KR20170036666A - A mixed filter having a multi-layer structure prepared by laminating an antimicrobial sediment filter matrial and an adsorbing filter material and a composite filter using the mixed filter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 항균성 세디먼트 필터 부재와 카본필터 또는 멤브레인필터 부재를 적층시킨 다층구조의 항균성 혼성필터 및 이를 포함하는 정수기용 복합필터에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 항균성 세디먼트 필터 부재 및 카본필터 또는 멤브레인필터 부재를 적층하여 다층구조로 만든 세디먼트-카본 혼성필터 또는 세디먼트-멤브레인 혼성필터 및 이러한 혼성필터를 필터카트리지 내에 장착한 복합필터에 관한 것이다. The present invention relates to a multi-layered antibacterial hybrid filter in which an antibacterial sludge filter element, a carbon filter or a membrane filter element are laminated, and a composite filter for a water purifier comprising the antibacterial sludge filter element and the carbon filter or membrane filter element. More particularly, Carbon hybrid filter or a sediment-membrane hybrid filter made by laminating filter members into a multi-layered structure, and a composite filter in which such a hybrid filter is mounted in a filter cartridge.
전 세계적으로 공업화가 급속히 진전되면서 환경 악화에 따른 수질관리 문제가 공기질과 함께 기초적인 환경관리 이슈가 되고 있다. 그러나 정부 측의 지속적인 투자와 노력에도 불구하고 가정이나 직장에서 실제 수돗물을 직접 먹는 경우는 거의 드물다. 원수 자체의 질의 문제도 있지만 중간의 배송과정의 관리 문제로 수질이 악화되는 경우가 허다하다. 이 때문에 대부분은 정수기 혹은 생수 혹은 원수를 끊여먹고 있는 실정이다. As industrialization rapidly progresses worldwide, the problem of water quality due to environmental deterioration becomes basic environmental management issue together with air quality. However, despite the government's continued investment and efforts, it is rare to actually eat tap water directly at home or at work. There is a problem of the quality of the enemy itself, but the quality of the water is deteriorated due to the management problem of the intermediate delivery. For this reason, most of them are eating water purifiers, bottled water or raw water.
정수기는 원수에 포함될 수도 있는 이물질이나 미생물을 여러 가지 필터로 여과하여 정수된 물을 제공할 수 있지만, 정수기의 필터 또는 유닛 자체의 오염가능성이 있다. 이런 이유로, 정수기 자체의 오염관리, 예를들면 주기적인 유닛 청소 및 필터 교체에 추가적인 비용과 노력이 요구된다. A water purifier can filter out foreign matter or microorganisms that may be contained in raw water through various filters, but it may contaminate the filter or the unit itself of the water purifier. For this reason, additional costs and efforts are required for contamination management of the purifier itself, for example periodic unit cleaning and filter replacement.
정수기에서는 일반적으로 세디먼트필터, 카본필터, 멤브레인필터, 그리고 후처리필터에서 선택되는 기능성 필터들을 2단, 3단 또는 4단으로 직렬 연결한 다단계 필터 시스템을 사용하고 있다. 이러한 구조의 다단계 필터 시스템에서는 개별 기능성 필터들을 필요에 따라 개별적으로 교체할 수 있어 정수기의 오염관리에 도움이 되고 있다. The water purifier generally uses a multi-stage filter system consisting of a series of two, three or four stages of functional filters selected from a sediment filter, a carbon filter, a membrane filter, and a post-treatment filter. In such a multi-stage filter system, individual functional filters can be individually replaced as needed to help manage pollution of the water purifier.
