KR20180023395A - Method of making pore filter media having iron oxide nano particles, and making apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 양전하가 부가된 다공성 필터 미디어 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물 속에 존재하는 오염 물질을 제거하기 위해 나노 사이즈의 유리 섬유를 이용하여 양전하로서 산화철 나노 입자가 부가된 다공성 필터 미디어를 제조하는 방법 및 이를 제조하기 위한 장치를 제공하는 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a porous filter media to which positive charge is added, and more particularly, to a porous filter media manufacturing apparatus and method for removing positively charged contaminants, A method for manufacturing a medium and an apparatus for manufacturing the same.
본 발명의 제조 방법 및 제조 장치에 의해서 제조된 다공성 필터 미디어는 양전하가 부가되어 있기 때문에 필터의 여과 효율이 우수하다는 장점과 연속적으로 필터 미디어를 제조할 수 있다는 장점이 있다.The porous filter media manufactured by the manufacturing method and the manufacturing apparatus of the present invention are advantageous in that the filtration efficiency of the filter is excellent because positive charge is added and that the filter media can be continuously produced.
본 발명은 양전하가 부가된 다공성 필터 미디어 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물 속에 존재하는 오염 물질을 제거하기 위해 나노 사이즈의 유리 섬유를 이용하여 산화철 나노 입자의 양전하가 부가된 다공성 필터 미디어를 제조하는 방법 및 이를 제조하기 위한 장치를 제공하는 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a porous filter media to which positive charge is added, and more particularly, to a porous filter media manufacturing method and apparatus for removing positively charged contaminants from a porous filter media having positive charges of iron oxide nanoparticles A method for manufacturing a medium and an apparatus for manufacturing the same.
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 미량오염물질을 제거하기 위하여 상수처리과정에서 고도응집처리 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.Generally, there are many ionic substances and chemicals, including natural organic materials (NOM) in water, and they are not removed in the process of water treatment but act as a cause of generating new pollutants. In addition, the presence of pathogenic microorganisms, which have not been removed by chlorine disinfection, has recently been controversial. Pathogenic microorganisms, such as viruses, crytosphoridium, and Giardia, are released into the environment through human and animal feces and are present in surface water and groundwater as well as in sewage. Viruses are 0.02-0.09 ㎛ in size, bacteria are 0.4-14 ㎛ in width and 0.2-1.2 ㎛ in width. Protozoa such as cryptosporidium and xylydia are relatively large compared to viruses and bacteria. Because viruses are very small in size, they are hardly treated by general filtration. They form stable cysts and survive for several months in water. At present, in order to remove trace contaminants in water, advanced coagulation treatment, activated carbon adsorption and membrane filtration are proposed in the water treatment process. Recently, a large-scale study on the water treatment process using membranes is underway. Particularly, membrane filtration has been recently studied and commercialized in advanced water treatment process. However, it is still not widely used due to economical cost and technical problems. Existing filters including membranes classified as reverse osmosis membrane (RO), nanofiltration membrane (NF), ultrafiltration membrane (UF), and microfiltration membrane (MF), use conventional pore size to measure contaminants in water It is a system to remove.
종래의 수처리용으로 널리 사용되는 마이크로 섬유 필터는 여과 면적이 작고 정전기력이 없기 때문에 효율이 떨어진다는 단점이 있었으며, 멤브레인 필터는 여과 효율은 높으나 압력 손실이 크다는 단점이 있었다. 따라서, 마이크로 섬유 필터와 멤브레인 필터의 단점을 보완하기 위한 나노 사이즈의 기공을 가지는 섬유 필터에 정전기력을 부과함으로써 섬유 필터의 여과 효율을 증가시키고, 압력 손실을 감소시키는 연구가 진행되고 있다.The microfibre filter widely used for conventional water treatment has a disadvantage in that the efficiency is low because the filtration area is small and there is no electrostatic force. The membrane filter has a disadvantage in that the filtration efficiency is high but the pressure loss is large. Accordingly, studies have been made to increase the filtration efficiency of the fiber filter and decrease the pressure loss by applying an electrostatic force to the nano-size pore-sized fiber filter to compensate for the disadvantages of the microfiber filter and the membrane filter.
도 1은 종래의 여과 필터와 양전하가 부가된 다공성 필터의 여과원리를 비교하기 위한 개념도이다. 일반적으로 용존상 유무기 오염물질들은 이온화된 상태로 물 중에 분포하며 바이러스와 같은 미생물도 물 중에서는 음전하를 띈다. 이러한 오염 물질의 정전기적 특성을 이용하여 오염물질을 흡착시키는 필터에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 양전하를 부가한 필터에 대한 연구는 국내에서는 전무한 상태이며 주로 외국에서 개발되어 왔다. 외국의 경우에 있어서도, 주로 멤브레인막에 양전하를 부가하여 여과 효율을 증가시키는 방향으로 연구가 진행되어 왔으며, 섬유 필터에 양전하를 부가하는 연구는 손으로 꼽을 정도이다. 섬유 필터에 양전하를 부가하는 외국의 연구로서, 미국의 폴社에서는 카본입자(200∼2000㎛)와 저밀도 폴리에틸렌 바인더를 대기온도에서 혼합하여 1∼2분간 가압하여 다공성 필터를 제조하였으며, 미국의 암웨이社는 카본입자(30∼840㎛)와 초고분자량의 폴리에틸렌 바인더를 혼합하여 다공성 필터를 제조하였고, 미국의 케이티社는 폴리에틸렌-비닐 공중합체를 고온, 고압에서 가압하여 다공성필터를 제조하였다.1 is a conceptual diagram for comparing the filtering principle of a conventional filter and a porous filter to which a positive charge is added. In general, dissolved and non-dissolved contaminants are ionized and distributed in water, and microorganisms such as viruses are negatively charged in water. Research is being conducted on filters that adsorb pollutants using the electrostatic properties of these pollutants. The study of the filter with the positive charge has not been done in Korea and it has been developed mainly in foreign countries. In the case of foreign countries, studies have been carried out mainly to increase the filtration efficiency by adding a positive charge to the membrane membrane, and the study of adding a positive charge to the fiber filter is considered to be by hand. As a foreign study to add a positive charge to a fiber filter, Paul Co. in USA produced a porous filter by mixing carbon particles (200 to 2000 μm) and a low-density polyethylene binder at ambient temperature for 1 to 2 minutes, Ltd. manufactured a porous filter by mixing carbon particles (30 to 840 μm) and ultra-high molecular weight polyethylene binder, and Katie, USA produced a porous filter by pressurizing a polyethylene-vinyl copolymer at high temperature and high pressure.
