WO2016195285A1 - 기체 필터 - Google Patents

기체 필터 Download PDF

Info

Publication number
WO2016195285A1
WO2016195285A1 PCT/KR2016/005235 KR2016005235W WO2016195285A1 WO 2016195285 A1 WO2016195285 A1 WO 2016195285A1 KR 2016005235 W KR2016005235 W KR 2016005235W WO 2016195285 A1 WO2016195285 A1 WO 2016195285A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
adsorption
gas filter
nanofibers
ion exchange
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2016/005235
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
서인용
정의영
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amogreentech Co Ltd
Original Assignee
Amogreentech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amogreentech Co Ltd filed Critical Amogreentech Co Ltd
Priority to CN201680029524.0A priority Critical patent/CN107666949B/zh
Priority to US15/572,351 priority patent/US10751662B2/en
Publication of WO2016195285A1 publication Critical patent/WO2016195285A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/521—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
    • B01D46/525—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material which comprises flutes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/08—Filter cloth, i.e. woven, knitted or interlaced material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1692—Other shaped material, e.g. perforated or porous sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0004—Organic membrane manufacture by agglomeration of particles
    • B01D67/00042—Organic membrane manufacture by agglomeration of particles by deposition of fibres, nanofibres or nanofibrils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/107—Organic support material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/107—Organic support material
    • B01D69/1071—Woven, non-woven or net mesh
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/1213—Laminated layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/022—Metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/02—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/025—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials comprising nanofibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0407—Additives and treatments of the filtering material comprising particulate additives, e.g. adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B01D2239/0654—Support layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/60—Heavy metals or heavy metal compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/91—Bacteria; Microorganisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/06—Polluted air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/30—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for treatment of exhaust gases from IC Engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/40—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for cleaning of environmental air, e.g. by filters installed on vehicles or on streets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/42—Ion-exchange membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/48—Antimicrobial properties

