KR20160086316A - Ion exchange membrane and filter module using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이온 교환 멤브레인에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 이온교환용액을 전기 방사 또는 전기 분사하여 형성한 초박형 이온 교환 멤브레인 및 그를 이용한 필터 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to an ion exchange membrane, and more particularly, to an ultra-thin ion exchange membrane formed by electrospinning or electrospinning an ion exchange solution and a filter module using the same.
일반적으로, 지구의 모든 물 중 우리가 사용할 수 있는 양은 고작 0.0086%에 지나지 않는다. 이는 기후변화로 인한 재해를 염두에 둔다면 과히 넉넉한 편은 못된다. In general, only about 0.0086% of all water on Earth is usable. This can not be overly generous if you consider the disaster caused by climate change.
물은 인간 생활에 있어 매우 중요하고, 생활용수나 산업용수로서 물은 다양하게 이용된다. 산업 발전으로 물이 중금속, 질산성 질소, 불소 이온 등으로 오염되고 있고, 오염된 물을 음용했을 때 건강에 매우 해롭다. Water is very important in human life, and water is widely used as living water or industrial water. Water is polluted by heavy metals, nitrate nitrogen, fluoride ions, etc. due to industrial development, and it is very harmful to health when drinking contaminated water.
최근, 오염된 물을 정화하고, 해수를 정화하여 용수로 사용하기 위한 탈염 기술이 다양하게 연구되고 있다.Recently, a variety of desalination techniques have been studied for purifying contaminated water and purifying seawater for use as a water source.
이러한 탈염 기술은, 해수나 폐수 등와 같은 오염수에 함유되는 각종 부유물질이나 이온성분을 제거하여 담수화하는 기술로, 화석연료나 전기 등의 열원을 이용하여 수분을 증발시키는 증발법과, 분리막을 이용한 이물질을 걸러 제거하는 여과법과, 전극셀의 전기분해작용을 이용하여 이온들을 제거하는 전기투석법이 있다.This desalination technique is a technique of desalinating by removing various suspended substances and ion components contained in polluted water such as seawater and wastewater. It is an evaporation method for evaporating water using a heat source such as fossil fuel or electricity, And an electrodialysis method for removing ions using the electrolytic action of the electrode cell.
증발법은, 화석연료나 전기 등을 열원으로 사용하여 수분을 증발시키는 것으로, 탈명장치의 부피가 커서 비효율적이고, 에너지의 소모량이 커서 비용이 증대될 뿐만 아니라, 화석연료의 사용으로 인한 대기오염의 원인이 된다.The evaporation method evaporates water by using fossil fuel or electric power as a heat source. As a result, the volume of desorber is inefficient, the consumption of energy is large and the cost is increased, and the air pollution caused by the use of fossil fuel It causes.
여과법은 분리막에 고압을 가하여 이물질을 제거해야하므로 에너지의 소모량이 커서 비용이 증대되고, 전기투석법은 지속적으로 전극셀을 교체해야 하므로 전극셀의 교체에 따른 낭비요인이 발생될 뿐만 아니라 전극셀의 교체에 따른 인적 및 물적 부대비용이 증대되는 단점이 있다.The filtration method requires a high pressure to remove the foreign material by applying a high pressure to the separation membrane, and thus the energy consumption is large and the cost is increased. In the electrodialysis method, since the electrode cell is continuously replaced, wasteful factors are caused by the replacement of the electrode cell, There is a disadvantage in that the human and material incidental expenses due to replacement are increased.
