KR101840221B1 - Manufacturing method of carbon fiber for supporting diatom and method for immobilizing diatom on carbon fiber - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a carbon fiber for supporting diatom which can immobilizing diatom, a manufacturing method thereof, and a method for immobilizing diatom on the carbon fiber. The carbon fiber can be used for removing substances which cause the occurrence of green algae or for wastewater treatment and the like, and also can be used for immobilizing carbon dioxide in air or water.

Description

규조류담지용 탄소섬유의 제조방법 및 상기 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법{Manufacturing method of carbon fiber for supporting diatom and method for immobilizing diatom on carbon fiber}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon fiber for supporting diatomaceous earth and a method for immobilizing diatom on carbon fiber,

본 발명은 규조류를 고정할 수 있는 지지체로서 규조류담지용 탄소섬유 및 이의 제조방법과, 상기 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법을 제공함으로써 녹조 발생을 유발하는 물질을 제거하거나 폐수 처리 등에 활용할 수 있고, 나아가 대기 또는 수중의 이산화탄소를 고정화할 수 있다. The present invention provides carbon fiber for supporting diatoms as a support capable of fixing diatoms, and a method for manufacturing the same, and a method for fixing diatoms to the carbon fibers, thereby removing substances causing green tones, Further, carbon dioxide in the atmosphere or water can be immobilized.

규조류는 지구대기로 배출되는 온실가스인 이산화탄소를 흡수하는 핵심적인 유기체이다. 규조류의 껍질은 규조류가 해양에서 죽었을 때 해저로 가라앉을 만큼 무겁고, 해양의표면수 밖의 이산화탄소를 흡수하여 해저 바닥에 침전물의 형태로 가두는 역할을 한다. Diatoms are key organisms that absorb carbon dioxide, a greenhouse gas that is released into the Earth's atmosphere. Diatoms are heavy enough to sink into the ocean floor when diatoms die in the ocean, absorbing carbon dioxide outside the surface of the ocean and trapping them in the form of sediments on the bottom of the ocean floor.

따라서 이러한 규조류를 고정하는 담지체 내지 지지체를 제조할 수 있다면, 이를 이용하여 이산화탄소를 고정하여 해저에 가둘 수 있고, 규조류를 한 번 고정한 이상은 계속해서 생성된 규조류에 의해 지속적으로 규조류를 고정하는 것이 가능하여 규조류에 의해 고정화된 이산화탄소등을 해저에 고정화할 수 있어서 매우 친환경적이라 할 수 있다.Therefore, if a support or support capable of fixing such diatoms can be produced, carbon dioxide can be fixed and confined to the seafloor. If the diatoms are fixed once, the diatoms are continuously fixed by the generated diatoms Carbon dioxide immobilized by diatoms can be immobilized on the seabed so that it is very environmentally friendly.

즉, 고정화된 규조류를 이용하게 되면 한번 생성된 담지된 규조류를 반복 사용할 수 있어서 경제적이고 환경 친화적으로 이산화탄소를 해저에 고정화할 수 있다. That is, if immobilized diatoms are used, the once-produced supported diatoms can be used repeatedly, so that carbon dioxide can be immobilized on the seabed in an economical and environmentally friendly manner.

한편, 탄소섬유는 해양수 등의 염수에 대한 부식에 강하고, 가벼우며, 강도가 높아 전자소재산업, 건축재료, 석유산업, 풍력발전용 블레이드소재, 항공기/자동차 소재뿐만 아니라 이를 이용하여 규조류를 고정화할 수 있다면, 해저에서 장기간 규조류의 고정을 유도하여 이산화탄소등을 제거할 수 있는 지지체로 사용할 수 있다. 그러나 탄소섬유 자체의 표면에는 규조류가 고정화되지 않아 염수에 대한 내성을 가지는 탄소섬유가 장기적으로 해저에서 사용될 수 있음에도 불구하고, 그 이용에는 한계를 가진다. On the other hand, carbon fiber is resistant to corrosion against brine such as marine water, has a high strength, and can be used not only for electronic materials industry, building materials, oil industry, blade material for wind power generation, If possible, it can be used as a support capable of removing carbon dioxide and the like by inducing fixation of diatoms for a long time at the seabed. However, even though carbon fibers having resistance to salt water can be used in the seabed in the long term because the diatoms are not immobilized on the surface of the carbon fiber itself, its use is limited.

따라서 탄소섬유를 개질함으로써, 탄소섬유와 규조류의 다양한 반응성을 유도할 수 있다면 특히 탄소섬유에 고정화된 규조류에 의해 해저에서 이산화탄소등을 고정화하여 대기오염을 줄이는 등의 목적으로 장기간 사용될 수 있을 것이다.Therefore, if carbon fibers are modified to induce various reactivity of carbon fibers and diatoms, it will be possible to use them for a long period of time for the purpose of reducing air pollution by immobilizing carbon dioxide or the like on the sea bed by diatomaceous immobilization on carbon fiber.

한국공개특허공보 제10-2014-0091118호(2014.07.21)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0091118 (July 21, 2014)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 염수 등에 반영구적 내성을 가지는 탄소섬유를 이용하여 규조류를 고정화 및 성장을 촉진시킬 수 있는 지지체를 제공함으로써 녹조를 유발 물질이 발생되는 것을 친환경적인 방법으로 원천적으로 막거나 하수처리 등에 활용될 수 있으며, 나아가 대기 또는 수중의 이산화탄소를 효율적으로 고정화하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been conceived to solve the problems described above. It is an object of the present invention to provide a support capable of promoting the immobilization and growth of diatoms by using carbon fibers having semi-permanent resistance to brine, And can be used as a raw material or sewage treatment. Further, it is an object of the present invention to provide a method for efficiently immobilizing carbon dioxide in the atmosphere or water.

상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 탄소섬유를 철 전구체용액과 접촉하는 단계, 상기 철 전구체용액과 접촉된 탄소섬유를 산소분위기에서 가열하는 단계 및 상기에서 제조된 철 나노입자가 담지된 탄소섬유를 규조류 배양액에 침지하는 단계를 포함하는 철 나노입자 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a method for producing a carbon nanofiber, comprising the steps of: contacting carbon fiber with an iron precursor solution; heating the carbon fiber contacted with the iron precursor solution in an oxygen atmosphere; There is provided a method for immobilizing diatomite on an iron nanoparticle-bearing carbon fiber including a step of immersing the fiber in a diatom cultured liquid.

