KR20200094717A - Enzyme-based membrane with biocidal activity on surface for water treatment and method for manufacturing thereof - Google Patents

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KR20200094717A
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Abstract

The present invention relates to a membrane for water treatment, and more specifically, to a membrane for water treatment having a surface antibacterial activity having biocidal activity, and a method for manufacturing the same.

Description

표면 항균 활성을 갖는 효소기반 수처리용 멤브레인 및 이의 제조방법{Enzyme-based membrane with biocidal activity on surface for water treatment and method for manufacturing thereof}Enzyme-based membrane with biocidal activity on surface for water treatment and method for manufacturing thereof

본 발명은 수처리용 멤브레인에 대한 것이며, 보다 구체적으로는 미생물 오염 제거 활성(biocidal activity)을 가지는 표면 항균 활성을 갖는 수처리용 멤브레인 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane for water treatment, and more particularly, to a membrane for water treatment having a surface antimicrobial activity having biocidal activity and a method for manufacturing the same.

멤브레인 여과 (membrane filtration) 기술은 수처리의 핵심공정으로 다양한 산업에서 광범위하게 적용되고 있다. 그러나 멤브레인 운전이 진행됨에 따라 멤브레인 여과표면에서 미생물들이 점착성 체외 고분자 물질(Extracellular Polymeric Substances, EPS)을 분비하면서 부착성장(attached growth)을 시작하여 최종적으로는 수십 마이크로미터 내외의 두께를 가지는 생물막(biofilm)을 형성함에 따라서 멤브레인 표면을 덮게 되고(biofouling), 이는 투수도 감소, 멤브레인 수명 단축, 여과에 필요한 에너지 소비량 증가 등의 문제를 야기하여, 멤브레인 공정의 성능 및 경제성을 악화시키는 문제가 있다. Membrane filtration technology is a core process of water treatment and is widely applied in various industries. However, as the membrane operation progresses, microbial secretion of extracellular polymeric substances (EPS) from the membrane filtration surface begins to attach, and finally, a biofilm having a thickness of about several tens of micrometers. ) To form a membrane (biofouling), which causes problems such as reduced permeability, shortened membrane life, and increased energy consumption required for filtration, thereby deteriorating the performance and economic efficiency of the membrane process.

이러한 문제를 해결하기 위하여 종래에는 형성된 생물막을 물리적으로 제거 (aeration, backflushing)하는 방식과, 화학약품(산, 염기, 산화제)을 이용하여 멤브레인을 세정하는 방식을 활용하였다. To solve this problem, conventionally, a method of physically removing (aeration, backflushing) the formed biofilm and a method of cleaning the membrane using chemicals (acid, base, oxidizing agent) were used.

그러나 종래의 멤브레인 물리적, 화학적 항균 및 살균 기술은 생물막 제거에 한계점을 가지고 있다. 구체적으로 미생물들은 점착성 체외 고분자 물질을 통해 멤브레인에 부착되는데, 상기 점착성 체외 고분자 물질 층이 외부로 가해지는 물리적 충격에 대한 배리어(barrier)로 작용하여 물리적 방법을 통한 제거를 어렵게 하는 문제가 있다. 또한, 화학약품을 통한 방식의 경우 화학약품의 과다사용이나 오사용으로 인해 수처리 설비의 부식을 야기하거나 환경오염, 약품사용에 의한 작업자 안전을 저해하는 문제가 있다. However, conventional membrane physical and chemical antibacterial and sterilization techniques have limitations in biofilm removal. Specifically, microorganisms are attached to the membrane through an adhesive extracorporeal polymer material, and the adhesive extracorporeal polymer material layer acts as a barrier to physical impact applied to the outside, thereby making it difficult to remove through a physical method. In addition, in the case of a method using chemicals, there is a problem that corrosion of a water treatment facility is caused by excessive use or misuse of chemicals, or environmental pollution and safety of workers due to chemicals are used.

이에 최근에는 효소를 이용해서 생물막 형성에 관여하는 다양한 미생물의 생리작용을 선택적으로 제어함으로써, 높은 항균 혹은 살균 효과를 달성하는 방식이 연구되고 있다. 이러한 방식은 효소의 친환경성으로 인해 환경오염을 방지할 수 있고, 작업자 안전 등에도 무해한 이점이 있다. Accordingly, recently, a method of achieving a high antibacterial or antiseptic effect by selectively controlling physiological actions of various microorganisms involved in biofilm formation using enzymes has been studied. This method can prevent environmental pollution due to the eco-friendliness of the enzyme, and has the advantage of being harmless to worker safety.

위와 같은 효소를 실제 여과시스템에 적용 가능한 양태를 살펴보면 효소 또는 효소를 생산하는 미생물이 고정화된 담체(carrier)를 여과 시스템에 주입하는 방법을 고려해볼 수 있으나, 효소 또는 미생물이 고정화된 담체가 분산된 상황에서 이를 분리, 회수하여 재사용하기가 어렵다는 문제가 있다. Looking at the aspect in which the above enzyme is applicable to the actual filtration system, it is possible to consider a method in which an enzyme or a microorganism producing an enzyme is immobilized into a filtration system, but the enzyme or microorganism immobilized carrier is dispersed. There is a problem that it is difficult to separate, recover and reuse it in a situation.

다른 양태로서, 효소를 멤브레인의 여과표면에 고정화하는 방법을 고려해볼 수 있다. 이 방법은 여과 표면에서 미생물 오염을 직접 제어하여 항균 혹은 살균 효율을 극대화 시킬 수 있고, 기존 여과 시스템의 변경이나 추가 처리하지 않고 그대로 사용가능 하다는 이점이 있다. As another aspect, a method of immobilizing an enzyme on a filtration surface of a membrane may be considered. This method has the advantage of being able to maximize the antimicrobial or sterilization efficiency by directly controlling the microbial contamination on the filtration surface, and can be used without modification or additional treatment of the existing filtration system.

그러나 현재까지 공지된 효소 고정화/안정화 기술을 통해서는 멤브레인 여과 표면에 항균효소를 부착하는데 어려움이 있다. 구체적으로 상업적으로 이용 가능한 멤브레인 소재는 항균효소를 고정시킬 수 있는 결합을 위한 화학적 작용기가 없다. However, it is difficult to attach an antibacterial enzyme to the membrane filtration surface through an enzyme immobilization/stabilization technique known to date. Specifically, a commercially available membrane material does not have a chemical functional group for binding to fix an antibacterial enzyme.

또한, 만일 멤브레인 소재에 작용기 형성을 위한 개질로서 추가 코팅 및 플라즈마 처리는 멤브레인 투과저항 증가 및 멤브레인 구조 손상을 야기할 수 있다. In addition, if the membrane material is modified for forming functional groups, additional coating and plasma treatment may cause increased membrane permeation resistance and damage to the membrane structure.

나아가, 항균효소가 고정될 수 있는 멤브레인의 표면적에는 제한이 있어서 종래의 방법을 통한 고정으로는 멤브레인 여과표면에 형성되는 생물막의 제거가 역부족이다.Further, since the surface area of the membrane to which the antibacterial enzyme can be fixed is limited, the removal through the conventional method is insufficient to remove the biofilm formed on the membrane filtration surface.

더불어 여과목적 상 멤브레인은 유로가 형성된 기재여야 하는데, 항균효소와 결합하는 방법에 따라 멤브레인의 기공구조의 변경을 야기해 기공이 좁아지거나 막힘으로써 멤브레인의 여과능이 현저히 떨어질 수 있다. In addition, for the purpose of filtration, the membrane should be a substrate having a flow path, and according to a method of binding with an antimicrobial enzyme, the pore structure is narrowed or blocked due to a change in the pore structure of the membrane.

더 나아가, 장기 연속 운전에 의한 항균효소의 활성저하가 불가피하다. Furthermore, it is inevitable that the activity of antibacterial enzymes is deteriorated by long-term continuous operation.

이에 따라서, 친환경적인 항균효소를 이용하면서도 상술한 종래의 효소 고정화/안정화 기술의 문제를 해결하는 새로운 방안에 대한 연구가 시급한 실정이다.Accordingly, there is an urgent need to research new ways to solve the problems of the conventional enzyme immobilization/stabilization technology while using eco-friendly antibacterial enzymes.

대한민국 공개특허공보 제10-2000-0036726호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2000-0036726

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 투과저항 증가를 최소화 또는 방지하는 동시에 멤브레인 여과면적당 항균효소 부착량과 안정성을 최대화하여 높은 살균성능이 부가된 멤브레인 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention was devised in view of the above points, and it is an object to provide a membrane having high sterilization performance and a method for manufacturing the same by minimizing or preventing an increase in permeation resistance and maximizing the amount and stability of antibacterial enzyme per membrane filtration area. have.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다공성 여재, 상기 다공성 여재의 표면 적어도 일부에 피복된 폴리도파민 코팅층, 및 상기 폴리도파민 코팅층을 통해 상기 다공성 여재에 고정된 항균효소-구조물 복합체를 포함하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인을 제공한다. In order to solve the above-described problems, the present invention provides antimicrobial activity including a porous media, a polydopamine coating layer coated on at least a portion of the surface of the porous media, and an antimicrobial enzyme-structure complex fixed to the porous media through the polydopamine coating layer. It provides a membrane for water treatment having a.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 다공성 여재는 평균공경이 0.01 ~ 10㎛ 일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the porous media may have an average pore size of 0.01 ~ 10㎛.

또한, 상기 다공성 여재는 폴리비닐리덴 플루오라이드 (polyvinylidene fluoride), 폴리비닐알코올 (polyvinylalcohol), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 폴리메틸메타클릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리테트라플루오로에틸렌 (polytetrafluorethylene), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리술폰(polysulfone), 폴리 에테르 술폰(poly ether sulfone), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸 레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 산화 알루미늄(Al2O3), 탄화규소(Silicon Carbide), 질화규소(Silicon Nitride), 산화 지르코늄(ZrO2) 및 산화 타이타늄(TiO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물로 형성된 것일 수 있다.In addition, the porous media is polyvinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride), polyvinyl alcohol (polyvinylalcohol), polyvinyl acetate (polyvinylacetate), polymethyl methacrylate (polymethylmethacrylate), polyacrylonitrile (polyacrylonitrile), polyvinyl Pyrrolidone (polyvinylpyrrolidone), polytetrafluorethylene, polyimide, polyethylene oxide, polysulfone, poly ether sulfone, cellulose acetate , Cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon carbide (Silicon Carbide), silicon nitride (Silicon Nitride), zirconium oxide (ZrO 2 ) And it may be formed of one or more compounds selected from the group consisting of titanium oxide (TiO 2 ).

또한, 상기 항균효소-구조물 복합체는 상기 다공성 여재 어느 일면의 외부 표면부에 고정되도록 구비된 것일 수 있다. 일예로, 상기 항균효소-구조물 복합체는 구조물을 둘러싸도록 항균효소 가교결합체가 배치된 것일 수 있다. 또한, 바람직하게는 상기 항균효소 가교결합체는 석출화제를 통해 석출된 항균효소들이 가교결합된 것일 수 있다. In addition, the antimicrobial enzyme-structure complex may be provided to be fixed to the outer surface portion of either side of the porous media. In one example, the antimicrobial enzyme-structure complex may be an antimicrobial enzyme crosslinked body disposed to surround the structure. In addition, preferably, the antimicrobial enzyme crosslinked product may be a crosslinked antimicrobial enzyme precipitated through a precipitating agent.

또한, 상기 구조물은 탄소나노튜브, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 활성탄, 고분자나노섬유, 나노세공성입자, 실리카입자, 알루미늄입자, 은나노입자, 금나노입자, 자성나노입자 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the structure is selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, activated carbon, polymer nanofibers, nanoporous particles, silica particles, aluminum particles, silver nanoparticles, gold nanoparticles, magnetic nanoparticles, and zeolites. It may contain one or more.

또한, 상기 구조물은 판상일 수 있고, 일예로 그래핀, 그라파이트, 그래핀 옥사이드 또는 환원된 그래핀 옥사이드 일 수 있다.In addition, the structure may be plate-shaped, for example, graphene, graphite, graphene oxide, or reduced graphene oxide.