그러나, 이러한 외국에서 제조된 섬유 필터는 제타 포텐셀 값이 낮기 때문에 정전기력이 떨어져 여과 효율이 낮다는 단점이 있었다. 또한, 섬유 필터 재질에 있어서도 나노 사이즈 섬유 제조가 가능하고, 물성이 우수한 유리 섬유에 정전기력을 부과하는 연구는 거의 전무한 상황이다.However, the fiber filter manufactured in such a foreign country has a disadvantage in that the filtration efficiency is low due to the low electrostatic force because the Zeta potential is low. In addition, even in the case of a fiber filter material, it is possible to manufacture nano-sized fibers, and there is almost no research that imposes electrostatic force on glass fibers having excellent physical properties.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 나노 사이즈의 유리 섬유를 이용하여 정전기가 부과된 고효율, 저압력 손실의 특징을 가지는 수처리용 나노 필터 미디어의 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and a manufacturing method of a water treatment nanofilter media having characteristics of high efficiency and low pressure loss in which static electricity is applied using nano- Device.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 양전하가 부가된 다공성 필터 미디어의 제조방법은 ⅰ) Fe2(SO4)3 수용액에 NaOH 수용액을 부가하여 제조한 FeOOH 콜로이드 수용액과 FeSO4 수용액에 트리에탄올아민(TEA) 등의 아민 계열 용매를 부가하여 제조한 Fe(II)TEA 콤플렉스 수용액을 격렬하게 혼합하여 FeOOH 및 Fe(II)TEA 전구체를 제조하고, 상기 전구체를 1~20시간 100℃로 가열한 후 Nd-Fe-B 자석을 사용하여 분리한 후 증류수로 세척 후 75℃의 공기에서 12시간 건조하여 아민계열 기능기기 부착된 산화철 나노 입자를 얻는 단계; ⅱ) 지름이 0.05∼0.75㎛인 유리 섬유 50∼70중량%, 지름이 10∼20㎛인 셀룰로오스 20∼45중량%, 상기 산화철 나노 입자 5∼10중량%를 혼합 교반하여 슬러리를 제조하는 단계, ⅲ) 상기 ii)단계에 의해서 제조된 슬러리를 친수성 극세사 메쉬에 적층하는 단계, ⅳ) 매쉬에 적층된 슬러리의 수분을 제거하기 위해 건조시키는 단계, ⅴ) 필터 미디어의 성형성을 유지하고 균일한 두께의 필터 미디어의 형성하고 섬유간의 결속강화를 통한 기공 크기를 조절하기 위하여 상기 슬러리를 롤러 가압 장치를 통해 가압하여 필터 미디어를 제조하는 단계, ⅵ) 상기 롤러 가압 장치를 통과한 필터 미디어 내의 잔여 수분을 제거하는 단계, 및 ⅶ) 필터 미디어를 벨트와 분리시켜 필터 미디어를 권취하는 단계를 포함한다. 한편, 상기 셀룰로이드는 Wood Pulp, 목화, 양모, 황마, 대마 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.In order to achieve the above object, a method of producing an additional porous filter media positive charge of this invention ⅰ) Fe 2 (SO 4) the aqueous solution FeOOH colloidal solution and FeSO 4 aqueous solution was prepared by adding a NaOH aqueous solution of triethanolamine (II) TEA complex solution prepared by adding an amine-based solvent such as tetraethylorthosilicate (TEA) to a precursor of FeOOH and Fe (II) TEA, heating the precursor to 100 ° C for 1 to 20 hours Separating using Nd-Fe-B magnets, washing with distilled water, and drying in air at 75 DEG C for 12 hours to obtain iron oxide nanoparticles having amine functional devices; Ii) preparing a slurry by mixing and stirring 50 to 70% by weight of glass fiber having a diameter of 0.05 to 0.75 탆, 20 to 45% by weight of cellulose having a diameter of 10 to 20 탆 and 5 to 10% Iii) laminating the slurry prepared in step ii) to a hydrophilic microfine mesh; iv) drying to remove moisture from the slurry laminated to the mesh; v) maintaining the moldability of the filter media and maintaining a uniform thickness To form a filter media and pressurize said slurry through a roller pressuring device to produce a filter media to regulate the pore size through strengthening of bonds between the fibers, vi) to remove residual moisture in the filter media past said roller pressurizing device Removing the filter media from the belt, and winding the filter media. On the other hand, the celluloid is selected from the group consisting of Wood Pulp, cotton, wool, jute, hemp, and mixtures thereof.
본 발명의 양전하가 부가된 다공성 필터 미디어의 제조 장치는 필터미디어 재료인 유리 섬유, 셀룰로오스, 및 산화철 나노 입자를 슬러리 상태로 혼합시키고 교반하기 위한 교반기, 상기 교반된 슬러리를 균일하게 적층시키기 위한 슬러리 공급 호퍼, 상기 교반된 슬러리를 균일하게 적층시키기 위해 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 호퍼, 상기 슬러리 공급 호퍼로부터 슬러리가 적층되어 필터미디어가 형성되는 벨트, 상기 벨트에 적층된 필터 미디어 내의 수분을 제거하기 위한 진공 흡입 장치, 필터 미디어의 성형성을 유지하고 균일한 두께의 필터 미디어를 형성하고 섬유간의 결속강화를 통한 기공 크기를 조절하기 위한 롤러 가압 장치, 상기 롤러 가압 장치를 통과한 필터 미디어 내의 잔여 수분을 제거하기 위한 건조 장치, 상기 건조 장치를 통과하여 형성된 필터 미디어를 벨트와 분리시켜 권취하는 권취 장치, 및 필터 미디어 제조장치를 전체적으로 제어하는 제어부를 포함한다.The apparatus for producing a porous filter media to which a positive charge is added according to the present invention comprises an agitator for mixing and agitating glass fiber, cellulose, and iron oxide nanoparticles as a filter media material in a slurry state, a slurry supply device for uniformly laminating the agitated slurry A hopper, a slurry feed hopper for feeding the slurry to homogenously stack the agitated slurry, a belt on which a slurry is deposited from the slurry feed hopper to form a filter medium, a vacuum for removing moisture in the filter media stacked on the belt A suction device, a roller presser device for maintaining the moldability of the filter media and forming filter media of uniform thickness and for controlling the pore size through strengthening of bonds between the fibers, removing residual moisture in the filter media passed through the roller presser device A drying device for passing the drying device And a filter formed over the take-up device to take the media volume was separated and the belt, and the filter media control unit for controlling the whole production apparatus.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 벨트의 장력을 조절하기 위해서 장력 조절 장치를 추가적으로 포함하고, 상기 벨트는 극세사 친수성 메쉬가 사용되고, 건조 장치는 열풍 건조 장치가 사용된다. 상기 진공 흡입 장치는 1개 이상의 진공펌프를 사용할 수 있는 데, 상기 진공 펌프의 수분 흡입력은 상기 슬러리 공급 호퍼로부터 멀어질수록 강화된다. 