KR20210055999A - fiber filter and method of manufacturing the same and fluid purification apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a fiber filter having an antibacterial photocatalyst surface, a method for manufacturing the same, and a fluid purification device using the same. According to the present invention, the fiber filter comprises: a filter body in the form of a fabric sheet in which fiber yarns are accumulated to have a through hole; a transition metal adhesive layer bonded to the surface of the fiber yarn with a transition metal; a photocatalyst layer formed by oxidizing the transition metal adhesive layer on the transition metal adhesive layer; and silver nanoparticles dispersedly disposed in the photocatalyst layer. According to the fiber filter having an antibacterial photocatalyst surface, a method for manufacturing the same, and a fluid purification device using the same, provided is the advantage of improving the antibacterial properties of the fiber filter while improving the adhesion between the fiber yarn and the photocatalyst layer, and improving the light resistance and electromagnetic wave shielding performance of the photocatalyst layer.

Description

항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터와 그 제조방법 및 이를 이용한 유체 정화장치{fiber filter and method of manufacturing the same and fluid purification apparatus using the same}Fiber filter having an antimicrobial photocatalytic material surface, and a method for manufacturing the same, and a fluid purification apparatus using the same

본 발명은 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터와 그 제조방법 및 이를 이용한 유체 정화장치에 관한 것으로서, 상세하게는 섬유사에 대한 광촉매층의 부착성을 향상시킨 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터와 그 제조방법 및 이를 이용한 유체 정화장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fiber filter having an antimicrobial photocatalytic material surface, a method of manufacturing the same, and a fluid purification device using the same, and in detail, a fiber filter having an antimicrobial photocatalytic material surface having an antimicrobial photocatalytic material surface improving the adhesion of the photocatalytic layer to the fiber yarn, and the same It relates to a manufacturing method and a fluid purification device using the same.

공기 정화용으로 사용되는 섬유필터에 항균성을 높이기 위해 광촉매물질을 코팅처리한 방식이 이용되고 있고 국내 등록특허 제10-1351485호 등 다양하게 개시되어 있다.A method in which a photocatalytic material is coated in order to increase antibacterial properties on a fiber filter used for air purification is used, and variously disclosed such as Korean Patent No. 10-1351485.

또한, 고분자 물질로 여과 기능을 갖게 형성된 유연한 섬유 필터에 항균성과 광촉매 특성을 부여하기 위하여 섬유 필터에 은(Ag) 나노입자가 함유된 광촉매를 코팅하는 방식도 이용한다. In addition, a method of coating a photocatalyst containing silver (Ag) nanoparticles on the fiber filter is also used to impart antibacterial properties and photocatalytic properties to a flexible fiber filter formed with a filtration function of a polymer material.

그런데, 섬유 필터에 물리기상증착 방식으로 광촉매를 코팅하는 방식은 제조비용이 비싸며 필터 내부에는 코팅이 되지 않는 단점이 있고, 상대적으로 제조비용이 저렴한 졸-겔 코팅은 부착력이 약해서 쉽게 박리되는 단점이 있다. 또한, 수열합성, 화학기상증착 방식 등은 고온에서 진행해야 하므로 낮은 연화점을 갖는 고분자 재질의 섬유에는 적용할 수 없는 문제점이 있다. However, the method of coating the photocatalyst on the fiber filter by the physical vapor deposition method has the disadvantage that the manufacturing cost is high and the inside of the filter is not coated, and the sol-gel coating, which is relatively inexpensive, has the disadvantage of being easily peeled off due to weak adhesion. have. In addition, since hydrothermal synthesis and chemical vapor deposition must be performed at high temperatures, there is a problem that cannot be applied to fibers made of a polymer material having a low softening point.

또한, 유연한 섬유필터에 항균성 광촉매층을 코팅하는 방식으로서 섬유 표면과의 접착력을 강화시키기 위하여 유기접착물질인 실란(silane)계, 에폭시(epoxy)계, 아크릴(acryl)계 수지 등을 함유한 항균성 광촉매물질을 습식으로 코팅하는 방식도 있다. 이 경우 유기접착물질이 낮은 내광성을 가지므로 시간이 지남에 따라 광촉매 성능이 저하하며, 변형에 의한 박리현상이 발생하는 문제점이 있고, 코팅 공정상 항균성 광촉매 물질이 유기물질로 덮여져서 광촉매 성능을 떨어뜨리는 문제점이 있다.In addition, as a method of coating an antimicrobial photocatalyst layer on a flexible fiber filter, antibacterial properties containing organic adhesive materials such as silane-based, epoxy-based, and acryl-based resins are used to reinforce the adhesion to the fiber surface. There is also a method of wet coating a photocatalytic material. In this case, since the organic adhesive material has low light resistance, the photocatalyst performance deteriorates over time, and there is a problem that peeling occurs due to deformation, and the antibacterial photocatalyst material is covered with an organic material in the coating process, resulting in poor photocatalytic performance. There is a problem to drop.

또 다른 방식으로서 은과 광촉매 전구체 물질을 함유하는 용액을 기반으로 전기방사(electrospinning) 방식으로 표면이 항균성 광촉매층으로 덮인 섬유 필터를 구현하는 방식의 경우 항균성 광촉매층이 균일하게 코팅되지 않아서 박리현상이 심하거나 광촉매층이 섬유 물질에 묻혀서 광촉매 성능이 낮아지는 문제점이 있다.As another method, in the case of implementing a fiber filter whose surface is covered with an antimicrobial photocatalyst layer by electrospinning based on a solution containing silver and a photocatalyst precursor material, the antimicrobial photocatalyst layer is not uniformly coated, resulting in a peeling phenomenon. There is a problem in that the photocatalyst performance is degraded because it is severe or the photocatalyst layer is buried in the fibrous material.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 유연한 섬유 필터 표면에 광촉매층의 부착성과 내광성 및 전자파 차폐 성능을 모두 향상시킬 수 있는 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터와 그 제조방법 및 이를 이용한 유체 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was invented to improve the above problems, and a fiber filter having an antimicrobial photocatalytic material surface capable of improving both the adhesion of the photocatalyst layer to the surface of the flexible fiber filter, light resistance, and electromagnetic wave shielding performance, and a method for manufacturing the same, and the same It is an object of the present invention to provide a fluid purification device used.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터는 통공을 갖게 섬유사들이 집적되어 직물 시트 형태로 된 필터 본체와; 상기 섬유사의 표면에 전이금속으로 접착된 전이금속 접착층과; 상기 전이금속 접착층 상부에 상기 전이금속 접착층을 산화 처리하여 형성된 광촉매층과; 상기 광촉매층에 분산 배치된 은나노 입자;를 구비한다.In order to achieve the above object, a fiber filter having an antimicrobial photocatalytic material surface according to the present invention comprises: a filter body in the form of a fabric sheet by accumulating fiber yarns having through holes; A transition metal adhesive layer adhered to the surface of the fiber yarn with a transition metal; A photocatalyst layer formed by oxidizing the transition metal adhesive layer on the transition metal adhesive layer; It includes; silver nanoparticles dispersed and disposed in the photocatalyst layer.