본 발명의 일 실시예에 따른 철 나노입자 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법에 있어서, 상기 탄소섬유는 산용액과 접촉되어 표면처리된 것일 수 있다. In the method of immobilizing diatomaceous substances on iron nanoparticle-bearing carbon fibers according to an embodiment of the present invention, the carbon fibers may be surface-treated in contact with an acid solution.

본 발명의 일 실시예에 따른 철 나노입자 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법에 있어서, 상기 산용액은 질산, 황산, 염산 및 유기산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 성분을 포함하며, 0.5 내지 5 M 농도 범위를 갖는 것일 수 있다. In the method for immobilizing diatomaceous earths on iron nanoparticle-bearing carbon fibers according to an embodiment of the present invention, the acid solution contains at least one component selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid and organic acid, 5 < / RTI > M concentration range.

본 발명의 일 실시예에 따른 철 나노입자 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법에 있어서, 상기 탄소섬유에 담지된 철 나노입자는 산화철 나노로드인 것일 수 있다. In the method of immobilizing diatoms on the iron nanoparticle-bearing carbon fibers according to an embodiment of the present invention, the iron nanoparticles supported on the carbon fibers may be iron oxide nanorods.

본 발명의 일 실시예에 따른 철 나노입자 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법에 있어서, 상기 규조류 배양액은 해수 배양액 또는 담수 배양액을 포함할 수 있다.In the method of immobilizing diatomaceous substances on the iron nanoparticle-bearing carbon fibers according to an embodiment of the present invention, the diatom cultured liquid may include a seawater culture broth or a fresh water culture broth.

본 발명의 일 실시예에 따른 철 나노입자 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법에 있어서, 상기 탄소섬유는 탄소섬유 자체, 탄소섬유직물, 탄소섬유부직포 및 탄소섬유직포로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. In the method for immobilizing diatomaceous substances on iron nanoparticle-bearing carbon fibers according to an embodiment of the present invention, the carbon fibers may be any one selected from the group consisting of carbon fiber itself, carbon fiber fabric, carbon fiber non- Or more.

본 발명의 일 실시예에 따른 철 나노입자 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법에 있어서, 상기 가열하는 단계는 90 내지 110℃에서 실시되는 것일 수 있다. In the method of immobilizing diatomaceous substances on the iron nanoparticle-bearing carbon fibers according to an embodiment of the present invention, the heating step may be performed at 90 to 110 ° C.

또한, 본 발명은 탄소섬유를 철 전구체용액과 접촉하는 단계 및 상기 철 천구체용액과 접촉된 탄소섬유를 산소분위기에서 가열하는 단계를 포함하는 규조류담지용 탄소섬유직물의 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing a carbon fiber fabric for supporting diatomite comprising the steps of contacting a carbon fiber with an iron precursor solution and heating the carbon fiber contacted with the iron cloth sphere solution in an oxygen atmosphere.

본 발명의 일 실시예에 따른 규조류담지용 탄소섬유직물의 제조방법은 전단계로 탄소섬유를 질산, 황산, 염산 및 유기산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 산용액에 접촉시키는 공정을 실시할 수 있다. A method of manufacturing a diatomaceous carbon fiber cloth according to an embodiment of the present invention includes a step of contacting a carbon fiber with an acid solution containing at least one selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid and organic acid can do.

본 발명의 일 실시예에 따른 규조류담지용 탄소섬유직물의 제조방법에 있어서, 상기 가열하는 단계는 90 내지 110℃에서 실시되는 것일 수 있다. In the method for producing a carbon fiber cloth for supporting diatoms according to an embodiment of the present invention, the heating step may be performed at 90 to 110 ° C.

본 발명의 일 실시예에 따른 규조류담지용 탄소섬유직물의 제조방법에 있어서, 상기 탄소섬유에 담지된 철 나노입자는 산화철 나노로드인 것일 수 있다.In the method of manufacturing a carbon fiber cloth for supporting diatoms according to an embodiment of the present invention, the iron nanoparticles carried on the carbon fibers may be iron oxide nanorods.

본 발명은 규조류를 물리적 및 화학적 내성이 강한 탄소섬유에 용이하게 고정화할 수 있고, 이를 이용하여 환경오염의 원인인 이산화탄소를 효율적으로 고정화할 수 있을 뿐만 아니라 해저 등에서 보관할 수 있어 장기간 이산화탄소 처리에 유용한 장점을 가진다. The present invention can easily immobilize diatoms on carbon fibers having strong physical and chemical resistance, and can efficiently store carbon dioxide, which is a cause of environmental pollution, and can be stored in the seabed, .