Definitions

  • the present invention relates to a gas filter, and more particularly, to a gas filter capable of maximizing the flow rate of gas, preventing deformation and damage of the adsorption membrane, improving adsorption efficiency, and obtaining excellent reliability.
  • pollutants such as wastewater, heavy metals, dust and harmful gases are emitted from manufacturing plants, industrial facilities, living facilities, automobiles and motorcycles in various industries, thereby polluting air and water quality.
  • One example technique for purifying contaminants is to filter contaminated gas through a membrane.
  • Membranes are capable of separating and filtering only certain components from gases, liquids, solids or mixtures thereof, and the mixture is filtered using the physicochemical properties of the membrane.
  • Filters for filtering contaminants using such membranes are widely used in various industrial fields.
  • various types of gas filters for purifying contaminated air and researches on gas filters are currently under way to have improved functions.
  • gas filters for purifying contaminated air and researches on gas filters are currently under way to have improved functions.
  • the polymer membrane that can be applied to the membrane of the gas filter is produced by casting the polymer solution to form a sheet, and then deposited in a solid phase.
  • Polymeric membranes are used in a wide range of membranes.
  • Korean Patent Publication No. 507969 discloses a composite ion exchange filter in the form of a nonwoven fabric using needle punching by making a web of ion exchange fibers on an ion exchange nonwoven fabric, sprinkling an ion exchange resin on it, and then placing an ion exchange nonwoven fabric on it.
  • the technology to remove acidic and alkaline ions from the clean room of the semiconductor manufacturing process has been proposed, but because the pores of the nonwoven fabric are large, it is not possible to filter out minute harmful dust, and the ion exchange resin sprayed onto the ion exchange nonwoven fabric There is a problem that can flow and become an additional source of contamination.
  • Korean Patent Publication No. 1491994 is prepared by electrospinning through a nozzle having a ratio of the distance between the nozzle tip and the center of the nozzle between 1.01 and 1.1, wherein the polyimide nanofibers are combined into a nonwoven fabric containing a plurality of pores.
  • a membrane for a gas filter comprising a porous support is disclosed, the membrane for a gas filter is a gas filter alone, and when the gas passes through the gas filter at high speed, damage and deformation of the membrane occur, thereby improving reliability. There is a problem of deterioration.
  • the present invention has been made in view of the above point, and an object thereof is to provide a gas filter which can maximize the flow rate of gas and improve the adsorption performance of foreign matter.
  • Still another object of the present invention is to provide a gas filter including an adsorption member made by accumulating nanofibers containing an antimicrobial material, or obtaining silver antimicrobial properties by performing silver stitching on a membrane.
  • the gas filter according to an embodiment of the present invention is composed of an adsorption membrane for adsorbing foreign matter contained in the gas, the adsorption membrane is a plurality of times in order to increase the area of gas contact per unit area A folded wrinkled structure or a plurality of protrusions are formed, the adsorption membrane is a support member having a plurality of first pores; And a first adsorption member stacked on the support member and having a plurality of second pores formed thereon, wherein ion exchange nanofibers are accumulated to adsorb foreign substances.
  • the reinforcing member may be further fixed to one or both surfaces of the adsorption membrane and provided with a passage through which the gas passes.
  • the strength reinforcing member may include a plurality of through holes that regularly function as the passages, or may have a mesh structure.
  • the strength reinforcing member may be made of a metal material or a non-metal material.
  • the strength reinforcing member may have a shape similar to a structure in which a plurality of folded wrinkled structures or a plurality of protrusions of the adsorption membrane are formed.
  • the support member may be a nonwoven fabric or a woven fabric.
  • the first pore size may be larger than the second pore size.
  • the ion exchange nanofibers may be cation exchange nanofibers or anion exchange nanofibers.
  • the ion exchange nanofibers are cation exchange nanofibers or anion exchange nanofibers, are laminated on the first adsorption member, and a plurality of third pores are formed and the ion exchange It may further include a third adsorption member made by accumulating ion exchange nanofibers for exchanging ions of opposite polarity with the nanofibers.
  • a nanofiber web formed by accumulating dopamine-containing nanofibers stacked on the first adsorption member and having a plurality of pores formed thereon and having a functional group adsorbing foreign substances thereon. It may further include.
  • the nanofiber web is that the functional group is attached to the dopamine by one of UV irradiation, plasma treatment, acid treatment and base treatment to the web made by spinning the spinning solution mixed with the dopamine, solvent and polymer material It features.
  • the functional group may be a negatively charged functional group or a positively charged functional group.
  • oil may be coated on the ion exchange nanofibers.
  • the thickness of the first adsorption member may be designed to be thinner than the thickness of the support member.
  • the support member, the first adsorption member and may further include a silver stitched to one of both.
  • the adsorption membrane consists of an adsorbent membrane for adsorbing foreign matter contained in the gas, the adsorption membrane is a corrugated structure or multiple times folded to increase the area of gas contact per unit area Is a structure in which protrusions are formed, and the adsorption membrane includes: a support member having a plurality of first pores; A first adsorption member stacked on an upper surface of the support member and having a plurality of second pores formed therein and accumulating ion exchange nanofibers that adsorb foreign substances; And a second adsorption member stacked on an upper surface of the first adsorption member and having a plurality of third pores formed therein, wherein the second adsorption member is formed by accumulating nanofibers containing an antimicrobial material.
  • the second and third pore size may be designed smaller than the first pore size
  • the antimicrobial material may be a silver nano material
  • the second adsorption member together with the silver nano material
  • the spinning solution prepared by dissolving in an organic solvent may be a nanofiber web structure formed by electrospinning.
  • the gas filter may further include a strength reinforcing member fixed to one or both surfaces of the adsorption membrane, the passage through which the gas passes, the strength reinforcing member, A plurality of through holes, which function as the passages, may be arranged regularly or may have a mesh structure.
  • the strength reinforcing member may be made of a metallic material or a non-metallic material, and the strength reinforcing member may be a fold structure or a plurality of folded structures of the adsorption membrane. It may have a shape similar to a structure in which protrusions are formed.
  • a gas filter in a pleated structure or a structure formed with a plurality of protrusions to increase the area of gas contact per unit area to maximize the flow rate of the gas, it is possible to improve the adsorption performance of foreign matter There is an advantage.
  • the present invention by fixing the adsorption membrane to the strength reinforcing member, even if a high velocity and a large flow rate of gas is passed, it is possible to prevent deformation and damage of the adsorption membrane to improve the reliability of the gas filter.
  • the ionic foreign matter is adsorbed from the ion exchange nanofibers of the adsorption member, and the foreign matter having a size larger than the pore size in the pores of the support member and the pores of the adsorption member is physically filtered to improve the adsorption efficiency of the foreign substances.
  • the membrane is formed by stacking an adsorption member having a plurality of pores made of nanofibers on a support member having a plurality of pores, thereby improving the adsorption performance while preserving the flow rate of the passage.
  • the present invention by stacking the adsorption member and the support member, it is possible to implement a gas filter having excellent handling and strength, which can be manufactured at a low cost.
  • the nanofiber web in which the nanofibers containing the dopamine-containing functional groups contained in the membrane are accumulated has an advantage of adsorbing heavy metals, bacteria and viruses contained in the gas passing through.
  • the membrane includes the adsorption member having a plurality of pores formed therein and the nanofibers containing the antimicrobial material accumulated therein, or the silver is sewn onto the membrane, so that the antimicrobial properties can be excellent.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a gas filter using an adsorption membrane according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing another structure of a gas filter using an adsorption membrane according to the present invention
