KR100968087B1 - 압축성형 활성탄 여과막 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축성형 활성탄 여과막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물을 정화처리하기 위한 활성탄과 제오라이트와 접착제를 혼합하여 압축성형 활성탄을 형성하고 활성탄의 내,외부에 스텐레스망을 케이싱하여 내구성과 외부에서 이물질을 체거름하도록 하여 정화능력이 우수하도록 한 압축성형 활성탄 여과막 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 압축성형 활성탄 여과막 제조방법에 있어서, 활성탄을 미세분말기에 넣어 분쇄하여 고운 분말로 활성탄분말을 만드는 제1과정과, 제오라이트 원광석을 미세분말기에 넣어 분쇄하여 제오라이트분말을 만드는 제2과정과, 상기 제1과정의 활성탄분말 80%와 상기 제2과정의 제오라이트분말 20%를 접착제와 함께 혼합시켜 혼합물을 제조하는 제3과정과, 상기 제3과정의 혼합물을 600℃ ~ 1200℃ 성형온도로 활성탄의 형체를 소정 크기로 압축성형하는 제4과정과, 상기 제4과정을 거쳐 압축성형된 활성탄의 형체에 스텐레스망으로 케이싱 작업을 하는 제5과정과, 상기 제5과정을 거쳐 압축성형된 활성탄을 가열하여 소결하는 제6과정으로 된 것을 특징으로 한다.

압축성형 활성탄 여과막, 활성탄, 제오라이트, 스텐레스망.

Description

압축성형 활성탄 여과막 및 그 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF AND COMPRESSION PROCESS ACTIVATED CARBON FILTER MEMBRANE}

본 발명은 압축성형 활성탄 여과막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물을 정화처리하기 위한 활성탄과 제오라이트와 접착제를 혼합하여 압축성형 활성탄을 형성하고 활성탄의 내,외부에 스텐레스망을 케이싱하여 내구성과 외부에서 이물질을 체거름하도록 하여 정화능력이 우수하도록 한 압축성형 활성탄 여과막 및 그 제조방법에 관한 것이다.

물은 인간의 생명유지와 직결되며 일상 생활과 농업, 공업 등의 생산활동에 있어서도 없어서는 안 될 귀중한 천연자원 중 하나이다.

하지만 최근 생활 환경이 고도화됨에 따라 환경오염에 의한 수질오염, 특히 먹는 물의 오염문제는 사회적으로 중요한 문제로 떠오르고 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 오염된 물의 정화처리 및 식수사용을 위한 일반수의 정수 처리방법에 대하여 광범위하게 연구되고 있다. 예컨대, 증류, 이온 교환, 화학적 흡착, 여과, 또는 미립자의 물리적 폐색을 의미하는 보유가 있다.

통상적으로 수돗물을 정수하기 위한 정수장치에는 각종 오염물질이나 이물질을 제거하기 위해 고분자 침전필터, 활성탄 필터, 고분자 중공사 또는 세라믹 필터의 단독 혹은 이들의 조합하여 다수의 필터를 이용한다.

이 중 활성탄 필터는 수돗물에서 냄새, 맛, 색도의 제거 목적으로 많이 이용되고 있으며 또한 난분해성 유기물질, 트리할로메탄(THM:trihalomethane)과 같은 염소살균 부산물 등의 발암물질을 제거하기 위해 이용되는 등 그 활용 범위가 확대되고 있다.

수돗물을 정제하는 데 사용하기 위한 흡착성 성형체를 필터유니트로서 이용하는 필터가 유럽 공개특허공보 제0253132호에 공지되어 있다. 상기 성형체는 흡착제의 상당 부분의 입자표면 및 기공이 열가소성 물질의 접착 및 침투에 의해 감소되어 필터의 흡착능력이 저하되는 문제점이 있다.

대한민국 특허 공개 제2001-0010912호에는 정수용 필터 조립체의 활성탄 필터가 공지되어 있다. 상기 필터는 용기 속에 활성탄을 충진하여 밀봉시킨 상태로 사용함으로써 입상인 활성탄 사이에 큰 공간이 많이 형성되어 충진율이 낮고 그 결과 정수능력이 떨어지고, 용기에 충진 작업시 분진이 다량 발생하기 때문에 활성탄을 세정하여 분진을 제거한 후 용기에 충진하여야 하는 번거로움이 있다.

