but it is preferable that the specific surface area is not less than 100 m 2 in order to achieve the object of the present invention.
본 발명은 부직포와 같은 웹에 나노섬유를 고정할 때, 접착제 없이 하는 것이 본 발명의 하나의 특징일 수 있다. 또한 멤브레인 형태의 필터에서도 동일하다. The present invention can be a feature of the present invention when the nanofibers are fixed to a web such as a nonwoven fabric without using an adhesive. The same is true for membrane type filters.
이하, 본 발명의 제조방법을 상세히 설명한다. Hereinafter, the production method of the present invention will be described in detail.
본 발명은 1) 부직포 또는 직포와 같이 화학적으로 안정하고 통기성이 우수한 다공성 지지체의 최소한 일면 상에, 강산성, 약산성, 강염기성, 약염기성, 양쪽성 이온교환 관능기가 함유된 고분자 방사용액을 단독 또는 2종류 또는 그 이상을 혼합하여 압축공기 분사 전계방사에 의해 나노섬유를 분사하는 단계; 및 The present invention relates to: 1) a polymeric spinning solution containing strongly acidic, weakly acidic, strongly basic, weakly basic, amphoteric ion exchange functional groups on at least one surface of a chemically stable porous support having good permeability, such as nonwoven fabric or woven fabric, Spraying the nanofibers with compressed air jet electric field radiation; And
2) 상기 분사한 나노섬유층을 열압에 의해 고정시켜 이온선택성 복합 웹형태의 나노필터를 제조하는 단계;를 포함한다.
2) fixing the injected nanofiber layer by hot pressure to produce a nanofilter of ion-selective complex web type.
또한 본 발명은 1) 부직포 또는 직포와 같이 화학적으로 안정하고 통기성이 우수한 다공성 지지체의 최소한 일면 상에, 강산성, 약산성, 강염기성, 약염기성, 양쪽성 이온교환 관능기가 함유된 고분자 방사용액을 단독 또는 2종류 또는 그 이상을 혼합하여 압축공기 분사 전계방사에 의해 나노섬유를 분사하는 단계;The present invention also relates to a process for preparing a polymeric dispersion, which comprises: (1) a polymeric spinning solution containing strongly acidic, weakly acidic, strongly basic, weakly basic, amphoteric ion exchange functional groups on at least one surface of a porous support having chemical stability and excellent permeability such as nonwoven fabric or woven fabric; Spraying the nanofibers with compressed air jet electric field radiation by mixing two or more kinds thereof;
2) 상기 분사한 나노섬유층을 열압에 의해 고정시켜 이온선택성 복합 웹형태의 나노필터를 제조하는 단계; 및2) fixing the injected nanofiber layer by hot pressure to produce a nanofilter of ion-selective complex web type; And
3) 복합웹 형태의 이온선택성 고분자 전해질 나노필터를 적층하여 필터 프레임에 조립하는 단계;를 포함하는 나노필터의 제조방법을 제공한다.
3) laminating an ion-selective polymer electrolyte nanofilter in the form of a composite web, and assembling the nanofilter into a filter frame.
또한 본 발명은 1) 이형필름의 최소한 일면 상에 강산성, 약산성, 강염기성, 약염기성, 양쪽성 이온교환 관능기가 함유된 고분자 방사용액을 단독 또는 2종류 또는 그 이상을 혼합하여 압축공기 분사 전계방사에 의해 나노섬유를 분사하는 단계;The present invention also provides a process for producing a polymer electrolyte membrane, comprising the steps of: 1) a polymer spinning solution containing strongly acidic, weakly acidic, strongly basic, weakly basic and amphoteric ion exchange functional groups on at least one surface of a release film, Spraying the nanofibers with the nanofibers;
2) 상기 분사한 나노섬유층을 이형필름으로부터 제거하거나 열압에 의해 고정시킨 후 이형필름을 제거하여 멤브레인으로 제조하는 단계; 2) removing the released nanofiber layer from the release film or fixing it by heat pressure, and then removing the release film to form a membrane;
3) 상기 멤브레인을 연신하여 다공성을 증대하는 단계; 및3) stretching the membrane to increase porosity; And
4) 연신한 멤브레인을 적층하여 필터 프레임에 조립하는 단계;를 포함하는 나노필터의 제조방법을 제공한다.