  • 3A and 3B are partial cross-sectional views showing a state in which a plurality of protrusions are formed on an adsorption membrane according to the present invention
  • FIGS. 4A and 4B are partial cross-sectional views of a gas filter comprising a strength reinforcing member in accordance with the present invention
  • 5A and 5B are plan views for explaining modifications of the strength reinforcing member applied according to the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the adsorption membrane according to the first embodiment applied to the gas filter of the present invention
  • Figure 7 is a schematic diagram illustrating the principle that foreign matter is adsorbed on the adsorption member of the adsorption membrane applied to the gas filter of the present invention
  • FIG. 8 is a view schematically showing a state in which ion-exchange nanofibers are accumulated by electrospinning on a support member according to the present invention
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an adsorption membrane according to a second embodiment applied to a gas filter of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an adsorption membrane according to a third embodiment applied to a gas filter of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of an adsorption membrane according to a fourth embodiment applied to a gas filter of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of an adsorption membrane according to a fifth embodiment applied to a gas filter of the present invention.
  • the gas filter according to the present invention includes an adsorption membrane for adsorbing foreign matter contained in the gas passing through, and the adsorption membrane includes an adsorption member made by accumulating ion exchange nanofibers, thereby adsorbing ionic foreign matter.
  • a plurality of pores may be provided so that foreign matter larger than the pore size may be physically filtered and restrained in the adsorption membrane to be adsorbed.
  • Gas filter according to the present invention includes the adsorption membrane of the embodiment described below, in order to maximize the flow rate of gas flow can be made of a gas filter having a predetermined shape by imparting structural characteristics to the adsorption membrane, or the passage of gas
  • the adsorption membrane can be fixed to a case member having a shape capable of preserving the flow rate, thereby making it a gas filter.
  • the gas filter 1000 is manufactured in a pleated structure in an example shape in which the gas contact per unit area is increased to maximize the passage flow rate.
  • the gas filter 1000 is a plate-shaped adsorption membrane 100 is formed to implement a pleated structure, it is characterized in that the adsorption membrane 100 of the plate has a folded form a number of times.
  • the large size plate adsorption membrane 100 is implemented as a small size gas filter 1000 by a pleated structure, so that the gas filter 1000 can be located on the flow path of the gas sucked into the small area.
  • the area that the gas is contacted and passed through the unit area is increased to improve the performance to purify the gas in the adsorption principle in the adsorption membrane 100, it is possible to increase the flow rate.
  • the adsorption membrane 100 includes a support member 110 having a plurality of first pores; And an adsorption member (120) stacked on the support member (110) and having a plurality of second pores formed thereon, in which ion exchange nanofibers adsorbing foreign matter are accumulated.
  • the present invention may implement a gas filter by forming a plurality of protrusions on the plate-type adsorption membrane. These multiple projections are for increasing the contact area with the gas.
  • the projection 101a of the gas filter preferably has a shape in which the lower width W1 is larger than the upper width W2, and the projection 101a has a triangular cross-sectional shape cut in the vertical direction. (Protrusion '101b' in FIG. 3B), a rectangle, and a semicircle.
  • the strength of the adsorption membrane is weak, which may cause deformation or damage to the adsorption membrane when high velocity and high flow rates of gas are transferred to the adsorption membrane, thereby reducing reliability. There may be a possibility.
  • the present invention can implement a gas filter including a strength reinforcing member. That is, as shown in FIG. 4A, the strength reinforcing member 1100 is fixed to one surface of the adsorption membrane 100, or as shown in FIG. 4B, the strength reinforcing member 1101, on one side and the other surface of the adsorption membrane 100. 1102 may be fixed.
  • the strength reinforcing members (1100, 1101, 1102) is preferably a corrugated structure of the same shape as the adsorption membrane (100) or a flat plate structure formed with a plurality of projections, and the base member is formed on the strength reinforcing members (1100, 1101, 1102). A passage through which is passed is provided.
  • Such strength reinforcing members 1100, 1101, and 1102 may be made of a metallic material or a nonmetallic material.
  • a nonmetallic material for example, a moldable plastic may be used.
  • a plurality of through holes 1101a1 serving as passages for gas passages may be implemented as strength reinforcing members 1100a regularly arranged (FIG. 5A), or as shown in FIG. 5B, Gas passage may be implemented with a strength reinforcing member 1100b of a smooth mesh structure.
  • the shape of the through hole 1101a1 can be variously designed.
  • the adsorption membrane 100 according to the first embodiment applied to the gas filter of the present invention includes a support member 110 having a plurality of first pores; And an adsorption member (120) stacked on the support member (110) and having a plurality of second pores formed thereon, the ion exchange nanofibers accumulating the foreign matters accumulated therein.
  • the adsorption membrane 100 absorbs and filters ionic foreign matter from the ion exchange nanofibers of the adsorption member 120, and is larger than the pore size in the first pores of the support member 110 and the second pores of the adsorption member 120. Large sized foreign matter (dust, dust, flakes, particles, etc.) is physically filtered to improve the efficiency of removing the foreign matter.
  • the second pores 122 of the adsorption member 120 is capable of adsorbing and filtering the nano-contaminants contained in the gas as fine pores. That is, the adsorption member 120 made of nanofibers is adsorbed by surface filtration made in the surface layer and by deep filtration made in the inner layer.
  • the adsorption membrane applied to the gas filter of the present invention is not an inorganic porous membrane structure, and is implemented by stacking an adsorption member having a plurality of pores made of nanofibers on a supporting member having a plurality of pores, thereby increasing the flow rate of the passage.
  • adsorption member having a plurality of pores made of nanofibers on a supporting member having a plurality of pores, thereby increasing the flow rate of the passage.
  • the foreign matter B having a large size contained in the gas is filtered because it does not pass even in the first pores of the support member 110.
  • the first pore size of the support member 110 is preferably larger than the size of the second pore 122 of the adsorption member 120.
  • the support member 110 serves as a passage through which gas can be passed by the plurality of first pores provided, and serves as a support layer supporting the adsorption member 120 to maintain a flat plate shape.
  • the support member 110 is preferably a nonwoven or woven fabric.
  • the nonwoven fabric that can be used may be any one of a melt-blown nonwoven fabric, a spun bond nonwoven fabric, a thermal bond nonwoven fabric, a chemical bond nonwoven fabric, and a wet-laid nonwoven fabric. 40-50 ⁇ m, and the pore size may be 100 ⁇ m or more.
  • the adsorption membrane having excellent handleability and strength is formed by stacking the adsorption member 120 and the support member 110. Can be implemented.
  • the manufacturing cost can be reduced by stacking a support member that is much cheaper than the adsorption member 120 formed by accumulating ion exchange nanofibers with the adsorption member 120.
  • the expensive adsorption member 120 is thin, the low-cost support member 110 is designed to be thick, it is possible to optimize the manufacturing at a low cost.
  • the ion exchange solution may be electrospun to release the ion exchange nanofibers to the support member, and the released ion exchange nanofibers may be accumulated on the support member 110 to manufacture the adsorption member 120.
  • An ion exchange solution may be defined as a solution in which a polymer, a solvent and an ion exchange functional group are synthesized by a synthetic process such as bulk polymerization.
  • the ion exchange functional groups are contained in the ion exchange nanofibers, ionic foreign substances such as heavy metals contained in the gas passing through the adsorption membrane 100 are exchanged by substitution and adsorbed to the ion exchange functional groups. As a result, the ionic foreign matter is adsorbed onto the ion exchange nanofibers by the ion exchange functional group.
  • the ion exchange functional group is SO 3 H, NH 4 CH 3
  • the ionic foreign matter (heavy metal cation or heavy metal anion in ionic state) contained in the water is exchanged by substitution with H + , CH 3 + to exchange the ion exchange functional group. Is adsorbed on.