나아가, 질소와 인과 같은 영양염류가 많이 유입되는 호수, 항만 지역에 상기 규조류가 고정화된 탄소섬유를 배치함으로써 규조류의 성장과 동시에 녹조 발생 등의 수질 오염을 미연에 방지할 수 있는 장점을 가진다. Furthermore, it is possible to prevent the water pollution such as the occurrence of the algae and the growth of the diatoms by disposing the diatomaceous immobilized carbon fiber in the lake or the port area where a lot of nutrients such as nitrogen and phosphorus are introduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철 나노입자가 담지된 탄소섬유직물의 제조방법 및 이를 이용한 규조류의 고정화 과정을 모식도로 나타낸 것이다.
도 2는 탄소섬유직물(a) 및 탄소섬유직물에 철 나노입자가 코팅된 SEM사진(10,000배 확대 이미지)(b)을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에서 사용한 규조류(P. tricornutum)의 현미경 사진(a)과, 철 나노입자가 담지된 탄소섬유직물(실시예 1) 및 철 나노입자가 없는 탄소섬유직물(비교예 1)에 규조류를 고정화하는 방법을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의해 탄소섬유직물에 철 나노입자가 담지되어 있는 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의해 규조류가 고정화되는 결과(광학현미경, 200배 확대 이미지)를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 비교예 1에 의해 규조류가 고정화되는 결과(광학현미경, 200배 확대 이미지)를 나타낸 것이다. FIG. 1 is a schematic view showing a method of manufacturing a carbon fiber fabric bearing iron nanoparticles according to an embodiment of the present invention and a process of immobilizing diatoms using the same.
2 shows a SEM photograph (10,000 magnification image) (b) in which iron nanoparticles are coated on a carbon fiber fabric (a) and a carbon fiber fabric.
3 is a micrograph (a) of the diatom ( P. tricornutum ) used in Example 1 of the present invention, a carbon fiber fabric (Example 1) carrying iron nanoparticles and a carbon fiber fabric without iron nanoparticles Example 1) shows a method of immobilizing diatoms.
4 shows the result of carrying iron nanoparticles on a carbon fiber fabric according to Example 1 of the present invention.
Fig. 5 shows a result (optical microscope, 200x magnification image) in which diatoms were immobilized according to Example 1 of the present invention.
Fig. 6 shows the result (optical microscope, 200x magnification image) that the diatoms were immobilized by Comparative Example 1 of the present invention.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 규조류담지용 탄소섬유의 제조방법 및 철 나노입자담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법 에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의해 보다 더 잘 이해될 수 있다. 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허 청구범위에 의해 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. Hereinafter, a method for producing the diatomaceous earth-bearing carbon fiber according to the present invention and a method for immobilizing diatomite on the iron nanoparticle-bearing carbon fiber will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The invention can be better understood by the following examples. The following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims. The technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined.

본 발명에서 별다른 정의가 없는 한 ‘철 나노입자’는 나노크기의 입자로서 철 또는 철 산화물 모두 포함하는 의미로 해석된다. Unless defined otherwise in the present invention, 'iron nanoparticles' are interpreted to mean both iron or iron oxide as nano-sized particles.

또한, 본 발명에서 ‘탄소섬유직물’은 탄소섬유의 대표적인 예시로서 기술되는 것으로, 탄소섬유가 탄소섬유직물로 제한되는 것은 아니다. Also, in the present invention, 'carbon fiber fabric' is described as a representative example of carbon fiber, and carbon fiber is not limited to carbon fiber fabric.

본 발명의 발명자는 이산화탄소를 효율적으로 저감할 수 있는 방법으로 장기간 안정적으로 이산화탄소를 고정화하는 기술과 이산화탄소 고정화를 위한 규조류의 부착과 성장이 용이한 지지체에 대하여 오랜 기간 연구한 결과, 철 나노입자가 담지된 탄소섬유직물을 지지체로서 제공함으로써 상기 지지체를 규조류 배양액에 침지하여 규조류를 고정화하는 것은 물론 규조류의 성장을 현저히 촉진시킬 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다. 나아가, 탄소섬유 지지체 내에 담지된 철 나노입자는 규조류를 신속하게 성장시키고 개별 규조류가 군집을 형성하여 증대된 무게로 인해 해저 속으로 보다 용이하게 가라앉을 수 있도록 하여 이산화탄소 고정화의 효율을 높일 수 있다. 따라서 철 나노입자가 담지된 탄소섬유로 제조되는 지지체는 규조류를 번성시킴으로써 이산화탄소의 고정화뿐만 아니라, 녹조 발생을 유발하는 물질을 제거하거나 폐수 처리 등에 활용할 수 있어 환경오염을 안정적이고 지속적으로 줄일 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다. The inventors of the present invention have studied for a long period of time a stable carbon dioxide immobilization technique and a support for easy attachment and growth of diatomite for carbon dioxide immobilization by a method capable of efficiently reducing carbon dioxide, The present inventors have found that the support can be immersed in a diatom culture to immobilize diatoms and to significantly promote the growth of diatoms. Further, the iron nanoparticles supported in the carbon fiber support can rapidly grow diatoms and allow the individual diatoms to form a community, so that they can sink easily into the sea bed due to the increased weight, thereby enhancing the efficiency of carbon dioxide immobilization. Therefore, the support made of carbon fiber bearing iron nanoparticles can not only immobilize carbon dioxide by flourishing diatoms, but also can remove substances that cause the occurrence of green tones or can be used for wastewater treatment, thereby reducing environmental pollution steadily and continuously Thereby completing the present invention.

본 발명의 일 양태는 One aspect of the present invention is

탄소섬유를 철 전구체용액과 접촉하는 단계 및Contacting the carbon fiber with an iron precursor solution; and

상기 철 천구체용액과 접촉된 탄소섬유를 산소분위기에서 가열하는 단계Heating the carbon fiber contacted with the steel cloth spherical solution in an oxygen atmosphere

를 포함하는 규조류담지용 탄소섬유의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a diatomaceous carbon fiber.

구체적으로, 상기 탄소섬유를 철 전구체용액과 접촉하는 단계는 나노크기의 철 입자를 탄소섬유 전반에 걸쳐 분산시키는 것과 동시에 탄소섬유 표면에 균일하게 형성하는 공정이다. 상기 탄소섬유를 철 전구체용액에 접촉하는 단계는 상기 탄소섬유를 철 전구체용액에 침지시켜 실시될 수 있다. Specifically, the step of contacting the carbon fibers with the iron precursor solution is a process of dispersing nano-sized iron particles throughout the carbon fibers and forming them uniformly on the surface of the carbon fibers. The step of contacting the carbon fibers with the iron precursor solution may be carried out by immersing the carbon fibers in an iron precursor solution.

상기 철 전구체용액은 나노크기의 철 입자를 탄소섬유의 표면에 균일하게 잘 분산시킬 수 있는 범위 내에서 그 농도를 조절할 수 있다. 상기 철 전구체 용액은 바람직하게는 0.01 내지 1M, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.5M인 것을 사용하는 것이 효과적이다. 상기 범위를 벗어나는 경우 철 나노입자가 탄소섬유 표면에 균일하게 형성되지 못하여 규조류 고정화 효율이 저하될 수 있다. The iron precursor solution can control its concentration within a range that can uniformly disperse nano-sized iron particles on the surface of the carbon fiber. The iron precursor solution is preferably 0.01 to 1 M, more preferably 0.05 to 0.5 M. If it is outside the above range, the iron nanoparticles are not uniformly formed on the surface of the carbon fiber, and the diatomic immobilization efficiency may be lowered.