4) laminating the stretched membranes and assembling them to the filter frame.
본 발명에서 상기 연신공정에 의해 제조되는 멤브레인의 두께는 필요에 의해 선택가능한 것이지만, 좋게는 20㎛부터 500 ㎛ 까지 다양한 두께의 멤브레인을 제조할 수 있다. In the present invention, the thickness of the membrane produced by the stretching process can be selected as required, but it is possible to produce membranes having various thicknesses ranging from 20 탆 to 500 탆.
본 발명에 있어서, 상기 1) 단계의 이온선택성 나노섬유 복합웹 필터 및 멤브레인은 구체적으로 a) 압축공기 분사 전계방사에 의한 100 nm 이하의 이온선택성 나노섬유를 방사 단계; b) 상기 제조된 이온선택성 나노섬유를 다공성 지지체인 웹형태의 지지체 또는 이형필름에 방사하여 열압에 의해 고정시켜 이온선택성 나노필터 복합웹이나 멤브레인을 제조하는 단계;로 제조하는 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the ion-selective nanofiber composite web filter and the membrane of the step 1) may include: a) spinning an ion selective nanofiber of 100 nm or less by compressed air jet electric field irradiation; b) preparing the ion-selective nanofilter composite web or membrane by spinning the ion-selective nanofibers prepared above onto a support or release film in the form of a web, which is a porous support, and fixing the nanofibers by thermal pressure.
본 발명의 이온선택성 나노섬유 필터 복합웹 및 멤브레인은 상기 제조방법에 따라 절곡하여 프레임에 고정시키거나, 다층으로 적층하여 프레임에 고정시키거나 절곡된 형태로 적층하여 프레임에 고정시켜 필터장치로 제조한다. 본 발명에 따른 제조방법에 의하면, 공기정화 또는 수처리 장치에 고정시켜 산성, 염기성, 중성이온염, 미세분진, 수중의 미량 유용금속이온 등 다양한 종류의 이온들을 간단히 제거 또는 회수할 수 있으며, 이를 위하여 간단히 제조하는 방법을 가지는 것이 본 발명의 하나의 특징이 될 수 있다.The ion-selective nanofiber filter composite web and membrane of the present invention may be folded according to the above-described manufacturing method and fixed on a frame or stacked in multiple layers and fixed on a frame or laminated in a folded form and fixed to a frame to prepare a filter device . According to the manufacturing method of the present invention, various kinds of ions such as acidic, basic, neutral ionic salt, fine dust, and minute metal ions in water can be easily removed or recovered by being fixed to an air purification or water treatment apparatus. It may be a feature of the present invention to have a simple manufacturing method.
상기 이온선택성 나노섬유 웹 및 멤브레인은 종래 접착제를 사용하는 이온선택성 필터에 비해 제조과정이 간단하고 접착제 사용이 없어 접착제내의 배기가스 방출염려가 없어 매우 안정하며 특히 무게가 가볍고 다양한 고분자 방사용액의 사용이 가능하여 종래의 복합필터의 소재 복합화에 따른 중량과 두께로 인한 공정의 제약이 없고 여러 가지 형태로 사용이 가능하며 비표면적이 커서 효율을 극대화 할 수 있는 장점을 지니고 있다.
The ion-selective nanofiber webs and membranes are more stable than the ion-selective filters using conventional adhesives because they are simple to manufacture and do not use adhesives, so there is no concern about emission of the exhaust gas in the adhesive, and the use of various polymer solution It is possible to use the filter in various forms without limitation of the process due to the weight and thickness of the composite filter of the conventional composite filter, and it has the advantage of maximizing the efficiency because it has a large specific surface area.
본 발명의 웹 형태의 이온선택성 고분자 전해질 나노섬유 필터의 지지체는 공기정화용 클린룸 필터로 사용 시 유로에서 압력강하를 고려하여 지지체 웹은 기공율이 크고, 가격이 저렴하며, 제조공정이 용이하며 통기성이 우수한 다공성 소재, 또는 부직포를 채택하는 것이 바람직하다.Considering the pressure drop in the flow path when using as a clean room filter for air purification, the web of ion-selective polymer electrolyte nanofiber filter of the present invention has a large porosity, low cost, easy manufacturing process, It is desirable to employ a good porous material, or a nonwoven fabric.