  • the ion exchange functional group may be a cation exchange functional group selected from sulfonic acid group, phosphoric acid group, phosphonic group, phosphonic group, carboxylic acid group, asonic group, selinonic group, imino diacetic acid group and phosphate ester group; Or an anion exchange functional group selected from quaternary ammonium groups, tertiary amino groups, primary amino groups, imine groups, tertiary sulfonium groups, phosphonium groups, pyridyl groups, carbazolyl groups and imidazolyl groups.
  • the polymer is capable of electrospinning, and is not particularly limited as long as it is a resin that can be dissolved in an organic solvent for electrospinning and can form nanofibers by electrospinning.
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) perfuluropolymer
  • polyvinylchloride polyvinylidene chloride or copolymers thereof
  • polyethylene glycol di Polyethylene glycol derivatives including alkyl ethers and polyethylene glycol dialkyl esters
  • poly (oxymethylene-oligo-oxyethylene) polyoxides including polyethylene oxide and polypropylene oxide
  • polyvinylacetate poly (vinylpyrrolidone- Vinyl acetate)
  • polystyrene and polystyrene acrylonitrile copolymers polyacrylonitrile (PAN), polyacrylonitrile copolymers including polyacrylonitrile methyl methacryl
  • the polymers that can be used are polyamide, polyimide, polyamideimide, poly (meth-phenylene isophthalamide), polysulfone, polyetherketone, polyetherimide, polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyethylene Aromatic polyesters such as naphthalate, polytetrafluoroethylene, polydiphenoxyphosphazene, polyphosphazenes such as poly ⁇ bis [2- (2-methoxyethoxy) phosphazene] ⁇ , polyurethanes and polyethers Polyurethane copolymers including urethane, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate and the like.
  • Preferred polymers for the adsorption member in the present invention are PAN, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyester sulfone (PES: Polyester Sulfone), polystyrene (PS) alone, or polyvinylidene fluoride (PVdF) and poly Acrylonitrile (PAN) may be mixed, or PVdF and PES, PVdF and thermoplastic polyurethane (TPU) may be mixed and used.
  • the solvent may be a monocomponent solvent, for example, dimethylformamide (DMF), but in the case of using a bicomponent solvent, a two-component system in which a boiling point (BP) is mixed with a high boiling point is low. Preference is given to using a solvent.
  • DMF dimethylformamide
  • BP boiling point
  • a plurality of ultra-fine pores are formed between the ion exchange nanofibers that are randomly accumulated. It is preferable that this ultrafine pore size is 3 micrometers or less.
  • the diameter of the ion-exchange nanofibers is preferably in the range of 0.1 ⁇ 3.0um
  • the adsorption member 120 is freely adjusted in thickness according to the time radiated from the electrospinning apparatus, according to the thickness of the adsorption member 120 Pore size is determined.
  • the ion exchange nanofibers may be defined as having ion exchange functional groups with ion exchange ability on the surface, and the ion exchange nanofibers may be cation exchange nanofibers or anion exchange nanofibers depending on the ions exchanged by the ion exchange functional groups. have.
  • the adsorption member 120 formed by accumulating ion exchange nanofibers becomes a web structure of ion exchange nanofibers, and the web is ultra thin and ultra light, and has a specific surface area.
  • the ion exchange nanofibers 121 discharged from the spinning nozzle 210 of the electrospinning apparatus are stacked on the support member 110, and the stacked ion exchange nanofibers 121 are accumulated to form a web.
  • Adsorption member 120 of the form is formed.
  • 9 to 12 are cross-sectional views of the adsorption membrane according to the second to fifth embodiments applied to the gas filter of the present invention.
  • the adsorption membrane according to the second embodiment applied to the gas filter of the present invention includes a support member 110 having a plurality of first pores; A first adsorption member (120a) stacked on an upper surface of the support member (110) and having a plurality of second pores formed thereon and accumulating ion exchange nanofibers that adsorb foreign substances; And a second adsorption member (120b) stacked on a lower surface of the support member (110) and having a plurality of third pores formed therein, and in which ion exchange nanofibers adsorbing foreign matter are accumulated.
  • the first and second adsorption members 120a and 120b are stacked on both surfaces of the support member 110, and thus, the ionic foreign matter and the first adsorption member 120a that are not adsorbed by the first adsorption member 120a. Since the foreign matter having a size larger than the three pore sizes can be adsorbed by the second adsorption member 120b, the adsorption efficiency of the foreign matter can be increased.
  • the first pore size may be designed to be the largest
  • the second pore size may be designed to be an intermediate
  • the third pore size may be designed to be the smallest.
  • the adsorption membrane according to the third embodiment applied to the gas filter of the present invention includes a support member 110 having a plurality of first pores; A first adsorption member (120c) stacked on an upper surface of the support member (110) and having a plurality of second pores formed therein and accumulating first ion exchange nanofibers that adsorb foreign substances; And a second adsorption member (120d), which is stacked on the first adsorption member (120c), has a plurality of third pores, and is formed by accumulating second ion exchange nanofibers that adsorb foreign substances. It is characterized by.
  • the first ion exchange nanofibers of the first adsorption member 120c may be cation exchange nanofibers or anion exchange nanofibers
  • the second ion exchange nanofibers of the second adsorption member 120d may be combined with the first ion exchange nanofibers.
  • Nanofibers that exchange ions of opposite polarity that is, when the first ion exchange nanofiber is a cation exchange nanofiber, the second ion exchange nanofiber is an anion exchange nanofiber.
  • the adsorption membrane of the third embodiment has the advantage of adsorbing both the cationic heavy metal and the anion heavy metal included in the gas passing through the first and second adsorption members 120c and 120d.
  • the adsorption membrane according to the fourth embodiment applied to the gas filter of the present invention includes a support member 110 having a plurality of first pores; A first adsorption member (120) stacked on an upper surface of the support member (110) and having a plurality of second pores formed thereon and accumulating ion exchange nanofibers that adsorb foreign substances; And a second adsorption member 130 stacked on an upper surface of the first adsorption member 120 and having a plurality of third pores formed therein, wherein the nanofibers containing the antimicrobial material are accumulated. do.
  • the adsorption membrane according to the fourth embodiment may adsorb ionic foreign matter from the ion exchange nanofibers of the first adsorption member 120, and antibacterial properties by the nanofibers containing the antibacterial material of the second adsorption member 130.
  • the second and third pore sizes are preferably designed smaller than the first pore size.
  • the adsorption membrane can also physically filter foreign matter having a size larger than the pore size in the first to third pores and adsorb it therein.
  • the antimicrobial material is preferably a silver nano material.
  • the silver nano material is silver (Ag, silver) metal salt such as silver nitrate (AgNO 3 ), silver sulfate (Ag 2 SO 4 ), silver chloride (AgCl).
  • a silver nano-material is dissolved in an organic solvent together with a fiber-forming polymer material to prepare a spinning solution, and the spinning solution is electrospun and the second adsorption of the nanofiber web structure is made by accumulating nanofibers containing antimicrobial substances.
  • the member 130 may be implemented.
  • dopamine-containing nanofibers are accumulated in the adsorption membrane of the above-described embodiments, in which a plurality of pores are formed and a functional group for adsorbing foreign substances is accumulated.
  • the nanofiber web may be further made.
  • the nanofiber web containing dopamine is preferably laminated on the adsorption member.
  • the adsorption membrane has a plurality of pores are formed between the first and second adsorption member (120a, 120b) and dopamine-containing nanofibers are attached to a functional group for adsorbing foreign matter It can be implemented through the nanofiber web 150 is made to accumulate.
  • the first and second adsorption members 120a and 120b are adsorption members in which a plurality of pores are formed and ion exchange nanofibers that adsorb foreign substances are accumulated
  • the nanofiber web 150 is a dopamine monomer or polymer, It is a nanofiber web made by spinning a spinning solution mixed with a solvent and a polymer material.
  • Dopamine (DOPAMINE; 3,4-dihydroxyphenylalamine) has a structure in which -NH 2 and -OH are bonded to a benzene ring.
  • the functional groups attached to the dopamine contained in the nanofibers may be formed by a post-treatment process such as UV irradiation, plasma treatment, acid treatment, and base treatment after forming the nanofiber web containing the dopamine monomer or polymer.
  • Dopamine-containing nanofiber webs are in a state where functional groups are attached to the nanofibers.