본 발명의 목적은 물을 정화처리하기 위한 활성탄과 제오라이트와 접착제를 혼합하여 압축성형 활성탄을 형성하고 활성탄의 내,외부에 스텐레스망을 케이싱하여 내구성과 외부에서 이물질을 체거름하도록 하여 여과 특성 및 흡착능력과 정화능력이 우수하도록 한 압축성형 활성탄 여과막 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압축성형 활성탄 여과막 제조방법에 있어서, 활성탄을 미세분말기에 넣어 분쇄하여 고운 분말로 활성탄분말을 만드는 제1과정과, 제오라이트 원광석을 미세분말기에 넣어 분쇄하여 제오라이트분말을 만드는 제2과정과, 상기 제1과정의 활성탄분말 80%와 상기 제2과정의 제오라이트분말 20%를 접착제와 함께 혼합시켜 혼합물을 제조하는 제3과정과, 상기 제3과정의 혼합물을 600℃ ~ 1200℃ 성형온도로 활성탄의 형체를 소정 크기로 압축성형하는 제4과정과, 상기 제4과정을 거쳐 압축성형된 활성탄의 형체에 스텐레스망으로 케이싱 작업을 하는 제5과정과, 상기 제5과정을 거쳐 압축성형된 활성탄을 가열하여 소결하는 제6과정으로 된 것을 특징으로 한다.

상기 활성탄분말은 10메쉬 ~ 200메쉬 입도 크기를 갖고, 상기 제오라이트분말은 200메쉬의 입도 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 활성탄의 형체는 원통형 또는 판형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 활성탄의 형체가 원통형은 내,외부에 스텐레스망으로 케이싱 작업을 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 압축성형 활성탄 여과막은 상기 방법으로 제조된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 물을 정화처리하기 위한 활성탄과 제오라이트와 접착제를 혼합하여 압축성형 활성탄을 형성하고 활성탄의 내,외부에 스텐레스망을 케이싱하여 내구성과 외부에서 이물질을 체거름하도록 하여 여과 특성 및 흡착능력과 정화능력이 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 압축성형 활성탄 여과막은 여과 및 흡착으로 수돗물 고도정수용, 중수도처리용, 식품생산공정, 오-폐수처리공정, 공기정화공정에 다양하게 활용할 수 있으며 기존의 복잡한 여과방식에서 쉽고 특히 설비를 소형화 및 여과막의 교체가 용이하여 경제성이 우수한 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 활성탄 여과막 제조과정을 나타낸 블럭도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 활성탄 여과막 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 활성탄 여과막 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예 압축성형 활성탄 여과막 및 그 제조방법을 설명하면 하기와 같다.

본 발명은 압축성형 활성탄 여과막 제조방법에 있어서, 활성탄을 미세분말기에 넣어 분쇄하여 고운 분말로 활성탄분말을 만드는 제1과정(S1)과, 제오라이트 원광석을 미세분말기에 넣어 분쇄하여 제오라이트분말을 만드는 제2과정(S2)과, 상기 제1과정의 활성탄분말 80%와 상기 제2과정의 제오라이트분말 20%를 접착제와 함께 혼합시켜 혼합물을 제조하는 제3과정(S3)과, 상기 제3과정의 혼합물을 600℃ ~ 1200℃ 성형온도로 활성탄의 형체를 소정 크기로 압축성형하는 제4과정(S4)과, 상기 제4과정을 거쳐 압축성형된 활성탄의 형체에 스텐레스망으로 케이싱 작업을 하는 제5과정(S5)과, 상기 제5과정을 거쳐 압축성형된 활성탄을 가열하여 소결하는 제6과정(S6)을 거쳐 제조되는 것이다.

상기 활성탄분말은 10메쉬 ~ 200메쉬 입도 크기를 갖고, 상기 제오라이트분말은 200메쉬의 입도 크기를 갖는 것이다.
상기와 같이 활성탄분말은 10메쉬 ~ 200메쉬 입도 크기로 하고, 상기 제오라이트분말은 200메쉬의 입도 크기로 하는 것은 활성탄분말의 공극이 상기 제오라이트분말의 공극 보다 크므로 제오라이트분말이 활성탄분말의 미세 공극에 침투되어 활성탄 여과막이 미세 공극을 이루게 한 것이다.

상기 활성탄의 형체는 원통형 또는 판형으로 형성된 것이다.

본 발명의 압축성형 활성탄 여과막(20)은 상기 방법으로 제조된 것이다.

제6과정에서 압축성형된 활성탄을 150-200℃에서 30분간 가열하여 소결시킨 후 자연 냉각시켜 활성탄 여과막을 제조하는 것이다.