상기 철 전구체 용액은 질산철(Fe(NO3)3), 염화철(FeCl2 또는 FeCl3), 황산철(FeSO4 또는 Fe2(SO4)3), 인산철(Fe3(PO4)2) 및 초산철(Fe(AC)2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 철 전구체를 물에 용해한 것을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The iron precursor solution of iron nitrate (Fe (NO 3) 3) , iron chloride (FeCl 2 or FeCl 3), ferrous sulfate (FeSO 4 or Fe 2 (SO 4) 3) , iron phosphate (Fe 3 (PO 4) 2 ) and acetic acid iron (Fe (AC) 2) any one or more of iron is selected from the group consisting of The precursor may be dissolved in water, but is not limited thereto.

상기 탄소섬유는 그 표면에 철 나노입자를 균일하게 담지할 수 있는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않고 사용될 수 있다. 바람직하게는 탄소섬유 그 자체, 탄소섬유직물, 탄소섬유부직포 및 탄소섬유직포로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. The kind of the carbon fiber can be used as long as it can uniformly support iron nanoparticles on its surface. Preferably, one or more selected from the group consisting of carbon fiber itself, carbon fiber fabric, carbon fiber nonwoven fabric, and carbon fiber fabric may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 탄소섬유는 내부식성 및 내화학성이 뛰어나며, 비중이 낮고, 기계적 강도가 높아 장기간 안정적으로 철 나노입자를 담지 하는 것은 물론 이를 통해 규조류의 고정화 및 성장에 효과적이다. 바람직하게는 탄소섬유직물을 사용하는 것이 철 나노입자의 담지 효율을 향상시키고, 상기 철 나노입자와의 결합력을 높일 수 있고, 내구성을 증진시킬 수 있어 더욱 효과적이다. 상기 탄소섬유직물은 폴리아크릴로니트릴계 탄소섬유직물인 것이 내열성, 내화학성, 낮은 열팽창, 내마모성 등의 물성 구현 측면에서 바람직하다. 상기 탄소섬유직물은 섬유들 사이에 형성된 공극을 포함하여 직조된 것일 수 있으며, 적용 범위 또는 환경에 따라 규격 등을 조절하여 사용할 수 있다. The carbon fiber is excellent in corrosion resistance and chemical resistance, low in specific gravity, and high in mechanical strength, and is thus effective for supporting iron nanoparticles for a long period of time and immobilizing and growing diatoms. Preferably, the use of a carbon fiber fabric improves the carrying efficiency of the iron nanoparticles, increases the binding force with the iron nanoparticles, and increases the durability, which is more effective. The carbon fiber fabric is preferably a polyacrylonitrile carbon fiber fabric in view of physical properties such as heat resistance, chemical resistance, low thermal expansion and abrasion resistance. The carbon fiber fabric may be a woven fabric including pores formed between the fibers, and may be used by regulating specifications according to the application range or environment.

다음으로, 철 전구체용액과 접촉된 탄소섬유를 가열하는 단계를 실시한다. 이는 상기 철 전구체 용액과 접촉된 탄소섬유 표면에 나노크기의 철 입자가 균일하게 잘 형성될 수 있도록 열처리 하는 공정이다. 상기 공정은 산소분위기 하에서 실시되는 것이 탄소섬유 표면에 철 산화물을 형성하는 데 있어 효과적이다. Next, a step of heating the carbon fibers contacted with the iron precursor solution is carried out. This is a step of heat-treating the iron precursor solution so that nano-sized iron particles are uniformly formed on the surface of the carbon fiber contacted with the iron precursor solution. This process is effective in forming iron oxide on the surface of the carbon fiber to be carried out in an oxygen atmosphere.

상기 열처리 공정은 상기 탄소섬유 표면에 나노크기의 철 입자가 잘 형성될 수 있는 범위 내에서 온도를 조절할 수 있다. 바람직하게는 90 내지 110℃에서 실시되는 것이 효과적이며, 보다 바람직하게는 약 100℃ 부근에서 실시하는 것이 철 전구체용액 내 물의 증발이 원활하게 이루어질 수 있어 더욱 효과적이다. 가열은 1 시간 내지 4시간, 바람직하게는 2시간 내지 3시간 실시될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. The heat treatment process can control the temperature within a range in which nano-sized iron particles can be well formed on the surface of the carbon fiber. Preferably at 90 to 110 DEG C, and more preferably at about 100 DEG C, so that evaporation of water in the iron precursor solution can be smoothly carried out, which is more effective. The heating can be conducted for 1 to 4 hours, preferably 2 to 3 hours, but is not limited thereto.

또한, 상기 철 전구체용액과 접촉된 탄소섬유를 가열하는 단계는 철 전구체용액에 상기 탄소섬유를 침지시킨 상태에서 실시될 수 있다. 또는 철 전구체용액에 탄소섬유를 침지시킨 다음 산소분위기 하에서 열을 가하는 방식으로 실시될 수 있다. 산소분위기 하에서 열을 가하는 경우 탄소섬유 표면에 철 산화물의 형성에 더욱 효과적이다. The step of heating the carbon fiber contacted with the iron precursor solution may be carried out by immersing the carbon fiber in an iron precursor solution. Or by immersing the carbon fiber in an iron precursor solution and then applying heat in an oxygen atmosphere. When heat is applied in an oxygen atmosphere, it is more effective in forming iron oxide on the surface of carbon fiber.