  • the functional group may be a negatively charged functional group such as SO 3 H ⁇ or a positively charged functional group such as NH 4 +, and may perform a function of adsorbing heavy metals, bacteria, and viruses, such that the adsorptive membrane of the fifth embodiment of the present invention is passed through Heavy metals, bacteria and viruses contained in the can be filtered and adsorbed inside the adsorption membrane.
  • the silver sewn may be performed on one of the support member, the adsorption member and both of the adsorption membrane.
  • the adsorption member of the adsorption membrane has a relatively lower strength compared to the support member and if the silver is sewn on the adsorption member, it may cause damage to the adsorption member by the silver sewn.
  • the support member has a strength that can withstand the silver sewn, as shown in Figure 13, sewn the silver 310 in the support member 110.
  • the silver 310 is preferably sewn in a lattice pattern, but is not limited thereto.
  • the silver is a thread made of silver, the silver sewn on the support member 110 can kill bacteria contained in the gas to pass through, the adsorption membrane is to have a strong antibacterial properties.
  • an oil such as glycerin may be coated on the nanofibers of the adsorption member of the adsorption membrane of the aforementioned embodiments.
  • the adsorption member is in the form of a web in which ion-exchange nanofibers are accumulated, in order to activate the adsorption of ion-exchange functional groups on the surface of the ion-exchange nanofibers, the nanofibers are coated with oil to adsorb ionic foreign matter onto the oil, and then Is adsorbed to the exchange functional groups.
  • the present invention is applicable to a gas filter that can maximize the flow rate of the gas, prevent deformation or damage of the adsorption membrane, improve the adsorption efficiency, and obtain excellent reliability.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 기체 필터에 관한 것으로, 기체 필터는 기체에 포함된 이물질을 흡착하는 흡착 멤브레인으로 이루어져 있으며, 상기 흡착 멤브레인은 단위 면적당 기체가 접촉되는 면적을 증가시키기 위하여 다수번 접힌 주름형 구조 또는 다수의 돌기가 형성된 구조이며, 상기 흡착 멤브레인은 다수의 제1기공이 구비된 지지부재; 및 상기 지지부재에 적층되고, 다수의 제2기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 제1흡착부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기체 필터
본 발명은 기체 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 기체의 통과 유량을 극대화시키고, 흡착 멤브레인의 변형 및 손상을 방지하며, 흡착효율을 향상시키고, 우수한 신뢰성을 얻을 수 있는 기체 필터에 관한 것이다.
최근, 산업이 발전하고, 급속한 경제성장과 인구증가 및 도시화 등의 원인으로 발생된 오염원들로 인하여 여러 가지 환경문제를 일으키고 있다.
즉, 다양한 산업의 제조 공장, 산업시설, 생활시설, 자동차, 오토바이에서 오폐수, 중금속, 분진 및 유해 가스 등의 오염원들이 배출되어, 대기와 수질을 오염시키고 있다.
이와 같은 오염원들은 쾌적하고 건강하게 살아가고자하는 인간의 삶에 방해요소로, 오염원들을 정화시키기 위한 다양한 방법의 해결책이 모색되고 있고, 이를 위한 연구 및 개발이 다각적으로 꾸준히 지속되고 있다.
오염원들을 정화하기 위한 일례의 기술로, 오염된 기체를 멤브레인(Membrane)을 통과시켜 여과시키는 기술이 있다.
멤브레인은 기체, 액체, 고체 또는 이들의 혼합물로부터 특정한 성분만을 분리해 여과시킬 수 있는 것으로, 혼합물을 멤브레인의 물리화학적 특성을 이용하여 여과시킨다.
이러한 멤브레인을 이용하여 오염원을 여과시키는 필터는 다양한 산업 분야에 널리 쓰이고 있으며, 특히, 오염된 공기를 정화시키기 위한 기체 필터는 종류도 다양하고, 보다 개선된 기능을 가지기 위하여 기체 필터에 대한 연구가 현재까지 지속적으로 이루어지고 있다.
한편, 기체 필터의 멤브레인에 적용될 수 있는 고분자 멤브레인은 고분자 용액을 캐스팅하여 시트로 형성한 다음, 고체상으로 침적시켜 제조한다. 고분자 멤브레인은 넓은 범위의 멤브레인으로 사용되고 있다.
한국 공개특허공보 제2011-85096호에는, 활성탄소섬유 및 이온교환섬유가 하우징의 측벽에 적층된 복합필터가 제안되어 있으나, 복합 필터의 형태로 필터의 크기가 크다는 것이 단점이다.
한국 등록특허공보 제507969호에는, 이온교환부직포 위에 이온교환섬유로 웹을 만들고, 그 위에 이온교환수지를 뿌려 넣은 후 이온교환부직포를 그 위에 올려놓고 니들펀칭을 이용하여 부직포 형태의 복합이온교환필터로 반도체 제조 공정의 클린룸에 존재하는 산성, 알카리성 등의 이온가스를 제거하는 기술이 제안되어 있으나, 부직포의 기공이 커서 극미세한 유해 분진을 필터링하지 못하고, 이온교환부직포에 분사된 이온교환수지가 유동되어 추가의 오염원이 될 수 있는 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 제1491994호에는, 노즐 선단 사이의 거리와 노즐 중심 사이의 거리의 비가 1.01 내지 1.1인 노즐을 통해 전기방사하여 제조되며, 폴리이미드 나노섬유들이 다수의 기공을 포함하는 부직포 형태로 결합된 다공성 지지체를 포함하는 기체 필터용 멤브레인이 개시되어 있으나, 이 기체 필터용 멤브레인은 단독으로 기체 필터를 구현하는 경우, 기체가 고속으로 기체 필터를 통과하는 경우 멤브레인에 손상 및 변형이 발생되어 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 기체의 통과 유량을 극대화시킬 수 있고, 이물질의 흡착 성능을 향상시킬 수 있는 기체 필터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 높은 속도 및 많은 유량의 기체가 통과되더라도 흡착 멤브레인의 변형 및 손상을 방지할 수 있는 기체 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 항균 물질이 함유된 나노섬유가 축적되어 만들어진 흡착부재를 포함시키거나, 또는 멤브레인에 은사 박음질을 수행하여 우수한 항균 특성을 얻을 수 있는 기체 필터를 제공하는데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터는 기체에 포함된 이물질을 흡착하는 흡착 멤브레인으로 이루어져 있으며, 상기 흡착 멤브레인은 단위 면적당 기체가 접촉되는 면적을 증가시키기 위하여 다수번 접힌 주름형 구조 또는 다수의 돌기가 형성된 구조이며, 상기 흡착 멤브레인은 다수의 제1기공이 구비된 지지부재; 및 상기 지지부재에 적층되고, 다수의 제2기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 제1흡착부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 흡착 멤브레인의 일면 또는 양면에 고정되어 있고, 상기 기체가 통과되는 통로가 마련된 강도 보강 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 강도 보강 부재는, 상기 통로로 기능하는 다수의 관통홀이 규칙적으로 배열되어 있거나, 또는 망사 구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 강도 보강 부재는, 금속재료 또는 비금속재료로 만들어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 강도 보강 부재는, 상기 흡착 멤브레인의 다수번 접힌 주름형 구조 또는 다수의 돌기가 형성된 구조와 닮은 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 지지부재는 부직포 또는 직포일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 제1기공 사이즈는 상기 제2기공 사이즈보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 이온교환 나노섬유는 양이온교환 나노섬유 또는 음이온교환 나노섬유일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 이온교환 나노섬유는 양이온교환 나노섬유 또는 음이온교환 나노섬유이고, 상기 제1흡착부재에 적층되고, 다수의 제3기공이 형성되어 있으며 상기 이온교환 나노섬유와 반대 극성의 이온을 교환하는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 제3흡착부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 제1흡착부재에 적층되며, 다수의 기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 작용기가 부착되어 있는 도파민이 함유된 나노섬유가 축적되어 만들어진 나노섬유 웹을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 나노섬유 웹은 상기 도파민, 용매 및 고분자 물질이 혼합된 방사 용액이 전기 방사되어 만들어진 웹에 UV조사, 플라즈마 처리, 산처리 및 염기처리 중 하나에 의하여 상기 도파민에 작용기가 부착되어 있는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 작용기는 음전하 작용기 또는 양전하 작용기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 이온교환 나노섬유에 오일이 코팅되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 제1흡착부재의 두께는 상기 지지부재의 두께보다 얇게 설계할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 지지부재, 제1흡착부재 및 이들 모두 중 하나에 박음질된 은사를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 기체 필터는, 기체에 포함된 이물질을 흡착하는 흡착 멤브레인으로 이루어져 있으며, 상기 흡착 멤브레인은 단위 면적당 기체가 접촉되는 면적을 증가시키기 위하여 다수번 접힌 주름형 구조 또는 다수의 돌기가 형성된 구조이며, 상기 흡착 멤브레인은 다수의 제1기공이 구비된 지지부재; 상기 지지부재 상면에 적층되고, 다수의 제2기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 제1흡착부재; 및 상기 제1흡착부재 상면에 적층되고, 다수의 제3기공이 형성되어 있으며 항균 물질이 함유된 나노섬유가 축적되어 만들어진 제2흡착부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제2 및 제3기공 사이즈는 제1기공 사이즈보다 작게 설계할 수 있고, 상기 항균 물질은 은나노 물질일 수 있으며, 상기 제2흡착부재는, 상기 은나노 물질, 섬유 성형성 고분자 물질과 함께 유기용매에 용해하여 제조된 방사용액이 전기방사되어 형성된 나노섬유 웹 구조일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 흡착 멤브레인의 일면 또는 양면에 고정되어 있고, 상기 기체가 통과되는 통로가 마련된 강도 보강 부재를 더 포함할 수 있으며, 상기 강도 보강 부재는, 상기 통로로 기능하는 다수의 관통홀이 규칙적으로 배열되어 있거나, 또는 망사 구조일 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 의한 기체 필터에서, 상기 강도 보강 부재는, 금속재료 또는 비금속재료로 만들어질 수 있고, 상기 강도 보강 부재는, 상기 흡착 멤브레인의 다수번 접힌 주름형 구조 또는 다수의 돌기가 형성된 구조와 닮은 형상일 수 있다.
본 발명에 의하면, 주름형 구조 또는 다수의 돌기가 형성된 구조로 기체 필터를 구현하여 단위 면적당 기체가 접촉되는 면적을 증가시켜 기체의 통과 유량을 극대화시킬 수 있고, 이물질의 흡착 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 강도 보강 부재에 흡착 멤브레인를 고정시킴으로써, 높은 속도 및 많은 유량의 기체가 통과되더라도 흡착 멤브레인의 변형 및 손상을 방지하여 기체 필터의 신뢰성을 우수하게 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 흡착부재의 이온교환 나노섬유에서 이온성 이물질을 흡착하고, 지지부재의 기공 및 흡착부재의 기공에서 기공 사이즈보다 큰 사이즈를 가지는 이물질을 물리적으로 여과하여 이물질의 흡착효율을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.
본 발명에 의하면, 나노섬유에 의해 만들어진 다수의 기공이 구비된 흡착부재를 다수의 기공을 가지는 지지부재에 적층하여 멤브레인을 구현됨으로써, 통과 유량을 보존하면서 흡착 성능을 우수하게 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 흡착부재와 지지부재를 적층하여 우수한 취급성과 강도를 가지고, 저비용으로 제조가 가능한 기체 필터를 구현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 멤브레인에 포함된 작용기가 부착된 도파민이 함유된 나노섬유가 축적된 나노섬유 웹에 의해, 통과되는 기체에 포함된 중금속, 박테리아 및 바이러스를 흡착시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 다수의 기공이 형성되어 있으며 항균 물질이 함유된 나노섬유가 축적되어 만들어진 흡착부재를 멤브레인이 포함하거나, 또는 멤브레인에 은사 박음질이 되어 있어, 항균 특성을 우수하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 흡착 멤브레인을 이용한 기체 필터의 개략적인 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 흡착 멤브레인을 이용한 기체 필터의 다른 구조를 도시한 개략적인 사시도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 흡착 멤브레인에 다수의 돌기가 형성된 상태를 도시한 일부 단면도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따라 강도 보강 부재를 포함하는 기체 필터의 일부 단면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 적용된 강도 보강 부재의 변형례들을 설명하기 위한 평면도,
도 6은 본 발명의 기체 필터에 적용된 제1실시예에 따른 흡착 멤브레인의 단면도,
도 7은 본 발명의 기체 필터에 적용된 흡착 멤브레인의 흡착부재에 이물질이 흡착되는 원리를 설명하는 모식적인 도면,
도 8은 본 발명에 따라 지지부재에 전기방사하여 이온교환 나노섬유를 축적하는 상태를 모식적으로 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 기체 필터에 적용된 제2실시예에 따른 흡착 멤브레인의 단면도,
도 10은 본 발명의 기체 필터에 적용된 제3실시예에 따른 흡착 멤브레인의 단면도,
도 11은 본 발명의 기체 필터에 적용된 제4실시예에 따른 흡착 멤브레인의 단면도,
도 12는 본 발명의 기체 필터에 적용된 제5실시예에 따른 흡착 멤브레인의 단면도,
도 13은 본 발명의 기체 필터에 적용된 흡착 멤브레인에 은사 박음질이 된 상태를 설명하는 모식적인 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 기체 필터는 통과되는 기체에 포함된 이물질을 흡착하는 흡착 멤브레인을 구비하고 있고, 이 흡착 멤브레인은 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 흡착부재를 포함하고 있어 이온성 이물질을 흡착할 수 있고, 다수의 기공을 구비하여 기공 사이즈보다 큰 이물질을 물리적으로 여과하여 흡착 멤브레인 내부에 구속시켜 흡착시킬 수 있다.
본 발명에 의한 기체 필터는 후술된 실시예의 흡착 멤브레인을 포함하며, 기체의 통과 유량을 극대화시키기 위하여 흡착 멤브레인에 구조적인 특징을 부여하여 소정의 형상을 가지는 기체 필터로 제작할 수 있거나, 또는 기체의 통과 유량을 보존할 수 있는 형상을 가지는 케이스 부재에 흡착 멤브레인을 고정시켜 기체 필터로 제작할 수 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 단위 면적당 기체가 접촉되는 면적을 증가시켜 통과 유량을 극대화시킬 수 있는 일례의 형상으로, 기체 필터(1000)를 주름형 구조로 제작하는 것이다.
이 기체 필터(1000)는 평판 형태의 흡착 멤브레인(100)을 성형하여 주름형 구조를 구현한 것으로, 구조상으로 평판의 흡착 멤브레인(100)이 다수번 접힌 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.
그러므로, 큰 크기의 평판 흡착 멤브레인(100)은 주름형 구조에 의해 작은 크기의 기체 필터(1000)로 구현되어, 작은 면적으로 흡입되는 기체의 유로 상에 위치될 수 있으므로, 기체 필터(1000)는 단위 면적당 기체가 접촉되어 통과되는 면적이 증가되어 흡착 멤브레인(100)에서 흡착 원리로 기체를 정화시킬 수 있는 성능을 우수하게 할 수 있고, 통과 유량을 증가시킬 수 있는 것이다.
여기서, 흡착 멤브레인(100)은 다수의 제1기공이 구비된 지지부재(110); 및 상기 지지부재(110)에 적층되고 다수의 제2기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 흡착부재(120);로 이루어진 기본적인 적층 구조를 포함한다.