도 2,3과 같이 활성탄 여과막(20)의 활성탄(21)의 형체가 원통형은 내,외부 에 스텐레스망(22)으로 케이싱 작업을 한 것이다.

상기 활성탄은 원료중 식물계로는 목재, 야자각 등을 주로 사용하고 광물계로는 갈탄, 유연탄, 역청탄, 무연탄 등을 주로 사용하는데 이러한 물질들은 무정형탄소를 이루고 있다. 이것들을 탄화와 활성화 과정에서 분자크기 정도로 미세공(pore)을 발달시켜 흡착능력을 배가시킨 것으로 미세공(pore)의 내부면적이 활성탄 1g당 1000㎡ 이상이 된다.

상기 활성탄의 형태를 살펴보면, 파쇄상은 입자크기가 보통 3~80 메쉬(mesh)로써 불규칙한 형상이다. 분말상은 보통100 메쉬 이하의 입도이다. 성형상은 조립탄이라고도 하고, 일정한 규격크기의 형상으로 구형, 원주형으로으로 만든다. 섬유상은 의약용으로도 정제후 사용한다.

상기 활성탄의 용도를 살펴보면, 기상용은 공기 및 가스중의 선택적 제거성분의 흡착을 하고, 액상용은 물 및 액상물질중 선택적 성분의 제거를 하고, 촉매용은 활성탄 특성을 활용한 촉매 및 간접담체로 활용한다.

상기 활성탄은 반도체, 정밀화학 초순수제조의 이온교환수지, 막 보호용 전처리, 음료수, 식품제조시의 염소, 이취미, 유기물제거, 공업용수 제조시 유기물, 잔류염소 제거, 원수로부터 탈취, 탈색, 미생물, 농약, 페놀, ABS등 제거, 하수, 폐수처리시, 유해물질 등의 제거, 악취, 독성가스, 방사성가스, 산성, 염기성가스 등 기체 처리를 할 수 있는 것이다.

상기 제오라이트는 신생대 3기의 화산회가 열수에 의한 속성작용을 받아 생성된 광물로 물분자가 결정수 형태로 구조중에 존재하는 함수알루미나 규산염 광물 입니다.

상기 제오라이트는 그리스어의 “비등하는 돌”이란 뜻에서 유래된 명칭이며, 급히 가열하면 거품이나서 끓는 것처럼 보이기 때문에 붙여진 이름이다.

제오라이트의 화학식은(Na, Ca)2 (Al2Si3O10)·8H2O 이다.

제오라이트의 결정수는 일반 구조수와는 달리 물분자로 존재하기 때문에 가열에 따라탈수하여도 구조는 파괴되지 않고 물분자가 있던 곳은 그대로 공간으로 남아 마치 스폰지와 같은 구조가 되고, 다시 그 사이에 수분이나 가스를 흡착하여 원상으로 복귀하는 특성이 있다.

상기 제오라이트는 흡착, 촉매, 이온효과 작용의 기능이 뛰어난 특성을 갖는것이다.

상기 제오라이트는 결정형의 미세다공질로 이속에 물과 비료를 잘 보관할 수 있으며, 점착력이 좋아 땅을 부드럽게 하며, 피트모스(pate moss), 바크(bark), 코코피트 등과 같은 재료들과 섞어배양토(상토, 배토)의 원료로도 많이 쓰인다. 인체, 동물, 작물에 무독성이며, 산, 알카리등 화학물질에도 안정된다.

본 발명에 따른 활성탄 혼합물에서 제오라이트는, 물속에 잔류하는 염소(OCl-)를 흡착제거하고, 각종 금속이온을 흡착하는 효과적 정화역할 외에 방사선의 양이온을 흡착하게 된다. 아울러 세제의 환경오염으로 인한 인산염의 대체물로 쓰이는 친환경적 제오라이트는 나트륨(Na) 이온이 물속의 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg)과 이온교환을 하여 물을 연수화시켜 세척력을 높여주는 것이다.

상기 압축성형 활성탄 여과막(20)은 사용용도에 따라 활성탄(21)을 미세분말 또는 조분말하여 고압축경화처리 고형화하여 그 공극으로 액체(물ㆍ식품) 또는 기체(공기)를 여과하며 이 여과과정에서 활성탄의 고유특성인 내부공극(보통10A)에 유기물질등의 오염원과 기체(공기)중의 악취물질을 흡착제거하고 외부에 스텐레스망(22)으로 케이싱을 하여 내구성과 기계적 성능을 올리는 동시에 외부에서 이물질을 체거름 하도록 하는 것이다.