한국 등록특허공보 제501417호에는 소정의 압력으로 유입되는 처리수에 대해 1차로 염성분을 제거하는 역삼투막장치; 스페이서, 양전극, 음전극이 원통형의 탱크내에 순차적으로 설치되어 상기 역삼투막장치에서 1차 처리된 처리수로부터 재차 염성분을 제거하는 전극탈염장치; 상기 역삼투막장치의 브라인측 압력을 전극탈염장치의 입구수 가압용으로 활용하기 위한 에너지회수장치; 상기 전극탈염장치에 구비된 양전극과 음전극에 전원을 공급하는 전원공급수단; 및 상기 전극탈염장치로 유입되는 처리수를 탈염하는 탈염과정과 탈염과정중에 전극에 흡착된 이온들을 탈리시키는 재생과정을 수행하기 위해 처리수가 유동하는 배관들에 구비된 밸브들을 제어하는 제어수단;을 포함하는 역삼투막법/전극법을 이용한 폐수 탈염장치가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 폐수 탈염장치는 역삼투막장치 및 전극탈염장치가 개별적으로 구비되어 있어, 탈염 장치의 크기가 크고, 많은 제조 비용이 소요되는 문제점이 있다.Korean Patent Registration No. 501417 discloses a reverse osmosis membrane device that primarily removes salt components from treated water flowing at a predetermined pressure; An electrode desalination device for sequentially removing the salt component from the treated water primarily treated in the reverse osmosis membrane device, wherein the spacer, the positive electrode, and the negative electrode are sequentially disposed in a cylindrical tank; An energy recovery device for utilizing the brine side pressure of the reverse osmosis membrane device to pressurize the inlet of the electrode desalination device; Power supply means for supplying power to the positive and negative electrodes of the electrode desalination apparatus; And control means for controlling the valves provided in the pipes through which the process water flows to carry out a desalination process for desalinating the process water introduced into the electrode desalination device and a regeneration process for desorbing the ions adsorbed on the electrodes during the desalination process A waste water desalination apparatus using a reverse osmosis membrane / electrode method is disclosed. However, such a waste water desalination apparatus is disadvantageous in that a reverse osmosis membrane apparatus and an electrode desalination apparatus are separately provided, and the size of the desalination apparatus is large and a large manufacturing cost is required.
따라서, 본 발명자들은 멤브레인의 두께를 초박형으로 구현할 수 있는 기술에 대한 연구를 지속적으로 진행하여 다공성 멤브레인으로 케미컬 필터에 적용하고, 무기공 멤브레인으로 탈염 장치에 적용할 수 있는 방법적 및 구조적인 특징을 도출하여 발명함으로써, 보다 경제적이고, 활용 가능하고 경쟁력있는 본 발명을 완성하였다. Therefore, the inventors of the present invention have continued to study a technique for realizing a thin membrane of a membrane to apply the membrane to a chemical filter as a porous membrane, and to provide a methodical and structural feature that can be applied to a desalination apparatus using an inorganic porous membrane And has completed the present invention which is more economical, utilizable and competitive.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 이온교환용액을 전기 방사하여 이온교환 물질의 나노 섬유가 축적된 구조의 멤브레인을 구성함으로써, 표면층에서 이루어지는 표면여과 및 내층에서 이루어지는 심층여과를 수행하고, 나노 섬유의 이온교환 물질로 처리수에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 여과할 수 있는 이온 교환 멤브레인 및 그를 이용한 필터 모듈을 제공하는 데 있다.The object of the present invention is to provide a membrane having a structure in which nanofibers of an ion exchange material are accumulated by electrospinning an ion exchange solution, so that surface filtration on the surface layer and deep filtration on the inner layer, An ion exchange membrane capable of performing filtration and filtering specific ions of chemical substances contained in the treated water with an ion exchange material of nanofibers, and a filter module using the ion exchange membrane.
본 발명의 다른 목적은 이온교환용액을 전기 분사하고, 분사된 액적을 축적시켜 무기공 멤브레인을 형성함으로써, 건조 공정을 생략하고, 초박막의 두께를 가질 수 있는 이온 교환 멤브레인 및 그를 이용한 필터 모듈을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an ion exchange membrane capable of omitting a drying step and having an ultrathin film thickness by electrospraying an ion exchange solution and accumulating droplets ejected thereby forming an inorganic porous membrane and a filter module using the same I have to.