상기와 같은 방법으로 탄소섬유에 담지되는 철 나노입자는 산화철 나노로드일 수 있다. 구체적으로, 상기 산화철 나노로드는 탄소섬유에 담지된 철 나노입자가 쉽게 떨어져 나가지 않도록 종횡비가 0.05 내지 0.9, 바람직하게는 0.1 내지 0.7인 것일 수 있으며, 평균직경이 10 내지 200nm, 바람직하게는 20 내지 150nm일 수 있다. 또한, 평균길이는 50 내지 500nm, 바람직하게는 70 내지 450nm인 것일 수 있다. 상기 범위는 비한정적인 일 예 일뿐 이에 제한받지 않는다. The iron nanoparticles to be supported on the carbon fibers may be iron oxide nanorods. Specifically, the iron oxide nanorod may have an aspect ratio of 0.05 to 0.9, preferably 0.1 to 0.7, so that the iron nanoparticles carried on the carbon fiber do not easily fall off, and may have an average diameter of 10 to 200 nm, Lt; / RTI > Further, the average length may be 50 to 500 nm, preferably 70 to 450 nm. The range is non-limiting and is not limited thereto.

상기와 같은 방법으로 제조된 탄소섬유는 담지된 철 나노입자에 규조류가 부착됨으로써 규조류를 고정화할 수 있는 특성을 가진다. 이러한 규조류가 고정화된 탄소섬유는 녹조 방지, 폐수 처리 및 이산화탄소 고정화 등과 같이 다양한 산업분야에 적용이 가능하다. 이때, 규조류는 파이오덱틸룸(Phaeodactylum), 스켈레토네마(Skeletonema), 탈라씨오시라(Thalassiosira) 및 키토세로스(Chaetoceros)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이들 규조류는 탄소섬유 지지체에 부착 성능이 뛰어날 뿐만 아니라 부착된 후에도 성장이 잘 이루어지는 특성을 가진다. The carbon fibers produced by the above-mentioned method have the property of fixing diatoms by attaching diatoms to the supported iron nanoparticles. Such diatomaceous immobilized carbon fibers can be applied to various industrial fields such as prevention of algae, wastewater treatment, and carbon dioxide immobilization. At this time, any one or more selected from the group consisting of Phaeodactylum, Skeletonema, Thalassiosira and Chaetoceros may be used as the diatom, It is not. These diatoms are not only excellent in adhesion to the carbon fiber support, but also have a property of growing well even after they are attached.

본 발명의 다른 양태는 Another aspect of the present invention is

탄소섬유를 산용액과 접촉시켜 표면이 개질된 탄소섬유를 제조하는 단계, Contacting the carbon fiber with an acid solution to prepare a surface-modified carbon fiber,

상기 표면이 개질된 탄소섬유를 철 전구체용액과 접촉하는 단계, Contacting the surface-modified carbon fiber with an iron precursor solution,

상기 철 천구체용액과 접촉된 탄소섬유를 산소분위기에서 가열하는 단계 및 상기 제조된 철 나노입자가 담지된 탄소섬유를 규조류 배양액에 침지하는 단계를 포함하는 규조류담지용 탄소섬유의 제조방법에 관한 것이다. Heating the carbon fiber contacted with the iron cloth spherical solution in an oxygen atmosphere, and immersing the carbon fiber carrying the iron nanoparticles thus prepared in a diatom culture medium, .

본 발명에서 탄소섬유 제조방법에서 사용되는 탄소섬유는 철 나노입자가 표면에 형성된 후 외부 요인에 의해 쉽게 분리되지 않도록 표면 처리된 것을 사용하는 것이 효과적이다. In the present invention, it is effective to use the carbon fiber used in the carbon fiber manufacturing method after the iron nanoparticles are formed on the surface thereof and then subjected to a surface treatment so as not to be easily separated by external factors.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 규조류담지용 탄소섬유 제조방법은 탄소섬유를 산용액과 접촉시켜 탄소섬유의 표면을 개질시키는 공정을 더 포함할 수 있다. 상기와 같이 표면이 개질된 탄소섬유는 그 표면에 철 나노입자의 담지량을 높일 수 있는 등 담지 효율을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라 외부 요인에 의해 쉽게 분리되지 않도록 하여 장기간 안정적인 담지 성능을 부여할 수 있다. 특히, 상기 철 나노입자, 즉 산화철 입자는 규조류에 섭취될 수 있는 철로 전환되어 규조류의 성장을 현저히 촉진시킬 수 있으며 규조류의 고정화에도 더욱 유리한 효과를 나타낸다. That is, the method for fabricating a diatomaceous earth carbon fiber according to an embodiment of the present invention may further include a step of modifying the surface of the carbon fiber by contacting the carbon fiber with an acid solution. As described above, the surface-modified carbon fiber can improve the loading efficiency by increasing the amount of iron nanoparticles supported on the surface thereof. In addition, it is not easily separated by external factors, so that stable carrying performance can be provided for a long period of time. Particularly, the iron nanoparticles, that is, iron oxide particles can be converted into iron that can be ingested into diatoms, thereby remarkably accelerating the growth of diatoms and exhibiting more advantageous effects on immobilization of diatoms.

상기 탄소섬유의 표면 개질화는 섬유 표면에 카르복실기, 아민기, 수산화기 등의 친수성기를 도입할 수 있는 방법이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 탄소섬유의 표면에 결합된 친수성기와의 반응 결합을 통해 탄소섬유에 산화철을 효율적으로 담지할 수 있는 효과를 갖는다. 상기 탄소섬유의 표면 개질화는 바람직하게는 질산, 황산, 염산 및 유기산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 성분으로 제조된 산용액과의 접촉 반응으로 제조된 것을 사용할 수 있다. 일예로, 질산과 황산을 혼합한 혼합용액에 탄소섬유를 침지시킨 후 80 내지 120℃에서 10분 내지 120분 동안 가열하여 제조될 수 있다. 상기 혼합용액은 탄소섬유의 표면 기능화를 이루는 범위 내에서 성분비를 조절할 수 있는데, 바람직하게는 질산 및 황산이 1:2 내지 1:5일 수 있다. The surface modification of the carbon fiber can be used without limitation as long as it can introduce a hydrophilic group such as a carboxyl group, an amine group or a hydroxyl group on the surface of the fiber. The surface modification of the carbon fiber can be carried out by reacting with a hydrophilic group bonded to the surface of the carbon fiber, It has an effect of efficiently supporting iron oxide. The surface modification of the carbon fiber may preferably be one produced by a contact reaction with an acid solution prepared from at least one component selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid and organic acid. For example, carbon fibers may be immersed in a mixed solution of nitric acid and sulfuric acid, and then heated at 80 to 120 ° C for 10 minutes to 120 minutes. The mixed solution can control the component ratio within the range of achieving surface functionalization of the carbon fiber, and preferably the ratio of nitric acid and sulfuric acid is 1: 2 to 1: 5.