그러나 상술한 다단계 필터 시스템은 다수의 개별 필터들을 설치하기 위한 공간을 많이 필요로 하고 필터들을 개별적으로 관리해야 하므로 필터 관리가 번잡할 수 있다는 문제가 있다. 이런 이유로, 상술한 개별 기능성 필터들을 하나의 하우징 내에 순차적, 병렬적으로 배치하여 "공간의 컴팩트화"를 추구하는 복합필터 기술이 제안되었다 (예. 대한민국 등록특허 제 10-0491513호, 정수기용 복합필터; 대한민국 공개특허 10-2011-0085096호, 활성탄소섬유와 이온교환섬유가 포함된 필터 및 상기 필터를 포함하는 정수기; 대한민국 공개특허 10-2012-0054919호, 복합필터 및 이를 이용한 정수장치; 대한민국 실용신안등록 20-0347604호, 이온수기용 복합필터; 대한민국 실용신안 공개 20-2009-0011436호, 복합정수필터). However, the above-described multi-stage filter system requires a lot of space for installing a plurality of individual filters, and the filters must be individually managed, so that there is a problem that the filter management can be troublesome. For this reason, a composite filter technique has been proposed in which the above-mentioned individual functional filters are arranged sequentially and in parallel in one housing to seek "compact space" (e.g., Korean Patent No. 10-0491513, Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0085096, a filter including activated carbon fiber and ion exchange fiber, and a water purifier including the filter; Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0054919; Utility Model Registration No. 20-0347604, Composite Filter for Ion Water System, Korea Utility Model Publication 20-2009-0011436, Complex Water Filter).
이러한 "공간의 컴팩트화"를 추구하는 방법으로 필터의 사이즈 축소화로 인해 개별 기능성 필터들의 기능이나 능력이 제한될 수 있고, 결과적으로 정수 성능 (용량, 효율)의 저하 및 수질 악화를 야기할 수 있으며, 결과적으로 필터교체주기 감소로 인해 복합화에 의한 비용절감효과를 상쇄시키킬 수도 있다. In order to pursue such "compact space, " the function of the individual functional filters may be restricted due to the size reduction of the filter, and as a result, the water performance (capacity, efficiency) , And as a result, the reduction in filter replacement cycles may offset the cost savings from compounding.
따라서, 공간의 컴팩트화 뿐만 아니라 성능의 컴팩트화 (즉, 고성능화)를 동시에 충족시킴으로써, 정수 성능을 유지하면서도 관리 비용을 대폭 낮출 수 있는 고성능 컴팩트 복합필터 기술이 여전히 절실한 것이 현실이다.Therefore, it is a reality that a high performance compact composite filter technology which can reduce the management cost while maintaining the water purification performance is still in need by satisfying the compactness of the space as well as the compactness (that is, the high performance) of the performance at the same time.
한편, 세디먼트 필터는 상수도나 지하수와 같은 원수에 함유된 먼지, 모래, 부유물 등과 같은 이물질 뿐만 아니라 노후된 배관재로 인한 슬러지 또는 오염물을 기계적으로 여과/제거하기 위해 설치되며, 이후에 배치된 필터들의 수명을 연장시키는 중요한 역할을 한다. 따라서, 세디먼트필터는 원수의 유형(예. 상수도, 지하수, 빗물 등)에 상관없이 거의 대부분의 필터 시스템에서 1차 필터로서 채용되고 있다. On the other hand, the sediment filter is installed to mechanically filter / remove sludge or contaminants due to aged piping materials as well as foreign substances such as dust, sand, floating matters, etc. contained in raw water such as waterworks or ground water, It plays an important role in extending. Thus, the sediment filter is employed as the primary filter in almost all filter systems, regardless of the type of source water (eg water, groundwater, rainwater, etc.).
일반적으로 세디먼트필터의 교환주기는 물사용량과 원수의 오염정도에 따라 대개 3~6개월마다 1회씩 교환하는 것이 요구된다. 세디먼트 필터가 제때 교환되지 않을 경우, 필터에 여과된 슬러지 형태의 유무기물로 인한 필터 막힘, 차압 증가, 흐름 정체 및/또는 출수량 감소 등의 문제점이 발생할 수 있고, 이로 인해 후속 필터에서 세균 증식 및/또는 생물막 형성이 촉진될 수 있다는 등의 더 큰 문제점이 발생할 수 있다. Generally, the replacement cycle of the sediment filter is required to be changed once every 3 to 6 months, depending on the amount of water used and the contamination of the raw water. If the sediment filter is not replaced in time, problems such as clogging of the filter, increased differential pressure, flow congestion and / or reduced water flow due to the filtered sludge-like organs in the filter may occur, And / or biofilm formation can be promoted.
