KR970011363B1 - 이산화티탄이 피복처리된 파이렉스관 또는 기판을 이용한 수용액의 살균처리방법 - Google Patents
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Abstract
요약없음
Description
제 1 도는 이산화티탄이 피복처리된 파이렉스관을 광촉매로 하여 살균처리한 시료를 Endo배지에서 24시간 배양한 결과이다. (A)는 살균처리하지 않은 대조군의 결과를 나타낸 것이며, (B)는 3초동안 살균처리한 처리군의 결과를 나타낸 것이고, (C)는 4초동안 살균처리한 처리군의 결과를 나타낸 것이며, (D)는 5초동안 살균처리한 처리군의 결과를 나타낸 것이다.
제 2 도는 이산화티탄이 피복처리된 파이렉스관을 광촉매로 하여 살균처리한 시료를 YM배지에서 24시간 배양한 결과이다. (A)는 살균처리하지 않은 대조군의 결과를 나타낸 것이며, (B)는 3초동안 살균처리한 처리군의 결과를 나타낸 것이고, (C)는 4초동안 살균처리한 처리군의 결과를 나타낸 것이며, (D)는 5초동안 살균처리한 처리군의 결과를 나타낸 것이다.
제 3도는 이산화티탄이 피복처리된 파이렉스관을 광촉매로 하여 살균처리한 시료를 Nutrient배지에서 24시간 배양한 결과이다. (A)는 살균처리하지 않은 대조군의 결과를 나타낸 것이며, (B)는 3초동안 살균처리한 처리군의 결과를 나타낸 것이고, (C)는 4초동안 살균처리한 처리군의 결과를 나타낸 것이며, (D)는 5초동안 살균처리한 처리군의 결과를 나타낸 것이다.
본 발명은 장파장의 자외선을 이용하고 이산화티탄이 피복처리된 파이렉스관 또는 기판을 광촉매로 이용한 수용액의 살균처리 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 장파장의 자외선을 이용한 수용액의 살균처리에 있어서, 이산화티탄올 겔-졸법에 의하여 파이렉스관이나 기판에 피복처리하여 광촉매로 사용함으로써 이용되는 빛의 효율을 증가시킬 수 있으며, 또한 살균처리가 끝난 수용액으로부터 이산화티탄의 회수를 용이하게 한 수용액 살균처리 방법에 관한 것이다.
종래 수용액 살균법으로 가장 흔히 이용되고 있는 방법으로는 가열법을 들 수 있다. 이 방법은 수용액에 열을 가하여 끓여서 수용액중의 균을 멸균시키는 방법이다. 그러나, 고온 처리에 의해 수용액 중의 열에 약한 유효한 물질들이 분해되기 쉽고, 또한 에너지 소비가 크다는 문제가 있다.
다른 방법으로 오존 처리법이 있는데, 이는 수용액 중에서 오존이 분해되면서 발생하는 발생기 산소에 의해 살균하는 방법이다. 그러나, 처리수내에 오존이 다량 잔존하게 되며, 이는 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있기 때문에 보사부에서는 오존 허용 규정치를 설정하고 있어 사실상 그 이용이 제한되고 있다.
이에, 상온에서 수용액을 살균처리할 수 있는 방법으로 보편적으로 이용되고 있는 방법이 단파장 자외선 살균법인데, 여기에서 이용되고 있는 자외선 영역은 약 252nm의 단파장으로, 고에너지에 의해 살균력이 우수하다. 그러나, 수용액에서의 투과력이 불량하여 수용액중에 함유된 균을 살균하는 데에는 얻어지는 효과가 미약하며, 특히 색을 띤 수용액이나 탁도가 높은 수용액에서의 효과는 저조하다. 따라서, 이러한 단파장의 자외선 살균법은 표면 살균처리를 요하는 식기등의 살균에 이용되고 있다.
상기와 같은 단파장 자외선을 이용한 살균법에서 문제가 된 불량한 투과력을 해결하기 위하여, 장파장의 자외선을 이용한 살균법이 제시되고 있다. 이 방법에서 이용되고 있는 자외선 영역은 UV 320∼370nm선으로 저에너지 영역이다. 장파장의 자외선은 투과력에 있어서는 우수하지만, 저에너지로 인해 상대적으로 살균력이 불량한 문제점이 있다. 이러한 불량한 살균력을 보완하기 위하여 광촉매를 이용하고 있는데, 그 일례로 이산화티탄(TiO2)을 들 수 있다.