또한, 상기 혼합용액은 그 농도를 조절하여 표면 기능화 효율을 높일 수 있으며, 바람직한 농도 범위로는 0.5 내지 5M, 보다 바람직하게는 1 내지 2M인 것일 수 있다. 상기 범위를 벗어나는 경우 탄소섬유의 내구성, 기계적 강도가 저하될 수 있으며, 철 나노입자 담지 및 규조류 고정화에 대한 장기 안정성을 확보하기 어렵다. The concentration of the mixed solution may be adjusted to increase the surface functionalization efficiency. The concentration range may be 0.5 to 5M, more preferably 1 to 2M. If it is outside the above range, the durability and mechanical strength of the carbon fiber may be deteriorated, and it is difficult to secure long-term stability against iron nanoparticle loading and diatomaceous immobilization.

상기 탄소섬유의 표면 개질화는 상기 탄소섬유의 표면을 세척하는 공정이 수반되는 경우 담지된 철 나노입자의 유실을 방지할 수 있으며, 철 나노입자의 담지 공정 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 규조류의 고정화, 성장의 장기 안정성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 가진다. 상기 탄소섬유의 표면을 세척하는 공정은 탄소섬유의 내수성 등의 화학적 특성과 표면 강도 등의 물리적 특성을 부여하기 위한 사이징제(sizing agent) 등의 코팅제를 제거할 수 있는 것이라면 크게 제한되지 않고 세척 수단으로 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 산용액과의 접촉 전에 아세톤을 이용하여 세척하는 것이 효과적이다. The surface modification of the carbon fiber can prevent the loss of the supported iron nanoparticles when the surface of the carbon fiber is washed, thereby improving the efficiency of supporting the iron nanoparticles, , The long-term stability of growth can be further improved. The step of washing the surface of the carbon fiber is not particularly limited as long as it can remove a coating agent such as a sizing agent for imparting chemical properties such as water resistance of the carbon fiber and physical properties such as surface strength, . Preferably, washing with acetone before contact with the acid solution is effective.

이후, 표면 기능화 처리된 탄소섬유는 수세 및 건조된 후 사용될 수 있다. Thereafter, the surface functionalized carbon fibers can be used after being washed and dried.

다음으로, 상기 표면이 개질된 탄소섬유를 철 전구체용액과 접촉하는 단계와, 상기 철 천구체용액과 접촉된 탄소섬유를 산소분위기에서 가열하는 단계 및 상기 제조된 철 나노입자가 담지된 탄소섬유를 규조류 배양액에 침지하는 단계를 실시한다. 이는 앞서 설명한 바와 같다. Next, the surface of the modified carbon fiber is contacted with an iron precursor solution, heating the carbon fiber in contact with the iron cloth solution in an oxygen atmosphere, and heating the prepared carbon nanofiber- A step of immersing in a diatom culture is carried out. This is as described above.

본 발명은 상술한 바와 같은 방법으로 제조된 규조류담지용 탄소섬유를 제공한다. 규조류는 성장에 필요한 영양요소로 질소, 인을 소모하기 때문에 녹조 발생의 원인이 되는 질소, 인 등의 녹조 유발물질의 증가를 미연에 방지할 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 규조류담지용 탄소섬유는 내부에 고정화된 규조류에 의해 녹조를 미연에 방지할 수 있는 특성을 가진다. 또한, 규조류를 이용하여 폐수 처리 또는 바이오연료와 같은 에너지 분야에 적용이 가능하다. 특히, 탄소섬유에 고정화된 규조류는 태양광 등의 빛을 에너지원으로 하여 이산화탄소를 고정화시킬 수 있고, 동시에 성장하게 된다. 규조류의 성장은 탄소섬유 지지체의 무게를 증가시켜 일예로 해수에 적용 시 고정화된 이산화탄소를 효과적으로 해저에 저장할 수 있게 되는 효과를 가진다. The present invention provides a carbon fiber for supporting diatoms prepared by the above-described method. Because diatoms consume nitrogen and phosphorus as nutrients necessary for growth, it is possible to prevent the increase of the green algae such as nitrogen and phosphorus which cause the occurrence of the algae. Accordingly, the carbon fiber for supporting diatoms according to the present invention is characterized by being capable of preventing the green tide from being formed by the diatoms immobilized therein. In addition, diatoms can be applied to wastewater treatment or energy fields such as biofuels. In particular, diatoms immobilized on carbon fibers can fix carbon dioxide with light such as sunlight as an energy source, and grow at the same time. The growth of diatoms increases the weight of the carbon fiber support, which, for example, has the effect of effectively storing immobilized carbon dioxide in the seabed when applied to seawater.

또한, 본 발명의 다른 양태는 Further, another aspect of the present invention is

탄소섬유를 철 전구체용액과 접촉하는 단계,Contacting the carbon fiber with an iron precursor solution,

상기 철 전구체용액과 접촉된 탄소섬유를 산소분위기에서 가열하는 단계 및Heating the carbon fibers contacted with the iron precursor solution in an oxygen atmosphere; and

상기에서 제조된 철 나노입자가 담지된 탄소섬유를 규조류 배양액에 침지하는 단계를 포함하는 철 나노입자 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법에 관한 것이다. And immersing the carbon nanofiber-supported carbon fibers prepared in the above-described manner in a culture solution of diatomaceous earth. The present invention also relates to a method for immobilizing diatomite on iron nanoparticle-bearing carbon fibers.