하지만 세디먼트 필터는 후속 필터의 보호를 위해 부유물 및 이물질의 기계적인 여과에 그의 기능 및 효능이 집중 및 한정되어 있고 교체주기도 다른 후속 필터들에 비해 짧다. 따라서, 빈번한 교체가 요구되는 세디먼트 필터에 항균성과 같은 다른 기능을 부여하고자 하는 시도나 세디먼트 필터를 다른 후속 필터와 일체형으로 복합화하려는 시도는 생산비용의 향상만을 초래하고 실질적인 효과는 얻지 못하였다. However, the sediment filter is concentrated and limited in its function and efficacy in the mechanical filtration of suspended matter and foreign matter for the protection of the subsequent filter, and the replacement period is shorter than that of the subsequent filters. Therefore, an attempt to impart other functions such as antimicrobiality to the sediment filter requiring frequent replacement or an attempt to integrate the sediment filter with other subsequent filters merely resulted in an increase in production cost, and no substantial effect was obtained.
대한민국 특허공개 10-2011-0056724 (공개일 2011.05.31)에는 권취된 부직포층으로 형성된 세디먼트 필터에 있어서, 부직포에 일정한 간격으로 세로 절단선을 설치하여, 표면에 스케일이 형성되면 최외층의 일부를 제거함으로써 필터의 교체주기를 연장할 수 있는 방법을 제안하고 있다. 상기 문헌의 방법으로는, 세디먼트 필터 표면의 이물질 및 생물막에 의한 문제점은 해결할 수 있지만, 후속 필터에서 바이오필름의 형성의 방지 또는 감소는 불가능하며, 최외층 일부를 제거하기 위해 필터 조립체를 주기적으로 해체 및 재조립하는 것으로 인한 여러 가지 문제점이 발생한다. Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0056724 (published on May 31, 2011) discloses a sediment filter formed of a wound nonwoven fabric layer in which nonwoven fabrics are provided with vertical cutting lines at regular intervals, and when a scale is formed on the surface, So that the replacement period of the filter can be extended. With the method of this document, it is not possible to prevent or reduce the formation of the biofilm in the subsequent filter, although the problem caused by foreign matter and biofilm on the surface of the sediment filter can be solved, and the filter assembly is periodically Disassembly and reassembly.
또, 대한민국 특허공개 10-2009-0004611 (공개일 2009.01.12)에는 정수 및 세균의 2차 감염의 억제가 동시에 가능하고 부직포 형태로 제조된 항균 나노섬유필터가 개시되어 있다. 상기 문헌에서는 수돗물 또는 정수기 통과된 물을 항균나노섬유 필터에 통과시켜 정수 및 세균의 2차 감염의 억제를 동시에 달성하고 있지만, 은나노입자를 함유하는 고분자수지를 전기방사하여 제조된 부직포는 은이온을 다량 방출할 수 있기 때문에, 이를 통과한 물이 음용수 기준을 만족하기 어렵다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0004611 (published on Jan. 12, 2009) discloses an antibacterial nano-fiber filter that is capable of inhibiting secondary infections of water and bacteria at the same time and is manufactured in the form of a nonwoven fabric. Although the water passed through the tap water or the water purifier is passed through the antibacterial nanofiber filter to simultaneously inhibit the secondary infection of water and bacteria, the nonwoven fabric produced by electrospinning the polymer resin containing silver nanoparticles has silver ions It is difficult for the water passing through it to satisfy the drinking water standard.