또한, 상기 항균효소는 글루코스 산화효소, 피라노스 산화효소, 헥소스 산화효소, 갈락토스 산화효소, 콜레스테롤 산화효소, 잔틴 산화효소, 알코올 산화효소, 아릴 알코올 산화효소, 바닐릴 알코올 산화효소, 베라트릴 알코올 산화효소, NAD(P)H 산화효소, 굴로노락톤 산화효소, 피리독신 산화효소, 히드록시 산화효소, 콜린 산화효소, 글리세롤-3-포스페이트 산화효소, 아라비노-락톤 산화효소, 글리옥살 산화효소, 알데히드 산화효소, 옥살레이트 산화효소, 아릴 알데히드 산화효소, L-아미노산 산화효소, L-글루타메이트 산화효소, 폴리아민 산화효소, 히드록실아민 산화효소, 티올 산화효소, 글루타치온 산화효소, 시토크롬 C 산화효소, 알코올 탈수소효소 및 셀로비오스 탈수소효소로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 항균효소를 포함할 수 있다.In addition, the antibacterial enzyme is glucose oxidase, pyranose oxidase, hexose oxidase, galactose oxidase, cholesterol oxidase, xanthine oxidase, alcohol oxidase, aryl alcohol oxidase, vanillyl alcohol oxidase, veratril alcohol Oxidase, NAD(P)H oxidase, gulonolactone oxidase, pyridoxine oxidase, hydroxy oxidase, choline oxidase, glycerol-3-phosphate oxidase, arabino-lactone oxidase, glyoxal oxidase, Aldehyde oxidase, oxalate oxidase, aryl aldehyde oxidase, L-amino acid oxidase, L-glutamate oxidase, polyamine oxidase, hydroxylamine oxidase, thiol oxidase, glutathione oxidase, cytochrome C oxidase, alcohol It may include any one or more antibacterial enzymes selected from the group consisting of dehydrogenase and cellobiose dehydrogenase.

또한, 상기 구조물의 크기는 0.001 ~ 100㎛일 수 있다.In addition, the size of the structure may be 0.001 ~ 100㎛.

또한, 단위면적(㎡) 당 상기 항균효소-구조물 복합체의 구조물이 0.004 ~ 14g의 함량으로 구비될 수 있다.In addition, the structure of the antimicrobial enzyme-structure complex per unit area (m 2) may be provided in an amount of 0.004 to 14 g.

또한, 본 발명은 (1) 다공성 여재 상에 도파민 용액을 처리하여 폴리도파민 코팅층을 형성시키는 단계, 및 (2) 폴리도파민 코팅층이 형성된 다공성 여재 상부에 항균효소-구조물 복합체를 포함하는 용액을 처리하여 항균효소-구조물 복합체를 폴리도파민 코팅층에 고정시키는 단계를 포함하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention (1) by treating the dopamine solution on the porous media to form a polydopamine coating layer, and (2) by treating a solution containing an antimicrobial enzyme-structure complex on the porous media formed with a polydopamine coating layer It provides a method for producing a membrane for water treatment having an antibacterial activity, comprising the step of fixing the antimicrobial enzyme-structure complex to a polydopamine coating layer.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 (2)단계는 상기 용액이 폴리도파민 코팅층이 형성된 다공성 여재를 일방향으로 통과하는 흐름이 형성되도록 수행되는 감압여과 공정을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step (2) may include a decompression filtration process in which the solution is formed to form a flow through the porous media having a polydopamine coating layer formed in one direction.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인을 포함하는 수처리 모듈을 제공한다.In addition, the present invention provides a water treatment module comprising a membrane for water treatment having antibacterial activity according to the invention.

본 발명에 의하면, 상술한 항균효소-구조물 복합체는 멤브레인 표면에서 미생물 오염을 억제하여 최종적으로 여과성능을 개선시킬 수 있음에 따라서 종래의 수처리용 멤브레인에 비하여 장기간 안정적인 수처리 장치의 운전이 가능하며, 특히 수처리 계통의 미생물오염 방지가 생산성에 직결되는 산업용 엔지니어링 시스템에 적합하게 사용할 수 있다.According to the present invention, the above-described antibacterial enzyme-structure complex can suppress the microbial contamination on the membrane surface and finally improve the filtration performance, so it is possible to operate the water treatment device that is stable for a long period of time compared to the conventional membrane for water treatment. It can be used in industrial engineering systems where the prevention of microbial contamination of water treatment systems is directly related to productivity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 포함되는 항균효소-구조물 복합체의 제조 과정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수처리용 멤브레인의 제조공정을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 포함되는 항균효소-구조물 복합체의 효소활성 측정결과 그래프이다.
도 4는 멤브레인의 항균성능 평가 방법을 나타낸 모식도이다.
도 5 및 도 6은 실시예1에 따른 멤브레인(EAPC(0.1)) 및 비교예1에 따른 멤브레인(PVDF)에 대해 도 4의 방법으로 6시간 배양 후, 멤브레인 표면에 부착된 P.aeruginosa 세균의 생존도(viability)를 공초점레이저주사현미경(CLSM)으로 관찰한 이미지이다.
도 7은 정유량 (Constant flux) 운전에서의 막간 차압(trans-membrane pressure, TMP)을 통해 멤브레인의 항균성능을 평가하는 방법과 장치를 나타낸 모식도이다.
도8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 수처리용 멤브레인에 대한 항균성능을 정유량 (Constant flux) 운전에서의 막간 차압(trans-membrane pressure, TMP)을 측정하여 정량적으로 대비한 그래프로서, 도 8은 P.aeruginosa에 기인한 생물막의 형성이 유도된 후 6시간 경과 후 멤브레인을 대상으로 측정된 막간차압을 나타낸 그래프이고, 도 9는 S.aureus에 기인한 생물막의 형성이 유도된 후 6시간 경과 후 멤브레인을 대상으로 측정된 막간차압을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 수처리용 멤브레인 일 표면에 대한 주사전자현미경 사진이다.
1 is a schematic diagram showing the manufacturing process of an antimicrobial enzyme-structure complex included in an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing a manufacturing process of a membrane for water treatment according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the results of enzyme activity measurement of an antibacterial enzyme-structure complex included in an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing a method for evaluating the antibacterial performance of a membrane.
5 and 6 of the membrane (EAPC (0.1)) according to Example 1 and the membrane (PVDF) according to Comparative Example 1 after the culture for 6 hours in the method of FIG. 4, of the P.aeruginosa bacteria attached to the membrane surface Viability is an image observed with a confocal laser scanning microscope (CLSM).
7 is a schematic view showing a method and apparatus for evaluating the antimicrobial performance of a membrane through trans-membrane pressure (TMP) in constant flux operation.
8 and 9 quantitatively compare the antimicrobial performance of a membrane for water treatment according to an embodiment and a comparative example of the present invention by measuring trans-membrane pressure (TMP) in constant flux operation. As a graph, FIG. 8 is a graph showing the intermembrane pressure measured for a membrane 6 hours after the formation of a biofilm due to P.aeruginosa was induced, and FIG. 9 shows the formation of a biofilm due to S. aureus It is a graph showing the inter-membrane pressure measured on the membrane after 6 hours of induction.
10 is a scanning electron microscope photograph of a surface for a membrane for water treatment according to an embodiment and a comparative example of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. The present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 일 실시예에 의한 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인은 다공성 여재, 상기 다공성 여재의 표면 적어도 일부에 피복된 폴리도파민 코팅층, 및 상기 폴리도파민 코팅층을 통해 상기 다공성 여재에 고정된 항균효소-구조물 복합체를 포함하여 구현된다. 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인은 미생물에 의해서 멤브레인 표면에 오염물질이 부착 및 성장하는 것을 생물학적 항균 작용을 통해 방지할 수 있는 멤브레인을 의미한다. 또한, 항균성능을 발현하기 위하여 항균효소를 멤브레인에 구비하되, 항균효소를 항균효소-구조물 복합체 형태로 다공성 여재에 도입함을 통해 멤브레인 단위면적당 도입되는 항균효소 함량을 현저히 증가시키고, 안정적으로 장시간 효소활성을 유지시키기 유리하다. 나아가, 항균효소를 다공성 여재에 고정시키기 위해서 다공성 여재에 작용기 생성 등의 별도의 개질 처리 없이도 폴리도파민 코팅층을 매개로 항균효소-구조물 복합체를 다공성 여재의 표면에 매우 용이하게 도입시킬 수 있다. The membrane for water treatment having antibacterial activity according to an embodiment of the present invention is a porous media, a polydopamine coating layer coated on at least a portion of the surface of the porous media, and an antimicrobial enzyme-structure fixed to the porous media through the polydopamine coating layer It is implemented including a complex. The membrane for water treatment having antibacterial activity refers to a membrane capable of preventing the attachment and growth of contaminants on the membrane surface by microorganisms through biological antibacterial action. In addition, in order to express antibacterial performance, an antimicrobial enzyme is provided on the membrane, but the antimicrobial enzyme content per unit area of the membrane is significantly increased by introducing the antimicrobial enzyme into the porous media in the form of an antimicrobial enzyme-structure complex, and the enzyme is stably extended for a long time. It is advantageous to maintain activity. Furthermore, in order to fix the antimicrobial enzyme to the porous media, the antimicrobial enzyme-structure complex can be very easily introduced to the surface of the porous media through a polydopamine coating layer without additional modification treatment such as functional group generation in the porous media.

상기 다공성 여재는 원수에 포함된 타겟된 여과물질을 걸러내기 위한 것으로서, 원수가 통과할 수 있는 유로가 형성된 다공성의 공지된 필터기재인 경우 제한 없이 사용될 수 있다. The porous filter medium is for filtering targeted filtration materials contained in raw water, and can be used without limitation in the case of a known filter material having a porous flow path through which raw water can pass.

상기 다공성 여재는 공지된 필터의 제조에 사용되는 고분자화합물의 경우 제한 없이 사용될 수 있으나, 일예로 폴리비닐리덴 플루오라이드 (polyvinylidene fluoride), 폴리비닐알코올 (polyvinylalcohol), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 폴리메틸메타클릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리테트라플루오로에틸렌 (polytetrafluorethylene), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리술폰(polysulfone), 폴리 에테르 술폰(poly ether sulfone), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸 레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 산화 알루미늄(Al2O3), 탄화규소(Silicon Carbide), 질화규소(Silicon Nitride), 산화 지르코늄(ZrO2) 및 산화 타이타늄(TiO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물로 형성된 것일 수 있다.또한, 상기 다공성 여재는 상기 예시된 화합물과 기공형성제를 통해 구현된 매트릭스에서 기공형성제를 제거함을 통해 다공성 구조가 구현된 것이거나, 상기 예시된 화합물로 제조된 섬유들이 축적되어 제조된 것으로서 일예로 부직포와 같은 섬유집합체일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. The porous media may be used without limitation in the case of a polymer compound used in the production of known filters, but for example, polyvinylidene fluoride, polyvinylalcohol, polyvinylacetate, polymethyl Methacrylate (polymethylmethacrylate), polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluorethylene, polyimide, polyethylene oxide, polysulfone ( polysulfone, poly ether sulfone, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), carbonization Silicon (Silicon Carbide), silicon nitride (Silicon Nitride), may be formed of one or more compounds selected from the group consisting of zirconium oxide (ZrO 2 ) and titanium oxide (TiO 2 ). In addition, the porous media is the compound illustrated above The porous structure may be realized by removing the pore-forming agent from the matrix formed through the pore forming agent, or may be a fiber aggregate such as a non-woven fabric, for example, produced by accumulating fibers made of the exemplified compound. It is not limited.

또한, 상기 다공성 여재는 타겟하는 여과물질의 크기, 유량, 멤브레인의 기계적 강도를 고려하여 적절한 공경과 기공도를 가질 수 있으며, 일예로 평균공경이 0.01 ~ 10㎛, 보다 바람직하게는 0.01 ~ 5㎛, 보다 더 바람직하게는 0.01 ~ 2㎛일 수 있고, 이를 통해 후술하는 항균효소-구조물 복합체가 도입되는 경우에도 우수한 유량과 항균성능을 동시에 발현하기 유리할 수 있다. In addition, the porous media may have an appropriate pore size and porosity in consideration of the size, flow rate, and mechanical strength of the target filtration material, for example, an average pore size of 0.01 to 10 μm, more preferably 0.01 to 5 μm. , More preferably, it may be 0.01 ~ 2㎛, it may be advantageous to simultaneously express the excellent flow rate and antibacterial performance even when the antimicrobial enzyme-structure complex described later is introduced.

