KR20220168851A - 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투수성이 우수하여 여과효율을 높일 수 있도록 특수 제작된 중공사 정밀여과막을 활용한 수처리장치에 관한 기술로서, 유입구와 유출구를 갖는 복수개의 여과챔버가 연속적으로 연결되는 챔버모듈을 포함하되, 상기 여과챔버 내부에는 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막이 충진되되, 상기 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막은 셀룰로오스 아세테이트, 트리에틸렌글리콜 및 기핵제인 벤조산의 조성을 갖는 Dope 용액으로 제조된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 수처리장치에 관한 것으로서, 투수성과 친수형이 우수하여 여과효율을 높일 수 있고 내오염성을 향상시키도록 특수 제작된 중공사 정밀여과막을 활용한 수처리장치에 관한 기술이다.
수처리를 위한 분리막 모듈에는, 정밀 여과 모듈이나 한외 여과 모듈, 역 침투 모듈 등이 있고, 분리 대상 물질에 맞추어 적절하게 선정되어 사용되고 있다.
예를 들어, 정밀 여과 모듈은 10 ㎛ 이하, 특히 1 ㎛ 이하의 미립자나 미생물을 효율적으로 제거할 수 있어, 상수나 하배수의 정화에 많이 이용되고 있다.
정밀 여과 모듈은 막 면적을 늘리면서 취급을 용이하게 하기 위해, 중공사막을 원통형이나 스크린 형상으로 배치한 중공사막 모듈이나 평막을 플리츠 형상으로 접고, 원통형으로 배치한 플리츠형 막 모듈이나, 평막을 스크린 형상으로 배치한 평형막 모듈로서 이용되고 있다.
그 중에서도, 중공사막 모듈은 단위 용적당 막 면적을 크게 할 수 있어 바람직하게 이용되고 있다.
중공사 정밀 여과막 모듈을 이용하여 여과를 행하면, 막의 미세 구멍에 의해 수중의 현탁 물질이나 세균류 등이 제거되어 청정한 여과수를 얻을 수 있다. 그러나, 장시간 연속하여 여과를 행하면, 미세 구멍이 폐색되어 여과 수량의 저하나 여과 압력의 상승이 발생하고, 분리막 모듈을 빈번하게 교환할 필요성이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
중공사막을 제조하는 방법으로는 dope 용액을 제조한 후 수조에 방사하여 길다란 단위가닥을 만들어 이들을 포팅 후 소정의 챔버에 충진하여 사용하게 된다.
중공사막의 성능은 결국 방사를 통해 만들어지는 단위가닥의 표면에 얼마나 균일하게 기공이 형성될 수 있느냐의 문제로 귀결된다할 수 있다.
기존의 셀룰로오스계 중공사막은 인장강도가 부족한 단점이 있어 상업적인 활용이 제대로 이루어지지 않았다.
그리고 수처리장치를 운용하는 측면에서는 고가인 중공사막 필터의 잦은 교체는 큰 부담이 되는 바, 최대한 사용 가능 기간을 늘릴 수 있도록 하는 방안이 요구된다.
따라서 본 발명에서는 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 활용한 수처리장치를 제공하되, 풍부한 기공이 형성되어 여과성능이 우수하도록 하고자 Dope 용액에 벤조산을 소정량 첨가하여 제작하도록 하여 기공확보는 물론이고 충분한 인장강도를 갖는 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 갖는 수처리장치를 제공하고자 한다.
그리고 소수성이 좋은 셀룰로오스 아세테이트를 주요한 소재로 활용함으로써 내오염성이 우수한 셀룰오스계 중공사 정밀여과막을 갖는 수처리장치를 제공할 수 있도록 한다.
제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치는, 유입구와 유출구를 갖는 복수개의 여과챔버가 연속적으로 연결되는 챔버모듈을 포함하되, 상기 여과챔버 내부에는 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막이 충진되되, 상기 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막은 셀룰로오스 아세테이트, 트리에틸렌글리콜 및 기핵제인 벤조산의 조성을 갖는 Dope 용액으로 제조된 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 Dope 용액은, 셀룰로오스 아세테이트 20wt% 이고, 상기 트리에틸렌글리콜은 79.5wt% ~ 78wt% 이며, 상기 벤조산은 0.5wt% ~ 2wt% 인 성분비를 갖는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 챔버모듈의 전단에 보조챔버가 마련되며, 상기 보조챔버에는 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막 제조시 발생되는 비합격품을 소정길이로 절단하여 충진되도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 챔버모듈을 구성하는 복수의 상기 여과챔버들을 일체로 구속되게 하는 연결홀더가 마련되며, 상기 연결홀더에 구비되는 연결홀에 상기 여과챔버가 끼워져 고정되도록 하고, 상기 연결홀더는 탄성을 갖는 연질수지로 제작되되 어느 일측에 절단부가 형성되고 절단부와 연결되면서 가상의 원을 이루는 복수의 연결홀이 형성되고, 상기 절단부를 외측으로 벌려서 상기 연결홀에 상기 여과챔버를 꽂을 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 여과챔버의 헤드에는 하나 이상의 초음파진동자가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치는 인장강도가 뛰어나고 기공 형성이 균일하게 이루어진 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 사용하므로 여과효율이 높고, 내오염성이 우수한 고성능의 수처리장치를 제공할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치는 오염수를 처리하기 위한 수처리장치의 개략적인 구성도.