상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예는, 이온교환용액이 전기 방사된 나노 섬유가 축적되어 형성된 다공성 멤브레인, 또는 이온교환용액이 전기 분사된 액적이 축적되어 형성된 무기공 멤브레인을 포함하는 이온 교환 멤브레인을 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention includes a porous membrane formed by accumulating nanofibers electrospun ion exchange solution, or an inorganic porous membrane formed by accumulating droplets in which an ion exchange solution is electrosprayed ≪ / RTI >
또한, 본 발명의 일 실시예는, 이온교환용액이 전기 방사된 나노 섬유가 축적되어 형성된 다공성 이온교환 멤브레인이 부직포, 고분자 나노 섬유 웹, 이들의 모두 중 하나와 적층된 구조, 또는 상기 다공성 이온교환 멤브레인이 반복 적층되어 평판형으로 구현된 필터 모듈을 제공한다.In an embodiment of the present invention, a porous ion exchange membrane formed by accumulating nanofibers in which an ion exchange solution is electrospun is deposited on a nonwoven fabric, a polymer nanofiber web, or a structure of any one of them, or the porous ion exchange The present invention provides a filter module in which membranes are repeatedly laminated and implemented in a flat plate shape.
더불어, 본 발명의 일 실시예는, 이온교환용액이 전기 방사된 나노 섬유가 축적되어 형성된 다공성 멤브레인으로 이루어지고, 내부에 관통홀이 형성되어 있는 통체로 이루어져 있고, 상기 관통홀의 측벽과 상기 통체의 외주면에 주름이 형성되어 있는 주름형으로 구현된 필터 모듈을 제공한다.In addition, an embodiment of the present invention is characterized in that the ion exchange solution is composed of a porous membrane formed by accumulating nanofibers electrospun, and having a through hole formed therein, and the side wall of the through- There is provided a filter module implemented as a pleated filter having a wrinkle formed on an outer peripheral surface thereof.
아울러, 본 발명의 일 실시예는, 이온교환용액이 전기 방사된 나노 섬유가 축적되어 형성된 다공성 이온교환 멤브레인이 부직포, 고분자 나노 섬유 웹, 이들의 모두 중 하나와 적층된 구조, 또는 상기 다공성 이온교환 멤브레인이 스파이럴(spiral) 권취되어 나권형으로 구현된 필터 모듈을 제공한다.In one embodiment of the present invention, a porous ion exchange membrane formed by accumulating nanofibers in which an ion exchange solution is electrospun is deposited on a nonwoven fabric, a polymer nanofiber web, or a structure of any one of them, or the porous ion exchange The membrane is wound spirally to provide a filter module implemented in a spiral form.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 전기 방사된 이온교환 물질의 나노 섬유를 적층 배열하여 다공성 이온교환 멤브레인을 형성함으로써, 다공성 이온교환 멤브레인에 존재하는 미세 기공으로 처리수가 통과될 때 처리수에 포함된 나노 단위의 미세 오염 물질을 여과함과 동시에 나노 섬유에 포함된 이온교환 물질로 화학적 물질 이온을 필터링할 수 있는 잇점이 있다.As described above, according to the present invention, the nanofibers of the electrospun ion-exchange material are layered and arranged to form a porous ion-exchange membrane. When the treated water passes through the micropores existing in the porous ion-exchange membrane, It is possible to filter the fine chemical contaminants and simultaneously filter chemical substance ions with an ion exchange material contained in the nanofibers.
또, 본 발명에서는 이온교환용액을 전기 분사하고, 분사된 액적을 축적시켜 불필요한 기공이 없는 균일한 무기공 필름 형태의 무기공 이온교환 멤브레인을 형성할 수 있으므로, 별도의 건조 공정이 불필요하여 생산성을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.In the present invention, since the ion exchange solution is electrospun and the injected droplets are accumulated to form an inorganic porous ion-exchange membrane in the form of a uniform inorganic porous film free from unnecessary pores, a separate drying step is unnecessary, There is an effect that can be maximized.