또한, 상기 다공성 여재는 두께가 10 ~ 1000㎛이고, 평량이 10 ~ 50g/㎡ 일 수 있는데 이에 제한되는 것은 아니며, 유량, 기계적 강도 등을 고려하여 적절히 변경할 수 있다. In addition, the porous media has a thickness of 10 to 1000 μm, and the basis weight may be 10 to 50 g/m 2 but is not limited thereto, and may be appropriately changed in consideration of flow rate and mechanical strength.

다음으로 상술한 다공성 여재에 도입되는 항균효소-구조물 복합체에 대해 설명한다. Next, the antimicrobial enzyme-structure complex introduced into the above-described porous media will be described.

아무 처리되지 않은 유리(free) 상태의 항균효소(antifouling enzyme)를 멤브레인에 결합하여 사용하게 되면 도입되는 항균효소의 양이 크게 감소해서 항균 성능이 현저하게 낮거나, 항균성능이 발생하지 못할 수 있다. 또한, 외부환경 변화에 따른 효소 구조에 변화에 의해 효소 활성 손실이 급격하게 진행되어 단시간 내에 효소 안정성이 급격히 떨어져 항균 성능을 잃게 될 수 있다. When an untreated free antifouling enzyme is used in combination with a membrane, the amount of the introduced antibacterial enzyme is significantly reduced, so that the antibacterial performance may be remarkably low or the antibacterial performance may not occur. . In addition, due to changes in the enzyme structure due to changes in the external environment, enzymatic activity loss rapidly progresses, and enzyme stability decreases rapidly within a short period of time, thereby losing antibacterial performance.

그러나 항균효소-구조물 복합체는 항균활성을 발현할 수 있을 정도로 멤브레인 단위면적당 도입되는 항균효소의 양을 현저히 증가시킬 수 있고, 동시에 도입된 항균효소의 안정성을 현저히 향상시켜 장시간 수처리 운영에도 항균효소의 활성 손실을 방지할 수 있는 이점이 있다. However, the antimicrobial enzyme-structure complex can significantly increase the amount of antimicrobial enzyme introduced per unit area of the membrane to the extent that it can express antimicrobial activity, and at the same time significantly improves the stability of the antimicrobial enzyme introduced, so that the activity of the antimicrobial enzyme is maintained even during long-term water treatment This has the advantage of preventing loss.

상기 항균효소-구조물 복합체는 구조물의 표면 혹은 내부에 방오효소가 고정화된 것일 수 있다. 일예로 상기 항균효소-구조물 복합체는 구조물의 표면에 항균효소가 2차원적으로 고정된 형태일 수 있다. 이때 상기 고정은 흡착과 같은 물리적 결합이거나(일예로 도 1의 EA), 구조물 상에 구비된 작용기와 효소 간의 화학적 결합일 수 있다. The antimicrobial enzyme-structure complex may be an antifouling enzyme immobilized on the surface or inside the structure. For example, the antimicrobial enzyme-structure complex may be in the form of two-dimensionally fixed antibacterial enzyme on the surface of the structure. At this time, the fixing may be a physical bond such as adsorption (eg, EA in FIG. 1) or a chemical bond between a functional group and an enzyme provided on the structure.

또는, 다른 일예로 상기 항균효소-구조물 복합체는 구조물의 표면에 항균효소가 3차원적으로 고정된 형태일 수 있는데, 구체적으로 항균효소 가교결합체가 구조물을 둘러싸도록 배치된 것일 수 있다. 이때, 상기 항균효소 가교결합체는 구조물의 표면에 항균효소가 2차원적으로 고정된 상태에서 가교결합제를 통해 비고정 상태의 항균효소 간 및 구조물에 고정된 항균효소와 비고정 상태의 항균효소 간 결합으로 형성된 것일 수 있다(일예로 도 1의 EAC). 상기 가교결합제는 비제한적인 예로써, 디이소시아네이트, 디안히드라이드, 디에폭사이드, 디알데하이드, 디이미드, 1-에틸-3-디메틸 아미노프로필카보디이미드, 글루타르알데하이드, 비스(이미도 에스테르), 비스(석신이미딜 에스테르) 및 디애시드 클로라이드로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다. Alternatively, as another example, the antimicrobial enzyme-structure complex may have a form in which an antimicrobial enzyme is immobilized three-dimensionally on the surface of a structure, and specifically, an antimicrobial enzyme crosslinker may be arranged to surround the structure. At this time, the antimicrobial enzyme cross-linked body is a non-immobilized antimicrobial enzyme between the non-immobilized antimicrobial enzyme and a non-immobilized antimicrobial enzyme through a cross-linking agent while the antimicrobial enzyme is fixed on the surface of the structure in two dimensions It may be formed of (eg, EAC of Figure 1). The crosslinking agent is a non-limiting example, diisocyanate, dianhydride, diepoxide, dialdehyde, diimide, 1-ethyl-3-dimethyl aminopropylcarbodiimide, glutaraldehyde, bis (imido ester) , Bis (succinimidyl ester) and diacid chloride.

또한, 가교결합되는 상기 비고정 상태의 항균효소의 양을 현저히 증가시켜 항균활성을 발현하기에 충분한 양의 항균효소를 구비하기 위하여 석출화제가 사용될 수 있으며, 이를 통해 석출된 항균효소들이 항균효소 가교결합체를 형성할 수 있다(일예로 도 1의 EAPC). 이때, 상기 석출화제는 효소를 석출시키는 공지의 물질의 경우 제한 없이 사용할 수 있고, 이에 대한 비제한적인 예로써, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 부틸알콜, 아세톤, PEG, 암모늄 설페이트, 소듐 클로라이드, 소듐 설페이트, 소듐 포스페이트, 포타슘 클로라이드, 포타슘 설페이트, 포타슘 포스페이트 및 이들의 수용액이 단독 또는 혼합된 혼합액일 수 있다. 이때 상기 석출화제는 일예로 글루코오스 산화효소를 석출시키기 위해 처리되는 경우 처리 후 최종농도 기준 0.28g/㎖ ~ 0.62g/㎖, 보다 바람직하게는 0.38g/㎖ ~ 0.62 g/㎖, 보다 더 바람직하게는 0.48 ~ 0.52g/㎖으로 처리될 수 있고, 이를 통해 구현된 항균효소 가교결합체가 효소활성이 매우 우수하며, 멤브레인에 도입된 후에도 우수한 항균활성을 발현하기에 유리할 수 있다. 만일 석출화제 농도가 바람직한 범위를 벗어날 경우 효소 활성의 현저한 저하가 유발될 수 있다(도 3 참조). In addition, a precipitating agent may be used to provide an antimicrobial enzyme in an amount sufficient to express antibacterial activity by remarkably increasing the amount of the non-fixed antimicrobial enzyme that is crosslinked, and thus the antimicrobial enzymes precipitated A conjugate can be formed (eg, EAPC in FIG. 1). At this time, the precipitating agent can be used without limitation in the case of a known material for precipitating the enzyme, and as a non-limiting example, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, butyl alcohol, acetone, PEG, ammonium sulfate , Sodium chloride, sodium sulphate, sodium phosphate, potassium chloride, potassium sulphate, potassium phosphate, and aqueous solutions thereof may be a single or mixed mixture. In this case, the precipitating agent is 0.28 g/ml to 0.62 g/ml, more preferably 0.38 g/ml to 0.62 g/ml, more preferably, after treatment, for example, when treated to precipitate glucose oxidase. It can be treated with 0.48 ~ 0.52g / ㎖, the antimicrobial enzyme crosslinked material implemented through this is very excellent in enzyme activity, it may be advantageous to express excellent antibacterial activity even after being introduced into the membrane. If the precipitating agent concentration is out of the desired range, a significant decrease in enzyme activity may be caused (see FIG. 3).

한편, 가교결합제를 통해 항균효소가 3차원의 가교결합체를 형성하는 경우에도 멤브레인 표면 또는 표면 부근에 위치하는 미생물을 죽이기에 충분한 항균활성을 발현하기 어려울 수 있다. 이에 따라서 바람직하게는 상기 항균효소-구조물 복합체는 석출화제를 통해 석출된 항균효소들이 가교결합제를 통해 가교결합체를 형성한 것이 보다 유리할 수 있다. On the other hand, even when the antibacterial enzyme forms a three-dimensional crosslinked product through a crosslinking agent, it may be difficult to express sufficient antibacterial activity to kill microorganisms located on or near the membrane surface. Accordingly, preferably, the antimicrobial enzyme-structure complex may be more advantageous in that antimicrobial enzymes precipitated through a precipitating agent form a crosslinked product through a crosslinking agent.

또는, 상기 항균효소-구조물 복합체는 다공성이나 중공형의 구조물 내부 및/또는 외부에 항균효소가 고정된 것일 수 있다. Alternatively, the antimicrobial enzyme-structure complex may be an antimicrobial enzyme immobilized inside and/or outside a porous or hollow structure.

상기 항균효소(biocidal enzyme)는 생물막을 발생시키는 미생물오염의 원인이 되는 미생물의 사멸을 직접적으로 유도하여 생물학적 살균 작용을 통해 물질의 표면에 오염물질이 부착 및 성장하는 것을 방지할 수 있는 효소를 의미한다. 상기 항균효소는 생물막을 발생시키는 미생물오염의 원인이 되는 공지된 미생물의 사멸을 직, 간접적으로 유도하는 공지된 효소의 경우 제한없이 사용할 수 있다. The antibacterial enzyme (biocidal enzyme) refers to an enzyme capable of preventing the attachment and growth of contaminants on the surface of a material through a biological sterilization action by directly inducing the death of microorganisms that cause microbial contamination to generate a biofilm. do. The antimicrobial enzyme may be used without limitation in the case of a known enzyme that directly or indirectly induces the death of a known microorganism that causes microbial contamination to generate a biofilm.

바람직하게는 상기 항균효소는 글루코스 산화효소, 피라노스 산화효소, 헥소스 산화효소, 갈락토스 산화효소, 콜레스테롤 산화효소, 잔틴 산화효소, 알코올 산화효소, 아릴 알코올 산화효소, 바닐릴 알코올 산화효소, 베라트릴 알코올 산화효소, NAD(P)H 산화효소, 굴로노락톤 산화효소, 피리독신 산화효소, 히드록시 산화효소, 콜린 산화효소, 글리세롤-3-포스페이트 산화효소, 아라비노-락톤 산화효소, 글리옥살 산화효소, 알데히드 산화효소, 옥살레이트 산화효소, 아릴 알데히드 산화효소, L-아미노산 산화효소, L-글루타메이트 산화효소, 폴리아민 산화효소, 히드록실아민 산화효소, 티올 산화효소, 글루타치온 산화효소, 시토크롬 C 산화효소, 알코올 탈수소효소 및 셀로비오스 탈수소효소로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 항균효소를 포함할 수 있고, 일예로 글루코스 산화효소 일 수 있고, 상기 글루코오스 산화효소는 글루오코오스 산화를 촉매하여 과산화수소를 생성시키는데, 생성된 과산화수소는 생명체 내의 유전물질, 단백질, 지질 등과 반응하여 미생물의 사멸을 유도할 수 있다.Preferably, the antibacterial enzyme is glucose oxidase, pyranose oxidase, hexose oxidase, galactose oxidase, cholesterol oxidase, xanthine oxidase, alcohol oxidase, aryl alcohol oxidase, vanillyl alcohol oxidase, veratrile Alcohol oxidase, NAD(P)H oxidase, gulonolactone oxidase, pyridoxine oxidase, hydroxy oxidase, choline oxidase, glycerol-3-phosphate oxidase, arabino-lactone oxidase, glyoxal oxidase , Aldehyde oxidase, oxalate oxidase, aryl aldehyde oxidase, L-amino acid oxidase, L-glutamate oxidase, polyamine oxidase, hydroxylamine oxidase, thiol oxidase, glutathione oxidase, cytochrome C oxidase, Alcohol dehydrogenase and cellobiose may include any one or more antimicrobial enzymes selected from the group consisting of dehydrogenase, may be, for example, glucose oxidase, and the glucose oxidase catalyzes glucose oxidation to produce hydrogen peroxide. , The produced hydrogen peroxide reacts with genetic material, proteins, lipids, etc. in living organisms and can induce the death of microorganisms.