가정용 정수기의 필터 시스템에 있어서, 개별 필터들을 복합화시킴으로써, 원수 또는 정수가 정수기내에 체류하는 시간을 단축할 수 있어 생물막형성 및/또는 미생물증식으로 인한 오염 가능성을 낮출 수 있지만, 복합화로 인한 공간의 컴팩트화로 정수성능 자체가 저하할 수 있기 때문에, 오염가능성 및 비용을 낮추기 위한 복합화(컴팩트화)가 오염가능성 및 비용을 증가시킨다는 역설을 있어왔다. In the filter system of the household water purifier, by compounding the individual filters, it is possible to shorten the time for the raw water or purified water to stay in the water purifier, thereby reducing the possibility of biofilm formation and / or contamination due to microbial growth. However, There has been a paradox that the possibility of contamination and the complexity (compactness) for lowering the cost increase the possibility of pollution and the cost because the performance of the purifier water itself may deteriorate.
이런 상황에서, 미생물증식을 방지할 수 있는 기술 (유무기 항균제의 사용 및/또는 살균시스템의 채용)은 항균제 자체의 유해성 및 비용상승으로 인한 문제점을 또다시 야기하였다. 특히 은계 항균제의 강력한 살균성은 미생물로 인한 오염을 방지하기 위한 유력한 대안으로 많은 분야에서 제안되고 있지만, 음용수에서의 함량제한 (100ppb 이하)은 이의 실용화는 실질적으로 막아왔다. In this situation, techniques which can prevent the growth of microorganisms (the use of organic and / or organic bactericides and / or the use of sterilization systems) have again caused problems due to the harmfulness and cost of the antibacterial agent itself. In particular, the strong bactericidal properties of silver antimicrobial agents have been proposed in many fields as a viable alternative for preventing microbial contamination. However, the content limit in drinking water (below 100 ppb) has practically prevented its practical use.
이러한 기술적 배경 하에, 세디먼트필터를 후속 흡착필터와 복합화하여 공간적, 성능적 컴팩트화를 실용적으로 달성할 수 있는 새로운 복합필터 기술을 개발할 필요성이 있어왔다. Under these technical backgrounds, there has been a need to develop a new composite filter technology that can achieve spatial and performance compacting by combining a sediment filter with a subsequent adsorption filter.
가정용 정수기의 필터 시스템에서 세디먼트필터를 후속 흡착필터와 효율적으로 복합화시키는 기술을 개발하면서, 필터 막힘, 차압 증가, 흐름 정체 및/또는 출수량 감소 등의 필터 성능 저하의 문제점이 발생하지 않도록 미생물증식 및 생물막형성을 방지할 수 있는 수단을 개발할 필요성이 있어왔다. In order to efficiently combine the sediment filter with the subsequent adsorption filter in the filter system of the domestic water purifier, it is necessary to improve the microbial proliferation and the microbial growth so as not to cause problems such as filter clogging, differential pressure increase, flow stagnation and / There has been a need to develop means to prevent biofilm formation.