도 2는 비교예로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진.
도 3은 시험예 1로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진.
도 4는 시험예 2로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진.
도 5는 시험예 3으로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진.
도 6은 또 다른 비교예로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진.
도 7은 연결홀더의 구체적인 예시도.
도 2는 비교예로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진.
도 3은 시험예 1로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진.
도 4는 시험예 2로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진.
도 5는 시험예 3으로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진.
도 6은 또 다른 비교예로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진.
도 7은 연결홀더의 구체적인 예시도.
이하, 본 발명에 의한 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다. 단, 제시되는 도면 및 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 기술적 사상에 따른 하나의 실시 가능한 예를 설명하는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치는 오염수를 처리하기 위한 수처리장치의 개략적인 구성도이며, 도 2는 비교예로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진이며, 도 3은 시험예 1로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진이며, 도 4는 시험예 2로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진이고, 도 5는 시험예 3으로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진이고, 도 6은 또 다른 비교예로 제작된 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막의 SEM 분석사진이고, 도 7은 연결홀더의 구체적인 예시도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치는 오염수를 처리하기 위한 수처리장치로서 복수의 여과챔버(310)를 갖는 챔버모듈(300)을 포함하게 되고, 챔버모듈(300)의 전단에는 보조챔버가 구비될 수 있다. 그리고 챔버모듈(300)의 후단으로는 UF필터모듈(400)이나 NF필터모듈 등이 선택적으로 연결될 수 있다.
챔버모듈(300)을 구성하는 복수개의 여과챔버(310)들에는 유입구(311)와 유출구(312)가 마련되며, 여과챔버(310) 내부에는 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막(320)이 충진된다.
특히, 본 발명에서 사용되는 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막(320)은 수중 방사를 통해 제조되는 것이며, 수중방사를 위한 Dope 용액은 셀룰로오스 아세테이트, 트리에틸렌글리콜 및 벤조산을 주 성분으로 하여 제조된다.
구체적으로 Dope 용액은, 셀룰로오스 아세테이트 20wt% 이고, 상기 트리에틸렌글리콜은 79.5wt% ~ 78wt% 이며, 상기 벤조산은 0.5wt% ~ 2wt% 인 성분비를 갖도록 함으로써 제조된 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막은 충분한 강도와 기공이 구비될 수 있도록 한다. 그리고 셀룰로오스 아세테이트를 주요한 소재로 활용함으로써 그 자체가 갖는 친수성 특성으로 각종 오염물질의 부착정도를 현저히 낮추어 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막의 성능이 오래 유지될 수 있도록 한다.
특히 벤조산은 기핵제 역할을 하게 되며, 벤조산의 함량에 따라 기공의 유무와 크기는 유의미한 차이를 보여주는 것으로 확인되었다. 이에 벤조산의 함량비를 0.5wt% ~ 2wt% 로 특정하도록 하며, 셀룰로오스 아세테이트는 20wt% 로 고정하고 트리에틸렌글리콜의 함량비를 79.5wt% ~ 78wt% 범위로 한다.
도 2는 기핵제인 벤조산을 전혀 투입하지 않고 셀룰로오스 아세테이트 20wt% 에 트리에틸렌글리콜 80wt% 로 하여 수중방사를 통해 제조된 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막의 SEM 분석사진이다.
벤조산을 전혀 사용하지 않은 경우 제조된 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막에는 기공이 전혀 형성되지 않았다.
도 3은 셀룰로오스 아세테이트 20wt%, 상기 트리에틸렌글리콜은 79.5wt%, 벤조산 0.5wt% 의 성분비로 제조된 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막의 SEM 분석사진으로 기공이 고르게 형성된 것을 확인할 수 있다.
도 4은 셀룰로오스 아세테이트 20wt%, 상기 트리에틸렌글리콜은 79wt%, 벤조산 1wt% 의 성분비로 제조된 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막의 SEM 분석사진으로 도 3과는 다른 양상의 기공이 형성됨을 확인 할 수 있다.