바람직하게는 상기 전이금속 접착층은 상기 섬유사에 Ni로 형성된 제1전이금속 접착층과, 상기 제1전이 금속접착층 상부에 Ti로 형성된 제2전이금속 접착층을 구비하고, 상기 광촉매층은 상기 제2전이금속접착층을 산화처리하여 형성된다.Preferably, the transition metal adhesive layer includes a first transition metal adhesive layer formed of Ni on the fiber yarn, and a second transition metal adhesive layer formed of Ti on the first transition metal adhesive layer, and the photocatalyst layer is the second transition metal adhesive layer. It is formed by oxidizing the metal adhesive layer.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터의 제조방법은 가. 통공을 갖게 섬유사들로 집적된 필터 본체의 섬유사 표면에 전이금속으로 전이금속 접착층을 형성하는 단계와; 나. 상기 전이금속 접착층의 표면을 산화시켜 은 나노입자가 분산된 광촉매층을 형성하는 단계;를 포함한다.In addition, in order to achieve the above object, the method of manufacturing a fiber filter having an antimicrobial photocatalytic material surface according to the present invention is a. Forming a transition metal adhesive layer with a transition metal on the surface of the fiber yarns of the filter body integrated with the fiber yarns having through holes; I. And forming a photocatalyst layer in which silver nanoparticles are dispersed by oxidizing the surface of the transition metal adhesive layer.

바람직하게는 상기 가 단계에서 상기 필터 본체에 상기 전이금속 접착층을 형성하기 이전에 전처리하는 전처리과정을 포함하고, 상기 전처리 과정은 상기 필터본체를 습식 세정 한 후, 산을 기반으로 하는 식각액으로 표면을 미세하게 식각하는 단계와; 상기 필터 본체를 주석 이온액에 침지시켜 주석 이온을 표면에 부착하여 표면을 민감하게 처리하는 단계와; 상기 필터 본체를 팔라듐 이온액에 침지시켜 부착된 상기 주석 이온을 팔라듐 이온으로 환원시켜서 표면을 활성화시키는 단계와; 환원제 용액에 상기 필터본체를 침지시켜 팔라듐 금속씨앗층을 형성하는 단계;를 포함한다.Preferably, a pretreatment step of pretreating before forming the transition metal adhesive layer on the filter body in the affixing step is included, and the pretreatment step is after wet cleaning the filter body, and then the surface is cleaned with an acid-based etchant. Finely etching; Immersing the filter body in a tin ionic liquid to attach tin ions to the surface to sensitively treat the surface; Activating the surface by immersing the filter body in a palladium ionic liquid to reduce the attached tin ions to palladium ions; And forming a palladium metal seed layer by immersing the filter body in a reducing agent solution.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유체 정화장치는 전후방향으로 연통된 유로를 갖는 관체와; 상기 관체의 상부 및 하부에 장착되어 자외선 또는 가시광선을 출사하는 발광모듈과; 상기 관체의 길이방향을 따르는 유로의 중앙축을 기준으로 경사지게 상기 관체의 바닥면에서 천정으로 연장되게 설치되되 상기 유로의 연장방향을 따라 상호 이격되게 배치된 복수개의 상기 섬유필터와; 상기 관체내로 유체가 이송될 수 있는 송풍력을 발생하는 유속발생모듈;을 구비한다.In addition, in order to achieve the above object, the fluid purification apparatus according to the present invention includes: a tube body having a flow path communicated in the front and rear directions; A light-emitting module mounted on the upper and lower portions of the tube to emit ultraviolet or visible light; A plurality of the fiber filters installed to extend from the bottom surface of the tube to the ceiling inclined with respect to the central axis of the flow path along the longitudinal direction of the tube, and disposed to be spaced apart from each other along the extending direction of the flow path; And a flow rate generation module that generates a blowing force through which fluid can be transferred into the tube body.

본 발명에 따른 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터와 그 제조방법 및 이를 이용한 유체 정화장치에 의하면, 섬유사와 광촉매층 간의 부착력을 향상시키면서 섬유 필터의 항균성을 증진시키고, 광촉매층의 내광성 및 전자파 차폐성능도 향상시키는 장점을 제공한다.According to a fiber filter having an antimicrobial photocatalytic material surface according to the present invention, a method of manufacturing the same, and a fluid purification device using the same, the antibacterial property of the fiber filter is improved while improving the adhesion between the fiber yarn and the photocatalyst layer, and the light resistance and electromagnetic wave shielding performance of the photocatalyst layer It also provides the advantage of improving.

도 1은 본 발명에 따른 섬유필터를 개략적으로 나타내 보인 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 섬유필터의 제조과정을 나타내 보인 공정도이고,
도 3은 도 2의 필터 본체 형성과정을 통해 형성된 필터 본체의 사진이고,
도 4는 도 3의 확대사진이고,
도 5는 본 발명에 따른 섬유필터가 적용된 유체 정화장치를 나타내 보인 단면도이다.
1 is a view schematically showing a fiber filter according to the present invention,
2 is a process chart showing the manufacturing process of the fiber filter according to the present invention,
3 is a photograph of the filter body formed through the process of forming the filter body of FIG. 2,
4 is an enlarged photograph of FIG. 3,
5 is a cross-sectional view showing a fluid purification apparatus to which a fiber filter according to the present invention is applied.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터와 그 제조방법 및 이를 이용한 유체 정화장치를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a fiber filter having an antimicrobial photocatalytic material surface, a method of manufacturing the same, and a fluid purification apparatus using the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 섬유필터를 개략적으로 나타내 보인 도면이다.1 is a view schematically showing a fiber filter according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 섬유필터(10)는 필터 본체(20), 전이금속 접착층(40), 광촉매층(50) 및 은나노 입자(60)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the fiber filter 10 according to the present invention includes a filter body 20, a transition metal adhesive layer 40, a photocatalyst layer 50, and silver nanoparticles 60.

필터 본체(20)는 통공을 갖게 섬유사(30)들이 집적되어 직물 시트 형태로 되어 있다.The filter body 20 has a through hole, and the fiber threads 30 are integrated to form a fabric sheet.

필터 본체(20)는 고분자 물질, 탄소 소재, 금속 중 어느 하나를 전기방사, 멜트블로운(melt-blown) 등의 방식으로 생성되는 섬유사들이 무작위로 적층된 구조로 형성되어 섬유사(30)들 사이에 형성되는 통공 보다 큰 이물질을 걸러 줄 수 있다.The filter body 20 is formed in a structure in which fiber yarns generated by electrospinning any one of a polymer material, a carbon material, and a metal in a manner such as melt-blown are randomly stacked to form a fiber yarn 30 It is possible to filter foreign substances larger than the through holes formed between them.

전이금속 접착층(40)은 섬유사(30)의 표면에 전이금속으로 접착된 층이다.The transition metal adhesive layer 40 is a layer adhered to the surface of the fiber yarn 30 with a transition metal.

전이금속 접착층(40)은 Ti, Ni, Cu, Zn 중 적어도 하나로 형성된다.The transition metal adhesive layer 40 is formed of at least one of Ti, Ni, Cu, and Zn.

전이금속 접착층(40)은 상호 다른 이종의 소재로 복수의 층으로 형성될 수 있다. 바람직하게는 전이금속 접착층은 섬유사(30)에 니켈(Ni)로 형성된 제1전이금속 접착층과, 제1전이 금속접착층 상부에 티타늄(Ti)으로 형성된 제2전이금속 접착층으로 형성한다.The transition metal adhesive layer 40 may be formed of a plurality of layers of different materials. Preferably, the transition metal adhesive layer is formed of a first transition metal adhesive layer formed of nickel (Ni) on the fiber yarn 30 and a second transition metal adhesive layer formed of titanium (Ti) on the first transition metal adhesive layer.