이는 슬러리 공급 호퍼로부터 멀어질수록 필터 미디어의 수분이 적기 때문에 보다 흡입력이 강화될 필요가 있기 때문이다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 슬러리 공급 호퍼는 벨트에 슬러리를 균일하게 적층시키도록 오버플러우관을 포함하며, 상기 제어부는 벨트의 구동 속도, 진공 흡입 장치의 진공 흡입력, 교반기의 교반 속도, 슬러리 공급호퍼의 슬러리 공급 유량, 가압 로울러의 가압력, 및 벨트와 슬러리 공급호퍼의 간극을 조절한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a tension adjusting device is additionally provided to adjust the tension of the belt, the microfiber hydrophilic mesh is used for the belt, and the hot air drying device is used for the drying device. The vacuum suction apparatus can use one or more vacuum pumps, and the suction force of the vacuum pump is enhanced as the suction force is further away from the slurry supply hopper. This is because as the distance from the slurry feed hopper is increased, the suction force is required to be strengthened because the moisture content of the filter medium is small. According to a preferred embodiment of the present invention, the slurry supply hopper includes an overflow pipe for uniformly depositing slurry on a belt, and the control unit controls the driving speed of the belt, the vacuum suction force of the vacuum suction apparatus, The slurry feed rate of the slurry feed hopper, the pushing force of the pressurizing roller, and the gap between the belt and the slurry feed hopper.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명의 제조 방법 및 제조 장치에 의해서 제조된 다공성 필터 미디어는 양전하가 부가되어 있기 때문에 필터의 여과 효율이 우수하다는 장점과 연속적으로 필터 미디어를 제조할 수 있다는 장점이 있다.As described above, the porous filter media manufactured by the manufacturing method and the manufacturing apparatus of the present invention have an advantage that the filtration efficiency of the filter is excellent because positive charge is added, and that the filter media can be continuously manufactured.
현재 외산필터에 의존하고 있는 바이러스 검출 필터를 양전하가 부가된 다공성 수처리 필터로 국산화함으로써 바이러스 검출 시험에 대한 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있으며, 개발된 필터를 대규모 처리시설에 적용할 경우 기존 공정에 비해 외부환경에 영향을 받지 않고 일정한 바이러스 제거효과를 구현 할 수 있으며, 병원성 미생물의 제거에도 효과적이다.It is advantageous to reduce the cost of the virus detection test by localizing the virus detection filter which depends on the foreign acid filter to a porous water treatment filter with positive charge. When the developed filter is applied to a large-scale treatment facility, It is possible to implement a certain virus removal effect without being influenced by the external environment, and is also effective in removing pathogenic microorganisms.
또한 소독과정으로 들어가는 수질의 오염 부하량을 경감시켜줌으로써 THM의 발생 가능성을 줄이는 동시에 적정수준의 잔류염소를 유지시켜 줌으로써 관망부실에 따른 수질오염에 대해서도 직접적인 효과를 가져올 수 있다는 장점이 있다.In addition, by reducing the pollutant load of the water entering into the disinfection process, it is possible to reduce the possibility of THM and to maintain an appropriate level of residual chlorine, thereby having a direct effect on the water pollution caused by the pipe network failure.
도 1은 종래의 여과 필터와 양전하가 부가된 다공성 필터의 여과원리를 비교하기 위한 개념도로서, 도 1a는 종래의 여과 필터의 경우로서 기공의 사이즈가 바이러스의 크기보다 작은 경우이며, 도 2b는 양전하가 부과된 다공성 필터의 경우로서 기공의 사이즈가 바이러스의 크기보다 큰 경우이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 양전하가 부가된 다공성 필터 미디어 제조 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 양전하가 부가된 다공성 필터 미디어의 SEM 사진을 도시한다.Fig. 1 is a conceptual diagram for comparing the filtering principle of a conventional filter and a porous filter to which a positive charge is added. Fig. 1a shows a case where the pore size is smaller than the size of a virus as a conventional filter, The size of the pore is larger than the size of the virus.
2 is a schematic view of a porous filter media production apparatus with a positive charge according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a SEM photograph of a porous filter media with a positive charge, according to a preferred embodiment of the present invention.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 양전하가 부가된 다공성 필터 미디어의 제조방법은 ) Fe2(SO4)3 수용액에 NaOH 수용액을 부가하여 제조한 FeOOH 콜로이드 수용액과 FeSO4 수용액에 트리에탄올아민(TEA) 등의 아민 계열 용매를 부가하여 제조한 Fe(II)TEA 콤플렉스 수용액을 격렬하게 혼합하여 FeOOH 및 Fe(II)TEA 전구체를 제조하고, 상기 전구체를 1~20시간 100℃로 가열한 후 Nd-Fe-B 자석을 사용하여 분리한 후 증류수로 세척 후 75℃의 공기에서 12시간 건조하여 아민계열 기능기기 부착된 산화철 나노 입자를 얻는 단계; ) 지름이 0.05~0.75㎛인 유리 섬유 50~70중량%, 지름이 10~20㎛인 셀룰로오스 20~45중량%, 상기 산화철 나노 입자 5~10중량%를 혼합 교반하여 슬러리를 제조하는 단계, ) 상기 ii)단계에 의해서 제조된 슬러리를 친수성 극세사 메쉬에 적층하는 단계, ) 매쉬에 적층된 슬러리의 수분을 제거하기 위해 건조시키는 단계, ) 필터 미디어의 성형성을 유지하고 균일한 두께의 필터 미디어의 형성하고 섬유간의 결속강화를 통한 기공 크기를 조절하기 위하여 상기 슬러리를 롤러 가압 장치를 통해 가압하여 필터 미디어를 제조하는 단계, ) 상기 롤러 가압 장치를 통과한 필터 미디어 내의 잔여 수분을 제거하는 단계, 및 ) 필터 미디어를 벨트와 분리시켜 필터 미디어를 권취하는 단계를 포함한다. 한편, 상기 셀룰로이드는 Wood Pulp, 목화, 양모, 황마, 대마 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.In order to achieve the above object, the triethanolamine to the production process of the invention an additional porous filter media positive charge of the) Fe 2 (SO 4) 3 aqueous solution FeOOH colloidal solution and FeSO 4 aqueous solution was prepared by adding a NaOH aqueous solution ( (II) TEA complex solution prepared by adding an amine-based solvent such as TEA to a precursor of FeOOH and Fe (II) TEA, heating the precursor at 100 ° C for 1 to 20 hours, -Fe-B magnet, washed with distilled water, and dried in air at 75 ° C. for 12 hours to obtain iron oxide nanoparticles having an amine functional device; ) Mixing 50 to 70% by weight of glass fibers having a diameter of 0.05 to 0.75 탆, 20 to 45% by weight of cellulose having a diameter of 10 to 20 탆 and 5 to 10% by weight of the iron oxide nanoparticles to prepare a slurry, Laminating the slurry prepared in the step ii) to a hydrophilic microfine mesh; and drying the slurry to remove the moisture of the slurry laminated on the mesh), maintaining the moldability of the filter media, Forming a filter media by pressing the slurry through a roller pressing device to form a filter media to control the pore size through strengthening of bonds between the fibers, removing residual water in the filter media that has passed through the roller pressing device, and ) Separating the filter media from the belt and winding the filter media. On the other hand, the celluloid is selected from the group consisting of Wood Pulp, cotton, wool, jute, hemp, and mixtures thereof.