상기와 같은 압축성형 활성탄 여과막(20)은 1㎏/㎠이하로 조작압력이 적고, 현재 여과설비에 비하여 동력비가 적다. 형태는 원통형, 블럭형, 판형등 소요형태에 따라 제작한다. 그리고, 액체(물) 기체(공기)등 여과할 수 있어 적용범위가 넓다.

상기 압축성형 활성탄 여과막(20)은 체거름에 의해 분리된 조대물질은 표면세척으로 제거 가능하고 내부 공극은 역방향 흐름으로 하여 세정사용(역세척)하여 사용기간이 길다.

상기 압축성형 활성탄 여과막(20)은 고도정수처리용, 오수처리용, 축산폐수, 먼지와 악취등 오염된공기 동시 정화, 식용유 당류등 식품의 생산과정중 여과 흡착이 요구되는 모든설비에 적용할 수 있다.

본 발명의 압축성형 활성탄 여과막(20)은 상수도나 지하수 등의 원수를 압축성형 활성탄 여과막을 통과시켜 원수에 함유된 각종 이물질이나 유기물을 제거하여 정수처리한다.

본 발명의 일실시예의 압축성형 활성탄 여과막(20)은 활성탄분말 80%와 제오라이트분말 20%를 접착제와 함께 혼합시킨 혼합물을 600℃ ~ 1200℃ 성형온도로 압축성형하여 활성탄(21)의 형체를 만드는 것으로 상기 활성탄(21)은 내부에 길이방향으로 관통된 중공부를 가지는 관형(管形)으로 성형되고, 내,외부에 스텐레스망(22)이 케이싱된 것이다. 상기 활성탄 여과막(20)의 외측에서 내측의 중공부 방향으로 원수가 통과되면서 정화된다.
상기 활성탄분말 80%와 제오라이트분말 20%를 혼합하는 것은 활성탄분말이 부유물 등의 이물질이나 중금속, 염소, 염소살균 부산 물질 등의 각종 유기물의 흡착력을 좋고, 제오라이트분말은 무게가 무거운 미세분말로서 혼합하여 상기 활성탄 여과막(20)을 만들면 상수도나 지하수 등의 원수를 여과시 부유물 등의 이물질이나 중금속, 염소, 염소살균 부산 물질 등의 각종 유기물의 여과 흡착력이 좋게 되는 것이다.

상기의 구성을 가지는 본 발명의 활성탄 여과막(20)은 우수한 물리적 여과 특성 및 흡착능력을 갖는다. 이러한 활성탄 여과막(20)은 원수 중에 함유된 모래, 녹, 먼지, 석회 입자, 부유물 등의 이물질이나 중금속, 염소, 염소살균 부산 물질 등의 각종 유기물을 활성탄의 미세공에 의한 물리적 여과 및 표면에서 흡착으로 제거하는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나. 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 활성탄 여과막 제조과정을 나타낸 블럭도.

도 2는 본 발명에 따른 활성탄 여과막 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 활성탄 여과막 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20: 활성탄 여과막 21: 활성탄

22: 스텐레스망

Claims (5)

1. 활성탄을 미세분말기에 넣어 분쇄하여 고운 분말로 10메쉬 ~ 200메쉬 입도 크기를 갖는 활성탄분말을 만드는 제1과정(S1)과,

   제오라이트 원광석을 미세분말기에 넣어 분쇄하여 200메쉬의 입도 크기를 갖는 제오라이트분말을 만드는 제2과정(S2)과,

   상기 제1과정의 활성탄분말 80%와 상기 제2과정의 제오라이트분말 20%를 접착제와 함께 혼합시켜 혼합물을 제조하는 제3과정(S3)과,

   상기 제3과정의 혼합물을 600℃ ~ 1200℃ 성형온도로 활성탄의 형체를 원통형으로 압축성형하는 제4과정(S4)과,

   상기 제4과정을 거쳐 압축성형된 활성탄의 원통형 형체 내,외부에 스텐레스망으로 케이싱 작업을 하는 제5과정(S5)과,

   상기 제5과정을 거쳐 압축성형된 활성탄을 150-200℃에서 30분간 가열하여 소결시킨 후 자연 냉각시켜 활성탄 여과막을 제조하는 제6과정(S6)으로 된 것을 특징으로 하는 압축성형 활성탄 여과막 제조방법.
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5. 제 1항의 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 압축성형 활성탄 여과막.

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