광촉매층(50)은 전이금속 접착층(40) 상부에 상기 전이금속 접착층을 산화 처리하여 형성된 층이다. 전이금속 접착층(40)이 앞서 설명된 바와 같이 니켈(Ni)로 형성된 제1전이금속 접착층 위에 티타늄(Ti)으로 형성된 제2전이금속 접착층으을 갖는 구조로 형성되는 경우 광촉매층(50)은 티타늄(Ti)로 형성된 제2전이금속접착층을 산화처리하여 형성하면 된다.The photocatalyst layer 50 is a layer formed by oxidizing the transition metal adhesive layer on the transition metal adhesive layer 40. When the transition metal adhesive layer 40 is formed in a structure having a second transition metal adhesive layer formed of titanium (Ti) on the first transition metal adhesive layer formed of nickel (Ni) as described above, the photocatalyst layer 50 is titanium ( The second transition metal adhesive layer formed of Ti) may be formed by oxidation treatment.

한편, 광촉매층(50)이 광촉매인 이산화 티타늄(TiO2), NiO, ZnO 중 어느 하나로 형성된 경우 빛을 쪼이게 되면 표면에 전자(e-)와 정공(+ 전하를 가진 전자와 같은 거동을 하는 입자)이 생기게 되고 전자는 광촉매 표면에 있는 산소와 반응해서 슈퍼옥사이드 음이온(O2-)을 만든다. 또한 정공은 공기 속에 존재하고 있는 수분과 반응하여 하이드록실 라디칼(hydroxyl radical, 중성 OH)을 만들게 된다. 이 때 생성된 하이드록실 라디칼은 강력한 유기물질들을 산화분해 할 수 있는 능력이 매우 뛰어나기 때문에 공기 속에서 항상 존재하고 있는 악취물질, 바이러스, 박테리아 같은 세균 등을 분해하여 물과 이산화탄소로 바꾼다. 이러한 이유로 광촉매 반응은 주로 효과적으로 오염물질을 제거하기 위한 정화, 정수, 살균 등에 쓰이고 있다.On the other hand, when the photocatalyst layer 50 is formed of any one of photocatalysts such as titanium dioxide (TiO 2 ), NiO, and ZnO, when light is irradiated, electrons (e-) and holes (eg, electrons with positive charge) are formed on the surface. Particles) are formed, and electrons react with oxygen on the surface of the photocatalyst to form superoxide anions (O 2 -). In addition, holes react with moisture existing in the air to form hydroxyl radicals (neutral OH). Since the hydroxyl radicals generated at this time have excellent ability to oxidatively decompose powerful organic substances, they decompose odorous substances, viruses, bacteria, etc., which are always present in the air, and turn them into water and carbon dioxide. For this reason, photocatalytic reactions are mainly used for purification, water purification, and sterilization to effectively remove pollutants.

은나노 입자(60)는 광촉매층(50)에 분산 배치되어 있다.The silver nanoparticles 60 are dispersed and arranged in the photocatalyst layer 50.

은 나노 물질은 살균·항균 작용을 가지고 있다. 금속 상태의 은(Ag)이 산소 분자(O₂)와 결합하면서 산화작용이 강한 활성 산소를 내놓기 때문에 살균 작용을 하며, 은이 수분과 만나면 쉽게 은이온(Ag+)으로 되는데, 은 이온이 세균과 만나면 세균의 호흡을 관장하는 효소를 억제하기 때문에 항균 작용을 한다.Silver nanomaterials have bactericidal and antibacterial properties. Metallic silver (Ag) combines with oxygen molecules (O₂) and sterilizes because it releases active oxygen with a strong oxidizing effect. When silver meets moisture, it easily becomes silver ions (Ag+). When silver ions meet bacteria, bacteria It has an antibacterial action because it inhibits the enzymes that control the respiration of the body.

한편, 전이금속 접착층(40) 및 광촉매층(50)을 형성하는 Ni, Ti, Zn, NiO, TiO2, ZnO 는 전자파 차폐 성능도 뛰어나 섬유필터(10)이 전자파 차폐성능도 향상시킨다. On the other hand, Ni, Ti, Zn, NiO, TiO2, and ZnO forming the transition metal adhesive layer 40 and the photocatalytic layer 50 have excellent electromagnetic wave shielding performance, and the fiber filter 10 improves the electromagnetic wave shielding performance.

이하에서는 이러한 섬유필터(10)의 제조과정을 도 2를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process of the fiber filter 10 will be described with reference to FIG. 2.

먼저, 필터본체(20)를 형성한다(단계 110).First, the filter body 20 is formed (step 110).

필터 본체(20)는 고분자, 금속, 탄소 소재 중 어느 하나를 전기방사, 멜트블로운(melt-blown) 등의 방식으로 가는 섬유를 뽑아서 무작위로 적층하여 통공을 갖는 직물 시트 형태로 형성한다. 여기서, 섬유사(30)의 굵기는 직경 10um 이하, 통공의 크기는 1um 이내가 되게 형성되는 것이 바람직하다.The filter body 20 is formed in the form of a fabric sheet having perforations by randomly stacking fine fibers of any one of a polymer, metal, or carbon material by means of electrospinning, melt-blown, or the like. Here, it is preferable that the thickness of the fiber yarn 30 is 10 um or less in diameter, and the size of the through hole is 1 um or less.

필터 본체(20)를 형성하는 섬유사의 소재로서 고분자가 적용되는 경우 폴리에테르설폰(PES), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리아닐린(PANI), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 폴리젖산(PLA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐리덴플로우라이드(PVDF) 중 어느 하나가 적용될 수 있다. 또한, 필터 본체(20)를 형성하는 섬유사의 소재로서 금속이 적용되는 경우 구리, 니켈, 철, 알루미늄, 티타늄 중 어느 하나가 적용될 수 있고, 탄소소재가 적용되는 경우 흑연(graphite), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 산화그래핀(graphene oxide) 중 어느 하나가 적용될 수 있다.When a polymer is applied as a material of fiber yarn forming the filter body 20, polyethersulfone (PES), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyaniline (PANI), polyethylene oxide Any one of (PEO), polylactic acid (PLA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polycaprolactone (PCL), polystyrene (PS), and polyvinylidene fluoride (PVDF) may be applied. In addition, as the material of the fiber yarn forming the filter body 20, any one of copper, nickel, iron, aluminum, and titanium may be applied when a metal is applied, and when a carbon material is applied, graphite or carbon nanotubes Any one of (CNT), graphene, and graphene oxide can be applied.

필터 본체(20)는 필요 시 재료를 달리하거나 섬유 굵기를 달리하는 섬유층을 2개 이상 복수로 붙인 구조로 형성될 수 있다. 이 경우 하나 이상의 층은 지지층으로 이용할 수 있다.When necessary, the filter body 20 may be formed in a structure in which two or more fibrous layers having different materials or different fiber thicknesses are attached in plural. In this case, one or more layers may be used as a support layer.

다음은 필터 본체(20)의 섬유사(30) 표면을 세정, 식각, 활성화 및 금속씨앗층 형성 공정을 포함하는 전처리 공정을 수행한다(단계120).Next, a pretreatment process including cleaning, etching, activating, and forming a metal seed layer on the surface of the fiber yarn 30 of the filter body 20 is performed (step 120).

고분자와 같은 비금속성 물질의 표면에 금속을 코팅할 경우 금속과의 낮은 친화력으로 코팅이 되지 않거나 균일하지 않으므로 전처리 공정을 거치는 것이 바람직하다. 전처리 공정은 표면 세정, 표면 미세 식각(etching), 표면 민감화, 표면활성화, 금속씨앗층 형성 과정을 포함한다. When coating a metal on the surface of a non-metallic material such as a polymer, it is preferable to undergo a pretreatment process because the coating is not uniform or is not uniform due to low affinity with the metal. The pretreatment process includes surface cleaning, surface fine etching, surface sensitization, surface activation, and metal seed layer formation.