본 발명의 양전하가 부가된 다공성 필터 미디어의 제조 장치는 필터미디어 재료인 유리 섬유, 셀룰로오스, 및 산화철 나노 입자를 슬러리 상태로 혼합시키고 교반하기 위한 교반기, 상기 교반된 슬러리를 균일하게 적층시키기 위한 슬러리 공급 호퍼, 상기 교반된 슬러리를 균일하게 적층시키기 위해 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 호퍼, 상기 슬러리 공급 호퍼로부터 슬러리가 적층되어 필터미디어가 형성되는 벨트, 상기 벨트에 적층된 필터 미디어 내의 수분을 제거하기 위한 진공 흡입 장치, 필터 미디어의 성형성을 유지하고 균일한 두께의 필터 미디어를 형성하고 섬유간의 결속강화를 통한 기공 크기를 조절하기 위한 롤러 가압 장치, 상기 롤러 가압 장치를 통과한 필터 미디어 내의 잔여 수분을 제거하기 위한 건조 장치, 상기 건조 장치를 통과하여 형성된 필터 미디어를 벨트와 분리시켜 권취하는 권취 장치, 및 필터 미디어 제조장치를 전체적으로 제어하는 제어부를 포함한다.The apparatus for producing a porous filter media to which a positive charge is added according to the present invention comprises an agitator for mixing and agitating glass fiber, cellulose, and iron oxide nanoparticles as a filter media material in a slurry state, a slurry supply device for uniformly laminating the agitated slurry A hopper, a slurry feed hopper for feeding the slurry to homogenously stack the agitated slurry, a belt on which a slurry is deposited from the slurry feed hopper to form a filter medium, a vacuum for removing moisture in the filter media stacked on the belt A suction device, a roller presser device for maintaining the moldability of the filter media and forming filter media of uniform thickness and for controlling the pore size through strengthening of bonds between the fibers, removing residual moisture in the filter media passed through the roller presser device A drying device for passing the drying device And a filter formed over the take-up device to take the media volume was separated and the belt, and the filter media control unit for controlling the whole production apparatus.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 벨트의 장력을 조절하기 위해서 장력 조절 장치를 추가적으로 포함하고, 상기 벨트는 극세사 친수성 메쉬가 사용되고, 건조 장치는 열풍 건조 장치가 사용된다. 상기 진공 흡입 장치는 1개 이상의 진공펌프를 사용할 수 있는 데, 상기 진공 펌프의 수분 흡입력은 상기 슬러리 공급 호퍼로부터 멀어질수록 강화된다. 이는 슬러리 공급 호퍼로부터 멀어질수록 필터 미디어의 수분이 적기 때문에 보다 흡입력이 강화될 필요가 있기 때문이다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 슬러리 공급 호퍼는 벨트에 슬러리를 균일하게 적층시키도록 오버플러우관을 포함하며, 상기 제어부는 벨트의 구동 속도, 진공 흡입 장치의 진공 흡입력, 교반기의 교반 속도, 슬러리 공급호퍼의 슬러리 공급 유량, 가압 로울러의 가압력, 및 벨트와 슬러리 공급호퍼의 간극을 조절한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a tension adjusting device is additionally provided to adjust the tension of the belt, the microfiber hydrophilic mesh is used for the belt, and the hot air dryer is used for the drying device. The vacuum suction apparatus can use one or more vacuum pumps, and the suction force of the vacuum pump is enhanced as the suction force is further away from the slurry supply hopper. This is because as the distance from the slurry feed hopper is increased, the suction force is required to be strengthened because the moisture content of the filter medium is small. According to a preferred embodiment of the present invention, the slurry supply hopper includes an overflow pipe for uniformly depositing slurry on a belt, and the control unit controls the driving speed of the belt, the vacuum suction force of the vacuum suction apparatus, The slurry feed rate of the slurry feed hopper, the pushing force of the pressurizing roller, and the gap between the belt and the slurry feed hopper.
이하에서, 양전하가 부가된 다공성 필터 미디어의 제조 방법 및 제조장치에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a manufacturing method and a manufacturing apparatus of a porous filter medium to which a positive charge is added will be described in more detail.
본 발명에 따른 양전하가 부가된 다공성 필터 미디어는 먼저, Fe2(SO4)3 수용액에 NaOH 수용액을 부가하여 제조한 FeOOH 콜로이드 수용액과 FeSO4 수용액에 트리에탄올아민(TEA) 등의 아민 계열 용매를 부가하여 제조한 Fe(II)TEA 콤플렉스 수용액을 격렬하게 혼합하여 FeOOH 및 Fe(II)TEA 전구체를 제조하고, 상기 전구체를 1~20시간 100℃로 가열한 후 Nd-Fe-B 자석을 사용하여 분리한 후 증류수로 세척 후 75℃의 공기에서 12시간 건조하여 아민계열 기능기기 부착된 산화철 나노 입자를 제조한다.The porous filter media positive charge is added in accordance with the present invention, first, Fe 2 (SO 4) addition of triethanolamine (TEA) amine series solvents such as the aqueous solution FeOOH colloidal solution and FeSO 4 aqueous solution was prepared by adding a NaOH solution in FeOOH and Fe (II) TEA precursors were prepared by mixing the Fe (II) TEA complex aqueous solution prepared as described above with vigorous stirring. The precursor was heated to 100 ° C for 1 to 20 hours and then separated using Nd-Fe-B magnets After washing with distilled water, it is dried in air at 75 ° C for 12 hours to prepare iron oxide nanoparticles having an amine functional device.
