KR101765236B1 - 이온수기 정수필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이온수기 복합필터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 활성탄필터와 흡착제를 포함하는 복합필터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이온 수기 복합필터를 포함하는 정수기는, 활성탄필터부를 포함하며, 활성탄필터부는, 입도 48 내지 200 메쉬(mesh), 요오드 흡착가(iodine no) 900 내지 2000mg/g, 세공부피(Pore volulme) 0.3 내지 0.8 cm3/g, 평균세공크기(Pore size micro) 14 내지 20 Å, 메조세공크기(Pore size meso) 30 내지 37 Å를 가지는 활성탄을 포함하여 이루어짐으로써, 정수성능을 유지하면서 소형화할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 이온수기 복합필터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 활성탄필터와 흡착제를 포함하는 복합필터에 관한 것이다.
환경에 대한 관심이 증가하면서 정수기에 관한 관심도 커져가고 있다. 일반적으로 정수기는 수도수 또는 자연수 등의 정수가 필요한 정수대상수를 필터링해서 온수나 냉수의 정수로 제공하는 기능을 제공한다. 정수기는 정수대상수에 혼합된 부유물을 포함하여 인체에 유해한 성분과 냄새를 제거하여 수인성 질환을 유발하는 세균을 살균하기 위한 다수의 필터를 구비하여야 한다.
정수기에는 정수대상수가 순차적으로 통과하면서 정수로 형성되는 침전필터와 활성탄의 미세기공에 의한 흡착작용에 의해 필터링 기능이 이루어지는 입상활성탄필터와 막표면에 분포하는 다수의 미세 기공을 통해 오염물질을 제거하는 중공사막 필터와 자외선살균필터 등이 선택적으로 설비되어 있다.
최근, 납, 수은 등의 중금속과 소독부산물을 제거할 수 있는 이온수기 복합필터에 대한 요구가 있다. 소독부산물은 예를 들어 발암물질 성분인 클로로포름을 포함할 수 있다.
또한, 더 소형화되고 수명이 향상된 이온수기 복합필터에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 정수기의 크기를 유지하면서 정수기의 정수 성능을 향상시키는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 정수 대상수의 유해 물질과 소독부산물을 동시에 제거하는 데 있다.
본 발명의 일 양상에 따른, 정수기 복합필터는 활성탄필터부를 포함하며, 활성탄필터부는, 입도 48 내지 200 메쉬(mesh), 요오드 흡착가(iodine no) 900 내지 2000mg/g, 세공부피(Pore volulme) 0.3 내지 0.8 cm3/g, 평균세공크기(Pore size micro) 14 내지 20 Å, 메조세공크기(Pore size meso) 30 내지 37 Å를 가지는 활성탄을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이온수기 복합필터는, 복수의 활성탄필터층을 포함함으로써, 정수기의 크기는 유지하면서 정수 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 이온수기 복합필터는, 활성탄필터부는 활성탄과 흡착제를 포함함으로써, 정수 대상수의 유해 물질과 소독부산물을 동시에 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온수기 복합필터를 도시한다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입상활성탄 제조 순서도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 분말활성탄 제조 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온수기 복합필터를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정수 순서도를 도시한다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입상활성탄 제조 순서도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 분말활성탄 제조 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온수기 복합필터를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정수 순서도를 도시한다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온수기 복합필터를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이온수기 복합필터(1)는 하우징(10), 유입구(12), 유출구(14), 중공사막(16), 활성탄필터부(20)를 포함하여 이루어진다.
이온수기 복합필터(1)는 일반적으로 물(水)을 정화하기 위하여 사용되는 거름장치를 말할 수 있다. 즉 복합필터(1)는 정수기에 사용되는 정수 필터모듈을 말할 수 있다. 본 발명에 따른 복합필터는 작은 부피를 가지는 동시에 물 속에 포함된 유해성분을 효과적으로 제거하는 기능을 제공할 수 있다.
하우징(10)은 복합필터(1)의 외부 구조체를 형성할 수 있다. 즉, 복합필터가 위치할 수 있는 자리를 마련할 수 있다. 예를 들어 복합필터는 중공사막(16), 활성탄필터부(20)를 포함할 수 있다.
하우징(1)의 단면은 활성탄필터부(20)의 단면과 상응하는 형상을 가질 수 있다.
또한 하우징(10)에는 유입구(12)와 유출구(14)가 형성될 수 있다.