아울러, 본 발명에서는 이온교환용액을 전기 분사하여 치밀한 구조의 무기공 필름 형태를 구현할 수 있고, 초박막의 두께를 가질 수 있어, 선택된 이온만이 자유자제로 이동할 수 있고, 이온들이 이동하는 저항을 낮출 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to realize an inorganic porous film form having a dense structure by electrospraying an ion exchange solution, and it can have an ultra-thin film thickness, so that only selected ions can move freely, There are advantages to be able to.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공성 이온교환 멤브레인을 제조하는 방법을 설명하기 위한 개념적인 단면도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공성 이온교환 멤브레인을 설명하기 위한 개념적인 도면,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무기공 이온교환 멤브레인을 제조하는 방법을 설명하기 위한 개념적인 단면도,
도 4는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 이온교환 멤브레인의 적층 구조를 설명하기 위한 개념적인 도면,
도 5는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 이온교환 멤브레인의 다른 적층 구조를 설명하기 위한 개념적인 도면,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 이온교환 멤브레인의 또 다른 적층 구조를 설명하기 위한 개념적인 도면,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공성 이온교환 멤브레인을 사용한 필터 모듈의 조립 상태를 설명하기 위한 개념적인 사시도이다.1 is a conceptual cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a porous ion exchange membrane according to a first embodiment of the present invention,
2 is a conceptual diagram illustrating a porous ion exchange membrane according to a first embodiment of the present invention,
3 is a conceptual cross-sectional view for explaining a method of manufacturing an inorganic vac ion exchange membrane according to a second embodiment of the present invention,
4 is a conceptual view for explaining a lamination structure of an ion exchange membrane according to the first and second embodiments of the present invention,
5 is a conceptual view for explaining another laminated structure of the ion exchange membrane according to the first and second embodiments of the present invention,
6A and 6B are conceptual diagrams for explaining another laminated structure of the ion exchange membrane according to the first and second embodiments of the present invention,
7A to 7C are conceptual perspective views illustrating an assembly state of the filter module using the porous ion exchange membrane according to the first embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공성 이온교환 멤브레인을 제조하는 방법을 설명하기 위한 개념적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공성 이온교환 멤브레인을 설명하기 위한 개념적인 도면이다.FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a porous ion-exchange membrane according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a conceptual view explaining a porous ion-exchange membrane according to the first embodiment of the present invention. .
도 1을 참고하면, 본 발명의 제1 실시예는 노즐(41)에서 이온교환용액을 전기 방사하고, 방사된 나노 섬유(101)를 축적시켜 다공성 이온교환 멤브레인(100)을 형성한다.Referring to FIG. 1, a first embodiment of the present invention is a method of electrospinning an ion exchange solution in a
이 다공성 이온교환 멤브레인(100)은 방사된 나노 섬유(101)가 불규칙하게 축적되어 형성된 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 다공성 이온교환 멤브레인( 100)의 나노 섬유(101) 사이에 다수의 미세 기공(102)이 형성된다.The porous
이와 같이 다공성 이온교환 멤브레인(100)은 다공성 이온교환 멤브레인(100)에 존재하는 미세 기공으로 처리수가 통과될 때 처리수에 포함된 나노 단위의 미세 오염 물질을 여과함과 동시에 화학적 물질 이온을 필터링하게 된다. The porous ion-
즉, 다공성 이온교환 멤브레인(100)은 이온교환 물질의 나노 섬유로 이루어져 표면층에서 이루어지는 표면여과 및 내층에서 이루어지는 심층여과를 수행할 수 있다. 그리고, 나노 섬유의 이온교환 물질은 처리수에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 여과할 수 있다. That is, the porous
그러므로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공성 이온교환 멤브레인(100)은 대부분의 산업분야에서 수행되는 공정 중에 사용되는 물을 포함하는 액체에서, 입자성 물질, 이온성 물질, 박테리아, 바이러스 등 불순물을 여과할 수 있는 케미컬 필터로 사용될 수 있는 것이다.Therefore, the porous ion-
한편, 이온교환용액은 SO3 -, NH3 + 등과 같은 이온교환기를 포함하고 있어, 이온교환용액이 분사되어 형성된 다공성 이온교환 멤브레인(100)의 나노 섬유에는 이온교환기가 부착되어 있다. 그러므로, 본 발명에서는 기공 크기를 줄이지 않고도 이온교환기의 흡착 성능에 의해 미세 이온성 물질을 여과할 수 있는 장점이 있다. 여기서, 이온교환기는 음이온 교환기 또는 양이온 교환기이다.On the other hand, the ion exchange solution includes an ion exchanger such as SO 3 - , NH 3 +, etc., and an ion exchanger is attached to the nanofibers of the porous
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무기공 이온교환 멤브레인을 제조하는 방법을 설명하기 위한 개념적인 단면도이다.3 is a conceptual cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an inorganic vac ion exchange membrane according to a second embodiment of the present invention.