본 발명에서는 음용수에서 은이온 함량 제한 기준을 만족시킬 수 있는 은계 항균제 및 이를 정수기용 필터에서 사용할 수 있는 방법을 개발하였을 뿐만 아니라 개별 필터의 복합화를 더욱 효과적으로 달성할 수 있는 방법을 개발하였다. 구체적으로, 용해도가 낮은 은화합물 또는 은(금속)을 나노동공 또는 메조동공 내에 봉입시킨 메조다공성 분자체 또는 무기산화물을 고분자수지에 고함량으로 포함시킨 소재로서 세디먼트필터를 제조함으로써, 높은 은함량에도 은용출성을 ppb 이하의 수준으로 낮추어 음용수 기준을 만족시켰을 뿐만 아니라 은이온을 장시간 용출할 수 있어 가사용 시간을 충분히 확보할 수 있다. 본 발명에 따르면, 원수가 정수기 내에 24시간 이상 체류하여도 은이온은 음용수 권장기준 100ppb보다 훨씬 낮은 10ppb 이하로 용출되기 때문에 음용수로도 안전하게 이용할 수 있다. The present invention has developed a silver antimicrobial agent capable of satisfying a silver ion content limitation criterion in drinking water and a method of using the silver antimicrobial agent in a water purifier filter as well as a method of achieving more efficient combination of individual filters. Specifically, by manufacturing a sediment filter as a material containing a high content of a mesoporous molecular sieve or inorganic oxide having a low solubility or a silver (metal) in a nano pore or a mesopore, a high silver content Edo has lowered the elution rate to below ppb level, not only satisfying drinking water standards, but also silver ions can be eluted for a long time, and sufficient time for housekeeping can be secured. According to the present invention, when the raw water stays in the water purifier for more than 24 hours, the silver ion can be safely used as drinking water because the silver ion is eluted to less than 10 ppb, which is much lower than the drinking water recommended level of 100 ppb.
본 발명자들은 용해도가 낮은 은화합물 또는 은(금속)을 나노동공 또는 메조동공 내에 봉입시킨 메조다공성 분자체 또는 무기산화물을 고분자수지에 고함량으로 포함시킨 소재로서 세디먼트필터를 제조하고, 이를 후속 흡착필터와 다층구조로 적층함으로써, 높은 은함량에도 은용출성을 ppb 이하의 수준으로 낮추어 음용수 기준을 만족시켰을 뿐만 아니라 은이온을 장시간 용출할 수 있어 가사용 시간을 충분히 확보할 수 있는 복합필터를 개발하였다. The present inventors prepared a sediment filter as a material containing a high content of mesoporous molecular sieve or inorganic oxide in which a silver compound or silver (metal) having low solubility is enclosed in a nanopore or a mesopore, in a polymer resin, By layering with a filter and a multi-layer structure, the elution of silver was reduced to a level of ppb or less even at a high silver content, thereby satisfying the drinking water standard and developing a composite filter capable of eluting silver ions for a long time, Respectively.
본 발명에 따르면, 항균성 세디먼트 필터 모재와 카본필터 모재를 적층 및 권취함으로써 롤형 복합필터를 제조하고, 여기에 후속 필터들을 연결하여 3단 또는 4단 구조를 갖는 정수기를 제조하면, 필터 조립체 전체에 걸쳐 세균 증식 및 생물막 형성이 방지될 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다. According to the present invention, when a roll type composite filter is manufactured by stacking and winding the antibacterial sediment filter base material and the carbon filter base material, and subsequent filters are connected to manufacture a water purifier having a three-stage or four-stage structure, And bacterial growth and biofilm formation can be prevented.
본 발명에 따른 초소형 고성능 항균성 복합필터는 필터 조립체 전체에 걸쳐 세균 증식 및 생물막 형성을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 높은 은함량에도 은용출성을 ppb 이하의 수준으로 낮추어 음용수 기준을 만족시킬 수 있어 실제로 가정용 정수기에 적용할 수 있다. The microfabricated high performance antibacterial composite filter according to the present invention not only prevents bacterial growth and biofilm formation throughout the filter assembly but also satisfies drinking water standards by lowering the leaching property to a level below ppb at a high silver content, It can be applied to domestic water purifier.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 복합필터I (세디먼트-카본 혼성필터)를 도식적으로 보여주는 도면이며,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 복합필터II (세디먼트-멤브레인 혼성필터)를 도식적으로 보여주는 도면이며,
도 3은 세디먼트필트-카본필터-멤브레인필터-후처리필터로 된 기존의 4단 필터 시스템을 본 발명에 따라 복합필터I-복합필터II의 2단 필터 시스템으로 개량하는 것을 도식적으로 보여주는 도면이며,
도 4는 복합필터I-복합필터II의 2단 필터 시스템을 하나의 하우징이나 카트리지 내에 설치하여 공간을 더욱 절약할 수 있는 통합형 정수기의 구성을 도식적으로 보여주는 도면이고,
도 5는 도 4에 기재된 통합형 정수기의 외부를 도식적으로 보여주는 도면이다.1 is a schematic diagram showing a composite filter I (a sediment-carbon hybrid filter) manufactured according to the present invention,
Figure 2 is a diagrammatic representation of a composite filter II (sediment-membrane hybrid filter) fabricated in accordance with the present invention,
Figure 3 is a diagrammatic illustration of a modification of a conventional four-stage filter system of a sediment filter-membrane filter-post-treatment filter with a two-stage filter system of a composite filter I-compound filter II according to the present invention ,
FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of an integrated water purifier in which a two-stage filter system of a composite filter I-compound filter II is installed in one housing or a cartridge to further save space,
Fig. 5 is a diagram showing the exterior of the integrated purifier described in Fig. 4; Fig.