수용액중에서 이산화티탄의 광촉매 반응기구를 살펴보면 다음과 같다.
이산화티탄은 380nm 이하 파장의 자외선을 흡수하여 (1)식에 나타낸 바와 같이 전자(e-)와 정공(正孔; h+)를 생성한다. 생성된 정공은 (2)식에서와 같이 이산화티탄 표면상의 OH-이온 또는 물을 산화하여 히드록실 라디칼(OH·)을 생성한다. 생성된 OH·이 수용액중의 유기물을 분해하고 멸균하는데 이용된다. (1)식에서 발생한 전자는 수용액중의 용존산소를 환원시켜 (3)식에 나타낸 바와 같이, 슈퍼옥시드(O2 -)를 생성시킨다. 생성된 O2 -역시 강한 살균력을 나타낸다.
종래 광촉매로 이용되는 이산화티탄의 이용형태를 보면, 이산화티탄은 미립자로 현탁액 형태로 이용된다. 그런, 실제 자외선을 수용액에 조사하여 살균처리를 행하는 경우, 이산화티탄의 미립자에 의해 자외선이 차단되어 광반응에 자외선을 효율적으로 이용하지 못하고 있으며, 이에 의해 살균효과가 감소되는 문제가 있다. 또한, 살균처리가 끝난 처리수로부터 미립자 상태의 이산화티탄을 회수하는 것은 용이하지 않으며, 특별한 장치를 요구하고 있다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위하여 예의 연구한 결과, 이산화티탄을 기판에 피복처리하여 이용하는 경우, 광반응에 이용되는 파장 영역의 빛을 효과적으로 투과시킬 수 있어 빛의 효율을 증가시킬 수 있으며, 또한 살균처리가 끝난 수용액으로부터 쉽게 이산화티탄을 회수할 수 있는 효과를 얻을 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 장파장의 자외선을 효과적으로 투과시킬 수 있어 빛의 효율을 증가시킬 수 있으며, 살균처리가 끝난 수용액으로부터 이산화티탄을 용이하게 회수할 수 있는 수용액 살균처리 방법을 제공하는 것이다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 수용액 살균처리법에서는 사용되는 자외선은 320∼370nm의 장파장의 자외선이다.
상기한 파장 영역의 자외선의 투과를 좋게하기 위하여 이산화티탄은 파이렉스관 또는 기판에 겔-졸(Gel-Sol)법에 의해 피복처리하여 다충막으로 고정화한다. 이때, 이산화티탄이 피복처리되는 관이나 판은 파이렉스가 가장 적당한데, 이는 기판에 따라서 투과되는 빛의 파장영역이 상이하기 때문이다. 석영은 약 252nm의 빛을 투과하여 단파장을 이용한 살균법에 적당하며, 유리는 약 400nm의 빛을 투과하기 때문에 살균력이 너무 떨어진다. 반면, 파이렉스관은 320∼370nm 영역의 빛을 투과하기 때문에 본 발명에서 이용하는 빛의 영역과 일치한다.
본 발명에 따른 수용액 살균처리법에 광촉매로 이용되는 이산화티탄올 파이렉스관이나 기판에 피복시키는 방법으로 겔-졸법을 이용하며, 이 방법은 기판에 피복처리하고자 하는 무기분체의 졸상의 용액에 기판을 담근 후 인장 속도를 일정하게 하여 기판을 꺼내어 열처리함으로써 겔화시키는 피복처리법이다. 이러한 처리법을 이용하여 기판에 무기분체를 피복처리하는 경우 졸액의 겔화를 방지하는 것이 중요한데, 종래 이산화티탄의 피복처리에 있어서는 겔화 방지제로서 질산용액을 이용하였으나, 이 경우 시간이 경과함에 따라 겔화가 진행되어 반복하여 졸액을 이용할 수 없는 문제점이 있었다. 이에 본 발명에서는 겔화 방지제로서 1차적으로 사염화티탄을 이용하여, 에밀아세톤아세테이트를 부가적으로 첨가하여 겔화를 이중으로 방지함을 특징으로 한다.