산화철 나노 입자를 제조한 후, 지름이 0.05~0.75㎛인 유리 섬유 50~70중량%, 지름이 10~20㎛인 셀룰로오스 20~45중량%, 상기 산화철 나노 입자 5~10중량%를 혼합 교반하여 슬러리를 제조한다. 여기서, 유리 섬유는 나노 사이즈의 분말 형태이므로, 산화철 나노 입자를 첨가하기 전에 충분한 물을 첨가하여 교반을 통해 분산시킨 유리 섬유가 사용된다. 셀룰로오스 또한 물에 첨가하여 교반을 통해 분산시킨 셀룰로오스가 사용된다. 셀룰로이드는 Wood Pulp, 목화, 양모, 황마, 대마 또는 이의 혼합물이 사용된다.After preparing the iron oxide nanoparticles, 50 to 70 wt% of glass fiber having a diameter of 0.05 to 0.75 탆, 20 to 45 wt% of cellulose having a diameter of 10 to 20 탆, and 5 to 10 wt% of the iron oxide nanoparticles were mixed and stirred To prepare a slurry. Here, since the glass fiber is in the form of a nano-sized powder, glass fibers in which sufficient water is added and dispersed through stirring are used before adding the iron oxide nanoparticles. Cellulose, which is also added to water and dispersed by stirring, is used. Celluloids are Wood Pulp, cotton, wool, jute, hemp or mixtures thereof.
이하에서는 도 2에 도시된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 양전하가 부가된 다공성 필터 미디어 제조장치의 개략도이다.Hereinafter, description will be made with reference to the drawings shown in FIG. 2 is a schematic view of a porous filter media production apparatus with a positive charge according to a preferred embodiment of the present invention.
교반기(12)는 섬유의 엉킴을 방지하여 용액 속에서 일정하게 분산시켜 주며, 산화철 나노 입자가 일농도로 용액 속에 분포케 하는 역할을 한다. 필터 미디어의 제작에서 필터 성분을 골고루 분산시키는 것이 무엇보다 중요하며, 이는 제조된 필터의 성능을 좌우하게 된다. 따라서 슬러리는 교반기를 통해서 충분히 교반시켜 주어야 한다. 바람직하게는 약 3~10시간 정도의 교반이 필요하다. 교반기(12)와 더불어 섬유의 종류에 분산제를 첨가하여 분산을 시키기도 한다. 교반기(12)를 구동하기 위한 구동모터는 속도 조절이 가능하고 좌우회전식 모터가 사용되며, 교반기의 회전속도는 1000~3000RPM이 바람직하다.The
교반기(12)의 슬러리(22)는 펌프(16)에 의해서 슬러리 공급 호퍼(18)에 유입시킨 후, 친수성 극세사 메쉬 벨트(20)에 적층된다. 균일한 필터 미디어를 제조하기 위해서는 슬러리(22)를 극세사 메쉬 벨트(20) 위에 균일하게 적층시키는 것이 중요하며, 이를 위해서는 슬러리(22)를 벨트(20)위에 공급 시, 슬러리 분사노즐을 통해 막힘없이 균일하게 분사시키는 공급노즐의 형상과 벨트와의 간격 그리고 슬러리 노즐에서의 수압을 일정하게 유지시킬 수 있도록 슬러리 공급장치를 설계하는 것이 필요하다. 본 장치에서는 오버플로우 관(18)을 구비하여, 슬리를 분사노즐에 일정하게 공급함으로서 분사노즐에서 분사된 슬러리가 벨트위에 균일하게 적층될 수 있도록 구성된다. 슬러리를 균일하게 적층시키고 필터미디어의 두께를 조절하기 위해서 슬러리 공급이 조절되는 조절 밸브(도시되지 않음)를 통해 5 ~ 30°경사각을 갖는 메쉬 벨트(20)에 슬러리(22)를 공급하여 적층한다. 메쉬는 친수성인 PET 재질의 메쉬 70~80의 극세사 메쉬를 사용한다. 슬러리의 적층 높이는 최종적으로 만들고자 하는 필터 미디어의 두께에 따라서 조절되는 데, 벨트의 구동 속도, 슬러리 공급 호퍼(14)의 슬러리 공급 유량에 따라서 적절하게 조절될 수 있다. 바람직하게 벨트의 구동속도는 10~ 100m/min 이다.The
극세사 매쉬 벨트(20)에 적층된 슬러리는 진공 흡입 장치(26)에 의해서 수분이 제거된다. 진공 흡입 장치의 진공 펌프를 통해 10~100㎝Hg의 진공압을 가함으로써 필터 미디어(즉, 슬러리) 내의 수분을 제거한다. 진공 흡입 장치(26)를 통해 필터미디어 상의 수분은 90% 이상 제거하게 된다. 진공 흡입 장치(26)의 진공 펌프의 개수는 많을수록 좋지만, 기공크기 및 필터미디어의 두께, 및 생산 속도를 고려하여 3 ~ 10개 정도로 조절된다. 진공펌프의 수분 흡입력은 슬러리 공급 호퍼(14)로부터 멀어질수록 강화된다. 이는 슬러리 공급 호퍼(14)로부터 멀어질수록 필터 미디어의 수분이 적기 때문에 보다 흡입력이 강화될 필요가 있기 때문이다. 배수통에 모인 증류수는 배수 펌프를 통해 배수 저장조로 보내지고 재사용된다.The slurry laminated on the
진공 흡입 장치를 통과한 필터 미디어(24)는 필터 미디어의 성형성을 유지하고 균일한 두께의 필터 미디어를 형성하고 섬유간의 결속강화를 통한 기공 크기를 조절하기 위해서 롤러(28)로 가압된다. 두개의 롤러를 설치하여, 100~1,000kgf/㎠ 의 압력으로 가압하는 것이 바람직하다.The
롤러 가압 장치를 통과한 필터 미디어 내의 잔여 수분을 제거하기 위해서 열풍 건조 장치(30)를 통해서 필터 미디어(24)를 건조시킨다. 바람직하게는 100~150의 온도의 열풍을 건조시키게 된다. 열풍 건조를 거친 필터 미디어는 메쉬 벨트(20)와 분리되어 귄취 장치(32)에 의해서 권취된다.The
실시예Example
실시예 1.Example 1.