상기 구조물은 항균효소를 고정화할 수 있는 불용성 지지체를 의미한다. 상기 구조물의 재질은 통상의 지지기능을 하고 효소활성을 억제, 저해하지 않는 경우라면 제한이 없고, 형상은 비드형, 로드형, 섬유형, 판형 등 특별한 제한이 없으나, 판형을 사용함으로서 멤브레인에서의 막저항 증가를 최소화할 수 있는 장점을 제공할 수 있다. 또한, 다공성, 중공형과 같은 구조를 가질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 일예로 상기 구조물은 탄소, 실리카, 알루미늄, 은, 금 및 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다. 이때, 상기 탄소로 구성된 구조물은 탄소나노튜브, 그래핀, 그래핀 옥사이드, 환원된 그래핀 옥사이드, 활성탄 및 그라파이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 일예로 막저항 증가를 최소화할 수 있는 얇은 두께를 가지면서 높은 기계적 강도를 가진 그래핀, 그래핀 옥사이드 또는 환원된 그래핀 옥사이드 일 수 있다. 또한, 상기 고분자화합물은 폴리비닐알콜, 폴리아크릴로니트릴, 나일론, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 셀룰로오스, 키토산, 폴리락틱산, 폴리락틱-co-글리콜산, 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 콜라겐, 폴리아닐린 및 폴리(스티렌-co-무수말레산)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The structure refers to an insoluble support capable of immobilizing an antibacterial enzyme. The material of the structure has a normal support function and there is no restriction as long as it does not inhibit or inhibit the enzyme activity, and the shape is not particularly limited such as a bead, rod, fiber, or plate shape, but by using a plate shape, It is possible to provide an advantage of minimizing the increase in film resistance. In addition, it may have a structure such as porous, hollow, but is not limited thereto. In addition, as an example, the structure may include any one or more compounds selected from the group consisting of carbon, silica, aluminum, silver, gold, and polymers. In this case, the structure composed of the carbon may be at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, activated carbon, and graphite, for example, a thin film capable of minimizing the increase in film resistance It may be graphene having a high mechanical strength while having a thickness, graphene oxide, or reduced graphene oxide. In addition, the polymer compound is polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, nylon, polyester, polyurethane, polyvinyl chloride, polystyrene, cellulose, chitosan, polylactic acid, polylactic-co-glycolic acid, polyglycolic acid, poly It may be any one or more selected from the group consisting of caprolactone, collagen, polyaniline and poly(styrene-co-maleic anhydride).

상기 구조물은 크기가 형상에 따라서 그 정도가 상이할 수 있다. 여기서 구조물의 크기란, 구형인 경우 직경, 구형이 아닌 비정형의 경우 표면의 서로 다른 두 점을 연결한 선분의 길이 중 최대길이를 의미한다. 또한, 로드형인 경우 길이를 의미하고, 판형인 경우 윗면이나, 아랫면에 포함된 선분의 길이 중 최대길이를 의미한다. 일예로 섬유형을 제외한 비드형, 로드형, 판형 등은 구조물의 크기가 0.01 ~ 100㎛, 보다 바람직하게는 0.1 ~ 30㎛일 수 있다. 만일 구조물의 크기가 0.01㎛ 미만일 경우 구조물 간 응집 경향이 증가함에 따라서 한 개의 구조물에 도입시킬 수 있는 항균효소의 함량이 현저히 감소할 수 있고, 응집된 구조물이 다공성 여재의 기공을 폐쇄시켜 유량을 현저히 감소시킬 수 있다. 또한, 구조물의 작은 크기로 인해 항균효소-구조물 복합체가 다공성 여재의 기공을 통해 이동하여 다공성 여재의 하부 방향 내부 표면이나, 하부면 표면에 고정될 수 있다. 이 경우 다공성 여재의 하부 방향 내부 표면이나, 하부면에 고정된 항균효소-구조물 복합체에서 미생물을 사멸시킬 수 있는 물질이 생성되더라도 다공성 여재 내 원수의 흐름을 고려할 때 상기 물질이 다공성 여재 상부면에 도달할 수 없기 때문에, 다공성 여재 상부면 부근에는 미생물을 사멸시킬 수 있을 정도로 충분한 농도로 상기 물질이 존재하기 어려울 수 있고, 결국 항균활성이 크게 저하될 우려가 있다. 또한, 만일 구조물의 크기가 100㎛를 초과할 경우 교반 등의 외부환경의 변화에 따라 상기 다공성 여재로부터 구조물이 용액상으로 쉽게 떨어져 누출될 수 있고, 구조물이 다공성 여재의 기공을 폐쇄시켜 유량을 현저히 감소시키거나 다공성 여재에 도입시킬 수 있는 항균효소의 함량이 크게 감소할 수 있다.The structure may be different in size depending on the shape. Here, the size of the structure means a diameter in the case of a spherical shape, and a maximum length of a line segment connecting two different points of a surface in the case of a non-spherical shape. In addition, in the case of the rod type, it means the length, and in the case of the plate type, it means the maximum length among the lengths of the line segments included in the upper surface or the lower surface. For example, bead, rod, plate, etc., except for the fiber, may have a structure size of 0.01 to 100 μm, more preferably 0.1 to 30 μm. If the size of the structure is less than 0.01 μm, as the tendency to aggregate between structures increases, the content of the antibacterial enzyme that can be introduced into one structure can be significantly reduced, and the aggregated structure closes the pores of the porous media to significantly reduce the flow rate. Can be reduced. In addition, due to the small size of the structure, the antimicrobial enzyme-structure complex may move through the pores of the porous media and be fixed to the inner surface or the lower surface of the porous media in the lower direction. In this case, even if a material capable of killing microorganisms is generated from the antibacterial enzyme-structure complex fixed to the inner surface or the lower surface of the porous media, the material reaches the upper surface of the porous media when considering the flow of raw water in the porous media. Since it cannot, the material may be difficult to exist at a concentration sufficient to kill microorganisms in the vicinity of the upper surface of the porous media, and thus, there is a possibility that the antibacterial activity is greatly reduced. In addition, if the size of the structure exceeds 100 μm, the structure may easily leak from the porous media into the solution phase and leak due to changes in the external environment such as agitation, and the structure may close the pores of the porous media to significantly reduce the flow rate. The content of antimicrobial enzymes that can be reduced or introduced into porous media can be significantly reduced.

구체적인 일예로 구조물이 탄소나노튜브와 같은 로드형인 경우 길이가 0.1㎛ ~ 10㎛, 폭에 해당하는 직경이 0.5㎚ ~ 100㎚일 수 있다. 한편, 구조물이 섬유형일 경우 길이는 0.1㎛ 이상인 것일 수 있고, 직경은 10 nm ~ 10 ㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.As a specific example, when the structure is a rod type such as a carbon nanotube, the length may be 0.1 μm to 10 μm, and the diameter corresponding to the width may be 0.5 nm to 100 nm. Meanwhile, when the structure is fibrous, the length may be 0.1 μm or more, and the diameter may be 10 nm to 10 μm, but is not limited thereto.

다음으로 다공성 여재의 표면에 형성되는 폴리도파민 코팅층에 대해 설명한다. 상기 폴리도파민 코팅층은 다공성 여재에 상술한 항균효소-구조물 복합체를 도입 및 고정시키기 위한 것으로서, 다공성 여재에 항균효소-구조물 복합체를 고정시키기 위한 별도의 작용기가 없거나, 다공성 여재가 소수성이 강해 항균효소-구조물을 포함하는 용액에 쉽게 젖지 않는 경우에도 용이하게 다공성 여재에 이들을 도입 및 고정시킬 수 있는 이점이 있다. 여기서 다공성 여재의 표면이란 다공성 여재의 외부면을 비롯하여 다공성 여재 내부에 존재하는 기공 벽에 해당하는 내부면도 포함한다. Next, the polydopamine coating layer formed on the surface of the porous media will be described. The polydopamine coating layer is for introducing and fixing the above-described antimicrobial enzyme-structure complex to the porous media, and there is no separate functional group for fixing the antimicrobial enzyme-structure complex to the porous media, or the porous media has strong hydrophobicity and antibacterial enzyme- Even if it does not easily get wet with the solution containing the structure, there is an advantage that it can be easily introduced and fixed to the porous media. Here, the surface of the porous media includes an outer surface of the porous media and an inner surface corresponding to the pore walls existing inside the porous media.

상술한 항균효소-구조물 복합체는 폴리도파민 코팅층을 매개로 다공성 여재의 표면에 고정되며, 이때 표면의 일부 또는 전부에 고정될 수 있다. 또한, 다공성 여재의 외부면 표면을 비롯하여 내부면의 전부 또는 일부에도 고정될 수 있다. 한편, 수처리용 멤브레인이 생물막의 생성을 방지하거나 최소화할 정도로 미생물을 사멸시킬 수 있는 항균활성을 가지기 위해서는 항균활성을 갖는 물질이 멤브레인의 표면부에 집중해서 존재하는 것이 바람직하다. 이에 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 항균효소-구조물 복합체는 상기 다공성 여재 어느 일면의 외부 표면부에 고정되도록 구비될 수 있다. 여기서 상기 외부 표면부란 다공성 여재 일면의 표면에서부터 두께방향으로 전체두께의 1/4이 되는 두께 지점까지의 영역을 의미한다. 항균효소-구조물 복합체가 다공성 여재의 어느 일 표면부에 집중되어 구비시키는 여러 방법이 있을 수 있으나 일예로서, 상기 항균효소-구조물 복합체에서 구조물의 크기를 다공성 여재의 평균공경보다 크도록 조절시킬 수 있다. 한편, 일 표면부에 복합체가 집중하여 배치되는 경우 일표면의 전면에 골고루 고정되거나, 군데군데 부분적으로 일부에만 고정될 수도 있다. The above-described antimicrobial enzyme-structure complex is fixed to the surface of the porous media through a polydopamine coating layer, and may be fixed to part or all of the surface. In addition, it can be fixed to all or part of the inner surface, including the outer surface of the porous media. On the other hand, in order to have an antimicrobial activity capable of killing microorganisms to the extent that the membrane for water treatment prevents or minimizes the formation of a biofilm, it is preferable that a substance having antibacterial activity is concentrated on the surface of the membrane. Accordingly, according to a preferred embodiment of the present invention, the antimicrobial enzyme-structure complex may be provided to be fixed to the outer surface portion of either side of the porous media. Here, the outer surface part means a region from the surface of one surface of the porous media to a thickness point that is 1/4 of the total thickness in the thickness direction. There may be a number of methods in which the antimicrobial enzyme-structure complex is concentrated on any one surface portion of the porous media, but as an example, the size of the structure in the antimicrobial enzyme-structure complex can be adjusted to be larger than the average pore size of the porous media. . On the other hand, when the complex is concentrated on one surface portion, it may be evenly fixed to the front surface of one surface, or may be partially fixed in part.