전처리 과정은 먼저, 필터 본체(20) 표면의 유분 등의 오염물질을 제거하기 위하여 습식 세정을 한 후, 산을 기반으로 하는 식각액으로 표면을 미세하게 식각하여 결합 기능기 형성 및 앵커효과(anchor effect) 등을 유도하고, 주석 이온액에 침지시켜 주석 이온을 표면에 부착하여 표면을 민감하게 만들고, 팔라듐(Pd) 이온액에 침지시켜 부착된 주석 이온을 팔라듐 이온으로 환원시켜서 표면을 활성화시킨 후, 환원제 용액에 침지시켜 팔라듐 금속씨앗층을 형성하여 도금 금속이온을 흡착할 수 있는 상태로 만드는 과정을 수행한다.In the pretreatment process, first, after wet cleaning to remove contaminants such as oil on the surface of the filter body 20, the surface is finely etched with an acid-based etchant to form a bonding functional group and an anchor effect. ), and immersed in tin ionic liquid to attach tin ions to the surface to make the surface sensitive, and immersed in palladium (Pd) ionic liquid to reduce the attached tin ions to palladium ions to activate the surface, By immersing in a reducing agent solution, a palladium metal seed layer is formed to make it a state capable of adsorbing plated metal ions.

이후, 전처리공정을 공정을 거친 필터본체(20)의 섬유사에 전이금속을 무전해/전해 도금하여 전이금속 접착층(40)을 형성한다(단계 130).Thereafter, the transition metal is electroless/electrolytically plated on the fiber yarn of the filter body 20 that has undergone the pretreatment process to form the transition metal adhesive layer 40 (step 130).

본 발명에 적용할 무전해 도금에 적합한 전이금속은 니켈(Ni), 구리(Cu) 등이며 각각 전이금속 전구체가 함유된 전해질을 구현하여 적용한다. 전이금속으로 니켈을 적용하는 경우 황산니켈, 염화니켈을 적용하고, 구리를 적용하는 경우 황산구리 등을 적용한다.Transition metals suitable for electroless plating to be applied to the present invention are nickel (Ni), copper (Cu), and the like, and each is applied by implementing an electrolyte containing a transition metal precursor. When nickel is applied as a transition metal, nickel sulfate and nickel chloride are applied, and when copper is applied, copper sulfate and the like are applied.

또한, 섬유사(30)의 표면 위의 1차로 형성된 무전해 니켈 혹은 구리 도금층 위에 티타늄으로 2차 전이금속을 형성하는 경우 황산티타닐을 포함하는 전해질을 이용하여 티타늄 전해 도금을 수행하면 된다. 생화학적 위해성을 배제하고 효율적인 광촉매 성능을 구현하기 위해서 가장 바람직한 방법은 앞서 설명된 바와 같이 니켈/티타늄으로 이중 증착된 전이금속 접착층을 적용하는 것이다.In addition, in the case of forming a secondary transition metal with titanium on the electroless nickel or copper plating layer primarily formed on the surface of the fiber thread 30, titanium electroplating may be performed using an electrolyte containing titanyl sulfate. In order to exclude biochemical hazards and realize efficient photocatalytic performance, the most preferable method is to apply a transition metal adhesive layer double-deposited with nickel/titanium as described above.

마지막으로 무전해 금속도금을 통해 구현된 전이금속 접착층(50)을 산화시키는 과정으로 항균성이 있는 은나노 입자 구현을 동시에 수행해야 하므로 은(Ag) 전구체를 함유한 물질을 기반으로 양극산화(anodizing), 화학전환(chemical conversion), 화학산화(chemical oxidation) 등으로 전이금속 접착층의 표면을 거의 대부분 산화시켜서 은 나노입자(60)가 표면에 분산된 전이금속 산화물을 기반으로 하는 항균성 광촉매층(50)을 형성한다(단계 140). Lastly, as the process of oxidizing the transition metal adhesive layer 50 implemented through electroless metal plating, it is necessary to implement silver nanoparticles with antibacterial properties at the same time, so anodizing based on a material containing a silver (Ag) precursor, An antimicrobial photocatalyst layer 50 based on a transition metal oxide in which silver nanoparticles 60 are dispersed on the surface by almost oxidizing the surface of the transition metal adhesive layer through chemical conversion and chemical oxidation. Form (step 140).

한편, 이러한 섬유 필터(10)이 제조과정에서 전이금속 별 광촉매 성능을 고려하여 섬유사(30) 표면과 접착되는 전이금속 접착층(40)의 소재로는 니켈, 구리가 적용될 수 있고, 광촉매층(50)은 티타늄, 니켈로 형성될 수 있다. 따라서, 섬유사(30) 표면에 도금된 니켈은 바로 산화공정을 수행하면 되고, 구리의 경우 추가로 티타늄이나 니켈을 도금한 후 산화공정을 수행하는 것이 바람직하며 이산화티타늄(TiO2)을 구현하고자 할 경우 니켈이나 구리층 위해 티타늄을 전해 도금 후 산화공정을 수행하는 것이 바람직하다. Meanwhile, in consideration of the photocatalytic performance of each transition metal in the manufacturing process of the fiber filter 10, nickel or copper may be applied as a material of the transition metal adhesive layer 40 that is adhered to the surface of the fiber yarn 30, and the photocatalyst layer ( 50) may be formed of titanium or nickel. Therefore, the nickel plated on the surface of the fiber yarn 30 can be directly subjected to an oxidation process, and in the case of copper, it is preferable to perform the oxidation process after additionally plating titanium or nickel. In this case, it is preferable to perform an oxidation process after electrolytic plating of titanium for a nickel or copper layer.

광촉매층(50)은 가시광선, 자외선 등의 광촉매 여기 광원의 높은 에너지 밀도에 대하여 내광성이 있으나 얇으면 하부의 섬유사(30)에 빛이 도달하여 광분해 현상을 유발하는 문제를 일으킬 수 있으므로 빛의 투과를 차단하기 위해 전이금속 접착층(40)을 포함한 광촉매층(50)까지의 두께는 500nm 이상이 적합하며 섬유사930)의 유연성 확보를 위해 섬유사(30) 굵기의 ½ 이하가 적합하다.The photocatalyst layer 50 has light resistance to high energy density of a photocatalytic excitation light source such as visible light or ultraviolet light, but if it is thin, light may reach the lower fiber yarn 30 and cause a photodecomposition phenomenon. In order to block transmission, the thickness of the photocatalyst layer 50 including the transition metal adhesive layer 40 is preferably 500 nm or more, and ½ or less of the thickness of the fiber yarn 30 is suitable to secure the flexibility of the fiber yarn 930).