본 발명의 열압에 의한 이온선택성 나노섬유 필터 복합웹 제조 시 가열 온도는 방사된 나노섬유형태의 고분자가 용융되지 않고 표면의 일부만이 융착될 수 있는 온도라면 제한이 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 고분자 전해질의 작용기 손상이 없는 50 ℃ 이상 100 ℃ 이하의 온도로 사용할 수 있으며, 압력은 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 롤러의 간격은 크게 제한되지 않지만 좋게는 1000 ㎛ 이하의 간격으로 하여 연신하며 압착하는 것이 바람직하다. 이렇게 연신하는 경우 표면이 융착되지 않는다 하여도 방사하면서 용액상태에서 각각의 섬유가 용해되어 용착되므로, 단단히 고착되는 효과를 가질 수가 있다.
In the production of the ion-selective nanofiber filter composite web according to the present invention, the heating temperature can be used without limitation as long as the nanofiber polymer is not melted and only a part of its surface can be fused. For example, The polymer electrolyte may be used at a temperature of not less than 50 ° C and not more than 100 ° C without damage to the polymer electrolyte. The pressure is in a roll-to-roll manner, and the intervals of the rollers are not particularly limited, It is preferable to stretch and press. If the surface is stretched in this manner, even if the surface is not fused, each fiber is dissolved and welded in a solution state while being radiated, so that the fiber can be firmly fixed.
본 발명의 이온선택성 나노섬유 필터 복합웹의 제조에 있어서, 다공성 부직포 지지체에 나노섬유 웹을 부착하는 방식은 예를 들면 열압 방식이 선호되며, 간극 조절과 온도조절이 가능한 롤러와 롤러 사이를 부직포 지지체 위에 분사된 나노섬유를 열 압착 시켜 다공성 부직포 지지체에 나노섬유를 고정시켜 웹 필터를 제조하는 방식이 좋지만 이에 한정하는 것은 아니다.In the production of the ion-selective nanofiber filter composite web of the present invention, the method of adhering the nanofiber web to the porous nonwoven fabric support is, for example, a hot-pressing method, And then the nanofibers injected onto the nanofibers are thermally compressed to fix the nanofibers to the porous nonwoven substrate. However, the method is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 이온선택성 나노섬유 멤브레인의 제조는 보다 상세하게는 이형지 필름 상에 공기 분사식 전계방사에 의해 방사된 나노섬유를 예를 들면 칼렌더링 방식에 의해 연신하면서 예를 들면, 두께를 50 ㎛ 내지 500 ㎛ 이하의 산성, 염기성, 양쪽성 작용기를 가지는 다양한 형태로 예를들면 폭을 100 mm 이상 2000 mm 이하로 제조할 수 있다. In the present invention, in the production of the ion selective nanofiber membrane, more specifically, while stretching the nanofibers radiated by air jet type field emission onto a release film by, for example, a calender rendering method, For example, from 100 mm to 2000 mm in various forms having acidic, basic and amphoteric functional groups of from 탆 to 500 탆.
상기 방식에서 압축공기 풍속은 본 발명이 목적으로 하는 범위 내에서는 크게 제한되지 않지만 예를 들면 0.1 내지 1.5 m/sce 이하로 하는 것이 나노섬유의 굵기를 조절하는데 바람직하다.
The compressed air velocity in the above method is not particularly limited within the scope of the present invention. For example, it is preferable that the compressed air velocity is 0.1 to 1.5 m / sce or less to control the thickness of the nanofiber.
상기 전계방사에 사용되는 고분자 방사용액은 미량 유해가스 및 유가금속이온의 종류에 따라 강산성 양이온 고분자 전해질, 강염기성 음이온 고분자전해질, 약산성 양이온 고분자전해질, 약염기성 음이온 고분자전해질 또는 양쪽성 고분자 방사용액을 하나 또는 두가지 이상을 혼합하여 선택하여 사용할 수 있다. 상기 고분자 방사용액은 극히 저농도 영역에서도 산성, 염기성 및 중성 이온염을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 10 ㎛이하의 미세분진, 암모니아 또는 아민기를 함유하는 케미칼 불순물을 효율적으로 제거하여 ULSI급 클린룸의 공기정화시스템에 가정 적합하다. The polymer spinning solution used for the field emission may include strongly acidic cationic polymer electrolyte, strongly basic anionic polymer electrolyte, weakly acidic cationic polymer electrolyte, weakly basic anionic polymer electrolyte or amphoteric polymer solution, depending on the type of trace noxious gas and valuable metal ion Or a mixture of two or more thereof. The polymer spinning solution can effectively remove acidic, basic, and neutral ionic salts even in an extremely low concentration range, and efficiently removes chemical impurities including fine particles of 10 m or less, ammonia or amine groups, It is suitable for air purification system.