본 발명의 일 실시예에 따른 철 나노입자 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법에서, 상기 탄소섬유 및 철 전구체용액의 접촉 단계와 이후에 실시되는 가열단계는 전술한 바와 같다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철 나노입자가 담지된 탄소섬유 직물의 제조방법 및 이를 이용한 규조류의 고정화 과정을 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명은 상기 탄소섬유를 철 전구체용액에 접촉시켜 탄소섬유의 표면에 균일하게 철 나노입자를 형성한 후, 상기 철 나노입자에 규조류를 고정화 및 성장시킴으로써 철 나노입자 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법을 제공할 수 있다. 도 2는 탄소섬유직물(a) 및 탄소섬유직물에 철 나노입자가 코팅된 SEM사진(10,000배 확대 이미지)(b)을 나타낸 것으로, 상기 탄소섬유직물 내에 고정화된 철 나노입자에 부착되는 규조류는 질소 또는 인 등의 영양소를 소화시키면서 성장하거나 광합성을 통해 이산화탄소를 고정화함으로써 녹조 발생 등의 오염 방지 및 이산화탄소를 효과적으로 제어할 수 있도록 한다. In the method of immobilizing diatomaceous substances on the iron nanoparticle-bearing carbon fibers according to an embodiment of the present invention, the contacting step of the carbon fiber and the iron precursor solution and the heating step thereafter are as described above. FIG. 1 is a schematic view showing a method of manufacturing a carbon fiber fabric on which iron nanoparticles are supported according to an embodiment of the present invention, and a process of immobilizing diatoms using the same, wherein the carbon fiber is brought into contact with an iron precursor solution There can be provided a method for immobilizing diatomic substances on iron nanoparticle-bearing carbon fibers by uniformly forming iron nanoparticles on the surfaces of fibers and then immobilizing and growing diatomic particles on the iron nanoparticles. 2 shows an SEM photograph (10,000 magnification image) (b) of a carbon fiber fabric (a) and a carbon fiber fabric coated with iron nanoparticles, wherein diatoms attached to the iron nanoparticles immobilized within the carbon fiber fabric Nitrogen, or phosphorus, or by fixing the carbon dioxide through photosynthesis, thereby preventing pollution such as occurrence of a green tide and effectively controlling carbon dioxide.

다음으로, 철 전구체용액과의 접촉으로 철 나노입자가 담지된 탄소섬유는 규조류 배양액에 침지시키는 단계를 실시한다. 이는 탄소섬유에 담지된 철 나노입자를 통해 규조류가 부착될 수 있도록 하는 공정이다.Next, the carbon fiber carrying the iron nanoparticles by contact with the iron precursor solution is immersed in a diatom culture. This is a process that allows diatoms to attach through the iron nanoparticles supported on the carbon fiber.

상기 규조류 배양액은 배양수에 규조류가 배양된 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 이때, 배양수는 해수 또는 담수일 수 있으며 이에 제한되지 않는다. 또한, 규조류 배양액은 질소, 인산, 칼륨이 함유되어 있는 복합비료를 포함하는 배지가 함유된 배양수에 규조류가 배양된 것일 수 있다. The diatom cultures may be used without limitation as long as diatoms are cultured in the culture water. At this time, the culture water may be seawater or fresh water, but is not limited thereto. In addition, the diatom cultures may be diatom cultures cultured in a culture medium containing a medium containing a compound fertilizer containing nitrogen, phosphoric acid, and potassium.

상기 규조류는 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 파이오덱틸룸(Phaeodactylum), 스켈레토네마(Skeletonema), 탈라씨오시라(Thalassiosira) 및 키토세로스(Chaetoceros)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있다. 이들 규조류는 탄소섬유 지지체에 부착 성능이 뛰어날 뿐만 아니라 부착된 후에도 성장이 잘 이루어지는 특성을 가진다. The diatoms are not particularly limited, but preferably at least one selected from the group consisting of Phaeodactylum, Skeletonema, Thalassiosira, and Chaetoceros Can be used. These diatoms are not only excellent in adhesion to the carbon fiber support, but also have a property of growing well even after they are attached.

상기 규조류 배양액에 침지를 통해 철 나노입자가 담지된 탄소섬유는 내부에 규조류를 고정화하는 것과 동시에 규조류 성장 조건이 갖춰진 환경에 배치함으로써 상기 규조류를 성장시킬 수 있도록 한다. The carbon fiber on which the iron nanoparticles are immersed in the diatom cultured liquid is immobilized therein, and the diatom can be grown by arranging the diatom in an environment equipped with diatom growth conditions.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.

(실시예 1)(Example 1)

규조류로서 Phaeodactylum tricornutum을 KNO3, KH2PO4, FeSO4, KnSO4, 2NA-EDTA 및 NaSiO3가 포함된 해수 100 ㎖에 1×106 cell/㎖를 침지하여 일주일간 20℃에서 배양하였다. Phaeodactylum tricornutum as a diatom was immersed in 100 ml of seawater containing KNO 3 , KH 2 PO 4 , FeSO 4 , KnSO 4 , 2NA-EDTA and NaSiO 3 at 1 × 10 6 cells / ml and cultured at 20 ° C for one week.

탄소섬유직물(7cm×7cm)을 아세톤을 이용하여 사이징제를 제거한 다음, 질산과 황산을 혼합한 산용액(1M 용액, 1:3 부피비, 200mL)에 침지시킨 후, 100℃에서 30분 동안 가열하여 표면을 개질시켰다. 상기 표면이 개질된 탄소섬유직물은 증류수를 이용하여 수차례 세척하였다. 이후, 나노크기의 철산화물을 탄소섬유표면에 형성시키기 위해, 0.1 M FeCl3·6H2O 용액 200mL에 상기 제조된 탄소섬유직물을 3시간동안 100℃에서 침지시켜 반응시킴으로써 산화철 나노입자가 표면에 결합된 탄소섬유 지지체를 제조하였다. 이는 도 4에서 볼 수 있듯이 산화철 나노로드가 탄소섬유에 담지 되었음을 확인할 수 있었다. The carbon fiber cloth (7 cm x 7 cm) was dipped in an acid solution (1 M solution, 1: 3 volume ratio, 200 mL) mixed with nitric acid and sulfuric acid and then heated at 100 캜 for 30 minutes To modify the surface. The surface-modified carbon fiber fabric was washed several times with distilled water. Then, in order to form a nano-sized iron oxide on the surface of the carbon fiber, the carbon fiber fabric prepared above was immersed in 200 ml of a 0.1 M FeCl 3 .6H 2 O solution for 3 hours at 100 ° C, A bonded carbon fiber support was prepared. As can be seen from FIG. 4, it was confirmed that the iron oxide nanorods were supported on the carbon fibers.