이러한 섬유 필터(10)는 항균작용을 하는 은 나노 입자(60)가 표면에 분산된 TiO2나 NiO로 된 광촉매층(50)이 가시광선 및 자외선에 의해 여기되는 광촉매로서 기능을 하고 하부의 니켈이나 구리로 된 전이금속 접착층(40)은 섬유사(30)에 광촉매층(50)이 형성될 수 있도록 접착하고 지지하는 기능을 하며 가는 섬유사(30)가 무작위로 배치되어 구성된 직물 형태의 필터 본체(20)는 공기나 물 등의 유체 내에 포함된 제거해야 할 대상 중 필터 본체(20)의 섬유사(30) 들에 의해 형성되는 통공의 최소 크기 이상의 것을 여과하는 기능을 제공한다.The fiber filter 10 functions as a photocatalyst in which the photocatalyst layer 50 made of TiO 2 or NiO in which the silver nanoparticles 60 having antibacterial action are dispersed on the surface is excited by visible and ultraviolet rays, and The transition metal adhesive layer 40 made of or copper serves to bond and support the fiber yarn 30 so that the photocatalyst layer 50 can be formed, and a fabric-shaped filter composed by randomly placing the fine fiber yarns 30 The main body 20 provides a function of filtering more than the minimum size of a hole formed by the fiber threads 30 of the filter main body 20 among objects to be removed contained in a fluid such as air or water.

이러한 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터의 제조방법에 대한 제조 예를 이하에서 설명한다.A manufacturing example of a method of manufacturing a fiber filter having such an antimicrobial photocatalytic material surface will be described below.

[폴리에테르설폰(PES) 기반의 직물형태 필터 본체 제조][Manufacture of fabric-type filter body based on polyethersulfone (PES)]

- 100mL N-메틸피롤리돈 용매에 3g 폴리에테르설폰을 용해시켜 제조된 전기방사 용액을 금속 팁을 가지는 시린지에 옮겨 담고 양극을 연결하고 시린지로부터 20cm 떨어진 곳의 알루미늄 기판에 접지를 하고 상온에서 양단에 10kV 전압을 건 상태에서 방사용액 토출속도 0.5mL/hr 조건으로 20분간 방사시킨 후 공기 중에서 건조시켜서 1um 이하 굵기의 섬유사로 구성된 필터 본체(20)를 제조하였고, 제조된 필터 본체(20)에 대한 사진이 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.-Transfer the electrospinning solution prepared by dissolving 3g polyethersulfone in 100mL N-methylpyrrolidone solvent into a syringe with a metal tip, connect the positive electrode, ground the aluminum substrate 20cm away from the syringe, and both ends at room temperature. A filter body 20 composed of a fiber yarn having a thickness of 1 μm or less was prepared by spinning in the air for 20 minutes at a spinning solution discharge rate of 0.5 mL/hr while applying a voltage of 10 kV to the filter body 20. Pictures for are shown in FIGS. 2 and 3.

[전이금속 접촉층 제조][Manufacture of transition metal contact layer]

- 제조된 PES 기반 필터 본체(20)를 음이온 세정제(알칼리염 또는 암모늄염의 합성화합물이 음이온으로 되어 있는 세정제)인 Alconox®를 초순수 물에 10g/L 농도 수준으로 용해시킨 세정액에 초음파로 10분 세정하고 초순수 물에 10분 세정한 후, 과망간산칼륨(KMnO4) 10mM(mole), 85% 인산 7.5M(mole)로 구성된 표면식각용 수용액에 10분 동안 초음파 처리하고, 초순수물에 10분 동안 초음파 세정한 이후, 36% 염산 80ml/L(liter), 염화주석 20g/L로 구성된 표면민감화 수용액에 20분 동안 침지시키고, 36% 염산 200ml/L, 염화팔라듐 0.25g/L로 구성된 표면활성화 수용액에 30분 동안 침지시키고, 환원성 하이포아인산나트륨 25g/L 수용액에 1분 침지시켜 금속씨앗층을 형성하는 전처리 과정을 수행한 후, 황산니켈 25g/L, 하이포아인산나트륨 25g/L, 구연산 25g/L로 구성된 니켈 무전해 도금용 수용액을 70℃로 승온시키고, 1M(mole) NaOH 수용액으로 pH 5.0 으로 조정한 후 필터 본체(20)를 3분 동안 침지시켜 Ni을 무전해 도금하고 초순수물로 세정 후, 황산티타닐 25g/L, 구연산암모늄 50g/L, 황산암모늄 50g/L, 엘아스파릭산(L-asparic acid) 10g/L, 에틸렌디아민사아세트산(EDTA) 10g/L, 붕산 30g/L, 티오요소 10g/L로 구성된 티타늄 전해 도금용 수용액을 90℃로 승온시킨 후 암모니아수를 이용해 pH 4.5로 조정한 후 탄소봉 양극, 니켈 도금 섬유 필터를 음극으로 연결한 후 전류밀도 30A/dm2 수준으로 1시간 동안 필터본체(20)에 티타늄 전해 도금을 실시하고 초순수 물로 세정하였다. 최종적으로 PES 섬유사(30) 표면에 각각 0.5um, 2um 내외 두께의 Ni/Ti 전이금속 접착층(40)을 제조하였다.-The manufactured PES-based filter body 20 is cleaned with ultrasonic waves for 10 minutes in a cleaning solution in which Alconox®, an anion cleaning agent (a cleaning agent in which an alkali salt or a synthetic compound of an ammonium salt is an anion), is dissolved in ultrapure water at a concentration of 10 g/L. After washing in ultrapure water for 10 minutes, ultrasonic treatment in an aqueous solution for surface etching consisting of potassium permanganate (KMnO 4 ) 10mM (mole) and 85% phosphoric acid 7.5M (mole) for 10 minutes, and ultrasonication in ultrapure water for 10 minutes After washing, immersion in a surface-sensitive aqueous solution consisting of 36% hydrochloric acid 80ml/L(liter) and tin chloride 20g/L for 20 minutes, and a surface-activating aqueous solution consisting of 36% hydrochloric acid 200ml/L and palladium chloride 0.25g/L. After performing a pretreatment process of forming a metal seed layer by immersing for 30 minutes and immersing in a reducing sodium hypophosphite 25g/L aqueous solution for 1 minute, nickel sulfate 25g/L, sodium hypophosphite 25g/L, citric acid 25g/L The configured nickel electroless plating aqueous solution was heated to 70°C, adjusted to pH 5.0 with 1M (mole) NaOH aqueous solution, and then immersed in the filter body 20 for 3 minutes to electrolessly plate Ni and washed with ultrapure water. Titanium sulfate 25g/L, ammonium citrate 50g/L, ammonium sulfate 50g/L, L-asparic acid 10g/L, ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) 10g/L, boric acid 30g/L, thiourea After heating the titanium electrolytic plating aqueous solution consisting of 10g/L to 90℃, adjusting the pH to 4.5 with ammonia water, connecting the carbon rod anode and the nickel plated fiber filter to the cathode, and then filter the current density at a current density of 30A/dm2 for 1 hour. The body 20 was electroplated with titanium and washed with ultrapure water. Finally, a Ni/Ti transition metal adhesive layer 40 having a thickness of 0.5 μm and 2 μm was prepared on the surface of the PES fiber yarn 30, respectively.