유입구(12)는 정수대상수가 유입되는 곳이다. 여기서 정수대상수는 정화되지 않은 일반적인 수돗물 등을 말할 수 있다. 원수는 정수대상수에 포함되는 용어이다.
유출구(14)는 정수가 유출되는 곳이다. 즉, 유입구(12)를 통하여 유입된 정수대상수가 정수된 후에 유출될 수 있도록 할 수 있다.
활성탄필터부(20)는 활성탄을 이용하여 원수를 정수하는 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어 활성탄필터부(20)는 원수에 포함된 다양한 성분 중 잔류 염소를 제거할 수 있다. 또한 활성탄필터부(20)는 냄새를 유발하는 물질을 흡착제거할 수 있는 기능을 가질 수 있다.
활성탄은 표면에 카르복시기를 가질 수 있다. 카르복시기는 중금속 및 금속 흡착 기능을 제공할 수 있다. 카르복시기는 식물 섬유질인 셀롤로오즈의 알코올이기가 연소 시 산소와 반응하여 생성될 수 있다.
또한, 활성탄필터부(20)는 하나 이상의 흡착제를 포함하여, 정수성능을 향상시킬 수 있다.
활성탄필터부(20)에 대해서는 이하에서 상술하기로 한다.
중공사막(16)은 실처럼 가늘고 속이 비어있는 중공사가 채워져 있는 것으로, 불순물 등을 흡착할 수 있다. 예를 들어 박테리아, 미생물 등 세균성 물질을 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 활성탄필터부(20)를 상술하면 다음과 같다.
활성탄은 원료 물질에 따라서, 야자계, 목질계, 석탄계로 나뉠 수 있다.
야자계는 야자각을 원료로 할 수 있다. 야자계는 내부표면적이 크고, 세공직경은 작은 특성을 가질 수 있다. 또한 저 회분으로 순도가 높아서 음료 및/또는 식품의 정수에 적합할 수 있다. 야자계는 분말 및/또는 입상으로 제조할 수 있다.
목질계는 나무, 톱밥을 원료로 할 수 있다. 목질계는 야자계와 유사한 특성을 가질 수 있다. 즉, 목질계도 내부표면적이 크고, 세공직경은 작으며, 저 회분으로 순도가 높아서 음료 및/또는 식품의 정수에 적합할 수 있다. 목질계는 분말 및/또는 입상으로 제조할 수 있다.
석탄계는 석탄을 원료로 할 수 있다. 석탄계는 내부 표면적이 작고 세공직경은 상대적으로 큰 특성을 가질 수 있다. 또한, 다른 원료물질에 비하여 경제적이며 기계적 강도가 높고 내마모성이 우수한 특성을 가질 수 있다. 석탄계는 입상 활성탄으로 제조할 수 있다.
또한, 활성탄필터부(20)를 구성하는 활성탄은 성상에 따라서, 입상활성탄과 분말활성탄으로 나뉠 수 있다.
입상활성탄은, 세공용적 0.5 내지 1.0cm3/g, 비표면적 700 내지 1500m2/g, 평균세공직경 12 내지 30Å의 속성을 가질 수 있다.
분말활성탄은, 세공용적 0.4 내지 0.5cm3/g, 비표면적 700 내지 1500m2/g, 평균세공직경 15 내지 30Å을 가질 수 있다.
입상활성탄은, 도 2a 및 도 2b에 따른 방법으로 제조할 수 있으며, 분말활성탄은, 도 3a 및 도 3b에 따른 방법으로 제조할 수 있다.
도 2a는 야자각을 원료로 하여 입상활성탄을 제조하는 방법을 도시한다.
도 2a를 참조하면, 원료인 야자각을 준비한다.
섭씨 500 내지 800도에서 건류 탄화를 거치고 파쇄 정립을 한다.
이후 활성화 단계와 분체를 거친 후 포장을 함으로써 야자각 입상활성탄을 제조할 수 있다.
도 2b는 석탄을 원료로 하여 입상활성탄을 제조하는 방법을 도시한다.
도 2b를 참조하면, 원료인 석탄을 준비한다.
미 분쇄 후 점결제와 같이 혼합한다. 이후 압축 성형, 파쇄 정립, 탄화 단계를 거친다. 이후 활성화 단계와 분체를 거친 후 포장을 함으로써 석탄 입상활성탄을 제조할 수 있다.
입상활성탄은 다음과 같은 장점을 가질 수 있다.