상기 항균효소-구조물 복합체가 다공성 여재 상에 고정되는 함량은 다공성 여재의 수투과저항을 증가시키지 않으면서 동시에 항균효과를 발현하는 수준으로 구비되는 것이 좋다. 다공성 여재에 고정되는 항균효소-구조물 복합체의 함량은 구조물의 재질, 내부구조(다공성 등)에 따라서 밀도가 상이함에 따라서 함량을 일률적으로 한정하기 어려우나 바람직하게는 단위면적(㎡) 당 상기 항균효소-구조물 복합체의 구조물 함량을 기준으로 멤브레인 단위면적 당 0.004 ~ 14g/㎡의 함량으로 포함될 수 있다. 일예로 상기 구조물이 그래핀옥사이드일 경우 멤브레인 단위면적당, 0.04 ~ 1.4g/㎡, 보다 바람직하게는 0.08 ~ 1.0g/㎡의 함량으로 구비될 수 있다. 만일 항균효소-구조물 복합체가 구조물 함량을 기준으로 0.004g/㎡ 미만의 함량으로 구비되는 경우 항균성능이 현저히 저하될 수 있다. 또한, 만일 항균효소-구조물 복합체가 구조물 함량을 기준으로 14g/㎡를 초과하여 구비되는 경우 항균성능의 향상 폭은 미미한 반면 투과저항이 현저히 증가하여 목적하는 수준의 유량을 확보할 수 없을 수 있다.The amount of the antimicrobial enzyme-structure complex fixed on the porous media is preferably provided at a level that simultaneously expresses the antibacterial effect without increasing the water permeation resistance of the porous media. The content of the antimicrobial enzyme fixed to the porous media-structure complex is difficult to uniformly limit the content as the density varies depending on the material of the structure and the internal structure (porosity, etc.), but preferably the antimicrobial enzyme per unit area (㎡) It may be included in a content of 0.004 ~ 14g / ㎡ per unit area of the membrane based on the structure content of the structure complex. For example, when the structure is graphene oxide, per membrane unit area, it may be provided in an amount of 0.04 to 1.4 g/m 2, more preferably 0.08 to 1.0 g/m 2. If the antibacterial enzyme-structure complex is provided in an amount of less than 0.004 g/m 2 based on the structure content, the antibacterial performance may be significantly reduced. In addition, if the antibacterial enzyme-structure complex is provided in excess of 14 g/m 2 based on the structure content, the improvement in antimicrobial performance is negligible, while the permeation resistance is significantly increased, so that the desired flow rate may not be secured.

이하, 상술한 본 발명에 따른 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인 제조방법에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인은 도 2에 도시된 것과 같이 (1) 다공성 여재 상에 도파민 용액을 처리하여 폴리도파민 코팅층을 형성시키는 단계 및 (2) 폴리도파민 코팅층이 형성된 다공성 여재 상부에 항균효소-구조물 복합체를 포함하는 용액을 처리하여 항균효소-구조물 복합체를 폴리도파민 코팅층에 고정시키는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.Hereinafter, a method for preparing a membrane for water treatment having antibacterial activity according to the present invention will be described. As shown in Figure 2, the membrane for water treatment having antibacterial activity according to an embodiment of the present invention includes (1) forming a polydopamine coating layer by treating a dopamine solution on a porous media and (2) a polydopamine coating layer. It may be prepared by treating the solution containing the antimicrobial enzyme-structure complex on the formed porous media to fix the antimicrobial enzyme-structure complex to the polydopamine coating layer.

먼저, 본 발명에 따른 (1) 단계는 다공성 여재 표면 상에 폴리도파민 코팅층을 형성시키는 단계이다.First, step (1) according to the present invention is a step of forming a polydopamine coating layer on the surface of the porous media.

상기 도파민 용액은 도파민 또는 이의 염을 포함하는 용액으로서, 용매는 일예로 인산염 완충용액, Tris 완충용액과 같이 pH 유지가 가능한 어떠한 용액군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 도파민 용액은 도파민 또는 이의 염을 0.1 ~ 5㎎/㎖로 포함할 수 있는데, 만일 도파민 또는 이의 염이 0.1㎎/㎖ 미만으로 구비되는 경우 고정된 항균효소-구조물 복합체를 목적하는 수준으로 고정시키지 못할 수 있고, 고정된 경우에도 반복되는 수처리 공정에서 탈리될 우려가 있다. 또한, 상기 도파민 용액은 도파민을 중합시키기 위한 개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 개시제는 도파민을 중합시키기 위한 공지된 개시제의 경우 제한 없이 사용될 수 있으며, 일예로 과요오드산나트륨염(NaIO4)일 수 있다. 상기 도파민 용액이나 개시제가 다공성 여재에 처리되는 방법은 공지된 코팅방법의 경우 제한 없이 사용될 수 있으며, 일예로 함침, 스크린 프린팅, 콤마코터 등 일 수 있다. 또한, 폴리도파민코팅층의 형성은 pH 7.0 ~ 8.0의 조건 하에서 수행될 수 있다. The dopamine solution is a solution containing dopamine or a salt thereof, and the solvent may include one or more selected from any solution group capable of maintaining pH, such as a phosphate buffer solution and a Tris buffer solution. The dopamine solution may include dopamine or a salt thereof at 0.1 to 5 mg/ml, and if dopamine or a salt thereof is provided at less than 0.1 mg/ml, the immobilized antimicrobial enzyme-structure complex is not immobilized to a desired level. It may not be possible, and there is a fear of being detached from the repeated water treatment process even when it is fixed. In addition, the dopamine solution may further include an initiator for polymerizing dopamine. The initiator may be used without limitation in the case of a known initiator for polymerizing dopamine, and may be, for example, sodium periodate (NaIO 4 ). The method in which the dopamine solution or initiator is treated on the porous media may be used without limitation in the case of a known coating method, and may be, for example, impregnation, screen printing, comma coater, and the like. In addition, the formation of the polydopamine coating layer can be performed under conditions of pH 7.0 to 8.0.

상기 도파민 용액이 처리된 후 폴리도파민 코팅층이 형성되도록 하기 위하여 상온에서 10분 이상, 일예로 10 ~ 60분 간 방치할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.After the dopamine solution is processed, it may be left at room temperature for 10 minutes or more, for example, 10 to 60 minutes to form a polydopamine coating layer, but is not limited thereto.

한편, 도 2에는 폴리도파민 코팅층이 PVDF 다공성 여재의 상부면에만 형성된 것으로 도시되었으나, 폴리도파민 코팅층은 다공성 여재의 내부면 및 하부면에도 형성될 수 있음을 밝혀둔다.On the other hand, in FIG. 2, the polydopamine coating layer is shown to be formed only on the upper surface of the PVDF porous media, but it is revealed that the polydopamine coating layer may be formed on the inner and lower surfaces of the porous media.

다음으로 본 발명에 따른 (2) 단계로서, 폴리도파민 코팅층이 형성된 다공성 여재 상부에 항균효소-구조물 복합체를 포함하는 용액을 처리하여 항균효소-구조물 복합체를 폴리도파민 코팅층에 고정시키는 단계를 수행한다. Next, as a step (2) according to the present invention, a solution containing an antimicrobial enzyme-structure complex is treated on a porous media having a polydopamine coating layer to fix the antimicrobial enzyme-structure complex to the polydopamine coating layer.

상기 항균효소-구조물 복합체는 예시적으로 도 1의 공정을 통해 제조될 수 있다. 이하 구조물은 그래핀옥사이드(GRO), 항균효소는 글루코오스 산화효소(glucose oxidase, GOx)를 예시로 하여 설명한다. The antibacterial enzyme-structure complex may be prepared through the process of FIG. 1 by way of example. Hereinafter, the structure will be described by exemplifying graphene oxide (GRO) and antibacterial enzyme as glucose oxidase (GOx).

먼저, GRO 표면에 항균효소인 GOx가 2차원적으로 고정된 형태의 복합체의 경우 GRO와 GOx를 혼합 및 교반하여 수득할 수 있다. 이때, 두 물질의 혼합은 pH 5.5 ~ 8.0인 인산 완충용액에서 수행될 수 있다. 이를 통해 GRO 표면에 GOx가 2차원적으로 흡착된 복합체(EA)를 수득할 수 있다. 한편, 교반 후 GRO에 미부착된 GOx를 제거하기 위한 세척공정을 1회 ~ 수회 더 수행할 수 있다. First, in the case of a complex in the form of two-dimensionally fixed antibacterial enzyme GOx on the GRO surface, it can be obtained by mixing and stirring GRO and GOx. At this time, mixing of the two materials may be performed in a phosphate buffer solution having a pH of 5.5 to 8.0. Through this, it is possible to obtain a complex (EA) in which GOx is two-dimensionally adsorbed on the GRO surface. Meanwhile, after stirring, a washing process for removing GOx that is not attached to the GRO may be performed once to several times.

다음으로 GRO 표면에 항균효소인 GOx가 3차원적으로 고정된 형태의 복합체를 제조하는 경우로서, 먼저 가교결합제가 사용되어 GOx가 가교결합체를 형성하여 GRO를 둘러싸는 형태의 복합체(EAC)의 제조방법에 대해 설명하면, 상술한 EA 복합체 제조과정 중 두 물질의 혼합 및 교반 후에 가교결합제, 일예로 글루타르알레히드 용액을 투입하여 EAC 복합체가 수득될 수 있다. 이 경우에도 GRO에 고정되지 않거나 가교결합체를 형성하지 않은 GOx를 제거하기 위한 세척공정을 1회 ~ 수회 더 수행할 수 있다. Next, as a case of producing a complex in the form of three-dimensionally fixed antibacterial enzyme GOx on the surface of the GRO, first, a crosslinking agent is used to form a complex (EAC) in which the GOx forms a crosslinker to surround the GRO. When the method is described, an EAC complex can be obtained by adding a crosslinking agent, for example, a glutaraldehyde solution, after mixing and stirring the two materials during the above-described EA complex manufacturing process. Even in this case, a washing process for removing GOx that is not fixed to the GRO or does not form a crosslinked product may be performed once to several times.

또한, 석출화제 및 가교결합제가 사용되어 GOx가 가교결합체를 형성하여 GRO를 둘러싸는 형태의 복합체(EAPC)의 제조방법은 상술한 EA 복합체 제조과정 중 두 물질의 혼합 및 교반 후에 석출화제, 일예로 황산 암모늄 용액을 첨가하여 10 ~ 60분 동안 혼합한 후 가교결합제, 일예로 글루타르알레히드 용액을 첨가하여 수득할 수 있다. 이 경우에도 CNTs에 미부착된 아실라아제를 제거하기 위한 세척공정을 1회 ~ 수회 더 수행할 수 있다. 이 경우에도 GRO에 고정되지 않거나 가교결합체를 형성하지 않은 GOx를 제거하기 위한 세척공정을 1회 ~ 수회 더 수행할 수 있다.In addition, a method for preparing a complex (EAPC) in the form of surrounding a GRO by forming a crosslinked body by using a precipitating agent and a crosslinking agent is a precipitating agent, for example, after mixing and stirring two materials during the above-described EA complex manufacturing process. After adding ammonium sulfate solution and mixing for 10 to 60 minutes, it can be obtained by adding a crosslinking agent, for example, a glutaraldehyde solution. Even in this case, a washing process for removing acylase not attached to CNTs may be performed once to several times. Even in this case, a washing process for removing GOx that is not fixed to the GRO or does not form a crosslinked product may be performed once to several times.

이를 통해 수득된 항균효소-구조물 복합체(EAC, EAPC)는 보관액 예를 들어 인산완충액 또는 Tris 완충용액에 보관될 수 있고, 보관액에 포함된 용액 상태로 (1) 단계를 통해 준비된 폴리도파민 코팅층이 구비된 다공성 여재 상부에 처리될 수 있다. 이때 상기 처리는 상술한 것과 같은 통상적인 코팅방법일 수 있다. The antibacterial enzyme-structure complex obtained through this (EAC, EAPC) can be stored in a storage solution, for example, a phosphate buffer solution or a Tris buffer solution, and a polydopamine coating layer prepared through step (1) in a solution state contained in the storage solution It can be treated on top of the provided porous media. At this time, the treatment may be a conventional coating method as described above.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (2)단계는 폴리도파민 코팅층이 형성된 다공성 여재 상부에서 하부방향으로 상기 항균효소-구조물 복합체를 포함하는 용액의 흐름이 형성되도록 감압여과 공정이 수행될 수 있고, 상기 감압여과 공정은 일예로 진공여과일 수 있다. 감압여과 공정을 수행하지 않을 경우 상기 용액에 포함된 항균효소-구조물 복합체의 농도가 높은 경우에도 높은 함량으로 다공성 여재에 도입시키지 못할 수 있다. 그러나 감압여과 공정의 수행으로 상기 용액에 포함된 항균효소-구조물 복합체를 충분한 함량으로 다공성 여재 상에 도입시킬 수 있는 이점이 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the step (2) may be carried out under reduced pressure filtration so that the flow of the solution containing the antimicrobial enzyme-structure complex is formed from the top to the bottom of the porous media on which the polydopamine coating layer is formed. And, the vacuum filtration process may be, for example, vacuum filtration. If the vacuum filtration process is not performed, it may not be introduced into the porous media at a high content even when the concentration of the antimicrobial enzyme-structure complex contained in the solution is high. However, there is an advantage that the antimicrobial enzyme-structure complex contained in the solution can be introduced on the porous media in a sufficient amount by performing the vacuum filtration process.