이산화티탄 파이렉스관이나 기판에 피복시키는 방법을 단계적으로 나누어 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
Ⅰ. 이산화티탄의 졸(Sol)액 제조
티타뮤-이소프로필레이트(Ti[OCH(CH3)2]4)를 에탄올에 용해시킨 후, 여기에 용액의 겔(Gel)화를 방지하기 위해 사염화티탄(TiCl4)을 첨가한다. 여기에 다시 겔화 방지제로 에틸아세톤아세테이트를 첨가하여 충분히 교반시킨 후, 에탄올과 물을 서서히 가하면서 교반시켜서 투명한 졸상의 용액을 얻는다.
용액의 투명도가 떨어지거나 용액을 장기 보존하고자 하는 경우에는 에틸렌글리콜을 첨가한다.
Ⅱ. 이산화티탄 피복처리
피복시킬 파이렉스관이나 기판을 아세톤등으로 잘 씻어낸 후, 건조시켜 이산화티탄 졸액 중에 넣어 담근 후 인장속도를 7∼13cm/min로 조절하여 액수면 위로 인장시킨다. 이때, 이산화티탄의 피복두께는 85∼140nm가 된다. 이 보다 더 두껍게 피복시키고자 하는 경우, 피복처리후 열처리과정을 거친 후 2, 3차에 걸쳐 피복처리 및 열처리 과정을 반복시킴으로써, 2중 3중의 다층막을 형성시켜 피복 두께를 두껍게 할 수 있었다. 이산화티탄의 피복 두께 측정은 엘리소-미터 모델 오토 EL-Ⅱ(Elliso-meter model Auto EL-Ⅱ ; Rudolph社 제품, 미국)을 이용하여 굴절율차를 이용한 광학간섭에 의한 간접측정법을 사용한다.
Ⅲ. 열처리[이산화티탄의 겔화]
상기와 같이 하여 이산화티탄이 피복시킨 파이렉스관이나 기판을 상온에서 3시간 이상 자연 건조시킨 후 300℃∼500℃로 열처리한다. 이때, 피복시 함유된 유기물질등이 소각되어 제거된다. 이렇게 열처리된 파이렉스관이나 기판을 상온까지 냉각시켜 사용한다.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 이산화티탄이 피복처리된 파리렉스관은 320nm∼12㎛의 빛을 투과시킬 수 있으며, 따라서 이산화티탄에 의한 광반응에 유효한 UV 320∼370nm의 빛을 효과적으로 이용할 수 있다. 따라서, 빛의 효율을 증가시킬 수 있으며, 이에 의한 살균효과 역시 증가시킬 수 있다. 이러한 효과는 후술하는 시험예를 통하여 확인된다.
본 발명에 따른 수용액 살균처리 방법은 상기한 과정에 의해 제조된 이산화티탄을 피복시킨 파이렉스관 속에 자외선 램프를 설치하고, 또는 파이렉스판을 사용하는 경우 여러장의 파이렉스판을 상자형태로 만들어 그 내부에 자외선 램프를 설치하여 자외선을 조사하면 처리하고자 하는 수용액을 관이나 상자 외부에 접촉시켜 통과시킴으로써 살균시킨다.
이하, 본 발명의 비제한적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
실시예 1
티타늄-이소프로필레이트(TIPT) 568.5g을 에탄올 737.1g에 용해시킨후 여기에 사염화티탄 64.5g과 에틸아세톤아세테이트 130g을 각각 넣어 충분히 교반시켰다. 얻은 졸액에 에탄올 1105.7g과 물 144g을 섞은 혼합액을 첨가하여 충분히 교반하여 투명한 졸상의 이산화티탄 용액을 얻었다.
한편, 파이렉스관을 아세톤으로 잘 씻어낸 후 건조시켰다. 파이렉스관을 상기 투명한 졸액에 담근 후 13cm/min속도로 끌어 올렸다. 이를 상온에서 3시간 자연건조시킨 후 400℃에서 2시간 열처리하여 피복 두께 140nm의 이산화티탄이 피복처리된 파이렉스관을 얻었다.
이렇게 하여 제조한 이산화티탄을 피복시킨 여러개의 파이렉스관을 병렬로 배열하고, 파이렉스관 내부에 자외선등을 설치하여 빛을 비추면서 수용액을 접촉시켜 살균하였다.
실시예 2
파이렉스판을 아세톤으로 잘 씻어낸 후 상기 실시예 1에서 제조한 이산화티탄 졸상의 용액에 담근후 13cm/min속도로 끌어 올렸다. 이를 상온에서 3시간 자연건조시킨 후 400℃에서 2시간 열처리하여 피복 두께 140nm의 이산화티탄이 피복처리된 파이렉스판을 얻었다.