도 3을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예는 노즐(42)에서 이온교환용액을 전기 분사하고, 분사된 액적(210)을 축적시켜 무기공 이온교환 멤브레인(200)을 형성하는 것이다.Referring to FIG. 3, the second embodiment of the present invention is to spray the ion exchange solution in the
즉, 이온교환용액을 전기분사하게 되면, 전기분사되는 노즐에서 미세한 크기의 액적을 분사하며, 전기적인 힘에 의해 최초 분사된 액적은 더 미세하게 분화된다. 그리고, 노즐에서 액적이 분사됨과 동시에 대부분의 용매가 휘발되어 이온교환 물질의 액적(101)만 축적됨으로써, 불필요한 기공이 없는 균일한 무기공 필름 형태의 무기공 이온교환 멤브레인(200)을 형성할 수 있기에, 별도의 건조 공정이 불필요하여 생산성을 극대화시킬 수 있다.That is, when the ion exchange solution is electrosprayed, a droplet of a small size is injected from a nozzle to be injected, and the droplet initially injected by an electric force is further finely divided. In addition, when the droplet is sprayed from the nozzle and most of the solvent is volatilized, only the
아울러, 본 발명에서는 이온교환용액을 전기분사하고, 분사된 액적을 축적하여 무기공 이온교환 멤브레인(200)을 형성함으로써, 치밀한 구조의 무기공 필름 형태를 구현할 수 있고, 초박막의 두께를 가질 수 있어, 선택된 이온만이 자유자제로 이동할 수 있고, 이온들이 이동하는 저항을 낮출 수 있는 장점이 있다. In addition, in the present invention, an inorganic porous film having a dense structure can be realized by electrospraying an ion exchange solution and accumulating the injected droplets to form an inorganic porous
한편, 물성 향상을 위해 고분자 물질과 이온교환용액을 혼합하여 전기분사하여 무기공 이온교환 멤브레인(200)을 형성할 수 있다. 이 경우, 무기공 이온교환 멤브레인(200)은 고분자 물질과 이온교환 물질이 혼재되어 있는 박막으로 형성된다.Meanwhile, in order to improve physical properties, an inorganic
본 발명에서, 무기공 이온교환 멤브레인(200)은 기공이 존재하지 않는 형태를 가짐으로써, 이온의 선택적 투과성을 높일 수 있다. 이와 반대로, 기공을 갖는 이온교환 멤브레인은 전기적인 인력 또는 반발력에도 불구하고 양이온 및 음이온 모두가 기공을 통하여 통과될 수 있기에, 바람직한 구조는 아니다.In the present invention, the inorganic porous ion-
무기공 이온교환 멤브레인(200)은 전극의 극성에 따라 양이온교환막 또는 음이온교환막일 수 있고, 무기공 이온교환 멤브레인(200)은 이온들을 전극에 선택적으로 흡착시키는 역할을 한다. 즉, 양극에는 음이온교환막이 결합되고, 음극에는 양이온교환막이 결합되어, 전압이 인가되면 음극에는 양이온만이 흡착되고, 양극에는 음이온만 흡착된다.The inorganic
그러므로, 무기공 이온교환 멤브레인(200)은 이온교환용액을 전기분사로 만들어진 액적이 축적되어 형성된 무기공성 박막이므로, 무기공 이온교환 멤브레인(200)을 매우 얇고 균일하게 형성할 수 있어, 이온의 흡착 및 탈착 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, since the inorganic porous
이러한 무기공 이온교환 멤브레인(200)은 축전식 탈염 장치에서 이온을 흡착한 후, 탈착시 탈착한 이온이 다시 상대방 전극으로 흡착되는 것을 막아주는 효과가 있다.The inorganic
그러므로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 무기공 이온교환 멤브레인은 CDI(Capacitive deionization), ED(Electrodialysis), EDR(Electrodialysis reversal), RED(Reverse electrodialysis) 등의 전기식 탈염장치에 적용될 수 있다.Therefore, the inorganic ion exchange membrane according to the second embodiment of the present invention can be applied to an electric desalination apparatus such as CDI (Capacitive deionization), ED (Electrodialysis), EDR (Electrodialysis reversal) and RED (Reverse Electrolysis).