도 5는 셀룰로오스 아세테이트 20wt%, 상기 트리에틸렌글리콜은 78wt%, 벤조산 2wt% 의 성분비로 제조된 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막의 SEM 분석사진으로 보다 거칠지만 기공이 형성됨을 확인할 수 있다.
반면에 도 6은 셀룰로오스 아세테이트 20wt%, 상기 트리에틸렌글리콜은 77wt%, 벤조산 3wt% 의 성분비로 제조된 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막의 SEM 분석사진으로 기공이 전혀 형성되지 않음을 확인할 수 있다.
이처럼 Dope 용액을 구성하는 벤조산의 유무 및 함량에 따라 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막에 형성되는 기공의 양상은 많은 차이를 보여준다.
보다 바람직하게 복수개의 여과챔버(310)가 연속적으로 연결되면서 하나의 챔버모듈(300)을 구성하게 되는데, 순차적으로 연결되는 여과챔버(310) 마다 충진되는 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막(320)의 충진밀도를 달리 구성할 수 있다.
즉, 가장 앞쪽에 위치되는 여과챔버(310)로부터 가장 뒷쪽에 위치되는 여과챔버로 갈수록 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막의 충진밀도가 높아지도록 구성할 수 있다.
혹은 가장 앞쪽에 위치되는 여과챔버와 가장 뒷쪽에 위치되는 여과챔버의 밀도는 동일하게 하고, 중간에 위치되는 여과챔버의 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막의 충진밀도를 가장 높게 하는 형태로 구성할 수도 있다.
바람직하게 챔버모듈(300) 전단에는 보조챔버(200)가 더 마련될 수 있다. 보조챔버(200)는 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막(320)이 충진되는 복수개의 보조챔버(200)로 구성될 수 있으며, 특히 보조챔버(200)에 충진되는 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막은 제조시 발생되는 자투리와 같은 비합격품을 수집하여 소정길이로 절단한 것으로 한다.
셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막을 수중방사를 통해 제조하다보면 다양한 변수에 의해 길이가 짧거나 하는 등의 비합격품이 발생하게 되는데, 이러한 비합격품을 폐기하지 않고 수집하여 소정길이로 절단하여 보조챔버용 중공사 정밀 여과막으로 활용하도록 한다.
예를들어 5mm 정도 사이즈로 절단된 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막을 보조챔버(200)에 적당량 충진하여 챔버모듈(300)과 전처리필터(100) 사이에 배치하게 되면 챔버모듈로 유입되기 전에 보조챔버(200)에서 선제적인 여과가 이루어지게 됨에 따라 여과챔버(310)의 부하를 줄여줄 수 있게 된다.
폐기될 비합격품을 재활용하여 오염수에 대한 1차적인 여과처리를 하는 용도로 활용함으로써 자원재활용 측면과 챔버모듈에서 이루어지는 여과부하를 줄여줄 수 있어 사용가능 기간을 늘릴 수 있도록 한다.
본 발명을 구성함에 있어서 챔버모듈(300)은 복수개의 여과챔버(310)의 집합체로 이루어지는데, 바람직하게 복수의 여과챔버(310)들은 하나의 연결홀더(330)에 구속되게 설치되게 할 수 있고, 연결홀더(330)는 원판상을 이룰 수 있고, 여과챔버(310) 갯수에 대응하는 다수의 연결홀(340)이 형성되게 하여 연결홀(340)에 여과챔버(310)를 꽂아 고정시키도록 장착하도록 한다.
보다 구체적으로 연결홀더는 여과챔버들을 보다 쉽게 장착할 수 있도록 하기 위해 연결홀더는 탄성을 갖는 연질수지로 제작하도록 하며, 어느 일측에 절단부가 형성되어 소정각도로 벌어질 수 있도록 하고, 도 7과 같이 절단부와 연결되면서 가상의 원을 이루는 복수의 연결홀이 복수개 형성되도록 한다.
연결홀더(330)의 일측에 형성되는 절단부(335)를 외측으로 벌리게 되면 반으로 분할되게 되고 각 연결홀(340)들도 탄력적으로 형상이 변형되므로 각 연결홀(340)에 하나씩의 여과챔버(310)를 꽂은 후 다시 절단부(335)를 오므려 맞닿게 하여 고정시킴으로써 간단하게 여과챔버(310)들을 고정 설치할 수 있게 된다.