[Ti 금속층의 산화 및 은 이온 환원을 통한 은나노입자 분산형 TiO2 광촉매층 제조] [Preparation of silver nanoparticle dispersion type TiO 2 photocatalyst layer through oxidation of Ti metal layer and reduction of silver ions]

- Ti 전이금속 접착층(40)의 양극산화를 위해 불화암모늄 0.3M(mole), 인산 0.1M(mole), 초순수물 20ml/L, 질산은 0.1mM(mole)로 구성된 에틸렌글리콜 전해액에 양극에 연결된 Ti 전이 금속 접착층(40) 표면이 드러난 섬유 필터와 음극에 연결된 백금전극을 침지시킨 후, 직류전압 30V, 전류밀도 0.75A/dm2 조건에서 30분 동안 티타늄 양극산화를 실시한 후 초순수 물로 세정하고, 필터본체(20)를 90℃ 조건에서 3시간 동안 진공 건조하였다. 필터본체(20)의 섬유사(30) 표면에 두께 2um, 홀직경 80nm 수준의 은(Ag) 도핑 TiO2 나노튜브에러이(nanotube array)로 된 광촉매층(50)이 형성되었다. -Ti connected to the anode to an ethylene glycol electrolyte consisting of 0.3M (mole) of ammonium fluoride, 0.1M (mole) of phosphoric acid, 20ml/L of ultrapure water, and 0.1mM (mole) of silver nitrate for the anodic oxidation of the Ti transition metal adhesive layer 40 After immersing the fiber filter with the surface of the transition metal adhesive layer 40 and the platinum electrode connected to the cathode, anodizing titanium for 30 minutes at a DC voltage of 30V and a current density of 0.75A/dm2, washing with ultrapure water, and washing the filter body (20) was vacuum-dried at 90° C. for 3 hours. A photocatalyst layer 50 made of a silver (Ag) doped TiO 2 nanotube array having a thickness of 2 μm and a hole diameter of 80 nm was formed on the surface of the fiber yarn 30 of the filter body 20.

[TiO2 광촉매층 표면에 은 나노입자 분산 구현][Realization of dispersion of silver nanoparticles on the surface of TiO2 photocatalyst layer]

- 한편, 광촉매층(50)은 불화암모늄 0.3M(mole), 인산 0.1M(mole), 초순수물 20ml/L로 구성된 전해액으로 Ti 전이 금속 접착층(40)에 대해 양극산화를 실시하여 형성하고, 은 나노입자(60)를 TiO2 광촉매층(50)에 후속공정을 통해 분산되게 형성할 수 있다. 이 경우 질산은 0.1mM 농도 수용액을 60℃로 가열한 후 10mM 시트르산삼나트륨 100ml/L을 방울방울 첨가하고, 90℃로 승온시킨 후 0.1M(mole) 수산화나트륨 수용액으로 pH 10.5 로 조정한 수용액에 Ti 양극산화가 완료된 직후의 TiO2 표면을 갖는 필터본체(20)를 1분간 침지시키고 건진 후 초순수 물로 세정하여 은 나노입자를 TiO2 광촉매층(50)에 부착한 후 90℃ 조건에서 3시간 진공 건조하였다.-On the other hand, the photocatalyst layer 50 is formed by anodizing the Ti transition metal adhesive layer 40 with an electrolyte composed of 0.3M (mole) of ammonium fluoride, 0.1M (mole) of phosphoric acid, and 20ml/L of ultrapure water, The silver nanoparticles 60 may be formed to be dispersed in the TiO 2 photocatalyst layer 50 through a subsequent process. In this case, a 0.1mM aqueous solution of silver nitrate was heated to 60℃, then 100ml/L of 10mM trisodium citrate was added dropwise, the temperature was raised to 90℃, and then Ti was added to the aqueous solution adjusted to pH 10.5 with 0.1M (mole) sodium hydroxide aqueous solution. The filter body 20 having the TiO 2 surface immediately after the completion of the anodic oxidation was immersed for 1 minute, washed and washed with ultrapure water, and the silver nanoparticles were attached to the TiO2 photocatalyst layer 50, followed by vacuum drying at 90°C for 3 hours. .

이하에서는 이러한 섬유필터가 적용된 유체 정화장치를 도 5를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a fluid purification apparatus to which such a fiber filter is applied will be described with reference to FIG. 5.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 유체 정화장치(200)는 관체(210), 발광모듈(220), 섬유필터(10) 및 팬(240)을 구비한다.Referring to FIG. 5, the fluid purification apparatus 200 according to the present invention includes a tube body 210, a light emitting module 220, a fiber filter 10, and a fan 240.

관체(210)는 전후방향으로 관통되게 연통된 유로를 갖게 형성되어 있다.The tube body 210 is formed to have a flow path through which it is communicated in the front-rear direction.

관체(210)는 사각관 형태로 형성된 것이 적용될 수 있다.The tube body 210 may be formed in a square tube shape.

발광모듈(220)은 관체(210)의 상부 및 하부의 내측면 즉, 천정과 바닥에 길이방향을 따라 장착되어 자외선 또는 가시광선을 유로 내로 출사한다. 발광모듈(220)은 광촉매층(50)을 여기하는 여기광원으로서 적용된 것으로서, 바람직하게는 250~500nm 파장 대역의 광을 출사하는 것을 적용한다. The light emitting module 220 is mounted along the longitudinal direction on the inner surfaces of the upper and lower portions of the tube body 210, that is, the ceiling and the floor, and emits ultraviolet rays or visible rays into the flow path. The light emitting module 220 is applied as an excitation light source that excites the photocatalyst layer 50, and preferably emits light in a wavelength band of 250 to 500 nm.

일 예로서, 발광모듈(220)은 관체(210) 상부에 257nm 파장의 광을 출사하는 UV-C LED로 배열하고, 관체(210) 하부에 365nm 파장의 광을 출사하는 UV-A LED 가 배열되게 구축할 수 있다.As an example, the light emitting module 220 is arranged as a UV-C LED emitting light of a wavelength of 257 nm above the tube body 210, and a UV-A LED emitting light of a wavelength of 365 nm below the tube body 210 is arranged. Can be built.

섬유필터(10)는 관체(210)의 길이방향을 따르는 유로의 중앙축을 기준으로 경사지게 관체(210)의 바닥면에서 천정으로 연장되게 설치되어 있다. 섬유필터(10)들은 유로의 연장방향을 따라 상호 이격되게 복수개가 배치되어 있다. 섬유필터(10)의 경사각도는 바닥면과의 사이에 형성되는 사이각(a)이 25 내지 65도 각도가 되게 적용하는 것이 바람직하다. 여기서, 사이각(a)이 65도를 초과하게 되면 섬유필터(10) 간격이 매우 좁아져서 효율적으로 빛을 조사받지 못해 광촉매 활성화가 되지 않고 섬유필터(10)를 불필요하게 많이 배치해야 하는 단점이 있다. 또한, 사이각(a)이 25도 미만이면 섬유필터(10)의 배치 가능 개수가 여과 기능을 적절히 수행할 수 없을 만큼 줄어드는 단점이 있다.The fiber filter 10 is installed so as to extend from the bottom surface of the tube body 210 to the ceiling inclined with respect to the central axis of the flow path along the longitudinal direction of the tube body 210. A plurality of fiber filters 10 are disposed to be spaced apart from each other along the extending direction of the flow path. It is preferable to apply the inclination angle of the fiber filter 10 so that the interposition angle (a) formed between the bottom surface is 25 to 65 degrees. Here, when the angle (a) exceeds 65 degrees, the distance between the fiber filters 10 is very narrow, so that the photocatalyst cannot be efficiently irradiated. have. In addition, if the angle (a) is less than 25 degrees, there is a disadvantage that the number of possible arrangements of the fiber filters 10 is reduced so that the filtering function cannot be properly performed.

한편, 직물 형태의 섬유필터(10)의 이격 간격은 상부에서 투영시 인접된 섬유필터가 일부 중첩되게 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 섬유필터(10)의 통공 크기가 상호 다른 것을 적용하는 경우 유체가 유입되는 관체(210) 입구 쪽은 통공 크기가 상대적으로 큰 것을 적용하여 항균 및 여과기능 효율이 높게 하고, 관체(210) 출구 쪽은 통공 크기를 작게 하여 항균 및 광촉매 기능 효율이 높게 하는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable to arrange the adjacent fiber filters to partially overlap each other when projecting from the upper part of the separation interval of the fabric-shaped fiber filter 10. In addition, when a fiber filter 10 having different pore sizes is applied, a relatively large pore size is applied to the inlet side of the pipe body 210 into which the fluid flows, thereby increasing the antibacterial and filtering function efficiency, and the pipe body 210 It is preferable to increase the antibacterial and photocatalytic function efficiency by reducing the pore size at the outlet side.