도 4는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 이온교환 멤브레인의 적층 구조를 설명하기 위한 개념적인 도면이고, 도 5는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 이온교환 멤브레인의 다른 적층 구조를 설명하기 위한 개념적인 도면이며, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 이온교환 멤브레인의 또 다른 적층 구조를 설명하기 위한 개념적인 도면이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공성 이온교환 멤브레인을 사용한 필터 모듈의 조립 상태를 설명하기 위한 개념적인 사시도이다.FIG. 4 is a conceptual view for explaining a lamination structure of the ion exchange membranes according to the first and second embodiments of the present invention, and FIG. 5 is a cross- 6A and 6B are conceptual diagrams for explaining another laminated structure of the ion exchange membranes according to the first and second embodiments of the present invention, and Figs. 7A to 7B are conceptual diagrams for explaining the laminated structure, 7c is a conceptual perspective view illustrating an assembly state of the filter module using the porous ion exchange membrane according to the first embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 이온교환 멤브레인(300)은 기계적 강도를 보완하기 위해 부직포(310)와 합지한 적층 구조로 사용될 수 있다.Referring to FIG. 4, the
그리고, 도 5와 같이, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 이온교환 멤브레인(300)은 물성 향상을 위해 제1 고분자 나노 섬유 웹(321)과 제2 고분자 나노 섬유 웹(322) 사이에 개재될 수 있다.5, the
아울러, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 이온교환 멤브레인(300)은 고분자 나노 섬유 웹(320)에서 형성된 후, 부직포(310)와 합지될 수 있다.In addition, the
이때, 도 6a는 부직포(310)에 고분자 나노 섬유 웹(320)과 이온교환 멤브레인(300)이 순차적으로 적층된 구조이며, 고분자 나노 섬유 웹(320)이 부직포(310)에 접촉되어 적층되어 고분자 나노 섬유 웹(320) 및 부직포(310) 사이에 접촉 경계면이 형성되어 있다.6A shows a structure in which a
또한, 도 6b는 제1 부직포(310)에 고분자 나노 섬유 웹(320)과 이온교환 멤브레인(300)이 순차적으로 적층된 구조이고, 이온교환 멤브레인(300)이 부직포(310)에 접촉되어 있다.6B shows a structure in which the
한편, 전술된 본 발명의 제1 실시예에 따른 다공성 이온교환 멤브레인은 이온교환 물질의 나노 섬유가 축적되어 가요성이 우수함으로, 매우 플렉서블한 특성을 가지고 있어 평판형 필터 모듈(510), 주름형 필터 모듈(520) 및 나권형 필터 모듈(530) 등 다양한 조립 형태의 필터 모듈을 구현할 수 있다.Meanwhile, the porous ion-exchange membrane according to the first embodiment of the present invention has a very flexible property because nanofibers of an ion exchange material are accumulated and excellent in flexibility, so that the flat plate type filter module 510, The
이러한 필터 모듈의 조립 형태는 먼저, 도 7a와 같이, 이온교환용액을 전기 방사하고 방사된 나노 섬유를 축적시켜 형성된 다공성 이온교환 멤브레인을 부직포, 고분자 나노 섬유 웹, 이들의 모두 중 하나와 적층한 구조 또는 다공성 이온교환 멤브레인을 반복 적층하여 평판형 필터 모듈(500)을 구현하는 것이다.7A, a porous ion exchange membrane formed by electrospinning an ion exchange solution and accumulating radiated nanofibers is laminated with a nonwoven fabric, a polymer nanofiber web, or any one of them Or a porous ion-exchange membrane is repeatedly laminated to implement the flat
또한, 다른 필터 모듈의 조립 형태는 이온교환 물질의 나노 섬유(101)가 축적된 다공성 이온교환 멤브레인으로 이루어지고, 내부에 관통홀(521)이 형성되어 있는 통체로 이루어져 있고, 관통홀(521)의 측벽과 통체의 외주면에 주름이 형성되어 있는 주름형 필터 모듈(520)이다(도 7b). Another type of assembly of the filter module is formed of a porous ion-exchange membrane in which the