도 2를 참고하면, 본 발명에서는 평판형 흡착 멤브레인에 다수의 돌기를 형성하여 기체 필터를 구현할 수 있다. 이 다수의 돌기는 기체와의 접촉면적을 증가시키기 위한 것이다.
도 3a와 같이, 기체 필터의 돌기(101a)는 하부의 폭(W1)이 상부의 폭(W2)보다 큰 형상을 가지는 것이 바람직하며, 이 돌기(101a)는 수직방향으로 절단한 단면 형상이 삼각형(도 3b의 돌기 '101b'), 사각형, 반원 중 하나일 수 있다.
전술된 바와 같이, 흡착 멤브레인 단독으로 기체 필터를 구현하게 되면, 흡착 멤브레인의 강도가 약해, 높은 속도 및 많은 유량의 기체가 흡착 멤브레인으로 전달되는 경우 흡착 멤브레인에 변형이 발생되거나 손상되어 신뢰성이 저하될 가능성이 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 강도 보강 부재를 포함하여 기체 필터를 구현할 수 있다. 즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 흡착 멤브레인(100)의 일면에 강도 보강 부재(1100)를 고정시키거나, 도 4b 처럼, 흡착 멤브레인(100)의 일면과 타면 모두에 강도 보강 부재(1101,1102)를 고정시킬 수 있다.
이때, 강도 보강 부재(1100,1101,1102)는 흡착 멤브레인(100)과 동일한 형상의 주름형 구조 또는 다수의 돌기가 형성된 평판 구조인 것이 바람직하고, 강도 보강 부재(1100,1101,1102)에 기체가 통과될 수 있는 통로가 마련된다.
이와 같은 강도 보강 부재(1100,1101,1102)는 금속재료 또는 비금속재료로 만들어질 수 있다. 여기서, 비금속재료는 예컨대, 성형이 가능한 플라스틱이 사용될 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참고하면, 기체 통과용 통로로 기능하는 다수의 관통홀(1101a1)이 규칙적으로 배열된 강도 보강 부재(1100a)로 구현될 수 있고(도 5a), 또는 도 5b와 같이, 기체 통과가 원활한 망사 구조의 강도 보강 부재(1100b)로 구현될 수 있다. 여기서, 관통홀(1101a1)의 형상은 다양하게 설계할 수 있다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 기체 필터에 적용된 제1실시예에 따른 흡착 멤브레인(100)은 다수의 제1기공이 구비된 지지부재(110); 및 상기 지지부재(110)에 적층되고, 다수의 제2기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 흡착부재(120);를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
이러한 흡착 멤브레인(100)은 흡착부재(120)의 이온교환 나노섬유에서 이온성 이물질을 흡착하여 여과하고, 지지부재(110)의 제1기공 및 흡착부재(120)의 제2기공에서 기공 사이즈보다 큰 사이즈를 가지는 이물질(먼지, 분진, 조각, 입자 등)을 물리적으로 여과하여 이물질 제거 효율을 향상시킨다.
즉, 흡착 멤브레인(100)으로 기체가 통과될 때, 도 7에 도시된 바와 같이, 기체에 포함된 이온성 이물질(A)은 흡착부재(120)의 이온교환 나노섬유(121)에서 흡착되고, 기체에 포함된 큰 사이즈의 이물질(B)은 흡착부재(120)의 제2기공(122)을 통과하지 못하기에 흡착부재(120) 내부에 갇히게 되어, 흡착 멤브레인(100) 내부에 이물질(A,B)이 흡착 상태(이물질이 빠져나가지 못하고 내부에 붙어있는 상태)로 구속되어 있으므로, 본 발명의 흡착 멤브레인(100)의 여과 성능을 증가시킬 수 있는 것이다.
여기서, 흡착부재(120)의 제2기공(122)은 미세 기공으로 기체에 포함된 나노 단위의 미세 오염 물질을 흡착하여 여과할 수 있게 한다. 즉, 나노섬유로 이루어진 흡착부재(120)는 표면층에서 이루어지는 표면여과에 의한 흡착 및 내층에서 이루어지는 심층여과에 의한 흡착이 이루어진다.
따라서, 본 발명의 기체 필터에 적용된 흡착 멤브레인은 무기공성의 막구조가 아니고, 나노섬유에 의해 만들어진 다수의 기공이 구비된 흡착부재를 다수의 기공을 가지는 지지부재에 적층하여 구현됨으로써, 통과 유량을 보존하면서 필터링(여과) 성능을 우수하게 할 수 있는 잇점이 있다.
또한, 본 발명에서는 기체에 포함된 큰 사이즈의 이물질(B)은 지지부재(110)의 제1기공에서도 통과되지 못해 필터링된다. 이때, 지지부재(110)의 제1기공 사이즈는 흡착부재(120)의 제2기공(122) 사이즈보다 큰 것이 바람직하다.
이러한 지지부재(110)는 구비된 다수의 제1기공에 의해 기체를 통과시킬 수 있는 통로 역할을 수행하고, 흡착부재(120)가 평판 형태를 유지할 수 있도록 지지하는 지지층 역할을 수행한다. 여기서, 지지부재(110)는 부직포 또는 직포인 것이 바람직하다.
사용 가능한 부직포는 멜트 블로운(melt-blown) 부직포, 스펀 본드(spun bond) 부직포, 서멀 본드 부직포, 케미컬 본드 부직포, 웨트 레이드(wet-laid) 부직포 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 부직포의 섬경은 40-50㎛이고, 기공 사이즈는 100㎛ 이상일 수 있다.
또한, 본 발명에서는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 흡착부재(120)가 취급성과 강도가 열악하기 때문에, 흡착부재(120)와 지지부재(110)를 적층하여 우수한 취급성과 강도를 가지는 흡착 멤브레인을 구현할 수 있다.
한편, 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 흡착부재(120)가 고가인 관계로 단독의 흡착부재(120)만으로 본 발명의 흡착 멤브레인을 구현하는 경우, 많은 제조 비용이 소요된다. 그러므로, 본 발명에서는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 흡착부재(120)보다 월등히 저렴한 지지부재를 흡착부재(120)와 적층하여 제조 비용을 절감할 수 있다. 이때, 고가의 흡착부재(120)의 두께는 얇게, 저가의 지지부재(110)의 두께는 두껍해 설계하여, 제조를 저비용으로 최적화시킬 수 있다.
본 발명에서는 이온교환 용액을 전기방사하여 이온교환 나노섬유를 지지부재로 방출시키고, 방출된 이온교환 나노섬유를 지지부재(110)에 축적시켜 흡착부재(120)를 제조할 수 있다.
이온교환 용액은 고분자, 용매와 이온교환 작용기가 괴상 중합과 같은 합성 공정에 의해 합성된 용액으로 정의될 수 있다.
이온교환 작용기는 이온교환 나노섬유에 함유되어 있으므로, 흡착 멤브레인(100)으로 통과되는 기체에 포함된 중금속과 같은 이온성 이물질은 치환에 의해 교환되어 이온교환 작용기에 흡착된다. 결국, 이온교환 작용기에 의해 이온성 이물질이 이온교환 나노섬유에 흡착되는 것이다.
예컨대, 이온교환 작용기가 SO3H, NH4CH3 인 경우, 수분에 포함된 이온성 이물질(이온 상태의 중금속 양이온 또는 중금속 음이온)이 H+, CH3 +와 치환에 의해 교환되어 이온교환 작용기에 흡착된다.
여기서, 이온교환 작용기는 술폰산기, 인산기, 포스포닉기, 포스피닉기, 카르복실산기, 아소닉기, 셀리노닉기, 이미노디아세트산기 및 인산에스테르기에서 선택되는 양이온교환 작용기; 또는 4급 암모늄기, 3급 아미노기, 1급 아미노기, 이민기, 3급 술포늄기, 포스포늄기, 피리딜기, 카바졸릴기 및 이미다졸릴기에서 선택되는 음이온교환 작용기이다.
여기서, 고분자는 전기방사가 가능한 것으로, 전기방사를 위해 유기용매에 용해될 수 있고, 전기방사에 의해 나노섬유를 형성할 수 있는 수지이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌), 퍼풀루오로폴리머, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드 또는 이들의 공중합체, 폴리에틸렌글리콜 디알킬에테르 및 폴리에틸렌글리콜 디알킬에스터를 포함하는 폴리에틸렌글리콜 유도체, 폴리(옥시메틸렌-올리 고-옥시에틸렌), 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드를 포함하는 폴리옥사이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리(비닐피롤리돈-비닐아세테이트), 폴리스티렌 및 폴리스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아크릴로니트릴 메틸메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 폴리아크릴로니트릴 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
또한, 사용 가능한 고분자는 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리{비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]} 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등이 있다.
본 발명에서 흡착부재로 바람직한 고분자는 PAN, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리에스테르 설폰(PES: Polyester Sulfone), 폴리스티렌(PS)를 단독으로 사용하거나, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF)와 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 혼합하거나, PVdF와 PES, PVdF와 열가소성 폴리우레탄(TPU: Thermoplastic Polyurethane)을 혼합하여 사용할 수 있다.
용매는 단성분계 용매, 예를 들면, 다이메틸포름아마이드(DMF: dimethylformamide)를 사용하는 것도 가능하나, 2성분계 용매를 사용하는 경우는 비등점(BP: boiling point)이 높은 것과 낮은 것을 혼합한 2성분계 용매를 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 지지부재(110)에 이온교환 나노섬유가 축적된 흡착부재(120)는 무질서하게 축적된 이온교환 나노섬유 사이에 다수의 초미세 기공(즉, 제2기공)이 형성된다. 이 초미세 기공 사이즈는 3㎛ 이하인 것이 바람직하다.
그리고, 이온교환 나노섬유의 직경은 0.1~3.0um 범위로 하는 것이 바람직하며, 흡착부재(120)는 전기 방사장치에서 방사되는 시간에 따라 두께가 자유롭게 조절되고, 흡착부재(120)의 두께에 따라 기공 사이즈가 결정된다.
그리고, 이온교환 나노섬유는 표면에 이온교환능이 있는 이온교환 작용기를 가지고 있는 것으로 정의할 수 있으며, 이온교환 작용기에서 교환하는 이온에 따라 이온교환 나노섬유는 양이온교환 나노섬유 또는 음이온교환 나노섬유일 수 있다.
이온교환 나노섬유가 축적되어 형성된 흡착부재(120)는 이온교환 나노섬유의 웹 구조가 되고, 이 웹은 초박막, 초경량으로서, 비표면적이 크다.
그리고, 본 발명에서는 전기방사하여 이온교환 나노섬유를 지지부재(110)에 축적시켜 흡착부재(120)를 형성함으로써, 지지부재(110)와 흡착부재(120)의 결합력을 증가시켜 외력에 의하여 흡착부재(120)가 지지부재(110)로부터 박리되는 것을 방지할 수 있는 잇점이 있다.
즉, 도 8과 같이, 전기방사장치의 방사노즐(210)에서 토출된 이온교환 나노섬유(121)는 지지부재(110)에 적층되고, 이 적층된 이온교환 나노섬유(121)가 축적되어 웹 형태의 흡착부재(120)가 형성된다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 기체 필터에 적용된 제2 내지 제5실시예에 따른 흡착 멤브레인의 단면도이다.
도 9를 참고하면, 본 발명의 기체 필터에 적용된 제2실시예에 따른 흡착 멤브레인은 다수의 제1기공이 구비된 지지부재(110); 상기 지지부재(110) 상면에 적층되고, 다수의 제2기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 제1흡착부재(120a); 및 상기 지지부재(110) 하면에 적층되고, 다수의 제3기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 제2흡착부재(120b);를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
제2실시예에 따른 흡착 멤브레인은 지지부재(110)의 양면에 제1 및 제2흡착부재(120a,120b)가 적층되어 있어, 제1흡착부재(120a)에서 흡착되지 못한 이온성 이물질 및 제3기공 사이즈보다 큰 사이즈의 이물질을 제2흡착부재(120b)에서 흡착시킬 수 있으므로, 이물질의 흡착효율을 증대시킬 수 있는 구조이다.
여기서, 제1기공 사이즈를 가장 크게 설계하고, 제2기공 사이즈를 중간 크기로 설계하고, 제3기공 사이즈를 가장 작게 설계할 수 있다.
도 10을 참고하면, 본 발명의 기체 필터에 적용된 제3실시예에 따른 흡착 멤브레인은 다수의 제1기공이 구비된 지지부재(110); 상기 지지부재(110) 상면에 적층되고, 다수의 제2기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 제1이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 제1흡착부재(120c); 및 상기 제1흡착부재(120c) 상면에 적층되고, 다수의 제3기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 제2이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 제2흡착부재(120d);를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
제1흡착부재(120c)의 제1이온교환 나노섬유는 양이온교환 나노섬유 또는 음이온교환 나노섬유일 수 있고, 제2흡착부재(120d)의 제2이온교환 나노섬유는 제1이온교환 나노섬유와 반대 극성의 이온을 교환하는 나노섬유일 수 있다. 즉, 제1이온교환 나노섬유가 양이온교환 나노섬유인 경우, 제2이온교환 나노섬유는 음이온교환 나노섬유이다.
그러므로, 제3실시예의 흡착 멤브레인은 통과되는 기체에 포함된 양이온 중금속 및 음이온 중금속을 제1 및 제2흡착부재(120c,120d)에서 모두 흡착할 수 있는 장점이 있다.
도 11을 참고하면, 본 발명의 기체 필터에 적용된 제4실시예에 따른 흡착 멤브레인은 다수의 제1기공이 구비된 지지부재(110); 상기 지지부재(110) 상면에 적층되고, 다수의 제2기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 제1흡착부재(120); 및 상기 제1흡착부재(120) 상면에 적층되고, 다수의 제3기공이 형성되어 있으며 항균 물질이 함유된 나노섬유가 축적되어 만들어진 제2흡착부재(130);를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
제4실시예에 따른 흡착 멤브레인은 제1흡착부재(120)의 이온교환 나노섬유에서 이온성 이물질을 흡착할 수 있고, 제2흡착부재(130)의 항균 물질이 함유된 나노섬유에 의해 항균 특성을 가질 수 있다.
여기서, 제2 및 제3기공 사이즈는 제1기공 사이즈보다 작게 설계하는 것이 바람직하다.
그리고, 이 흡착 멤브레인도 제1 내지 제3기공에서 기공 사이즈보다 큰 사이즈의 이물질을 물리적으로 여과하여 내부에 흡착시킬 수 있다.
여기서, 항균 물질은 은나노 물질이 바람직하다. 여기서, 은나노 물질은 질산은(AgNO3), 황산은(Ag2SO4), 염화은(AgCl)과 같은 은(Ag, silver) 금속염이다.
본 발명에서는 은나노 물질을 섬유 성형성 고분자 물질과 함께 유기용매에 용해하여 방사용액을 제조하고, 이 방사용액을 전기방사하여 항균 물질이 함유된 나노섬유가 축적되어 만들어진 나노섬유 웹 구조의 제2흡착부재(130)를 구현할 수 있다.
본 발명의 기체 필터에 적용된 제5실시예에 따른 흡착 멤브레인은, 전술된 실시예들의 흡착 멤브레인에, 다수의 기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 작용기가 부착되어 있는 도파민이 함유된 나노섬유가 축적되어 만들어진 나노섬유 웹을 더 포함할 수 있다. 여기서, 도파민이 함유된 나노섬유 웹은 흡착부재에 적층되어 있는 것이 바람직하다.
예컨대, 도 12에 도시된 바와 같이, 흡착 멤브레인은 제1 및 제2흡착부재(120a,120b) 사이에 다수의 기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 작용기가 부착되어 있는 도파민이 함유된 나노섬유가 축적되어 만들어진 나노섬유 웹(150)을 개재하여 구현할 수 있다.
여기서, 제1 및 제2흡착부재(120a,120b)는 다수의 기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 흡착부재이고, 나노섬유 웹(150)은 도파민 단량체 또는 중합체, 용매 및 고분자 물질이 혼합된 방사 용액이 전기 방사되어 만들어진 나노섬유 웹이다.
도파민(DOPAMINE; 3,4-dihydroxyphenylalamine)은 벤젠고리에 -NH2 및 -OH가 결합된 구조를 갖는다.
나노섬유에 함유된 도파민에 부착된 작용기는 도파민 단량체 또는 중합체가 함유된 나노섬유 웹을 형성한 후, UV조사, 플라즈마 처리, 산처리 및 염기처리 등의 후처리 공정으로 형성할 수 있으며, 결국, 도파민이 함유된 나노섬유 웹은 나노섬유에 작용기가 부착되어 있는 상태가 된다.
여기서, 작용기는 SO3H-와 같은 음전하 작용기 또는 NH4 +와 같은 양전하 작용기로, 중금속, 박테리아 및 바이러스를 흡착하는 기능을 수행할 수 있어, 본 발명의 제5실시예의 흡착 멤브레인은 통과되는 기체에 포함된 중금속, 박테리아 및 바이러스를 여과하여 흡착 멤브레인 내부에 흡착시킬 수 있는 것이다.
도 13은 본 발명의 기체 필터에 적용된 흡착 멤브레인에 은사 박음질이 된 상태를 설명하는 모식적인 평면도이다.
본 발명에서는 지지부재를 포함하는 실시예들의 흡착 멤브레인에 은사 박음질을 수행하여, 박음질된 은사에 의해 항균 특성을 가지는 흡착 멤브레인을 구현할 수 있다. 여기서, 은사 박음질은 흡착 멤브레인의 지지부재, 흡착부재 및 이들 모두 중 하나에 수행할 수 있다.
이때, 흡착 멤브레인의 흡착부재는 지지부재와 비교하여 상대적으로 월등히 낮은 강도를 가져 흡착부재에 은사를 박음질하게 되면, 박음질되는 은사에 의해 흡착부재에 손상을 일으킬 수 있다.
반면에, 지지부재는 은사 박음질을 견딜 수 있는 강도를 가져, 도 13에 도시된 바와 같이, 지지부재(110)에 은사(310)를 박음질한다. 이때, 은사(310)는 격자 패턴으로 박음질하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
은사는 은으로 만들어진 실이며, 지지부재(110)에 박음질된 은사는 통과되는 기체에 포함된 세균을 사멸시킬 수 있어, 흡착 멤브레인은 강력한 항균 특성을 가질 수 있는 것이다.
한편, 본 발명에서는 전술된 실시예들의 흡착 멤브레인의 흡착부재의 나노섬유에 글리세린과 같은 오일이 코팅되어 있을 수 있다.
흡착부재는 이온교환 나노섬유가 축적된 웹 형태이므로, 이온교환 나노섬유의 표면에 존재하는 이온교환 작용기의 흡착 활성화를 위하여, 나노섬유에 오일을 코팅하여 이온성 이물질이 오일에 흡착된 후, 이온교환 작용기에 흡착되는 것이다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 기체의 통과 유량을 극대화하고, 흡착 멤브레인의 변형이나 손상을 방지하며, 흡착효율을 향상시키고, 우수한 신뢰성을 얻을 수 있는 기체 필터에 적용 가능하다.

