KR20220095538A - 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터 - Google Patents

키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명의 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터는 고농도의 작용기들을 고분자 매트릭스에 포함하여 형성된 이온교환수지층, 활성탄소섬유층 및 상기 이온교환수지층과 상기 활성탄소섬유층 사이에 위치하는 활성탄층을 포함한 정수기용 필터에 있어서, 상기 활성탄소섬유층은 키토산섬유층이고 표면개질된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 정수기용 필터로 키토산섬유를 사용하므로 정수처리속도가 빠르면서도 이물질 제거능력이 우월한 효과가 있고, 중금속 제거, 잔류염소, 화학물질 제거를 동시에 할 수 있어 다른 소재를 넣을 필요가 없으므로 필터 제조 공정이 단순해진다는 장점이 있다.

Description

키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터{Filter for non -electric gravity type water purifier using chitosan fiber}
본 발명은 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터에 관한 것이다. 키토산섬유를 무전원 중력방식 정수기용 필터로 채용한 기술에 관한 것이다.
중력방식의 정수장치는 가격이 저렴하며, 필터를 쉽게 교체할 수 있고, 전기를 사용하지 않으며, 설치가 필요 없고, 부피가 작다는 장점들을 가지고 있어서 동남아시아 등 저개발 국가의 저소득층 및 전기가 들어오지 않는 지역의 주민들이 많이 선호하고 있는 정수장치이다.
그러나 종래의 중력식 정수장치는 이온교환에 의해 오염물질 들을 정전기적 인력으로 흡착하기 때문에 접촉시간이 중요하다. 따라서 유속이 빨라질수록 오염물질 제거 성능이 낮아지며, 빠른 정수속도와 높은 중금속 제거율을 동시에 만족시키기가 어려운 문제가 있었다.
즉, 정수속도가 빠른 필터의 경우 중금속 등 이물질 제거가 잘 이루어지지 않는다. 반대로 중금속 제거율을 높이면, 정수속도가 느려지는 문제가 있다. 이에 따라 시장에서는 빠른 정수속도와 높은 중금속 제거율을 동시에 구현할 수 있는 필터에 대한 요구가 있어왔다.
본 발명의 배경기술은 출원인이 발명한 공개특허공보 제10-2020-0064593호(공개일: 2020. 6. 8.) “무전원 중력방식 정수기용 필터”는 정수처리속도를 개선하고, 이물질 제거 능력도 우수한 무전원 중력방식 정수기용 필터에 관한 것으로서, 필터는 이온교환수지층, 활성탄층 및 활성탄소섬유층을 포함하여 이루어져 있다. 이 발명은 종래에 비해 정수처리속도를 개선하고 중금속 제거율을 높게 유지하는 것이 특징이다. 본 발명은 상기 무전원 중력방식 정수기용 필터의 활성탄소섬유층의 문제점을 개선한 발명이다.
등록특허공보 제10-0298977호 공개특허공보 제10-2018-0088951호 공개특허공보 제10-2018-0065280호
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 중금속 제거율이 우수하면서도, 정수속도를 개선한 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터를 제공하는 데에 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터는 고농도의 작용기들을 고분자 매트릭스에 포함하여 형성된 이온교환수지층, 활성탄소섬유층 및 상기 이온교환수지층과 상기 활성탄소섬유층 사이에 위치하는 활성탄층을 포함한 정수기용 필터에 있어서, 상기 활성탄소섬유층은 키토산섬유층이고, 표면개질된 것을 특징으로 한다.
활성탄층의 두께는 1㎜ 내지 50㎜이고, 상기 이온교환수지층의 두께는 5㎜ 내지 70㎜이고, 상기 키토산섬유층의 두께는 1㎜ 내지 10㎜이다. 상기 키토산섬유층의 키토산섬유는 속이 비어있는 중공섬유이다.
본 발명에 의하면, 정수기용 필터로 키토산섬유을 사용하므로 정수처리속도가 빠르면서도 이물질 제거능력이 탁월한 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 중금속 제거, 잔류염소, 화학물질 제거를 동시에 할 수 있어서 다른 소재를 넣을 필요가 없으므로 필터 제조 공정이 단순하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터의 단면도.
도 2는 본 발명의 키토산 섬유의 구조도.
도 3은 본 발명의 일 실시예로 무전원 중력방식 정수기 분해도.
도 4는 본 발명의 무전원 중력방식 정수기 제품을 나타내는 사진.
도 5는 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기 사용 상테를 나타낸 사진.
이하, 본 발명을 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 키토산 섬유의 구조도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예로 무전원 중력방식 정수기 분해도이고, 도 4는 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기 사용을 나타낸 사진이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무전원 중력방식 정수기용 필터(10)는 이온교환수지층(11), 활성탄층(12), 키토산섬유층(13), 제1부직포층(14)과 제2부직포층(15)으로 구성된다.
활성탄, 활성탄소섬유 및 기타 다공성 탄소재료과 같은 활성탄소는 식품, 의약, 및 화학공업 등 다양한 분야에서 흡착재로 많이 사용되고 있다. 활성탄소는 원료물질의 종류에 따라 다양한 종류로 나누어지며 활성화의 종류에 따라 다양한 내부 표면적을 갖는 흡착재로 제조할 수 있다.