한편 더욱 바람직하게 여과챔버(310)의 헤드(313)에는 하나 이상의 초음파진동자(350)가 설치되도록 하는데, 필요시에 초음파진동자(350)를 작동시켜서 여과챔버(310) 내부에 설치된 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막에 대한 세척이 이루어질 수 있도록 한다. 즉, 액체 매질과 접촉되는 초음파진동자를 작동시킴으로써 매우 효과적으로 중공사 정밀 여과막 표면에 침적되어 있던 이물질을 털어낼 수 있도록 한다.
초음파진동자를 작동시킨 후 역세척 방식으로 여과챔버를 세척하여 사용에 따라 성능이 저하된 여과챔버의 여과성능을 개선 내지 연장할 수 있도록 한다.
본 발명은 수처리 장치로 사용될 수 있는 유용한 기술이다.
200 : 보조챔버
300 : 챔버모듈 310 : 여과챔버
311 : 유입구 312 : 유출구
313 : 헤드
320 : 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막
330 : 연결홀더 335 : 절단부
340 : 연결홀
350 : 초음파진동자
400 : UF필터모듈
300 : 챔버모듈 310 : 여과챔버
311 : 유입구 312 : 유출구
313 : 헤드
320 : 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막
330 : 연결홀더 335 : 절단부
340 : 연결홀
350 : 초음파진동자
400 : UF필터모듈
Claims (5)
- 유입구와 유출구를 갖는 복수개의 여과챔버가 연속적으로 연결되는 챔버모듈을 포함하되,
상기 여과챔버 내부에는 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막이 충진되되, 상기 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막은 셀룰로오스 아세테이트, 트리에틸렌글리콜 및 기핵제인 벤조산의 조성을 갖는 Dope 용액으로 제조된 것임을 특징으로 하는 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 Dope 용액은, 셀룰로오스 아세테이트 20wt% 이고, 상기 트리에틸렌글리콜은 79.5wt% ~ 78wt% 이며, 상기 벤조산은 0.5wt% ~ 2wt% 인 성분비를 갖는 것을 특징으로 하는 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 챔버모듈 전단에는 보조챔버가 마련되며, 상기 보조챔버에는 셀룰로오스계 중공사 정밀 여과막 제조시 발생되는 비합격품을 소정길이로 절단하여 충진되도록 하는 것을 특징으로 하는 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 챔버모듈을 구성하는 복수의 상기 여과챔버들을 일체로 구속되게 하는 연결홀더가 마련되며, 상기 연결홀더에 구비되는 연결홀에 상기 여과챔버가 끼워져 고정되도록 하고, 상기 연결홀더는 탄성을 갖는 연질수지로 제작되되 어느 일측에 절단부가 형성되고 절단부와 연결되면서 가상의 원을 이루는 복수의 연결홀이 형성되고, 상기 절단부를 외측으로 벌려서 상기 연결홀에 상기 여과챔버를 꽂을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 여과챔버의 헤드에는 하나 이상의 초음파진동자가 설치되는 것을 특징으로 하는 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210078851A KR102508296B1 (ko) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210078851A KR102508296B1 (ko) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | 고투수성 친수형 셀룰로오스계 중공사 정밀여과막을 이용한 수처리장치 |
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|---|---|
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| KR102508296B1 KR102508296B1 (ko) | 2023-03-09 |
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ID=84547521
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102508296B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100600567B1 (ko) | 2006-03-16 | 2006-07-13 | (주)성신엔지니어링 | 섬유여과기 내에 침지식 분리막 모듈을 일체화한 수처리장치 |
| KR100958171B1 (ko) * | 2009-09-30 | 2010-05-14 | 주식회사 시노펙스케미코아 | 중공사 분리막을 이용한 정수처리장치 |
| JP2012115835A (ja) * | 2010-08-27 | 2012-06-21 | Toyobo Co Ltd | 中空糸型逆浸透膜 |
| KR20130143193A (ko) * | 2012-06-21 | 2013-12-31 | 효성에바라엔지니어링 주식회사 | 산기관 및 초음파 발생장치가 일체형으로 부착된 막모듈 |
-
2021
- 2021-06-17 KR KR1020210078851A patent/KR102508296B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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| KR100958171B1 (ko) * | 2009-09-30 | 2010-05-14 | 주식회사 시노펙스케미코아 | 중공사 분리막을 이용한 정수처리장치 |
| JP2012115835A (ja) * | 2010-08-27 | 2012-06-21 | Toyobo Co Ltd | 中空糸型逆浸透膜 |
| KR20130143193A (ko) * | 2012-06-21 | 2013-12-31 | 효성에바라엔지니어링 주식회사 | 산기관 및 초음파 발생장치가 일체형으로 부착된 막모듈 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102508296B1 (ko) | 2023-03-09 |
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