입상활성탄은 비산이 없어서 취급이 용이하며 원수의 농도가 급변하여도 유출수 영향이 없으며, 연속적 향류 조업이 가능하여, 운전비용이 저렴하다. 또한 재생 가능하므로 경제적이고 연소 또는 회수하여 무해화할 수 있으므로 환경 친화적이고, 입자 응결성이 없으므로 조업 중단의 우려가 낮다.
도 3a는 분말활성탄을 제조하는 방법을 도시한다.
도 3a를 참조하면, 원료인 야자각 또는 톱밥을 원료로 사용한다.
원료를 준비한 후 탄화, 파쇄 정립, 활성화, 미 분쇄 단계를 거쳐 분말활성탄을 제조할 수 있다.
또한 도 3b는 다른 분말활성탄을 제조하는 방법을 도시한다.
도 3b를 참조하면, 원료인 야자각 또는 톱밥을 혼합 함침, 활성화, 염화아연 회수, 소성 탄 세정, 수세, 건조, 분쇄, 포장을 단계를 거쳐 분말활성탄을 제조할 수 있다.
분말활성탄은 다음과 같은 장점을 가질 수 있다.
분말활성탄은 흡착속도가 빠르므로 회분식으로 고순도 처리가 가능하고, 간이식 저수조 이용이 가능하여 건설비가 낮고, 사용시 마다 신탄을 사용하므로 미생물 발생, 흡착능력 저하의 우려가 낮다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 활성탄필터부(20)에 사용되는 활성탄에 대하여 상술한다.
활성탄필터부(20)는 정수 목적에 부합하도록 다양한 성능의 활성탄필터를 포함할수 있다. 즉, 활성탄필터부(20)는, 입도 48 내지 200, 요오드 흡착가 900 내지 2000mg/g, 세공부피 0.3 내지 0.8 cm3/g, 평균세공크기 14 내지 20 Å, 메조세공크기 30 내지 37 Å를 가질 수 있다. 활성탄필터부(1)는 상기 속성을 가지는 다양한 활성탄필터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1활성탄필터는, 요오드 흡착가(iodine no) 1400mg/g이상, 입도 90(48/100) 메쉬(mesh), 비표면적(BET) 1500 내지 1700m2/g, 세공부피(Pore volulme) 0.5 내지 0.8cm3/g, 평균세공크기(Pore size micro) 15 내지 16Å, 메조세공크기(Pore size meso) 30 내지 35 Å 일 수 있다.
제2활성탄필터는, 요오드 흡착가 950mg/g이상, 입도 90(60/150) 메쉬, 비표면적 1000 내지 1200 m2/g, 세공부피 0.3 내지 0.5 cm3/g, 평균세공크기 15 내지 18 Å, 메조세공크기 30 내지 35 Å 일 수 있다.
제3활성탄필터는, 요오드 흡착가 950mg/g이상, 입도 90(60/150), 비표면적 1000 내지 1200 m2/g, 세공부피 0.3 내지 0.5 cm3/g, 평균세공크기 15 내지 18 Å, 메조세공크기 30 내지 35 Å 일 수 있다.
제4활성탄필터는, 요오드 흡착가 1400mg/g이상, 입도 95(20/50), 비표면적 1500 내지 1700 m2/g, 세공부피 0.5 내지 0.8 cm3/g, 평균세공크기 15 내지 16 Å, 메조세공크기 30 내지 35 Å 일 수 있다.
상기 제1 내지 제4활성탄필터는 입상활성탄 또는 분말활성탄으로 이루어질 수 있다.
상기 요오드 흡착가는 활성탄 비표면적의 대표 지표를 말할 수 있다.
상기 비표면적은 질소 흡 탈착 등온곡선에 의한 세공 사이즈 부피 등을 분석한 수치를 말할 수 있다.
한편, 세공부피 또는 세공크기가 큰 경우에, 분자 크기가 상대적으로 큰 물질까지 흡착할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
이하에서는, 활성탄필터부(20)에 포함될 수 있는 흡착제(media)에 대하여 설명하기로 한다.
흡착제는, 활성탄의 성능을 보완하는 기능을 제공할 수 있다. 즉, 흡착제가 활성탄필터의 성능을 보완함으로써, 물 속에 함유된 유해 성분 제거 항목을 증가시킬 수 있고, 이취미, 소독부산물, 중금속 제거 성능을 향상시킬 수 있다.
흡착제는, 예를 들어, 구리아연합금체(Kinetic Degradation Fluxion, 이하 KDF), ATS, 이온교환수지, 은 이온 일 수 있다. 복수의 흡착제를 사용하는 것은 자명하므로 설명을 생략하기로 한다.