1) Aldrich社로부터 구입한 Fe2(SO4)3의 수용액에 NaOH 수용액을 부가하여 제조한 FeOOH 콜로이드 수용액과 Aldrich 사로부터 구입한 FeSO4의 수용액에 트리에탄올아민(TEA) 등의 아민 계열 용매를 부가하여 제조한 Fe(II)TEA 콤플렉스 수용액을 격렬하게 혼합하여 FeOOH 및 Fe(II)TEA 전구체를 제조하고, 상기 전구체를 1~20시간 100℃로 가열한 후 Nd-Fe-B 자석을 사용하여 분리한 후 증류수로 세척 후 75℃의 공기에서 12시간 건조하여 아민계열 기능기기 부착된 산화철 나노 입자를 제조하였다. 교반은 교반기를 통해서 1500 RPM의 속도로 약 1시간 동안 교반하였다.1) An amine-based solvent such as triethanolamine (TEA) was added to an aqueous solution of FeOOH colloid prepared by adding an aqueous NaOH solution to an aqueous solution of Fe 2 (SO 4 ) 3 purchased from Aldrich and FeSO 4 purchased from Aldrich FeOOH and Fe (II) TEA precursors were prepared by mixing the Fe (II) TEA complex aqueous solution prepared as described above with vigorous stirring. The precursor was heated to 100 ° C for 1 to 20 hours and then separated using Nd-Fe-B magnets After washing with distilled water, it was dried in air at 75 ° C for 12 hours to prepare iron oxide nanoparticles having amine functional devices. Stirring was carried out through a stirrer at a speed of 1500 RPM for about 1 hour.
2) 20 L의 물에 나노 사이즈의 유리 섬유 (미국 Evanite 사의 Grade 704) 100g를 넣은 후 교반기를 통해 1500RPM의 속도로 2시간 동안 교반시켰다.2) 100 g of nano-sized glass fiber (Grade 704 of Evanite Co., USA) was put into 20 L of water, and stirred at a speed of 1500RPM for 2 hours through a stirrer.
3) 40L의 물에 셀룰로우스 (Koho-Kraft) 100g를 넣은 후 1시간 30분동안 분산을 시켜주었다. 이때 교반기의 회전 속도는 1500RPM으로 설정하였다.3) 100 g of cellulose (Koho-Kraft) was added to 40 L of water and dispersed for 1 hour and 30 minutes. At this time, the rotation speed of the stirrer was set at 1500 RPM.
4) 상기 1)에서 제조된 산화철 나노 입자에 상기 2)에서 제조된 유리 섬유를 혼합하여 약 2시간 동안 교반시켰다.4) The glass fiber prepared in 2) was mixed with the iron oxide nanoparticles prepared in 1) and stirred for about 2 hours.
5) 상기 4)에 의해서 제조된 용액에 상기 3)에서 제조된 셀룰로오스 수지를 혼합하여 약 1시간 동안 교반시켜 슬러리를 제조하였다.5) The cellulose resin prepared in 3) was mixed with the solution prepared in 4) and stirred for about 1 hour to prepare a slurry.
6) 교반기 내의 슬러리를 펌프로 슬러리 공급 호퍼에 공급한 후, 슬러리를 슬러리 공급 호퍼로부터 필터 미디어 제조 장치의 극세사 메쉬 벨트에 적층시켰다. 이때, 메쉬 벨트의 이송 속도는 0.5m/min로 설정하였으며, 공급되어지는 유량은 15L/min로 조절하고, 공급 노즐과 극세사 메쉬 벨트의 간극은 벨트 이송에 지장을 주지 않을 정도로 가능한 밀착시켰다.6) After the slurry in the agitator was fed to the slurry feed hopper by means of a pump, the slurry was deposited on the microfiber mesh belt of the filter media production apparatus from the slurry feed hopper. At this time, the feed rate of the mesh belt was set at 0.5 m / min, the supplied flow rate was adjusted to 15 L / min, and the gap between the feed nozzle and the microfiber mesh belt was made as close as possible to the belt conveyance.
7) 공급노즐을 통해 공급되어지는 필터 미디어 원료 슬러리는 극세사 메쉬 밸트에 적층이 되어지는 순간 1차 진공을 가하였다. 이때 가해진 진공은 60㎝Hg이였다. 진공에 의하여 탈수 및 섬유간의 결합이 이루어지도록 함으로써 필터 미디어를 형성하면서 이송시켰다. 또한, 20㎝Hg의 2차 진공을 가해 주어 필터 미디어의 탈수 및 섬유간의 결합이 더욱 치밀하도록 이루어지도록 하였다.7) The filter media raw material slurry supplied through the feed nozzle was subjected to the first vacuum as soon as it was laminated to the microfiber mesh belt. At this time, the applied vacuum was 60 cmHg. The filter media was transferred while forming by dewatering by vacuum and bonding between the fibers. In addition, a secondary vacuum of 20 cmHg was applied so that the dewatering of the filter media and the bonding between the fibers were made more compact.
8) 진공에 의해 생성된 필터 미디어를 가압 로울러를 통해 6kgf/㎠ 로 가압하였다. 가압 로울러를 통과한 필터 미디어를 130의 온도로 열풍건조시켰다. 열풍 건조 후, 필터 미디어를 권취 장치를 통해서 권취시켰다. 필터 미디어의 두께는 극세사 메쉬 벨트의 이송 속도와 공급유량을 조절하면서 조절하였다.8) The filter media produced by vacuum was pressurized to 6kgf / cm2 through a pressure roller. The filter media having passed through the pressure roller was subjected to hot air drying at a temperature of 130 ° C. After hot air drying, the filter media was wound up through a winding device. The thickness of the filter media was adjusted by controlling the feed rate and feed rate of the microfiber mesh belt.
실시예 2.Example 2.
상기 실시예 1과 동일한 방법으로, 산화철 나노 입자량을 변화시켜 가면서 필터 미디어를 제조하였다. 그런 후, 제조된 필터 미디어의 전기적 특성을 분석하기 위해서 제타 포텐셜 값을 측정하였다. 제타 포텐셜 값의 측정은 Anton-paar의 SurPASS 3 제타 포텐셜 측정기를 이용하였다.In the same manner as in Example 1, a filter medium was prepared while varying the amount of iron oxide nanoparticles. The zeta potential values were then measured to analyze the electrical properties of the fabricated filter media. The zeta potential value was measured using an Anton-paar SurPASS 3 zeta potential meter.
표 1은 각 실시예에서 사용된 유리 섬유, 셀룰로오스, 산화철 나오 입자량 및 각 실시예에 의해서 제조된 필터 미디어의 제타 포텐셜 값을 나타낸다.Table 1 shows the values of the glass fiber, cellulose, iron oxide nodule particles used in each example and the zeta potential value of the filter media produced by each example.
표 1. 산화철 나노 입자 함량에 따른 필터 미디어 제작Table 1. Fabrication of Filter Media by Iron Oxide Nanoparticle Content
(g)Cellulose
(g)
(mV)Zeta Potential
(mV)
상기의 표에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1~5의 경우, 즉 산화철 나노 입자의 양을 변경하여 제조된 필터 미디어의 제타 포텐셜 값은 산화철 나노 입자의 양에 비례하여 증가 후 포화상태에 이르렀으며. 안정성에 있어서도 뛰어난 효과를 보임을 알 수 있었다.As can be seen from the above table, in the case of Examples 1 to 5, that is, the zeta potential value of the filter media prepared by changing the amount of the iron oxide nanoparticles increased in proportion to the amount of the iron oxide nanoparticles, . And it was found that it shows an excellent effect in terms of stability.