본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 이온선택성 고분자 전해질 나노섬유 화학필터는 접착제의 사용이 없고 비표면적이 크며 지지체의 종류에 따라 웹 또는 멤브레인의 다양한 형태로 제조가 가능하고, 특히 이온선택성 고분자 전해질 나노섬유 웹 필터의 경우 제조공정이 간단하고 산성, 염기성, 암모니아 중성염 이온 등 다양한 종류의 가스를 선택적으로 제거할 수 있는 능력이 있어 극 미량의 유해가스를 완전히 제거할 수 있는 장점이 있다. 또한 이온선택성 고분자 전해질 나노섬유 멤브레인 필터의 경우 미세 분진 제거는 물론, 공기정화와 수중의 미량 유가금속 이온의 선택적 회수에도 매우 적합하고 유해 중금속의 제거도 가능하여 수처리에 적용할 수 있고, 특히 전기 탈착식 방식의 소재로 사용이 가능하여 친환경 필터로 매우 적합한 장점을 지니고 있다.The ion selective polymer electrolyte nanofiber chemical filter manufactured by the manufacturing method according to the present invention is free from the use of an adhesive and has a large specific surface area and can be manufactured into various types of webs or membranes depending on the type of support, The fiber web filter has a simple manufacturing process and is capable of selectively removing various types of gases such as acidic, basic, and ammonia neutral salt ions, thereby completely removing harmful gases in an extremely small amount. In addition, in the case of the ion selective polymer electrolyte nanofiber membrane filter, it is suitable not only for removing fine dust but also for air purification and selective recovery of trace metal ions in water, and also for removal of harmful heavy metals, It can be used as a material of the type, so it is very suitable as an environment friendly filter.
이하에서는 본 발명의 실시방법을 구체적으로 기재한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
그러나, 하기 실시방법은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.However, the following embodiments are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited in any way by these embodiments.
[실시예 1] 전계방사용 이온선택성 고분자 방사용액의 제조[Example 1] Production of ion-selective polymer spinning solution for electric field use
스티렌계 양이온 교환수지(Rohm&Haas, IR-120)을 디메틸포름아미드 용매와 1:1의 질량비로 혼합하여 교반하면서 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 전기방사하여 이형필름상에 방사코팅하였다. 이어서 85C에서 프레스를 가하여 일체화 한 후, 이형필름을 제거한 후 이를 3층으로 적층하고 90C에 프레스를 가하여 접합하여 본 발명의 나노웹형 필터를 제조하였다.
Styrene-based cation exchange resin (Rohm & Haas, IR-120) was mixed with a dimethylformamide solvent at a mass ratio of 1: 1 and stirred to prepare a slurry. The slurry was electrospun and spin coated onto the release film. Then, a press was applied at 85C to integrate the adhesive, and then the release film was removed. The release film was laminated in three layers and pressed at 90C to form a nano-web type filter of the present invention.
[실시예 2] 이온선택성 고분자 전해질 나노섬유 복합웹 필터의 제조[Example 2] Production of ion-selective polymer electrolyte nanofiber composite web filter
스티렌계 양이온 교환수지(Rohm&Haas, IR-120)을 디메틸포름아미드 용매와 1:1의 질량비로 혼합하여 교반하면서 슬러리를 제조하였다. Styrene-based cation exchange resin (Rohm & Haas, IR-120) was mixed with a dimethylformamide solvent at a mass ratio of 1: 1 and stirred to prepare a slurry.