팬(240)은 유체가 이송될 수 있는 송풍력을 발생하는 유속발생모듈의 예로서 적용된 것으로서, 관체(210)의 후방에 설치되어 유체가 이송되는 흡입력을 후방으로 발생할 수 있게 설치되어 있다.The fan 240 is applied as an example of a flow rate generation module that generates a blowing force through which a fluid can be transferred, and is installed at the rear of the tube body 210 to generate a suction force through which the fluid is transferred.

도시된 예와 다르게 함체(210)의 전방에서 후방으로 송풍력이 발생하도록 함체(210) 선단에 팬이 설치될 수 있음은 물론이다.It goes without saying that a fan may be installed at the front end of the enclosure 210 to generate a blowing force from the front to the rear of the enclosure 210 unlike the illustrated example.

이와는 다르게 유체로서 액체가 적용되는 경우 유속발생모듈로서 펌프가 적용될 수 있음은 물론이다. In contrast, when a liquid is applied as a fluid, a pump can be applied as a flow rate generating module.

이상에서 설명된 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터와 그 제조방법 및 이를 이용한 유체 정화장치에 의하면, 섬유사와 광촉매층 간의 부착력을 향상시키면서 섬유 필터의 항균성을 증진시키고, 광촉매층의 내광성 및 전자파 차폐성능도 향상시키는 장점을 제공한다.According to the fiber filter having the surface of the antimicrobial photocatalyst material described above, the manufacturing method thereof, and the fluid purification device using the same, the antibacterial property of the fiber filter is improved while improving the adhesion between the fiber yarn and the photocatalyst layer, and the light resistance and electromagnetic wave shielding performance of the photocatalyst layer It also provides the advantage of improving.

10: 섬유필터 20: 필터 본체
30: 섬유사 40: 전이금속 접착층
50: 광촉매층 60: 은나노 입자
10: fiber filter 20: filter body
30: fiber yarn 40: transition metal adhesive layer
50: photocatalyst layer 60: silver nanoparticles

Claims (8)