제타 포텐셜 값이 가장 높은 실시예 4의 경우, 유리 섬유 100g, 셀룰로오스 100g, 산화철 나노 입자 40g을 사용하여 제조된 필터 미디어와, 양전하를 부가하지 않은 경우 즉 유리 섬유 100g만을 이용하여 제조된 필터 미디어의 여과 효율을 비교 분석하였다. 다공성 필터미디어의 여과성능을 테스트하기 위하여 ISO 4572 국제규격에 의거한 Single Pass Type의 성능평가 장치를 구성하였다. 이 장치를 이용하여 다공성 필터미디어의 여과효율(Filtration Efficiency) 및 차압 그리고 유량을 측정하였다. 여과 효율 측정시 오염입자는 PSL 입자를 사용하였으며, 10 lpm의 유량 하에서 탁도계와 입자 카운터를 이용하여 다공성 필터미디어 전후의 탁도 및 입자 농도를 측정함으로서 여과효율을 분석하였다. 표 2는 실시예 4에 의해서 제조된 필터 미디어와 유리 섬유만을 사용하여 제조된 필터 미디어의 여과효율을 나타낸다.In the case of Example 4 where the zeta potential value is the highest, the filter media prepared by using 100 g of glass fiber, 100 g of cellulose and 40 g of iron oxide nanoparticles and the filter media prepared by using only 100 g of glass fiber The filtration efficiency was compared and analyzed. To test the filtration performance of the porous filter media, a single pass type performance evaluation device according to ISO 4572 international standard was constructed. The filtration efficiency, differential pressure, and flow rate of the porous filter media were measured using this device. The filtration efficiency was measured by measuring the turbidity and particle concentration before and after the porous filter media using a turbidimeter and a particle counter under 10 lpm flow rate. Table 2 shows the filtration efficiency of the filter media manufactured by Example 4 and the filter media produced using only glass fibers.
표 2. Charge Modification 유무에 따른 효율 변화Table 2. Efficiency Change with Charge Modification
상기의 표에서 알 수 있는 바와 같이, 입자크기에 따른 여과효율의 변화는 입자크기가 증가할수록 여과효율이 증가하는 경향은 보이고 Charge를 부가하였을 경우, 0.357 ㎛ 이상의 입자에 대해서는 99% 이상의 우수한 여과효율을 나타냄을 볼 수 있었다. Charge를 부가하지 않았을 경우의 효율은 급격히 저하됨을 볼 수 있다.As can be seen from the above table, the change of the filtration efficiency according to the particle size tends to increase as the particle size increases, and when the charge is added, the filtration efficiency of 99% or more for particles of 0.357 탆 or more As shown in Fig. It can be seen that the efficiency when the charge is not added sharply decreases.
또한, 유량 변화에 따른 차압을 측정한 결과 0 ~ 30 lpm의 유량 하에서 차압은 0 ~ 17.5 psi의 값으로 나타났으며, 최대차압(Maximum Diffrential Pressure)은 약 80 psi로 측정되었다.The differential pressure was measured at 0 ~ 30 lpm and the differential pressure was 0 ~ 17.5 psi. The maximum differential pressure was measured at 80 psi.
상기 실시예 9에 의해서 제조된 필터 미디어의 기공 특성을 분석하기 위해서 영상처리기법(Image Processing Technique)(배스 테크 사, IMT)을 이용한 SEM 사진을 분석하였다. 도 3은 다공성 필터 미디어의 SEM 사진을 도시하고, 하기의 표 3은 SEM 사진을 통해 분석된 결과를 표로서 나타낸 것이다.In order to analyze the pore characteristics of the filter media produced in Example 9, SEM photographs were analyzed using Image Processing Technique (Bastec, IMT). 3 shows an SEM photograph of the porous filter media, and Table 3 below shows the results of analysis by SEM photographs.
표 3. 다공성 Table 3. Porosity 필터미디어Filter media 기공 특성 Pore property
상기의 표에서 알 수 있는 바와 같이, 다공성필터 미디어의 기공크기는 0.07 ~ 0.81 ㎛, 기공밀도는 15 ~ 41%의 범위로서 일반 섬유필터에 비하여 우수한 기공특성을 보여주고 있다.As can be seen from the above table, the pore size of the porous filter media is in the range of 0.07 to 0.81 μm and the pore density is in the range of 15 to 41%.
전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.The foregoing has outlined rather broadly the features and technical advantages of the present invention in order that the claims of the invention to be described below may be better understood. Additional features and advantages that constitute the claims of the present invention will be described in detail below. It should be appreciated by those skilled in the art that the disclosed concepts and specific embodiments of the invention can be used immediately as a basis for designing or modifying other structures to accomplish the invention and similar purposes.
또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.In addition, the inventive concepts and embodiments disclosed herein may be used by those skilled in the art as a basis for modifying or designing other structures to accomplish the same purpose of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and alterations can be made hereto without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims.