활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber: ACF)는 아크릴수지, 석유 또는 석탄에서 얻어지는 피치 등의 유기물을 섬유로 만든 다음 특수한 열처리 공정을 거쳐 만들어지는 탄소섬유를 활성화시켜 제조한다. 활성탄소섬유는 활성탄에 비해 기공이 대부분 미세기공으로 구성된다.
활성탄소섬유는 기공 크기가 비교적 균일하여 분자체 효과가 뛰어나고, 섬유 직경(6~10㎛)이 작아서 균일한 흡착 특성을 얻을 수 있다. 또한 내부기공이 모두 외부 표면에 직접 연결되어 있기 때문에 물질전달속도가 매우 빠르고, 인장강도와 탄성률이 우수하며, 열/전기전도도, 밀도 등의 물성 조절이 용이하다. 또한 내열성, 내부식성, 내층격성이 우수하고, 고온에서의 열팽창 수축이 거의 없는 성질 등 활성탄에 비해 매우 우수한 특성이 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄소섬유는 키토산섬유이다.
기틴, 키토산은 새우, 게 등의 갑각류의 껍질, 갑충의 갑피 등 절족동물의 외골격, 연체동물의 기관, 곰팡이, 효모, 버섯 등 진균류의 세포벽 등에 함유되어 존재한다. 그리고 생체 내에서는 탄수화물과 단백질의 결합된 형태로 존재한다. 키틴이 생물의 외피를 형성하기 때문에 1823년에 프랑스의 과학자 오질지이가 그리스어로 봉투를 의미하는 키틴으로 명명하였다. 키틴은 사람의 소화효소로는 분해되지 않아 어느 정도 식이섬유와 같은 성질을 가지고 있다.
도 2는 본 발명의 키토산 섬유의 구조도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무전원 중력방식 정수기용 필터는 키토산섬유를 사용한다. 상기 키토산섬유는 속이 비어있는 중공섬유일 수 있다. 키토산섬유에 화학처리를 통해 성능을 향상 시킬 수 있다.
정수기용 필터로 키토산섬유를 사용하면, 중금속 제거, 잔류염소, 화학물질 제거를 동시에 할 수 있어 다른 소재를 넣을 필요가 없으므로, 필터 제조 공정이 단순해지는 장점이 있다. 본 발명의 정수기용 필터(10) 두께는 10㎜ 내지 100㎜범위이다.
필터의 두께가 10㎜보다 작을 경우 유속이 너무 지나치게 빨라져서 중금속 등의 이물질과 접촉을 거의 하지 못하고 통과되므로 제거율이 낮아지게 되는 문제가 있다. 필터의 두께가 100㎜보다 클 경우 유속이 지나치게 느려져서 대기시간이 길어지므로 사용성에 있어서 문제가 된다.
이를 각 층별로 구분하여 보면, 활성탄층(12)은 1㎜ 내지 50㎜, 이온교환수지층(11)은 5㎜ 내지 70㎜ 및 키토산섬유층(13)은 1㎜ 내지 10㎜ 범위인 것이 바람직하다. 상기 키토산섬유층(13)은 피치(pitch) 등의 유기물을 섬유로 만든 다음 특수한 열처리 공정을 거쳐 만들어지는 탄소섬유를 활성화시켜 제조한 키토산섬유를 포함한. 키토산섬유는 무수히 많은 미세공(micropore)으로 형성된다.
따라서, 흡착용량이 크며, 미세공이 표면에 발달되어 있기 때문에 흡착속도가 매우 빠르다. 특히, 유리잔류염소, 트리할로메탄류, 클로로포름 등 휘발성 유기화합물(VOC), 납 등을 효과적으로 흡착할 수 있다. 또한 아민 냄새 제거, 메틸메르 캅탄 제거 능력을 가지고 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 키토산섬유는 카드뮴, 철, 구리와 같은 중금속 이온들에 대한 흡착 능력은 매우 약하다. 이러한 중금속 이온들을 제거하기 위해 키토산섬유를 이용하여 표면개질할 경우 카드뮴, 철, 구리의 흡착량 및 흡착속도가 개선된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 키토산섬유를 이용한 정수기용 필터는 통수 속도가 두 배 이상 개선됨과 동시에 중금속 제거율도 우수하다.
또한 본 발명의 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터가 종래의 중력방식 필터에 비해 우월한 정수 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
본 발명의 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터가 종래의 중력방식 필터에 비해 우월한 정수 효과가 있으므로 정수기용 필터 산업에 매우 유용한 발명이다.
1: 키토산섬유 10: 정수기용 필터
11: 이온교환수지층 12: 활성탄층
13: 키토산섬유층 14: 제1부직포층
5: 제2부직포층

Claims (3)

  1. 고농도의 작용기들을 고분자 매트릭스에 포함하여 형성된 이온교환수지층,
    활성탄소섬유층 및 상기 이온교환수지층과 상기 활성탄소섬유층 사이에 위치하는 활성탄층을 포함한 정수기용 필터에 있어서,
    상기 활성탄소섬유층은 키토산섬유층이고, 표면개질된 것을 특징으로 하는
    키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 키토산섬유층의 키토산섬유는 속이 비어있는 중공섬유이인 것을 특징으로 하는 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 활성탄층(12)의 두께는 1㎜ 내지 50㎜이고, 상기 이온교환수지층(11)의 두께는 5㎜ 내지 70㎜이고, 상기 키토산섬유층(13)의 두께는 1㎜ 내지 10㎜ 인 것을 특징으로 하는 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터.

KR1020200187156A 2020-12-30 2020-12-30 키토산섬유를 이용한 무전원 중력방식 정수기용 필터 KR20220095538A (ko)

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