통공을 갖게 섬유사들이 집적되어 직물 시트 형태로 된 필터 본체와;
상기 섬유사의 표면에 전이금속으로 접착된 전이금속 접착층과;
상기 전이금속 접착층 상부에 상기 전이금속 접착층을 산화 처리하여 형성된 광촉매층과;
상기 광촉매층에 분산 배치된 은나노 입자;를 구비하는 것을 특징으로 하는 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터.
A filter body in the form of a fabric sheet by accumulating fiber yarns having through holes;
A transition metal adhesive layer adhered to the surface of the fiber yarn with a transition metal;
A photocatalyst layer formed by oxidizing the transition metal adhesive layer on the transition metal adhesive layer;
A fiber filter having an antimicrobial photocatalytic material surface comprising; silver nanoparticles dispersed and disposed in the photocatalytic layer.
제1항에 있어서, 상기 전이금속 접착층은 상기 섬유사에 Ni로 형성된 제1전이금속 접착층과, 상기 제1전이 금속접착층 상부에 Ti로 형성된 제2전이금속 접착층을 구비하고,
상기 광촉매층은 상기 제2전이금속접착층을 산화처리하여 형성된 것을 특징으로 하는 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터.
The method of claim 1, wherein the transition metal adhesive layer includes a first transition metal adhesive layer formed of Ni on the fiber yarn, and a second transition metal adhesive layer formed of Ti on the first transition metal adhesive layer,
The photocatalyst layer is a fiber filter having an antimicrobial photocatalytic material surface, characterized in that formed by oxidizing the second transition metal adhesive layer.
가. 통공을 갖게 섬유사들로 집적된 필터 본체의 섬유사 표면에 전이금속으로 전이금속 접착층을 형성하는 단계와;
나. 상기 전이금속 접착층의 표면을 산화시켜 은 나노입자가 분산된 광촉매층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터의 제조방법.
end. Forming a transition metal adhesive layer with a transition metal on the surface of the fiber yarns of the filter body integrated with the fiber yarns having through holes;
I. Oxidizing the surface of the transition metal adhesive layer to form a photocatalyst layer in which silver nanoparticles are dispersed.
제3항에 있어서, 상기 가 단계에서 상기 필터 본체에 상기 전이금속 접착층을 형성하기 이전에 전처리하는 전처리과정을 포함하고,
상기 전처리 과정은 상기 필터본체를 습식 세정 한 후, 산을 기반으로 하는 식각액으로 표면을 미세하게 식각하는 단계와;
상기 필터 본체를 주석 이온액에 침지시켜 주석 이온을 표면에 부착하여 표면을 민감하게 처리하는 단계와;
상기 필터 본체를 팔라듐 이온액에 침지시켜 부착된 상기 주석 이온을 팔라듐 이온으로 환원시켜서 표면을 활성화시키는 단계와;
환원제 용액에 상기 필터본체를 침지시켜 팔라듐 금속씨앗층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터의 제조방법.
The method of claim 3, comprising a pretreatment step of pretreating before forming the transition metal adhesive layer on the filter body in the step of adding,
The pretreatment process includes the steps of wet cleaning the filter body and then finely etching the surface with an acid-based etchant;
Immersing the filter body in a tin ionic liquid to attach tin ions to the surface to sensitively treat the surface;
Immersing the filter body in a palladium ionic liquid to reduce the attached tin ions to palladium ions to activate the surface;
Forming a palladium metal seed layer by immersing the filter body in a reducing agent solution; method for manufacturing a fiber filter having an antimicrobial photocatalytic material surface comprising a.
제3항에 있어서, 상기 가단계는
가-1. 전기방사에 의해 폴리에테르설폰 소재의 섬유사로 형성된 상기 필터 본체를 초순수 물에 음이온 세정제를 10g/L 농도 수준으로 용해시킨 세정액에 초음파 처리하고 초순수 물에서 세정한 후, 과망간산칼륨(KMnO4) 10mM(mole), 85% 인산 7.5M(mole)로 구성된 표면식각용 수용액에 초음파 처리하고, 초순수물에서 초음파처리한 이후 36% 염산 80ml/L(liter), 염화주석 20g/L로 구성된 표면민감화 수용액에 침지시키고, 이후 36% 염산 200ml/L, 염화팔라듐 0.25g/L로 구성된 표면활성화 수용액에 침지시킨 다음, 환원성 하이포아인산나트륨 25g/L 수용액에 침지시켜 금속씨앗층을 형성하는 전처리 단계와;
가-2. 황산니켈 25g/L, 하이포아인산나트륨 25g/L, 구연산 25g/L로 구성된 니켈 무전해 도금용 수용액을 70℃로 승온시키고 1M(mole) NaOH 수용액으로 pH 5.0 으로 조정한 후 상기 무전체 도금용 수용액으로 상기 전처리 단계를 거친 필터본체를 무전해 도금하여 제1전이금속 접착층을 형성하는 단계와;
가-3. 상기 제1전이 금속접착층이 형성된 상기 필터 본체를 초순수물로 세정 후, 황산티타닐 25g/L, 구연산암모늄 50g/L, 황산암모늄 50g/L, 엘아스파릭산(L-asparic acid) 10g/L, 에틸렌디아민사아세트산(EDTA) 10g/L, 붕산 30g/L, 티오요소 10g/L로 구성된 티타늄 전해 도금용 수용액을 90℃로 승온시킨 후 암모니아수를 이용해 pH 4.5로 조정한 후 상기 티타늄 전해 도금용 수용액으로 티타늄 전해 도금과정을 거쳐 상기 제1전이 금속접착층 상부에 티타늄(Ti)로 된 제2전이 금속접착층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터의 제조방법.
The method of claim 3, wherein the temporary step
A-1. The filter body formed of fiber yarn made of polyethersulfone by electrospinning was ultrasonicated in a cleaning solution in which an anion detergent was dissolved in ultrapure water at a concentration of 10 g/L, and after washing in ultrapure water, potassium permanganate (KMnO 4 ) 10mM ( mole), 85% phosphoric acid 7.5M (mole). After sonication in ultrapure water, a surface-sensitive aqueous solution consisting of 36% hydrochloric acid 80ml/L(liter) and tin chloride 20g/L A pretreatment step of immersing and then immersing in a surface-activated aqueous solution consisting of 36% hydrochloric acid 200ml/L and palladium chloride 0.25g/L, and then immersing in a reducing sodium hypophosphite 25g/L aqueous solution to form a metal seed layer;
A-2. A nickel electroless plating aqueous solution consisting of 25 g/L of nickel sulfate, 25 g/L of sodium hypophosphite, and 25 g/L of citric acid is heated to 70° C. and adjusted to pH 5.0 with 1M (mole) NaOH aqueous solution, and then the electroless plating aqueous solution Forming a first transition metal adhesive layer by electroless plating the filter body that has undergone the pretreatment step;
A-3. After washing the filter body on which the first transition metal adhesive layer is formed with ultrapure water, 25 g/L of titanyl sulfate, 50 g/L of ammonium citrate, 50 g/L of ammonium sulfate, 10 g/L of L-asparic acid, The titanium electrolytic plating aqueous solution consisting of 10 g/L of ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA), 30 g/L of boric acid, and 10 g/L of thiourea is heated to 90°C and then adjusted to pH 4.5 with aqueous ammonia, and the aqueous solution for electrolytic plating of titanium. And forming a second transition metal adhesive layer made of titanium (Ti) on the first transition metal adhesive layer through a titanium electroplating process.
제5항에 있어서, 상기 나단계는
불화암모늄 0.3M(mole), 인산 0.1M(mole), 초순수물 20ml/L, 질산은 0.1mM(mole)로 구성된 에틸렌글리콜 전해액으로 상기 제2전이 금속 접착층에 대해 양극산화를 실시하여 광촉매층을 형성하는 것을 특징으로 하는 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터의 제조방법.
The method of claim 5, wherein step B is
A photocatalyst layer is formed by anodizing the second transition metal adhesive layer with an ethylene glycol electrolyte consisting of 0.3M (mole) of ammonium fluoride, 0.1M (mole) of phosphoric acid, 20ml/L of ultrapure water, and 0.1mM (mole) of silver nitrate. Method for producing a fiber filter having an antimicrobial photocatalytic material surface, characterized in that.
제5항에 있어서, 상기 나 단계는
나-1. 불화암모늄 0.3M(mole), 인산 0.1M(mole), 초순수물 20ml/L로 구성된 전해액으로 상기 제2전이 금속 접착층에 대해 양극산화를 실시하여 광촉매층을 형성하는 단계와;
나-2. 질산은 0.1mM(mole) 농도 수용액을 60℃로 가열한 후 10mM(mole) 시트르산삼나트륨 100ml/L을 첨가하고, 90℃로 승온시킨 후 0.1M(mole) 수산화나트륨 수용액으로 pH 10.5로 조정한 상태에서 상기 필터본체를 침지시키고 건진 후 초순수 물로 세정하여 은 나노입자를 상기 광촉매층에 분산 접착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 광촉매 물질 표면을 갖는 섬유필터의 제조방법.
The method of claim 5, wherein step B is
B-1. Forming a photocatalyst layer by anodizing the second transition metal adhesive layer with an electrolyte consisting of 0.3M (mole) of ammonium fluoride, 0.1M (mole) of phosphoric acid, and 20 ml/L of ultrapure water;
B-2. A 0.1mM (mole) aqueous solution of silver nitrate was heated to 60℃, then 10mM (mole) trisodium citrate 100ml/L was added, the temperature was raised to 90℃, and the pH was adjusted to 10.5 with 0.1M (mole) sodium hydroxide aqueous solution. In the method of manufacturing a fiber filter having an antimicrobial photocatalytic material surface, comprising: immersing the filter body, washing with ultrapure water, and dispersing and bonding silver nanoparticles to the photocatalyst layer.
전후방향으로 연통된 유로를 갖는 관체와;
상기 관체의 상부 및 하부에 장착되어 상기 유로를 향하여 자외선 또는 가시광선을 출사하는 발광모듈과;
상기 관체의 길이방향을 따르는 유로의 중앙축을 기준으로 경사지게 상기 관체의 바닥면에서 천정으로 연장되게 설치되되 상기 유로의 연장방향을 따라 상호 이격되게 배치된 복수개의 섬유필터와;
상기 관체내로 유체가 이송될 수 있는 송풍력을 발생하는 유속발생모듈;을 구비하고,
상기 섬유 필터는
통공을 갖게 섬유사들이 집적되어 직물 시트 형태로 된 필터 본체와;
상기 섬유사의 표면에 전이금속으로 접착된 전이금속 접착층과;
상기 전이금속 접착층 상부에 상기 전이금속 접착층을 산화 처리하여 형성된 광촉매층과;
상기 광촉매층에 분산 배치된 은나노 입자;를 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 정화장치.
A tube body having a flow path communicated in the front-rear direction;
A light emitting module mounted on the upper and lower portions of the tube and emitting ultraviolet or visible light toward the flow path;
A plurality of fiber filters installed to extend from the bottom surface of the tube to the ceiling inclined with respect to the central axis of the flow path along the longitudinal direction of the tube, and disposed to be spaced apart from each other along the extending direction of the flow path;
And a flow rate generation module generating a blowing force through which fluid can be transferred into the tube body,
The fiber filter
A filter body in the form of a fabric sheet by accumulating fiber yarns having through holes;
A transition metal adhesive layer adhered to the surface of the fiber yarn with a transition metal;
A photocatalyst layer formed by oxidizing the transition metal adhesive layer on the transition metal adhesive layer;
And a silver nanoparticle dispersed in the photocatalyst layer.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20100023986A (en) * 2008-08-23 2010-03-05 김동현 Gold plating and silver plating method for electroconductive fabric
KR20120073281A (en) * 2009-10-20 2012-07-04 후지코 가부시키가이샤 Fibrous filter and air purification device
KR20120097969A (en) * 2011-02-28 2012-09-05 전남대학교산학협력단 Ag-photocatalyst-carbon nano fiber complex, method for producing the same, and filter comprising the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100023986A (en) * 2008-08-23 2010-03-05 김동현 Gold plating and silver plating method for electroconductive fabric
KR20120073281A (en) * 2009-10-20 2012-07-04 후지코 가부시키가이샤 Fibrous filter and air purification device
KR20120097969A (en) * 2011-02-28 2012-09-05 전남대학교산학협력단 Ag-photocatalyst-carbon nano fiber complex, method for producing the same, and filter comprising the same

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