진공여과 후 폴리도파민 코팅층에 항균효소-구조물 복합체를 결합시키기 위한 에이징 단계를 더 수행할 수 있다. 상기 에이징 단계는 상온, 일예로 25℃에서 10분 이상의 시간으로 방치함을 통해 수행될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.After vacuum filtration, an aging step for binding the antimicrobial enzyme-structure complex to the polydopamine coating layer may be further performed. The aging step may be performed at room temperature, for example, at 25° C. for 10 minutes or more, but is not limited thereto.

진공여과 후 항균효소-구조물 복합체가 결합되지 않은 폴리도파민 코팅층을 비활성화시키기 위한 단계를 더 수행할 수 있다. 이때 폴리도파민을 비활성화시키기 위해 Tris 완충용액이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.After vacuum filtration, a step for inactivating the polydopamine coating layer to which the antibacterial enzyme-structure complex is not bound may be further performed. At this time, Tris buffer solution may be used to inactivate polydopamine, but is not limited thereto.

상술한 제조방법을 통해 구현되는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인은 수처리 모듈로 구현될 수 있다. 상기 수처리 모듈은 수처리용 멤브레인이 장착되고, 원수를 수용할 수 있는 내부공간이 구비된 하우징과, 상기 하우징의 일측으로 원수를 유입시키기 위한 각종 도관과, 밸브 및 상기 하우징의 타측으로 여과된 여과액을 배출시킬 수 있는 각종 도관과 밸브 등 공지된 수처리 모듈에 포함된 각종 부품을 더 포함할 수 있다. 이들 부품은 공지된 형상, 크기 및 기능을 가질 수 있으며, 본 발명은 이에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.The membrane for water treatment having antibacterial activity implemented through the above-described manufacturing method may be implemented as a water treatment module. The water treatment module is equipped with a membrane for water treatment, a housing provided with an internal space for receiving raw water, various conduits for introducing raw water to one side of the housing, a valve, and filtrate filtered to the other side of the housing Various conduits and valves capable of discharging may further include various parts included in a known water treatment module. These parts may have known shapes, sizes and functions, and the present invention is not particularly limited.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 다만 본 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, the scope of the present invention is not limited by the present embodiment.

<준비예1> - 구조물에 항균효소가 2차원적으로 고정된 복합체 제조 (EA 복합체)<Preparation Example 1>-Preparation of a complex with two-dimensionally fixed antibacterial enzyme (EA complex)

인산 완충액(100 mM pH 7.0)에 준비한 그래핀옥사이드(GROs) 용액(1 mg/mL)과 글루코오스 산화효소(Glucose oxidase, GOx) 용액(10 mg/mL)을 2대1 부피비로 혼합한 후, 1시간 200 rpm으로 교반하였다. 이 과정을 통해 글루코오스 산화효소를 그래핀옥사이드의 표면에 흡착시켰다. 이후 그래핀옥사이드에 미부착된 GOx를 제거하고 트리스 완충액으로 30분동안 200 rpm으로 교반하여 반응하지 않은 작용기를 캡핑(capping) 하였다. 원심분리 후 상등액을 제거하고 인산완충액으로 세척 후 4℃에 보관하였다. After mixing the graphene oxide (GROs) solution (1 mg/mL) and glucose oxidase (GOx) solution (10 mg/mL) prepared in phosphate buffer (100 mM pH 7.0) in a 2 to 1 volume ratio, It was stirred at 200 rpm for 1 hour. Through this process, glucose oxidase was adsorbed on the surface of graphene oxide. Thereafter, GOx not attached to the graphene oxide was removed, and the unreacted functional group was capped by stirring at 200 rpm for 30 minutes with Tris buffer. After centrifugation, the supernatant was removed, washed with phosphate buffer, and stored at 4°C.

<준비예2> - 가교결합제로 구조물에 항균효소가 3차원적으로 고정된 복합체 제조(EAC 복합체)<Preparation Example 2>-Preparation of a complex with a three-dimensionally fixed antibacterial enzyme on the structure as a crosslinking agent (EAC complex)

인산 완충액(100 mM pH 7.0)에 준비한 그래핀옥사이드(GROs) 용액(1 mg/mL)과 글루코오스 산화효소(Glucose oxidase, GOx) 용액(10 mg/mL)을 2대1 부피비로 혼합한 후, 1시간 200 rpm으로 교반하였다. 이 과정을 통해 글루코오스 산화효소가 그래핀옥사이드의 표면에 흡착된 EA 복합체를 제조하였다. 이후 글루타르알데히드 용액을 최종 농도 0.5% (w/v)가 되도록 첨가하였다. 그 뒤 충분하게 가교결합 시키기 위하여 4℃에서 12시간 동안 50 rpm으로 교반하였다. 이 후, 트리스 완충액으로 30분동안 200 rpm으로 교반하여 반응하지 않은 알데히드 그룹을 캡핑(capping)하였다. 원심분리 후 상등액을 제거하고 인산완충액으로 세척 후 4 ℃에 보관하였다. After mixing the graphene oxide (GROs) solution (1 mg/mL) and glucose oxidase (GOx) solution (10 mg/mL) prepared in phosphate buffer (100 mM pH 7.0) in a 2 to 1 volume ratio, It was stirred at 200 rpm for 1 hour. Through this process, an EA complex in which glucose oxidase was adsorbed on the surface of graphene oxide was prepared. Then glutaraldehyde solution was added to a final concentration of 0.5% (w/v). Then, the mixture was stirred at 50° C. for 12 hours at 4° C. for sufficient crosslinking. Thereafter, the unreacted aldehyde group was capped by stirring at 200 rpm for 30 minutes with Tris buffer. After centrifugation, the supernatant was removed, washed with phosphate buffer, and stored at 4°C.

<준비예3> - 석출화제 및 가교결합제로 구조물에 항균효소가 3차원적으로 고정된 복합체 제조(EAPC 복합체)<Preparation Example 3>-Preparation of a complex with an antibacterial enzyme three-dimensionally immobilized on a structure with a precipitating agent and a crosslinking agent (EAPC complex)

인산 완충액(100 mM pH 7.0)에 준비한 그래핀옥사이드(GROs) 용액(1 mg/mL)과 글루코오스 산화효소(Glucose oxidase, GOx) 용액(10 mg/mL)을 2대1 부피비로 혼합한 후, 1시간 200 rpm으로 교반하였다. 이 과정을 통해 글루코오스 산화효소가 그래핀옥사이드의 표면에 흡착된 EA 복합체를 제조하였다. 이후 황산 암모늄 용액을 최종 농도 0.5g/㎖로 첨가하여 30분 동안 혼합한 후, 글루타르알데히드 용액을 최종 농도 0.5%w/v%가 되도록 첨가하였다. 그 뒤 충분하게 가교결합시키기 위하여 4℃ 에서 12시간 동안 50rpm으로 교반하였다. 이 후, 트리스 완충액으로 30분동안 200rpm으로 교반하여 반응하지 않은 알데히드 그룹을 캡핑(capping)하였다. 원심분리 후 상등액을 제거하고 인산완충액으로 세척 후 4 ℃에 보관하였다. After mixing the graphene oxide (GROs) solution (1 mg/mL) and glucose oxidase (GOx) solution (10 mg/mL) prepared in phosphate buffer (100 mM pH 7.0) in a 2 to 1 volume ratio, It was stirred at 200 rpm for 1 hour. Through this process, an EA complex in which glucose oxidase was adsorbed on the surface of graphene oxide was prepared. Thereafter, the ammonium sulfate solution was added at a final concentration of 0.5 g/ml and mixed for 30 minutes, and then the glutaraldehyde solution was added to a final concentration of 0.5% w/v%. Then, it was stirred at 50 rpm for 12 hours at 4°C to sufficiently crosslink. Thereafter, the unreacted aldehyde group was capped by stirring at 200 rpm for 30 minutes with Tris buffer. After centrifugation, the supernatant was removed, washed with phosphate buffer, and stored at 4°C.

<준비예4 ~ 8> - 석출화제의 농도를 달리하여 제조된 EAPC 복합체<Preparation Examples 4 to 8>-EAPC complex prepared by varying the concentration of precipitating agent

준비예3과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1과 같이 석출화제의 농도를 변경하여 EAPC 복합체를 제조하였다.Prepared in the same manner as in Preparation Example 3, the concentration of the precipitating agent was changed as shown in Table 1 to prepare an EAPC complex.

준비예4Preparation Example 4 준비예5Preparation Example 5 준비예6Preparation Example 6 준비예7Preparation Example 7 준비예8Preparation Example 8 석출화제 농도Precipitation agent concentration 0.1g/㎖0.1 g/ml 0.2g/㎖0.2 g/ml 0.3g/㎖0.3 g/ml 0.4g/㎖0.4 g/ml 0.6g/㎖0.6 g/ml

<실시예1> - 항균효소-구조물 복합체(EAPC 복합체) 고정된 멤브레인(EAPC membrane)평균공경이 0.45㎛이고, 두께가 100㎛이고, 평량이 70g/㎡인 PVDF 다공성 여재를 준비했다. 이후 농도가 2㎎/㎖인 도파민 하이드로 클로라이드와, 1㎎/㎖인 과요오드산 나트륨염(NaIO4)을 포함하는 도파민 용액을 PVDF 다공성 여재에 도포한 뒤 25℃에서 30분간 방치하여 폴리도파민(polydopamine, pDA) 코팅층을 형성시켰다. 인산완충액으로 세척하여 미코팅된 도파민 성분들을 제거했다. 이후 준비예3에서 제조된 EAPC 복합체를 포함하는 인산완충액을 진공여과법(vacuum filtration)으로 폴리도파민 코팅층이 형성된 다공성 여재 상부에 균일하게 도포한 후, 인산완충액(100 mM, pH 7.5)에 1시간 침지하여 폴리도파민코팅층과 항균효소-구조물 복합체(EAPC 복합체)와의 결합을 유도하였다. 이때 도포한 EAPC 복합체의 양은 EAPC 복합체가 GRO의 중량을 기준으로 막 단위면적당 0.1g/㎡의 함량으로 고정되도록 처리했고, 이후 트리스 완충액으로 처리하여 미반응된 작용기를 캡핑(capping)하여 항균활성을 갖는 멤브레인을 제조하였다.<Example 1>-Antimicrobial enzyme-structure complex (EAPC complex) A fixed membrane (EAPC membrane) has an average pore size of 0.45 μm, a thickness of 100 μm, and a PVDF porous media having a basis weight of 70 g/m 2 was prepared. Subsequently, a dopamine solution containing dopamine hydrochloride having a concentration of 2 mg/ml and sodium periodate (NaIO 4 ) having a concentration of 1 mg/ml was applied to the PVDF porous media, and then allowed to stand at 25° C. for 30 minutes for polydopamine ( A polydopamine (pDA) coating layer was formed. The uncoated dopamine components were removed by washing with phosphate buffer. Subsequently, the phosphate buffer solution containing the EAPC complex prepared in Preparation Example 3 was uniformly applied to the top of the porous media having a polydopamine coating layer formed by vacuum filtration, and then immersed in a phosphate buffer solution (100 mM, pH 7.5) for 1 hour. The binding of the polydopamine coating layer and the antibacterial enzyme-structure complex (EAPC complex) was induced. At this time, the amount of the EAPC composite applied was treated such that the EAPC composite was fixed at a content of 0.1 g/m 2 per unit area of membrane based on the weight of GRO, and then treated with Tris buffer solution to cap the unreacted functional groups to prevent antibacterial activity. A membrane having a membrane was prepared.

<실시예2 ~ 6> - EAPC 복합체 함량을 달리한 EAPC 멤브레인<Examples 2 to 6>-EAPC membrane with different EAPC complex content

실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 인산완충액 내 제조된 EAPC 복합체의 양을 달리하여 EAPC 복합체가 GRO의 중량을 기준으로 막 단위면적당 각각 0.02g/㎡(실시예2), 0.04g/㎡(실시예3), 0.06g/㎡(실시예4), 0.08g/㎡(실시예5), 0.14g/㎡(실시예6) 및 0.20g/㎡(실시예7)의 함량으로 고정된 항균활성을 갖는 멤브레인을 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, but the amount of the EAPC complex prepared in the phosphate buffer is different, and the EAPC complex is 0.02 g/m 2 per membrane unit area based on the weight of GRO (Example 2) and 0.04 g/m 2 (Example 3), fixed at contents of 0.06 g/m 2 (Example 4), 0.08 g/m 2 (Example 5), 0.14 g/m 2 (Example 6), and 0.20 g/m 2 (Example 7) A membrane with antibacterial activity was prepared.