Claims (16)

  1. 기체에 포함된 이물질을 흡착하는 흡착 멤브레인으로 이루어져 있으며,
    상기 흡착 멤브레인은 단위 면적당 기체가 접촉되는 면적을 증가시키기 위하여 다수번 접힌 주름형 구조 또는 다수의 돌기가 형성된 구조이며,
    상기 흡착 멤브레인은 다수의 제1기공이 구비된 지지부재; 및
    상기 지지부재에 적층되고, 다수의 제2기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 제1흡착부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 흡착 멤브레인의 일면 또는 양면에 고정되어 있고, 상기 기체가 통과되는 통로가 마련된 강도 보강 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 강도 보강 부재는,
    상기 통로로 기능하는 다수의 관통홀이 규칙적으로 배열되어 있거나, 또는 망사 구조인 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 강도 보강 부재는,
    금속재료 또는 비금속재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 강도 보강 부재는,
    상기 흡착 멤브레인의 다수번 접힌 주름형 구조 또는 다수의 돌기가 형성된 구조와 닮은 형상인 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 지지부재는 부직포 또는 직포인 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1기공 사이즈는 상기 제2기공 사이즈보다 큰 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 이온교환 나노섬유는 양이온교환 나노섬유 또는 음이온교환 나노섬유인 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 이온교환 나노섬유는 양이온교환 나노섬유 또는 음이온교환 나노섬유이고,
    상기 제1흡착부재에 적층되고, 다수의 제3기공이 형성되어 있으며 상기 이온교환 나노섬유와 반대 극성의 이온을 교환하는 이온교환 나노섬유가 축적되어 만들어진 제3흡착부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1흡착부재에 적층되며, 다수의 기공이 형성되어 있으며 이물질을 흡착하는 작용기가 부착되어 있는 도파민이 함유된 나노섬유가 축적되어 만들어진 나노섬유 웹을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  11. 제1항에 있어서, 상기 지지부재, 제1흡착부재 및 이들 모두 중 하나에 박음질된 은사를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  12. 제1항에 있어서, 상기 이온교환 나노섬유에 오일이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1흡착부재에 적층되고, 다수의 제3기공이 형성되어 있으며 항균 물질이 함유된 나노섬유가 축적되어 만들어진 제2흡착부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 및 제3기공 사이즈는 제1기공 사이즈보다 작은 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  15. 제13항에 있어서, 상기 항균 물질은 은나노 물질인 것을 특징으로 하는 기체 필터.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제2흡착부재는, 상기 은나노 물질, 섬유 성형성 고분자 물질과 함께 유기용매에 용해하여 제조된 방사용액이 전기방사되어 형성된 나노섬유 웹으로 구성된 것을 특징으로 하는 기체 필터.
PCT/KR2016/005235 2015-06-01 2016-05-18 기체 필터 Ceased WO2016195285A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680029524.0A CN107666949B (zh) 2015-06-01 2016-05-18 气体过滤器
US15/572,351 US10751662B2 (en) 2015-06-01 2016-05-18 Gas filter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150077319A KR101878355B1 (ko) 2015-06-01 2015-06-01 기체필터
KR10-2015-0077319 2015-06-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016195285A1 true WO2016195285A1 (ko) 2016-12-08