본 발명의 첫 번째 목적은 필터 카트리지 및 다층 혼성필터 부재를 포함하는 정수기용 복합필터를 제공하는 것으로, A first object of the present invention is to provide a composite filter for a water purifier including a filter cartridge and a multilayer hybrid filter member,
전술한 필터 카트리지는 입수구 및 배수구를 가지고 내부에 다층 혼성필터 부재를 장착하고 있으며, The filter cartridge described above is equipped with a multi-layer hybrid filter member with an inlet and a drain,
전술한 다층 혼성필터 부재는 입수구로 유입된 물이 적층면의 수직방향으로 통과하여 배수구로 유출되도록 필터 카트리지 내에 장착되어 있으며, The multi-layer hybrid filter member described above is mounted in the filter cartridge such that water introduced into the inlet port flows in the vertical direction of the lamination surface and flows out to the drain port,
전술한 혼성필터 부재는 세디먼트-카본 혼성필터 부재 또는 세디먼트-멤브레인 혼성필터 부재로서, 항균성 세디먼트필터 부재와 카본필터 부재 또는 멤브레인필터 부재가 교대로 적층되어 형성된 다층구조를 가지고 있으며, The above-described hybrid filter member is a sediment-carbon hybrid filter member or a sediment-membrane hybrid filter member having a multi-layer structure in which an antibacterial sediment filter member, a carbon filter member or a membrane filter member are alternately laminated,
전술한 항균성 세디먼트필터 부재는 저용해도 및 저용출성의 은계 항균입자를 함유하는 고분자수지로부터 제조된 직조직물 또는 부직포로서, 1~100 미크론의 기공을 가지고 있다. The above-described antibacterial sediment filter member is a woven fabric or nonwoven fabric made of a polymer resin containing silver-based antibacterial particles of low solubility and low elution, and has pores of 1 to 100 microns.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 전술한 다층 혼성필터 부재는 롤형 구조를 가지며, 롤형 구조의 중심부에는 혼성필터 부재를 통과한 물이 모여서 전술한 필터 카트리지의 배수구로 흘러갈 수 있는 원통형 공간부를 가질 수 있다. 전술한 롤형 다층 혼성필터는 필터 부재들을 적층하여 권취함으로써 제조될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the above-mentioned multilayer hybrid filter member has a roll-like structure. In the center portion of the rolled structure, water passing through the mixed filter member collects to form a cylindrical space portion that can flow into a drain port of the above- Lt; / RTI > The above-described roll-type multilayer hybrid filter can be manufactured by laminating and winding filter members.
본 발명의 두 번째 목적은 전술한 정수기용 복합필터 조립체를 사용하는 정수기를 제공하는 것이다. A second object of the present invention is to provide a water purifier using the above-described composite filter assembly for a water purifier.
본 발명의 또다른 구현예에 따르면, 전술한 세디먼트필터 부재는 항균성 나노입자를 함유하는 고밀도 폴리프로필렌으로 제조된 부직포의 형태를 가질 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the aforementioned sediment filter element may have the form of a nonwoven fabric made of high density polypropylene containing antibacterial nanoparticles.