여기서, 통체는 길이가 직경보다 긴 형상이다. 그리고, 본 발명에서는 관통홀(521)의 측벽에 다수의 홈(101a)이 형성되어 있을 수 있고, 이 다수의 홈(101a)에 의해 관통홀(521)의 측벽에는 주름 형상이 만들어질 수 있다. 이때, 다수의 홈(101a)은 직선형 패턴, 곡선형 패턴, 직선 및 곡선형 패턴이 혼합된 패턴, 다각형 패턴, 격자형 패턴, 도트형 패턴, 마름모형 패턴, 평행사변형 패턴, 메쉬형 패턴, 스트라이프형 패턴, 십자형 패턴, 방사형 패턴, 원형 패턴, 상기 패턴들 중 복수개의 패턴이 혼합된 패턴 중 적어도 한 패턴 형상으로 형성될 수 있다.Here, the cylindrical body has a shape whose length is longer than the diameter. In the present invention, a plurality of
더불어, 또 다른 필터 모듈의 조립 형태로, 도 7c에 도시된 바와 같이, 다공성 이온교환 멤브레인을 부직포, 고분자 나노 섬유 웹, 이들의 모두 중 하나와 적층한 구조 또는 다공성 이온교환 멤브레인을 스파이럴(spiral) 권취하여 조립할 수 있다. 즉, 필터 모듈(530)은 나권형으로 조립되어 있다.In addition, in an assembled form of another filter module, a porous ion exchange membrane is spiraled with a nonwoven fabric, a polymeric nanofiber web, or a structure in which a porous ion exchange membrane is laminated with either of them, as shown in Fig. 7C. It can be wound and assembled. That is, the
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Various changes and modifications may be made by those skilled in the art.
본 발명은 이온교환용액을 전기 방사하여 방사된 이온교환 물질의 나노 섬유를 축적시켜, 나노 섬유로 이루어져 표면층에서 이루어지는 표면여과 및 내층에서 이루어지는 심층여과를 수행하고, 나노 섬유의 이온교환 물질로 처리수에 포함된 화학적 물질의 특정 이온을 여과할 수 있는 이온 교환 멤브레인을 제공할 수 있다.The present invention relates to an ion exchange material which is obtained by electrospinning an ion exchange solution and accumulating nanofibers of ion exchange materials emitted from the nanofibers to perform surface filtration in the surface layer and deep filtration in the inner layer, It is possible to provide an ion exchange membrane capable of filtering specific ions of the chemical substance contained in the membrane.
41,42:노즐 100,200,300:이온 교환 멤브레인
101:나노 섬유 101a:홈
102:미세 기공 210:액적
310:부직포 320,321,322:고분자 나노 섬유 웹
500,520,530:필터 모듈 521:관통홀
41, 42:
101:
102: fine pores 210: droplets
310:
500, 520, 530: filter module 521: through hole
Claims (10)
상기 나노섬유 사이에 다수의 미세기공이 형성되어 있는 이온교환 멤브레인.The method of claim 1, wherein the porous membrane comprises:
Wherein a plurality of micropores are formed between the nanofibers.
부직포 및 고분자 나노 섬유 웹에서 선택된 적어도 하나와 합지되는 이온교환 멤브레인.The method of claim 1, wherein the porous membrane comprises:
A nonwoven fabric, and a polymeric nanofiber web.
제1 고분자 나노섬유 웹 및 제2 고분자 나노섬유 웹 사이에 개재되어 있는 이온교환 멤브레인.The method of claim 1, wherein the porous membrane comprises:
An ion exchange membrane interposed between the first polymer nanofiber web and the second polymer nanofiber web.
A porous ion exchange membrane formed by accumulation of nanofibers in which an ion exchange solution is electrospun is stacked with at least one selected from a nonwoven fabric and a polymeric nanofiber web, or the porous ion exchange membrane is spirally wound or wound Implemented filter module.
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