이렇게 제조된 여러개의 파이렉스판을 상자모양으로 만들어 상자 속과 상자 상부에 자외선등을 설치하고 빛을 비추면서 외부에 수용액을 접촉시켜 살균하였다.
시험예
처리수로 한강물을 채취하여 동부피의 시료 4개를 준비하여, 이중 3개의 시료는 유속 1ℓ/min으로 상기의 살균처리 장치를 통과시켜 3초동안 살균처리하였으며, 1개는 대조군으로 살균처리를 하지 않았다. 이때 처리수의 온도는 처리전 19℃였으며, 처리후 19.2℃였다.
이 때 균수의 측정은 다음의 Endo배지, YM배지, Neutrient배지에 도포시켜 30℃에서 하루 동안 배양한 후 균체의 수를 측정하여 비교한다.
배양 배지는 하기의 조성을 갖는 배지 용액을 만든 다음 압열멸균기(autoclave)에서 온도 120℃, 기압 1.3atm의 조건하에 40분간 멸균처리한 후 80℃까지 냉각시킨 후 멸균처리된 샤레에 배지용액을 부어 클린 벤취(clean bench)속에서 냉각시켜서 겔화시켜 제조하였다.
(1) Endo 배지
·한천10g
·락토스10g
·펩톤10g
·K2HPO43.5g
·Na2SO32.5g
·염기성 퓨크신0.5g
·증류수1.0ℓ
·pH10.4±0.2
(2) YM배지
·효모엑기스4.0g
·맥아엑기스10.0g
·글루코스4.0g
·한천20.0g
·증류수1.0ℓ
·pHto 7.3
(3) Nutrient 배지
·소고기 엑기스3.0g
·펩톤5.0g
·한천15.0g
·증류수1.0ℓ
·pHto 6.8
상기 처리된 4개의 시료를 멸균처리된 상기 배양 배지에 1㎖씩 도포하여 밀봉시킨 후 30℃에서 24시간 배양시켰다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
[표 1]
주) 3회 반복실험의 평균치
상기와 동일한 방법으로, 한강물을 채취하여 12개의 시료를 준비하여 본 발명의 살균처리 상자를 이용하여 시료 3개씩으로 나누어 0초, 3초, 4초, 5초 동안 처리한 다음 상기의 3종의 배양배지에 1㎖씩 도포하여 밀봉시킨 후 30℃에서 24시간 배양하였다. 배양이 완료된 후 제 1 도, 2 도 및 3 도에서 보는 바와 같은 결과를 얻었다.
이상의 실험 결과에 의해, 장파장의 자외선을 이용하고, 이산화티탄올 파이렉스관리아 기판에 피복시켜서 광촉매로 사용하는 경우 우수한 살균효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
Claims (2)
- 이산화티탄을 피복시킨 파이렉스관 또는 파이렉스판을 투과시킨 자외선에 수용액을 접촉시킴을 특징으로 하는 수용액의 살균처리 방법.
- 제 1 항에 있어서, 자외선은 파장이 320∼370nm임을 특징으로 하는 수용액의 살균처리 방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019940018455A KR970011363B1 (ko) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 이산화티탄이 피복처리된 파이렉스관 또는 기판을 이용한 수용액의 살균처리방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940018455A KR970011363B1 (ko) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 이산화티탄이 피복처리된 파이렉스관 또는 기판을 이용한 수용액의 살균처리방법 |
Publications (2)
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|---|---|
| KR960003744A KR960003744A (ko) | 1996-02-23 |
| KR970011363B1 true KR970011363B1 (ko) | 1997-07-10 |
Family
ID=19389148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019940018455A KR970011363B1 (ko) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 이산화티탄이 피복처리된 파이렉스관 또는 기판을 이용한 수용액의 살균처리방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR970011363B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101455369B1 (ko) * | 2013-11-27 | 2014-10-27 | 에스앤피환경주식회사 | 자외선 살균 장치 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20010037768A (ko) * | 1999-10-19 | 2001-05-15 | 강길원 | 수처리용 광촉매 반응기 |
-
1994
- 1994-07-28 KR KR1019940018455A patent/KR970011363B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101455369B1 (ko) * | 2013-11-27 | 2014-10-27 | 에스앤피환경주식회사 | 자외선 살균 장치 |
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| Publication number | Publication date |
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| KR960003744A (ko) | 1996-02-23 |
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