<비교예1> - PVDF 멤브레인<Comparative Example 1>-PVDF membrane

폴리도파민 코팅과 항균효소-구조물 복합체 고정 등 어떠한 처리도 하지 않은 실시예1에서 사용된 PVDF 다공성 여재를 수처리용 멤브레인으로서 준비하였다.The PVDF porous media used in Example 1 without any treatment such as polydopamine coating and antimicrobial enzyme-structure complex fixation was prepared as a membrane for water treatment.

<비교예2> - 폴리도파민 코팅층 형성 PVDF 멤브레인<Comparative Example 2>-PVDF membrane formed with polydopamine coating layer

실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 폴리도파민 코팅층만 형성하고, 항균효소-구조물 복합체를 고정시키지 않은 수처리용 멤브레인을 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, but formed only a polydopamine coating layer, to prepare a membrane for water treatment without fixing the antimicrobial enzyme-structure complex.

<실험예 1> 항균효소-구조물 복합체의 효소활성 측정 <Experimental Example 1> Measurement of enzyme activity of antibacterial enzyme-structure complex

글루코오스 산화효소(Glucose oxidase, GOx)는 세균의 원형질막에 손상을 가하여 항균활성을 발현한다. 준비예1 내지 8에 따른 항균효소-구조물 복합체의 항균활성은 포도당의 가수분해로 생성되는 과산화수소가 퍼옥시다아제(horseradish peroxidase, HRP) 하에서 TMB와 반응하여 나타나는 흡광을 이용하여 측정하였다. 도 4 및 하기 표 1에 도시된 바와 같이 준비예1의 EA 복합체 및 준비예2의 EAC 복합체의 초기 효소 활성은 준비예3 내지 8의 EAPC 복합체에 대비하여 항균활성이 현저히 낮은 것을 확인할 수 있다.Glucose oxidase (GOx) exerts antibacterial activity by damaging the plasma membrane of bacteria. The antimicrobial activity of the antimicrobial enzyme-structure complexes according to Preparation Examples 1 to 8 was measured using absorbance that hydrogen peroxide produced by hydrolysis of glucose reacts with TMB under perradase (horseradish peroxidase, HRP). As shown in Figure 4 and Table 1 below, the initial enzymatic activity of the EA complex of Preparation Example 1 and the EAC complex of Preparation Example 2 can be confirmed to have significantly lower antibacterial activity compared to the EAPC complex of Preparation Examples 3 to 8.

준비예1Preparation Example 1 준비예2Preparation Example 2 준비예3Preparation Example 3 준비예4Preparation Example 4 준비예5Preparation Example 5 준비예6Preparation Example 6 준비예7Preparation Example 7 준비예8Preparation Example 8 초기 효소활성(unit/min/mg-GRO)Initial enzyme activity (unit/min/mg-GRO) 0.0340.034 0.0440.044 168168 1515 1111 106106 138138 139139

<실험예 2> - 멤브레인 항균 성능 평가 1도 4는 멤브레인의 항균성능 평가 방법을 나타낸 모식도이다. 실시예1과 비교예1에 따른 멤브레인 여과면에 모델 세균인 Pseudomonas aeruginosa (P.aeruginosa)를 부착한 후, 합성 하수 배지상에서 배양하여 세포 증식을 유도하였다. 6 시간 배양 후, SYTO® 9과 프로피디움 요오드화물 (propidium iodide, PI) 염색을 한 후 공초점 레이저 주사현미경 (confocal laser scanning microscopy, CLSM)을 통하여 P.aeruginosa 세균의 원형질막 손상을 확인하였다.<Experimental Example 2>-Membrane antibacterial performance evaluation 1 Fig. 4 is a schematic diagram showing a method for evaluating the antibacterial performance of a membrane. After attaching the model bacteria Pseudomonas aeruginosa ( P.aeruginosa ) to the membrane filtration surface according to Example 1 and Comparative Example 1, the cells were cultured on synthetic sewage medium to induce cell proliferation. After incubation for 6 hours, SYTO® 9 and propidium iodide (PI) staining were performed, and confocal laser scanning microscopy (CLSM) was used to confirm the plasma membrane damage of P.aeruginosa bacteria.

도 5 및 도 6은 6시간 배양 후, 멤브레인 표면에 부착된 P.aeruginosa 세균의 활성도를 CLSM 으로 관찰한 이미지이다. 활성을 유지하는 세균(live cell)은 SYTO® 9으로 염색되어 녹색형광을 나타낸다. 반면에 세포원형질막이 손상된 세균(damaged cell)은 PI로 염색되어 적색형광을 나타낸다. PVDF 멤브레인 대비 EAPC 멤브레인 표면에서 적색 형광을 보이는 세균의 개체수가 증가되어, EAPC 멤브레인의 현저히 우수한 항균성을 확인할 수 있다. 특히 도 6에서 확인할 수 있듯이 비교예1에 따른 멤브레인(PVDF) 표면에 생성된 생물막의 두께가 실시예1에 따른 멤브레인(EAPC(0.1)) 표면에 생성된 생물막 두께의 약 9.4배이었고, 비교예1에 따른 멤브레인에 형성된 생물막은 조밀하고 성숙한 구조임에 대비해 실시예1에 따른 멤브레인에 형성된 생물막은 성긴 구조의 생물막이 관찰되어, 세균의 원형질막 손상으로 인한 생물막의 형성이 억제되었음이 확인되었다.5 and 6 are images obtained by observing the activity of P.aeruginosa bacteria attached to the membrane surface after CL culture for 6 hours with CLSM. The active cells (live cells) are stained with SYTO® 9 to show green fluorescence. On the other hand, damaged cells of the cell plasma membrane are stained with PI and show red fluorescence. As the number of bacteria showing red fluorescence on the surface of the EAPC membrane is increased compared to the PVDF membrane, it is possible to confirm the outstanding antibacterial properties of the EAPC membrane. In particular, as can be seen in Figure 6, the thickness of the biofilm produced on the surface of the membrane (PVDF) according to Comparative Example 1 was about 9.4 times the thickness of the biofilm produced on the surface of the membrane (EAPC(0.1)) according to Example 1, and the comparative example While the biofilm formed on the membrane according to 1 was dense and mature, the biofilm formed on the membrane according to Example 1 was observed with a coarse structured biofilm, and thus it was confirmed that the formation of the biofilm due to bacterial plasma membrane damage was suppressed.

<실험예 3> - 멤브레인 항균 성능 평가 2<Experiment 3>-Membrane antibacterial performance evaluation 2

도 7은 멤브레인의 항균활성을 평가하는 다른 방법으로서, 정유량 (Constant flux) 운전에서의 막간 차압(trans-membrane pressure, TMP)을 통해 멤브레인의 항균성능을 평가하는 방법과 장치를 나타낸 모식도이다. 7 is another method for evaluating the antibacterial activity of a membrane, and is a schematic diagram showing a method and apparatus for evaluating the antimicrobial performance of a membrane through trans-membrane pressure (TMP) in constant flux operation.

도 7과 같은 장치에 멤브레인을 장착 후 각각에 20 L/㎡/h 정유량 운전조건으로 막간 차압(TMP)을 측정하였다. 구체적으로 항균처리가 되지 않은 PVDF 멤브레인에서 측정되는 TMP 값을 기준 (baseline)으로 대비해서 항균 멤브레인에서 측정되는 TMP가 낮을수록 막오염 항균 성능이 우수한 것으로 평가할 수 있다.After mounting the membrane in the apparatus shown in FIG. 7, the inter-membrane pressure difference (TMP) was measured under 20 L/m 2 /h constant flow operation conditions. Specifically, the TMP value measured on the PVDF membrane which is not antibacterially treated is compared with the baseline, and the lower the TMP measured on the antibacterial membrane, the better the membrane antibacterial performance.

* 실험예 3-1(모델 세균 * Experimental Example 3-1 (model bacteria Pseudomonas aeruginosaPseudomonas aeruginosa 사용) use)

비교예1(PVDF 멤브레인), 실시예1 내지 실시예3에 따른 멤브레인에 도 4의 방법을 통해 모델 세균인 Pseudomonas aeruginosa(P.aeruginosa)를 부착한 후, 합성 하수 배지상에서 6시간 배양하여 세포 증식을 유도한, 생물막이 이미 형성된 멤브레인을 도 7의 장치에 장착하였고, P.aeruginosa 에 의한 생물막이 형성된 멤브레인에 따른 TMP 결과를 도 8에 나타내었다. After attaching the model bacteria Pseudomonas aeruginosa ( P.aeruginosa ) to the membranes according to Comparative Example 1 (PVDF membrane), Examples 1 to 3 through the method of FIG. 4, the cells were cultured for 6 hours on a synthetic sewage medium to proliferate. It is driving, the biofilm was equipped with a preformed membrane to the device of Figure 7, showing the results of TMP on the membrane is due to P.aeruginosa biofilms formed in Fig.

도 8을 통해 확인할 수 있듯이, 비교예1에 따른 멤브레인은 10시간 경과 후 막간 차압이 5kPa에 도달했으나, 실시예1 및 실시예3에 따른 멤브레인은 각각 65시간, 30시간 경과 후 막간차압이 5kPa에 도달함을 통해 항균활성이 매우 우수하고, 장시간 운전해도 생물막에 따른 차압발생이 최소화됨을 알 수 있다.As can be seen through Figure 8, the membrane according to Comparative Example 1, the inter-membrane differential pressure reached 5 kPa after 10 hours elapsed, but the membranes according to Example 1 and Example 3 had an inter-membrane differential pressure of 5 kPa after 65 hours and 30 hours, respectively. It can be seen that the antimicrobial activity is very excellent through reaching, and the differential pressure generation due to the biofilm is minimized even after a long operation.

* 실험예 3-2(모델 세균 * Experimental Example 3-2 (model bacteria Staphylococcus aureus Staphylococcus aureus 사용use ))

비교예1(PVDF 멤브레인) 및 실시예1(EAPC 멤브레인)에 따른 멤브레인에 도 4의 방법을 통해 그람 양성균인 모델 세균 Staphylococcus aureus(S.aureus)를 부착한 후, 합성 하수 배지상에서 6시간 배양하여 세포 증식을 유도한, 생물막이 이미 형성된 멤브레인을 도 7의 장치에 장착하였고, S.aureus에 의한 생물막이 형성된 멤브레인에 따른 TMP 결과를 도 9에 나타내었다.After attaching the model bacteria Staphylococcus aureus (S.aureus) , which is a Gram-positive bacteria, to the membranes according to Comparative Example 1 (PVDF membrane) and Example 1 (EAPC membrane) through the method of FIG. 4, incubate for 6 hours on a synthetic sewage medium. The membrane in which the biofilm, which induced cell proliferation, was already formed, was mounted on the apparatus of FIG. 7, and the TMP result according to the membrane on which the biofilm was formed by S. aureus is shown in FIG.

도 9를 통해 확인할 수 있듯이, 17시간 연속 여과 후 비교예1의 PVDF 멤브레인의 TMP는 30kPa에 도달한 반면, EAPC 멤브레인의 TMP는 0.5kPa로 운전초기에 비해 그 증가가 미미하여, 현저히 우수한 항균활성이 발현되고 있음을 확인할 수 있다. As can be seen through FIG. 9, after 17 hours of continuous filtration, the TMP of the PVDF membrane of Comparative Example 1 reached 30 kPa, whereas the TMP of the EAPC membrane was 0.5 kPa, which was minimal compared to the initial stage of operation, resulting in remarkably excellent antibacterial activity. It can be confirmed that it is expressed.