상기 제조된 전계방사용 이온선택성 고분자 방사용액을 전계방사장치의 니들이 달린 컨테이너에 넣고, 전기장을 15KV에서 니들팁과 콜렉터 사이의 간격을 5 cm 로 조절하고 통기성이 우수한 폴리프로필렌 부직포상에 50 ㎛ 의 두께로 방사시킨후, 85℃의 온도에서 열간 압착이 가능한 로울러와 로울러 사이를 통과시켜 이온선택성 나노섬유 웹 필터를 제조하였다. 상기 웹필터를 3중 적층하여 나노섬유 필터장치를 제조하였다. The thus prepared electric field ion-selective polymer spinning solution was placed in a container with a needle of a field emission device, and an electric field of 15 KV was set at an interval of 5 cm between the needle tip and the collector. On the polypropylene nonwoven fabric having excellent breathability, And then passed between a roller and a roller capable of hot pressing at a temperature of 85 ° C to prepare an ion selective nanofiber web filter. The web filter was laminated in triplicate to prepare a nanofiber filter device.
Claims (4)
2) 상기 분사한 나노섬유 층을 열압에 의해 고정시켜 이온선택성 복합 웹 형 나노필터 또는 멤브레인 형 필터를 제조하는 단계; 및
3) 상기 필터를 적층하여 프레임에 장착하는 단계;
를 포함하는 나노섬유 복합필터 장치의 제조방법.
1) A polymeric spinning solution containing strongly acidic, weakly acidic, strongly basic, weakly basic, amphoteric ion exchange functional groups is mixed on at least one surface of a porous web or release film, or a mixture of two or more thereof, Spraying the nanofibers;
2) fixing the injected nanofiber layer by thermal pressure to produce an ion selective composite web-type nanofilter or a membrane-type filter; And
3) stacking the filters and mounting them on the frame;
Wherein the nano-fiber composite filter device comprises:
상기 필터는 절곡 또는 벤딩하여 프레임에 장착하는 단계를 더 포함하는 나노섬유 복합필터 장치의 제조방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of bending or bending the filter to mount the filter on the frame.
상기 멤브레인 형 필터는 이형필름을 제거한 후, 연신하여 다공성을 증대하는 단계를 더 포함하는 나노섬유 복합필터 장치의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the membrane type filter further comprises a step of removing the release film, followed by stretching to increase the porosity.
상기 열압에 의한 고정은 50 내지 100℃에서 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 수행하는 나노섬유 복합필터 장치의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the fixing by the hot pressure is performed by a roll-to-roll method at 50 to 100 ° C.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6073607A (en) * | 1998-08-18 | 2000-06-13 | Bbl Technologies, Inc. | Spark plug |
| KR20010087894A (en) | 2000-03-09 | 2001-09-26 | 홍국선 | Porous deodorizing filter and its manufucturing method |
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| JP2010094579A (en) * | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Sumitomo Electric Fine Polymer Inc | Method of manufacturing porous fluororesin thin film and porous fluororesin thin film |
| JP2011201289A (en) * | 2010-03-03 | 2011-10-13 | Kurita Water Ind Ltd | Multilayered sheet |
| KR20140137195A (en) * | 2013-05-22 | 2014-12-02 | 주식회사 아모그린텍 | Liquid Treating Chemical Filter Using Nano-Fiber Web Having Ion Exchange Resin Particle and Method of Manufacturing the Same |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6073607A (en) * | 1998-08-18 | 2000-06-13 | Bbl Technologies, Inc. | Spark plug |
| KR20010087894A (en) | 2000-03-09 | 2001-09-26 | 홍국선 | Porous deodorizing filter and its manufucturing method |
| KR100667370B1 (en) | 2006-02-23 | 2007-01-12 | 충남대학교산학협력단 | Continuos hot melt blown apparatus for preparing of hybrid filter with high performance |
| JP2010094579A (en) * | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Sumitomo Electric Fine Polymer Inc | Method of manufacturing porous fluororesin thin film and porous fluororesin thin film |
| JP2011201289A (en) * | 2010-03-03 | 2011-10-13 | Kurita Water Ind Ltd | Multilayered sheet |
| KR20140137195A (en) * | 2013-05-22 | 2014-12-02 | 주식회사 아모그린텍 | Liquid Treating Chemical Filter Using Nano-Fiber Web Having Ion Exchange Resin Particle and Method of Manufacturing the Same |
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