다음으로, 상기 지지체(2cm×2cm×0.2cm)를 상기 규조류가 배양된 해수에 침지시켜 20℃에서 1주일동안 방치한 후(도 3) 규조류의 고정화정도를 광학현미경으로 200배 확대하여 관찰하였다. Next, the supporter (2 cm x 2 cm x 0.2 cm) was immersed in the seawater cultured with the diatomaceous earth and left for one week at 20 ° C (FIG. 3), and the degree of immobilization of the diatom was magnified 200 times by an optical microscope .

그 결과, 도 5에서와 같이, 규조류가 탄소섬유를 중심으로 고정화되는 수가 많으며 상당히 증식되는 것을 확인할 수 있었다. As a result, as shown in FIG. 5, it was confirmed that the diatoms were immobilized mainly on the carbon fibers, and the diatoms were significantly proliferated.

(실시예 2)(Example 2)

실시예 1과 동일하게 실시하되, 질산과 황산을 혼합한 산용액에 침지시키는 공정을 실시하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. The procedure of Example 1 was repeated except that the step of immersing in an acid solution containing nitric acid and sulfuric acid was not carried out.

(실시예 3)(Example 3)

실시예 1과 동일하게 실시하되, 0.1 M FeCl3·6H2O 용액 대신에 1.5 M FeCl3·6H2O 용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. The procedure of Example 1 was repeated except that 1.5 M FeCl 3 .6H 2 O solution was used instead of 0.1 M FeCl 3 .6H 2 O solution.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

상기 나노크기의 철산화물을 탄소섬유표면에 형성시키는 공정을 실시하는 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험하였다. 이후, 실시예 1과 동일한 조건으로 고정화한 후 현미경으로 관찰한 결과 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이 철 나노입자가 처리된 탄소섬유직물에 비하여 현저히 규조류의 고정화가 감소하고 증식 또한 상당히 억제되는 것을 확인할 수 있었다. The procedure of Example 1 was repeated except that the step of forming the nano-sized iron oxide on the surface of the carbon fiber was not performed. Thereafter, it was immobilized under the same conditions as in Example 1 and then observed under a microscope. As shown in FIG. 6, it was confirmed that immobilization of diatoms was remarkably reduced and proliferation was significantly suppressed as compared with the carbon fiber fabric treated with iron nanoparticles I could.

실시예 2 및 실시예 3은 도면에서 도시하지 않았지만, 실시예 1과 비교시 탄소섬유 내 담지되는 철 나노입자 수가 줄어들어 규조류가 탄소섬유를 중심으로 고정화되는 수 또한 줄어들었다. 상기와 같이 실시예에 따른 결과에서 볼 수 있듯이, 탄소섬유에 고정화된 규조류는 오염수 등에 함유되어 있는 질소 또는 인 등의 영상소를 소화할 수 있어 오염을 줄일 수 있어, 녹조 발생을 유발하는 물질이 발생하는 것을 원천적으로 막을 수 있으며, 폐수 처리 등 다양한 분야에 활용될 수 있음을 확인하였다. Although Examples 2 and 3 are not shown in the drawing, the number of iron nanoparticles supported in the carbon fiber is reduced as compared with Example 1, and the number of diatoms immobilized around the carbon fiber is also reduced. As can be seen from the results of the examples as described above, the diatoms immobilized on the carbon fibers can digest image elements such as nitrogen or phosphorus contained in the polluted water and thereby reduce the pollution, And it can be used in various fields such as wastewater treatment.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있으며, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 정하는 것이 아니다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the above description does not define the scope of the present invention, which is defined by the limitations of the following claims.

Claims (11)

탄소섬유를 산용액과 접촉시켜 표면이 개질된 탄소섬유를 제조하는 단계,
탄소섬유를 철 전구체용액과 접촉하는 단계,
상기 철 전구체용액과 접촉된 탄소섬유를 가열하는 단계 및
상기 가열 후 제조된 산화철 나노로드가 담지된 탄소섬유를 규조류 배양액에 침지하여 상기 규조류를 상기 산화철 나노로드에 부착시키는 단계
를 포함하는 산화철 나노로드 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법. Contacting the carbon fiber with an acid solution to prepare a surface-modified carbon fiber,
Contacting the carbon fiber with an iron precursor solution,
Heating the carbon fibers contacted with the iron precursor solution; and
A step of immersing the carbon fiber impregnated with the iron oxide nano-rods prepared after the heating in a diatom culture to adhere the diatoms to the iron oxide nano-rods
Wherein the diatomaceous substance is immobilized on the iron oxide nanorod-bearing carbon fiber. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 산용액은 질산, 황산, 염산 및 유기산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 성분을 포함하며, 0.5 내지 5 M 농도 범위를 갖는 것인 산화철 나노로드 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법. The method according to claim 1,
Wherein the acid solution contains at least one component selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, and organic acid, and has a concentration range of 0.5 to 5 M. The method of immobilizing diatomaceous earth on iron oxide nanorod- 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 규조류 배양액은 해수 배양액 또는 담수 배양액을 포함하는 산화철 나노로드 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법. The method according to claim 1,
Wherein the diatom cultured liquid contains diatomaceous substances immobilized on an iron oxide nanorod-bearing carbon fiber including a seawater culture liquid or a fresh water culture liquid. 제1항에 있어서,
상기 탄소섬유는 탄소섬유 자체, 탄소섬유직물, 탄소섬유부직포 및 탄소섬유직포로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 산화철 나노로드 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법. The method according to claim 1,
Wherein the carbon fiber is at least one selected from the group consisting of carbon fiber itself, carbon fiber fabric, carbon fiber nonwoven fabric, and carbon fiber fabric. 제1항에 있어서,
상기 가열하는 단계는 90 내지 110℃에서 실시되는 것인 산화철 나노로드 담지 탄소섬유에 규조류를 고정화하는 방법. The method according to claim 1,
Wherein the heating is carried out at 90 to 110 占 폚. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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