100: 본 발명의 필터 미디어 제조 장치 12: 교반기
14: 슬러리 공급 호퍼 16: 펌프
18: 오버플로우 관 20: 극세사 메쉬 벨트
22: 슬러리 24: 필터 미디어
26: 진공흡입장치 28: 롤러 가압 장치
30: 건조장치 32: 권취 장치
34: 장력조절 장치100: Device for producing filter media of the present invention 12:
14: Slurry supply hopper 16: Pump
18: overflow tube 20: microfiber mesh belt
22: Slurry 24: Filter media
26: Vacuum suction device 28: Roller pressing device
30: drying device 32: winding device
34: tension adjusting device
Claims (9)
ⅰ) Fe2(SO4)3 수용액에 NaOH 수용액을 부가하여 제조한 FeOOH 콜로이드 수용액과 FeSO4 수용액에 트리에탄올아민(TEA) 등의 아민 계열 용매를 부가하여 제조한 Fe(II)TEA 콤플렉스 수용액을 격렬하게 혼합하여 FeOOH 및 Fe(II)TEA 전구체를 제조하고, 상기 전구체를 1~20시간 100℃로 가열한 후 Nd-Fe-B 자석을 사용하여 분리한 후 증류수로 세척 후 75℃의 공기에서 12시간 건조하여 아민계열 기능기기 부착된 산화철 나노 입자를 제조하는 단계,
ⅱ) 지름이 0.05∼0.75 ㎛인 유리 섬유 50∼70 중량%, 지름이 10∼20㎛인 셀룰로오스 20∼45 중량%, 상기 산화철 나노 입자 5∼10 중량%를 혼합 교반하여 슬러리를 제조하는 단계,
ⅲ) 상기 ii)단계에 의해서 제조된 슬러리를 친수성 극세사 메쉬에 적층하는 단계,
ⅳ) 매쉬에 적층된 슬러리의 수분을 제거하기 위해 건조시키는 단계,
ⅴ) 필터 미디어의 성형성을 유지하고 균일한 두께의 필터 미디어의 형성하고 섬유간의 결속강화를 통한 기공 크기를 조절하기 위하여 상기 슬러리를 롤러 가압 장치를 통해 가압하여 필터 미디어를 제조하는 단계,
ⅵ) 상기 롤러 가압 장치를 통과한 필터 미디어 내의 잔여 수분을 제거하는 단계, 및
ⅶ) 필터 미디어를 벨트와 분리시켜 필터 미디어를 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 미디어 제조 방법.1. A method of fabricating a porous filter media with positive charge,
Ⅰ) Fe 2 (SO 4) vigorously for 3 solution FeOOH colloidal solution prepared by adding an aqueous NaOH solution to and triethanolamine (TEA), such as the amine-based solvent is a Fe (II) TEA complex solution prepared by addition of the FeSO 4 aqueous solution FeOOH and Fe (II) TEA precursors were prepared. The precursors were heated to 100 ° C for 1 to 20 hours, separated using Nd-Fe-B magnets, washed with distilled water, Time-drying to prepare an iron oxide nanoparticle having an amine-based functional device,
Ii) preparing a slurry by mixing and stirring 50 to 70% by weight of glass fiber having a diameter of 0.05 to 0.75 탆, 20 to 45% by weight of cellulose having a diameter of 10 to 20 탆 and 5 to 10%
Iii) laminating the slurry prepared in step ii) on a hydrophilic microfine mesh,
Iv) drying to remove moisture from the slurry laminated to the mesh,
V) pressurizing the slurry through a roller pressuring device to maintain the moldability of the filter media and to form a filter media of uniform thickness and to adjust the pore size through reinforcing the bond between the fibers,
Vi) removing residual water in the filter media through the roller pressurizing device, and
(Iii) separating the filter media from the belt to take up the filter media.
상기 셀룰로이드는 Wood Pulp, 목화, 양모, 황마, 대마 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 셀룰로이드인 것을 특징으로 하는 필터 미디어 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the celluloid is a celluloid selected from the group consisting of Wood Pulp, cotton, wool, jute, hemp, and mixtures thereof.
필터미디어 재료인 유리 섬유, 셀룰로오스, 및 산화철 나노 입자를 슬러리 상태로 혼합시키고 교반하기 위한 교반기,
상기 교반된 슬러리를 균일하게 적층시키기 위해 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 호퍼,
상기 슬러리 공급 호퍼로부터 슬러리가 적층되어 필터미디어가 형성되는 벨트,
상기 벨트에 적층된 필터 미디어 내의 수분을 제거하기 위한 진공 흡입 장치,
필터 미디어의 성형성을 유지하고 균일한 두께의 필터 미디어를 형성하고 섬유간의 결속강화를 통한 기공 크기를 조절하기 위한 롤러 가압 장치,
상기 롤러 가압 장치를 통과한 필터 미디어 내의 잔여 수분을 제거하기 위한 건조 장치,
건조 장치를 통과하여 형성된 필터미디어를 벨트와 분리시켜 권취하는 권취 장치, 및
필터 미디어 제조장치를 전체적으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 필터 미디어 제조 장치.An apparatus for producing a positive-charged porous filter media,
A stirrer for mixing and stirring glass fiber, cellulose, and iron oxide nanoparticles as a filter media material in a slurry state,
A slurry feed hopper for feeding the slurry to uniformly stack the stirred slurry,
A belt on which a slurry is deposited from the slurry feed hopper to form a filter medium,
A vacuum suction device for removing moisture in the filter media stacked on the belt,
A roller pressurizing device for maintaining the moldability of the filter media, forming filter media having a uniform thickness, and adjusting the pore size through reinforcing the bond between the fibers,
A drying device for removing residual moisture in the filter media that has passed through the roller pressurizing device,
A winding device for winding the filter media formed through the drying device by separating the filter media from the belt, and
And a control unit for controlling the filter media manufacturing apparatus as a whole.
상기 벨트의 장력을 조절하기 위해서 장력 조절 장치를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 필터 미디어 제조장치.The method of claim 3,
Further comprising a tension adjusting device for adjusting the tension of the belt.
상기 벨트는 극세사 친수성 메쉬인 것을 특징으로 하는 다공성 필터 미디어 제조장치.The method of claim 3,
Wherein the belt is a microfiber hydrophilic mesh.
상기 진공 흡입 장치는 1개 이상의 진공 펌프를 포함하는 데, 상기 진공 펌프의 수분 흡입력은 상기 슬러리 공급 호퍼로부터 멀어질수록 강화되는 것을 특징으로 하는 다공성 필터 미디어 제조장치.The method of claim 3,
Wherein the vacuum suction device includes at least one vacuum pump, wherein the suction force of the vacuum pump is enhanced as the suction force of the vacuum pump is further away from the slurry supply hopper.
상기 건조 장치는 열풍 건조 장치인 것을 특징으로 하는 다공성 필터 미디어 제조장치.The method of claim 3,
Wherein the drying device is a hot air drying device.
상기 슬러리 공급 호퍼는 벨트에 슬러리를 균일하게 적층시키도록 오버플러우관을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 필터 미디어 제조 장치.The method of claim 3,
Wherein the slurry feed hopper comprises an overflow tube to evenly deposit the slurry on the belt.
상기 제어부는 벨트의 구동 속도, 진공 흡입 장치의 진공 흡입력, 교반기의 교반 속도, 슬러리 공급호퍼의 슬러리 공급 유량, 가압 로울러의 가압력, 및 벨트와 슬러리 공급호퍼의 간극을 조절하는 것을 특징으로 하는 다공성 필터 미디어 제조 장치.The method of claim 3,
Wherein the control unit adjusts the driving speed of the belt, the vacuum suction force of the vacuum suction apparatus, the stirring speed of the agitator, the slurry supply flow rate of the slurry supply hopper, the pressing force of the pressure roller, and the gap between the belt and the slurry supply hopper Media manufacturing apparatus.
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KR20230099897A (en) * | 2021-12-28 | 2023-07-05 | 주식회사 핫앤쿨 | Carbon Nanotube and Carbon Fiber Composite Manufacturing Device |
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