KDF는 특히, 향균 및 중금속을 제거할 수 있는 효과를 제공할 수 있다. KDF는 구리와 아연의 합성물질로서 KDF는 염소 및 중금속과의 전자교환으로서 물속에 함유되어 있는 각종 유해물질을 무해물질로 변화시키고 이 때 발생하는 자기장으로 미생물체를 제거하고 물 분자로부터 생성된 HydroxylRadicals와 Peroxides들이 바이러스까지 살균하는 살균 처리제이다.
ATS는 제올라이트계열으로서, 특히, 중금속, 예를 들어 납을 제거할 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 수도배관의 노후화로 인한 용해성 납과, 물속에 잔류하는 납을 제거할 수 있다.
이온교환수지는 특히, 중금속을 제거할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
흡착제는, 상기 설명한 제1 내지 제4활성탄필터와 선택적으로 결합될 수 있다. 즉, 도 2 및 도 3에 따른, 활성탄의 제조방법의 마지막 단계에 흡착제를 첨가할 수 있다. 예를 들어 분쇄 후 포장 단계 전에 흡착제를 첨가하여, 흡착제가 첨가된 활성탄필터를 제조할 수 있다. 따라서, 별도의 흡착제 층을 두지 않아도 되므로, 정수기의 소형화와 동시에 정수 성능을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합필터를 도시한다.
도 4를 참조하면, 복합필터(1)는 하우징(10), 유입구(12), 유출구(14), 중공사막(16), 상부활성탄필터부(22), 하부활성탄필터부(24)를 포함할 수 있다. 도 1의 실시예에 따른 복합필터와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
상부활성탄필터부(22)와 하부활성탄필터부(24)는 각각 다른 활성탄필터를 포함할 수 있다.
상부활성탄필터부(22)는 원수의 공간유속을 충분히 확보할 수 있는 활성탄필터를 포함할 수 있다.
또한 하부활성탄필터부(22)는 정수 수질 향상, 멤브레인 보호, 유기 화합물 흡착 제거 기능을 제거할 수 있는 활성탄필터 및 흡착제를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상부활성탄필터부(22)는 제1활성탄필터를 포함하고, 하부활성탄필터부(24)는 제2활성탄필터를 포함할 수 있다.
또한, 예를 들어, 상부활성탄필터부(22)는 제4활성탄필터를 포함하고, 하부활성탄필터부(24)는 제2활성탄필터를 포함할 수 있다.
한편, 상부활성탄필터부(22)와 하부활성탄필터부(24)는 동일한 활성탄필터를 포함할 수 있다. 예를 들어 상부활성탄필터부(22)와 하부활성탄필터부(24)는 제2활성탄필터를 포함할 수 있다.
활성탄필터부(20)가 복수의 활성탄필터부를 구비함으로써 필터 수명을 향상시킬 수 있다. 필터 수명은 RO 필터를 제외한 기타 여과 방식의 필터에서 클로로포름 조제수 250ppb를 통수 후 유입 대비 정수의 클로로포름 농도를 50ppb (80%)까지 제거할 수 있는 통수량을 말할 수 있으며, 유효정수량과 동일한 의미를 가질 수 있다. 실험에 따르면, 복수의 활성탄필터부를 구비한 경우 단일 활성탄필터부를 구비한 경우보다 통수량이 50% 이상 증가할 수 있었다.
또한 상부활성탄필터부(22) 및 하부활성탄필터부(24)는 각각 선택적으로 흡착제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부활성탄필터부(22)는 활성탄필터부만을 포함하고, 하부활성탄필터부(24)는 활성탄필터부 및 흡착제를 포함할 수 있다. 이 경우, 하부활성탄필터부(24)는 상부활성탄필터부(22)에서 제거하지 못한 유기화합물 흡착제거, 향균 기능 강화 등의 기능을 저렴한 비용으로 제공할 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 즉 활성탄필터부(20)를 복수의 층으로 나누고 각각의 층에 맞춤한 활성탄필터 및 흡착제를 구비함으로써, 정수성능을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 실시예의 정수 순서에 대하여 설명하기로 한다. 도 5에 따른 실시예를 설명함에 있어, 도 4에 도시한 복합필터의 구성을 기초로 하여 설명하기로 한다. 도 4의 실시예에 따른 상부활성탄필터부(22)는 제1활성탄필터를 포함하고, 하부활성탄필터부(24)는 제2활성탄필터 및 KDF, ATS, 은 이온, 이온교환수지의 흡착제를 포함하는 것으로 전제한다. 이는 일 실시예일 뿐이므로, 상부활성탄필터부(22) 및 하부활성탄필터부(24)는 앞서 설명한 다른 활성탄필터 및 흡착제를 포함할 수 있음은 당연하다.