<실험예 4> - 멤브레인 수투과도 평가<Experiment 4>-Membrane water permeability evaluation

비교예1, 실시예 1 내지 6에 따른 멤브레인에 대해 이하의 방법으로 수투과도를 측정하여 이를 하기 표 3 및 도 10에 나타내었다. For the membranes according to Comparative Example 1 and Examples 1 to 6, water permeability was measured by the following methods, and the results are shown in Table 3 and FIG. 10 below.

이때, 다양한 유량 조건에서 정유량 (Constant flux) 운전에서의 막간 차압(trans-membrane pressure, TMP)을 측정하고, 유량에 따른 막간 차압의 변화량을 측정하여 수투과 저항값을 도출하였다. 구체적으로, 비교예 및 실시예에 따른 수처리용 멤브레인을 수처리 모듈에 장착하고 증류수를 채운 뒤, 펌프를 통해 유량을 변화시키면서 TMP를 측정하였고 수투과도 저항은 다음과 같은 식으로 계산하였다.In this case, trans-membrane pressure (TMP) in constant flux operation under various flow conditions was measured, and a change in the inter-membrane pressure according to the flow was measured to derive a water permeation resistance value. Specifically, the membrane for water treatment according to Comparative Examples and Examples was mounted on a water treatment module and filled with distilled water, TMP was measured while changing the flow rate through a pump, and water permeability resistance was calculated by the following equation.

[식][expression]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 Rm = 수투과도 저항, △P= TMP, μ: 증류수의 점성=1, Flux: 유량)Where R m = water permeability resistance, ΔP = TMP, μ: viscosity of distilled water = 1, Flux: flow rate)

비교예1에 따른 PVDF 멤브레인을 기준으로 했을 때 측정된 수투과도 저항의 증가정도가 적을수록 다공성 여재에 도입된 항균효소-구조물 복합체에 기인한 수투과도 영향이 적다고 평가할 수 있다. Based on the PVDF membrane according to Comparative Example 1, it can be evaluated that the less the increase in the water permeability resistance measured, the less the water permeability due to the antimicrobial enzyme-structure complex introduced in the porous media.

실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 실시예5Example 5 실시예6Example 6 실시예7Example 7 비교예1Comparative Example 1 고정된 EAPC함량
(g/㎡)
Fixed EAPC content
(g/㎡)
0.10.1 0.020.02 0.040.04 0.060.06 0.080.08 0.140.14 0.200.20 00
수투과 저항(×1010m-1)Water permeation resistance (×10 10 m -1 ) 1.371.37 1.181.18 1.121.12 1.421.42 1.341.34 1.571.57 6.076.07 1.181.18

* 고정된 EAPC 함량은 GRO 중량 기준임.구체적으로 표 3과 도 10을 통해 확인할 수 있듯이, 비교예1에 따른 PVDF 멤브레인과 대비 시 항균효소-구조물 복합체가 다공성 여재에 도입된 경우에도 수투과에 따른 저항의 증가가 적다는 것을 확인할 수 있다. 다만, 항균효소-구조물 복합체가 도입된 함량이 과도한 실시예 7의 경우 실시예6에 대비해서 수투과저항이 증가한 것을 확인할 수 있다. * The fixed EAPC content is based on the GRO weight. Specifically, as can be seen through Table 3 and FIG. 10, when compared with the PVDF membrane according to Comparative Example 1, the antimicrobial enzyme-structure complex was introduced into the water permeable even when introduced into the porous media. It can be seen that the resulting increase in resistance is small. However, in the case of Example 7 in which the content of the antibacterial enzyme-structure complex was excessive, it was confirmed that the water permeation resistance increased compared to Example 6.

<실험예 5> - 멤브레인 표면관찰<Experiment 5>-Membrane surface observation

비교예1 ~ 2 및 실시예1 ~ 5에 따른 수처리용 멤브레인에 대해 주사전자현미경을 통해 멤브레인 상부면의 표면 사진을 촬영하였고, 그 결과를 도 10에 나타내었다.For the membranes for water treatment according to Comparative Examples 1 to 2 and Examples 1 to 5, a surface photograph of the upper surface of the membrane was taken through a scanning electron microscope, and the results are shown in FIG. 10.

도 10을 통해 확인할 수 있듯이 비교예1~2에 따른 멤브레인과 대비시 실시예 1 ~ 5에 따른 수처리용 멤브레인 표면에는 항균효소-구조물 복합체가 도입되어 고정되어 있는 것을 확인할 수 있다.As can be seen through Figure 10, it can be seen that the antimicrobial enzyme-structure complex is introduced and fixed on the surface of the membrane for water treatment according to Examples 1 to 5 when compared with the membranes according to Comparative Examples 1 to 2.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art to understand the spirit of the present invention can add elements within the scope of the same spirit. However, other embodiments may be easily proposed by changing, deleting, adding, or the like, but it will also be considered to be within the scope of the present invention.

Claims (13)

다공성 여재;
상기 다공성 여재의 표면 적어도 일부에 피복된 폴리도파민 코팅층; 및
상기 폴리도파민 코팅층을 통해 상기 다공성 여재에 고정된 항균효소-구조물 복합체;를 포함하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인.
Porous media;
A polydopamine coating layer coated on at least a portion of the surface of the porous media; And
An antimicrobial enzyme-structure complex fixed to the porous media through the polydopamine coating layer;
제1항에 있어서,
상기 다공성 여재는 평균공경이 0.1 nm ~ 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인.
According to claim 1,
The porous media is a membrane for water treatment having an antibacterial activity, characterized in that the average pore size is 0.1 nm ~ 10 ㎛.
제1항에 있어서,
상기 다공성 여재는 폴리비닐리덴 플루오라이드 (polyvinylidene fluoride), 폴리비닐알코올 (polyvinylalcohol), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 폴리메틸메타클릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리테트라플루오로에틸렌 (polytetrafluorethylene), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리술폰(polysulfone), 폴리 에테르 술폰(poly ether sulfone), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸 레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 산화 알루미늄(Al2O3), 탄화규소(Silicon Carbide), 질화규소(silicon nitride), 산화 지르코늄(ZrO2) 및 산화 타이타늄(TiO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물로 형성된 것을 특징으로 하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인.
According to claim 1,
The porous media is polyvinylidene fluoride, polyvinylalcohol, polyvinylacetate, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrroli Money (polyvinylpyrrolidone), polytetrafluoroethylene, polyimide, polyethylene oxide, polysulfone, poly ether sulfone, cellulose acetate, cellulose Acetate butylate (cellulose acetate butyrate), cellulose acetate propionate, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon carbide, silicon nitride, zirconium oxide (ZrO 2 ) and oxidation A membrane for water treatment having antibacterial activity, characterized in that it is formed of at least one compound selected from the group consisting of titanium (TiO 2 ).
제1항에 있어서,
상기 항균효소-구조물 복합체는 구조물의 표면 혹은 내부에 항균효소가 고정화된 것을 특징으로 하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인.
According to claim 1,
The antimicrobial enzyme-structure complex is a membrane for water treatment having antibacterial activity, characterized in that the antimicrobial enzyme is immobilized on the surface or inside of the structure.
제1항에 있어서,
상기 구조물은 탄소나노튜브, 그래핀, 그래핀옥사이드, 활성탄, 고분자나노섬유, 나노세공성입자, 실리카입자, 알루미늄입자, 은나노입자, 금나노입자, 자성나노입자 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인.
According to claim 1,
The structure is one selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, activated carbon, polymer nanofibers, nanoporous particles, silica particles, aluminum particles, silver nanoparticles, gold nanoparticles, magnetic nanoparticles, and zeolites. Membrane for water treatment having an antibacterial activity, characterized in that it contains the above.
제1항에 있어서,
상기 항균효소-구조물 복합체는 상기 다공성 여재 어느 일면의 외부 표면부에 고정되도록 구비된 것을 특징으로 하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인.
According to claim 1,
The antimicrobial enzyme-structure complex is a membrane for water treatment having antibacterial activity, characterized in that provided to be fixed to the outer surface portion of either side of the porous media.
제1항에 있어서,
상기 항균효소는 글루코스 산화효소, 피라노스 산화효소, 헥소스 산화효소, 갈락토스 산화효소, 콜레스테롤 산화효소, 잔틴 산화효소, 알코올 산화효소, 아릴 알코올 산화효소, 바닐릴 알코올 산화효소, 베라트릴 알코올 산화효소, NAD(P)H 산화효소, 굴로노락톤 산화효소, 피리독신 산화효소, 히드록시 산화효소, 콜린 산화효소, 글리세롤-3-포스페이트 산화효소, 아라비노-락톤 산화효소, 글리옥살 산화효소, 알데히드 산화효소, 옥살레이트 산화효소, 아릴 알데히드 산화효소, L-아미노산 산화효소, L-글루타메이트 산화효소, 폴리아민 산화효소, 히드록실아민 산화효소, 티올 산화효소, 글루타치온 산화효소, 시토크롬 C 산화효소, 알코올 탈수소효소 및 셀로비오스 탈수소효소로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 항균효소를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인.
According to claim 1,
The antibacterial enzymes include glucose oxidase, pyranose oxidase, hexose oxidase, galactose oxidase, cholesterol oxidase, xanthine oxidase, alcohol oxidase, aryl alcohol oxidase, vanyl alcohol oxidase, veratril alcohol oxidase , NAD(P)H oxidase, gulonolactone oxidase, pyridoxine oxidase, hydroxy oxidase, choline oxidase, glycerol-3-phosphate oxidase, arabino-lactone oxidase, glyoxal oxidase, aldehyde oxidation Enzyme, oxalate oxidase, aryl aldehyde oxidase, L-amino acid oxidase, L-glutamate oxidase, polyamine oxidase, hydroxylamine oxidase, thiol oxidase, glutathione oxidase, cytochrome C oxidase, alcohol dehydrogenase And Cellobiose dehydrogenase membrane for water treatment having an antibacterial activity, characterized in that it comprises at least one antibacterial enzyme selected from the group consisting of.
제1항에 있어서,
단위면적(㎡) 당 상기 항균효소-구조물 복합체의 구조물이 0.004 ~ 14 g의 함량으로 구비된 것을 특징으로 하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인.
According to claim 1,
A membrane for water treatment having antibacterial activity, characterized in that the structure of the antimicrobial enzyme-structure complex per unit area (㎡) is provided in an amount of 0.004 to 14 g.
제4항에 있어서,
상기 항균효소-구조물 복합체는 항균효소들이 가교결합되어 구비된 것을 특징으로 하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인.
According to claim 4,
The antimicrobial enzyme-structure complex is a membrane for water treatment having antimicrobial activity, characterized in that the antimicrobial enzymes are cross-linked.
제4항에 있어서,
상기 항균효소-구조물 복합체는 석출화제를 통해 석출된 항균효소들이 가교결합되어 구비된 것을 특징으로 하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인.
According to claim 4,
The antimicrobial enzyme-structure complex is a membrane for water treatment having antibacterial activity, characterized in that the antimicrobial enzymes precipitated through a precipitating agent are crosslinked.
(1) 다공성 여재 상에 도파민 용액을 처리하여 폴리도파민 코팅층을 형성시키는 단계; 및
(2) 폴리도파민 코팅층이 형성된 다공성 여재 상부에 항균효소-구조물 복합체를 포함하는 용액을 처리하여 항균효소-구조물 복합체를 폴리도파민 코팅층에 고정시키는 단계;를 포함하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인 제조방법.
(1) forming a polydopamine coating layer by treating the dopamine solution on the porous media; And
(2) fixing the antimicrobial enzyme-structure complex to the polydopamine coating layer by treating a solution containing an antimicrobial enzyme-structure complex on a porous media having a polydopamine coating layer formed thereon; a method for manufacturing a membrane for water treatment having antibacterial activity comprising .
제11항에 있어서,
상기 (2)단계는 상기 용액이 폴리도파민 코팅층이 형성된 다공성 여재를 일방향으로 통과하는 흐름이 형성되도록 수행되는 감압여과 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인 제조방법.
The method of claim 11,
The (2) step is a method for producing a membrane for water treatment with antibacterial activity, characterized in that it comprises a pressure-reduction filtration process in which the solution is formed so that a flow through the porous media having a polydopamine coating layer is formed in one direction.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 항균활성을 갖는 수처리용 멤브레인을 포함하는 수처리 모듈.A water treatment module comprising a membrane for water treatment having antibacterial activity according to any one of claims 1 to 10.
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