본 발명의 하나의 바람직한 구현예에 따르면, 전술한 저용해도 및 저용출성 은계 항균입자는 AgCl 또는 은(금속)을 나노동공 또는 메조동공 내부에 함유하는 다공성 분자체 또는 무기산화물로부터 선택될 수 있다. 구체적으로는, AgCl 또는 은(금속)을 나노동공 또는 메조동공 내부에 함유하는 메조다공성 실리카 또는 메조다공성 히드록시아파타이트에서 선택될 수 있다. According to one preferred embodiment of the present invention, the aforementioned low-solubility and low-elution silver-based antimicrobial particles can be selected from porous molecular sieves or inorganic oxides containing AgCl or silver (metal) within the nanoporous or mesoporous . Specifically, it may be selected from mesoporous silica or mesoporous hydroxyapatite containing AgCl or silver (metal) in a nanopore or mesopore.
전술한 카본필터는 활성탄 분말 또는 탄소섬유를 함유하는 블록 또는 부직포이며, 전술한 멤브레인필터는 정밀여과막 (MF; Microfiltration Membrane), 한외여과막(UF; Ultrafiltration Membrane), 나노여과막(NF; Nanofiltration Membrane) 및 역삼투막에서 선택될 수 있다. The carbon filter may be a block or a nonwoven fabric containing activated carbon powder or carbon fiber. The membrane filter may be a microfiltration membrane (MF), an ultrafiltration membrane (UF), a nanofiltration membrane (NF) Can be selected in the reverse osmosis membrane.
전술한 세디먼트필터 및 멤브레인필터의 부재의 재질은 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리술폰(PSF), 셀룰로스아세테이트(CA), 테플론(PTFE) 등으로 구성된 군에서 선택될 수 있다. The materials of the above-described sediment filter and membrane filter members may be selected from the group consisting of polyamide (PA), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinylidene fluoride (PVDF), polysulfone (PSF), cellulose acetate , Teflon (PTFE), and the like.
이하에 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에 있어서, 용어 "복합필터"는 여러 필터들을 하나의 조립체 내에 혼성, 혼합, 조립 또는 연결한 형태의 필터를 의미한다. 복합필터에서 "복합"이란 여러개의 개별 필터들의 기능 및/또는 역할을 복합화한 것으로, 형태 보다는 기능에 의미를 둔 용어로 이해될 수 있다. In the present invention, the term "composite filter" means a filter in which the various filters are mixed, mixed, assembled or connected in one assembly. In the complex filter, the term "compound" is a combination of functions and / or roles of several individual filters, and can be understood as meaning a function rather than a form.
용어 "혼성필터" 또는 "혼성필터 부재"는 개별 필터부재들을 적층, 혼방, 혼성직조 등의 물리적 방식으로 결합시킴으로써, 개별 필터 또는 개별 필터부재들의 기능 뿐만 아니라 형태를 복합 또는 혼성한 것을 의미하는데, 좁은 의미로는 개별 필터부재들을 적층시켜 하나의 필터부재로 작용할 수 있는 것을 의미할 수 있다. By the term "hybrid filter" or "hybrid filter element " it is meant that the individual filter elements are combined in a physical manner such as by lamination, blending, In a narrow sense, it may mean that individual filter elements may be laminated to act as a single filter element.