정수 대상수가 유입구(12)를 통하여 유입될 수 있다(S50).
정수 대상수는, 유입구(12)를 지나 상부활성탄필터부(22)에 이르게 된다(S52).
상부활성탄필터부(22)는 1차적으로 유입되는 정수 대상수 속에 포함된 유기 화합물을 제거한다. 특히 제1활성탄필터는 유속 저항을 최소화하여 물의 유속이 유지되도록 할 수 있다.
상부활성탄필터부(22)를 통과한 정수 대상수는, 상부활성탄필터부(22)를 지나, 하부활성탄필터부(24)에 이르게 된다(S54).
하부활성탄필터부(24)는 2차적으로 정수 대상수 속에 포함된 유기 화합물을 제거할 수 있다. 또한, 하부활성탄필터부(24)는 향균 기능, 유해 중금속 제거의 기능을 추가적으로 제공할 수 있다.
하부활성탄필터부(24)를 통과한 정수 대상수는 중공사막(16)에 이를 수 있다(S56).
중공사막(16)은 정수 대상수에 포함된 박테리아, 미생물 등 세균성 물질을 제거할 수 있다.
중공사막(16)을 통과한 정수 대상수는 유출구(14)를 통하여 나올 수 있다(S58).
본 발명은 기재된 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1: 복합필터 20 : 활성탄필터부
22: 상부활성탄필터부 24: 하부활성탄필터부
22: 상부활성탄필터부 24: 하부활성탄필터부
Claims (9)
- 활성탄필터부를 포함하는 정수기 복합필터에 있어서,
상기 복합필터의 외부 구조체를 형성하는 하우징;
상기 하우징에 마련되며, 정수대상수가 유입되는 유입구;
상기 하우징에 마련되며, 상기 정수대상수가 정수된 후에 유출되는 유출구; 및
상기 유입구와 상기 유출구 사이에서 상기 하우징의 내부에 위치하는 활성탄필터부
를 포함하고,
상기 활성탄필터부는,
상부활성탄필터부와 하부활성탄필터부를 포함하며,
상기 상부활성탄필터부는, 입도 48 내지 100 메쉬, 요오드 흡착가 1400 내지 2000mg/g, 세공부피 0.5 내지 0.8cm3/g, 평균세공크기 15 내지 16Å, 및 메조세공크기 30 내지 35 Å의 활성탄, 또는 입도 60 내지 150 메쉬, 요오드 흡착가 950 내지 2000mg/g, 세공부피 0.3 내지 0.5 cm3/g, 평균세공크기 15 내지 18 Å, 및 메조세공크기 30 내지 35 Å의 활성탄을 포함하고,
상기 하부활성탄필터부는, 입도 60 내지 150 메쉬, 요오드 흡착가 950 내지 2000mg/g, 세공부피 0.3 내지 0.5 cm3/g, 평균세공크기 15 내지 18 Å, 및 메조세공크기 30 내지 35 Å의 활성탄과, 구리아연합금체(Kinetic Degradation Fluxion, 이하 KDF), ATS, 이온교환수지, 또는 은 이온 중 적어도 하나의 흡착제를 포함하며,
상기 적어도 하나의 흡착제는 상기 하부활성탄필터부의 활성탄에 첨가되는 것을 특징으로 하는,
정수기 복합필터. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에서,
상기 활성탄필터부와 상기 유출구 사이에서 상기 하우징 내부에 위치하는 중공사막을 더 포함하는 정수기 복합필터. - 제1항 또는 제6항에서,
상기 하우징의 단면은 상기 활성탄필터부의 단면과 상응하는 형상으로 형성되는 정수기 복합필터. - 제7항에서,
상기 상부활성탄필터부와 상기 유입구 사이의 간격은 상기 하부활성탄필터부와 상기 유입구 사이의 간격보다 작은 정수기 복합필터. - 제7항에서,
상기 하부활성탄필터부와 상기 유출구 사이의 간격은 상기 상부활성탄필터부와 상기 유출구 사이의 간격보다 작은 정수기 복합필터.
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