Family

ID=57440776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/005235 Ceased WO2016195285A1 (ko) 2015-06-01 2016-05-18 기체 필터

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10751662B2 (ko)
KR (1) KR101878355B1 (ko)
CN (1) CN107666949B (ko)
WO (1) WO2016195285A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018186701A1 (ko) * 2017-04-05 2018-10-11 주식회사 아모그린텍 스마트 창호 및 그의 구동방법
KR102347869B1 (ko) * 2017-04-05 2022-01-07 주식회사 아모그린텍 창문형 공기정화 시스템
KR102739278B1 (ko) * 2019-11-18 2024-12-05 주식회사 아모그린텍 지하철 역사 공기정화 시스템
JP7595644B2 (ja) * 2020-03-12 2024-12-06 テルモ株式会社 人工肺の製造方法
US20210322907A1 (en) * 2020-04-20 2021-10-21 Bioinicia, S.L. Multilayer filter with antimicrobial properties and use thereof in industrial filtration applications and protective masks
EP4172397A4 (en) * 2020-06-29 2025-01-08 Khalifa University of Science and Technology MULTIFUNCTIONAL FILTER MATERIALS
WO2022011556A1 (zh) * 2020-07-14 2022-01-20 浩明企业有限公司 多功能纳米纤维空气过滤膜
KR102430460B1 (ko) * 2020-10-05 2022-08-08 넥센타이어 주식회사 타이어 분진 제거 시스템
KR102577290B1 (ko) * 2021-08-03 2023-09-12 넥센타이어 주식회사 레이저를 이용한 타이어 분진 제거 시스템
CN114191886B (zh) * 2021-12-14 2023-04-07 厦门保瑞达环保科技有限公司 高通量滤布及其制作方法与应用
KR102730492B1 (ko) * 2022-09-28 2024-11-15 주식회사 비에이치피 반도체 공정의 유해가스 내 NOx 제거 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010013300A (ko) * 1997-06-02 2001-02-26 히트코 카본 컴포지츠 인코포레이티드 고성능 필터
KR100323298B1 (ko) * 1994-07-12 2002-06-22 니테 마이닝 가부시키가이샤 보강필터엘리먼트
KR20120082840A (ko) * 2011-01-14 2012-07-24 폴 코포레이션 기체 여과용 기체 필터 어셈블리 및 기체 여과 방법
KR20140139176A (ko) * 2013-05-27 2014-12-05 주식회사 엘지화학 공기 정화 필터 및 그의 제조방법
KR20150017298A (ko) * 2013-08-06 2015-02-16 주식회사 아모그린텍 액체 필터용 필터여재 및 그의 제조방법

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2178614A (en) * 1933-04-10 1939-11-07 Owens Corning Fiberglass Corp Air filter
JPS58109113A (ja) * 1981-12-21 1983-06-29 Japan Vilene Co Ltd 「あ」材の製造方法
JPS6128415A (ja) * 1984-07-20 1986-02-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 濾過集じん装置
US5183098A (en) * 1989-08-17 1993-02-02 Stirling Technology, Inc. Air to air heat recovery ventilator
JPH04247207A (ja) * 1991-02-01 1992-09-03 Fujitsu Ltd エアフィルター
US5525136A (en) * 1994-09-06 1996-06-11 Rosen; Richard M. Gasketed multi-media air cleaner
JP3434587B2 (ja) * 1994-09-27 2003-08-11 株式会社荏原製作所 エアフィルタ用ろ材
KR100507969B1 (ko) 2001-05-31 2005-08-17 이후근 이온교환섬유와 이온교환수지를 결합시킨 복합이온교환필터와 이를 이용한 케미칼 필터
US7125434B2 (en) * 2002-12-19 2006-10-24 Millipore Corporation Deep gradient-density filter device
KR200337043Y1 (ko) * 2003-09-09 2004-01-03 (주)부원글로벌 정화기용 필터
US20070045176A1 (en) * 2005-08-23 2007-03-01 Noble Fiber Technologies, Llc Antimicrobial filter with metallic threads
JP5082038B2 (ja) * 2007-03-23 2012-11-28 独立行政法人日本原子力研究開発機構 グラフト重合された機能性不織布フィルタ及びその製造方法
US8172092B2 (en) * 2009-01-22 2012-05-08 Clarcor Inc. Filter having melt-blown and electrospun fibers
US8231700B2 (en) * 2009-06-25 2012-07-31 3M Innovative Properties Company Pleated filter with tridirectional scrim
KR20110085096A (ko) 2010-01-19 2011-07-27 엘지전자 주식회사 활성탄소섬유와 이온교환섬유가 포함된 필터 및 상기 필터를 포함하는 정수기
WO2013031229A1 (ja) * 2011-08-31 2013-03-07 ダイキン工業株式会社 エアフィルタ用濾材、エアフィルタユニット及びエアフィルタ用濾材の製造方法
KR101417988B1 (ko) * 2012-02-27 2014-08-07 한국전기연구원 금속 메시와 양극산화 나노다공질 금속산화물 분리막으로 구성된 복합 분리막
JP2014144420A (ja) * 2013-01-29 2014-08-14 Tokyo Institute Of Technology 抗菌エアフィルタろ材
US9919250B2 (en) * 2013-01-31 2018-03-20 The University Of Akron Filters for oil-water separation having zwitterionic polymers coated or grafted thereon
KR101491994B1 (ko) 2013-02-27 2015-02-10 코오롱패션머티리얼(주) 다공성 지지체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 기체 또는 액체 필터용 멤브레인
KR101715811B1 (ko) * 2013-11-12 2017-03-13 주식회사 아모그린텍 이온 교환 멤브레인

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100323298B1 (ko) * 1994-07-12 2002-06-22 니테 마이닝 가부시키가이샤 보강필터엘리먼트
KR20010013300A (ko) * 1997-06-02 2001-02-26 히트코 카본 컴포지츠 인코포레이티드 고성능 필터
KR20120082840A (ko) * 2011-01-14 2012-07-24 폴 코포레이션 기체 여과용 기체 필터 어셈블리 및 기체 여과 방법
KR20140139176A (ko) * 2013-05-27 2014-12-05 주식회사 엘지화학 공기 정화 필터 및 그의 제조방법
KR20150017298A (ko) * 2013-08-06 2015-02-16 주식회사 아모그린텍 액체 필터용 필터여재 및 그의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US10751662B2 (en) 2020-08-25
CN107666949A (zh) 2018-02-06
KR20160141910A (ko) 2016-12-12
US20180126316A1 (en) 2018-05-10
CN107666949B (zh) 2020-06-05
KR101878355B1 (ko) 2018-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016195285A1 (ko) 기체 필터
WO2016195288A1 (ko) 흡착 멤브레인
WO2016195287A1 (ko) 흡착 멤브레인이 내장된 마스크
KR101308519B1 (ko) 전기방사된 나노 섬유 웹을 이용한 액체 필터용 필터여재와 그 제조방법 및 이를 이용한 액체 필터
WO2017111317A1 (ko) 나노섬유 복합 섬유사를 이용한 카트리지 필터 및 그 제조방법
WO2022145604A1 (ko) 나노섬유를 이용한 세척가능한 미세먼지필터 모듈
WO2016195284A1 (ko) 흡착식 액체필터
KR20190011838A (ko) 개선된 먼지 포집 능력을 갖는 필터 구조
EP2043756A1 (en) High efficiency hvac filter
WO2019177289A1 (ko) 정전기적 포집과 물리적 포집을 동시 적용하여 미세먼지를 차단하는, 가시광선 투과성 및 고내구성의 다층구조 평면 필터 및 이의 제조방법
KR20090103351A (ko) 폴리올레핀 단섬유로 제조된 스펀레이스 부직포로 구성된정전필터층을 포함하는 에어필터
WO2015060655A1 (ko) 이온교환막을 구비한 탈염용 복합전극, 그의 제조 방법 및 이를 이용한 탈염 장치
WO2015020328A1 (ko) 주름 필터 및 그 제조 방법
KR20200033669A (ko) 나노 섬유 시트를 포함하는 정전 필터용 여과재 및 이의 제조방법
KR101628898B1 (ko) 이온 교환 수지 입자를 갖는 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그 제조방법
WO2015072731A1 (ko) 이온 교환 멤브레인 및 그를 이용한 필터 모듈
KR101628899B1 (ko) 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법
WO2014126443A1 (ko) 필터 여재 및 그 제조방법과, 이를 이용한 필터 장치
KR102157444B1 (ko) 고성능 공기정화필터용 다중층 구조 필터여재
WO2015020337A1 (ko) 액체 필터용 필터여재 및 그의 제조방법
KR20190123004A (ko) 미세먼지 차단용 필터 제조 방법
KR101601174B1 (ko) 롤형 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법
WO2021040403A1 (ko) 다층 여과 시스템 및 이를 포함하는 필터 유닛
WO2022022453A1 (en) Reusable nanocomposite porous filter for highly efficient air filtration
KR102153380B1 (ko) 미세먼지 차단용 필터 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16803640

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15572351

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16803640

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1