본 발명에 있어서, 필터 카트리지는 필터 또는 필터부재를 내부에 장착하여 필터 조립체를 만들 수 있는 필터 하우징 또는 케이스를 의미하며, 일반적으로 중합체 수지를 성형하여 제조될 수 있다. 필터 카트리지에는 입수구 및 배수구가 형성되어 있는데, 이들의 형태 및 위치는 특별히 제한되지 않으며, 필요에 따라 여러 위치에서 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 내부 원통형 공간부를 갖는 롤형 필터부재를 장착하여 원수를 외부 표면에서 내부 원통형 공간으로 통과시켜 정수하는 경우에는, 입수구는 보통 측면이나 상하단면 가장자리에 설치되고 배수구는 상하단면 중심부에 설치될 수 있다. In the present invention, the filter cartridge means a filter housing or a case that can be used to form a filter assembly by mounting a filter or a filter member therein, and can be generally manufactured by molding a polymer resin. The filter cartridge is provided with a water inlet and a water outlet. The shape and position of the water inlet and the water outlet are not particularly limited, and may have various shapes at various positions as required. For example, in the case of installing a roll-type filter member having an inner cylindrical space portion and passing the raw water from the outer surface to the inner cylindrical space to purify the water, the inlet port is usually provided on the side surface or the edge of the upper and lower sections, and the drain port is installed in the center portion of the upper and lower surfaces .
본 발명에 있어서, 항균성 세디먼트 필터 부재로는 은계 항균입자를 함유하는 고분자수지를 방사하여 제조되고 1~100 미크론의 기공을 갖는 부직포를 사용할 수 있다. 경우에 따라, 전술한 고분자수지로부터 방사된 극세사를 직조하여 제조된 직조직물의 형태의 항균성 세디먼트 필터부재를 사용할 수도 있다. 이러한 은계 항균입자는 입자크기가 한정되는 않지만, 고분자수지와의 혼합 및/또는 방사의 용이성을 위해 대략 0.1~100 미크론, 구체적으로는 0.2~50미크론, 바람직하게는 0.5~10미크론의 평균입도를 가질 수 있다. In the present invention, as the antibacterial sediment filter member, a nonwoven fabric prepared by spinning a polymer resin containing silver antibacterial particles and having pores of 1 to 100 microns may be used. Optionally, an antimicrobial sediment filter element in the form of a woven fabric made by woven microfibers spun from the polymeric resin may be used. These silver antimicrobial particles have an average particle size of from about 0.1 to 100 microns, specifically from 0.2 to 50 microns, preferably from 0.5 to 10 microns, for the purpose of mixing with the polymer resin and / Lt; / RTI >
본 발명에 있어서, 저용해도 및 저용출성 은계 항균입자로는 물(실온)에서의 용해도가 ppm 이하인 은화합물 또는 은(금속)을 나노동공 또는 메조동공 내부에 함유하여 물(실온)에서의 용출성을 ppb 이하로 낮춘 은-함유 다공성 분자체 또는 은-함유 다공성 무기산화물을 언급할 수 있다. In the present invention, the low-solubility and low-solubility silver-based silver antimicrobial particles include a silver compound or silver (metal) having a solubility in water (room temperature) or lower in the inside of a nanopore or mesopore, Containing porous molecular sieve or silver-containing porous inorganic oxide lowering the property to ppb or less.
상술한 은-함유 다공성 분자체 또는 은-함유 다공성 무기산화물은, 다공성 분자체 또는 다공성 무기산화물에 수용성 은화합물 (예. AgNO3)을 함유하는 용액을 침지법, 분무법, 함침법 등으로 침투시킴으로써 수용성 은화합물을 공극 내에 봉입시키고, 환원조건하에 가열함으로써 제조될 수 있다. 이때, 공극은화합물은 은(Ag) 금속으로 환원되는데, 나노입자 크기를 가지게 된다. 나노입자화된 은(Ag)은 덩어리 형태의 은(Ag)과는 달리 어느 정도 은이온을 방출할 수 있다. The above-mentioned silver-containing porous molecular sieve or silver-containing porous inorganic oxide can be obtained by impregnating a porous molecular sieve or a porous inorganic oxide with a solution containing a water-soluble silver compound (e.g., AgNO 3 ) by a dipping method, Water-soluble can be prepared by enclosing the compound in a pore and heating under reducing conditions. At this time, the compound is reduced to a silver (Ag) metal in the pore, which has a nanoparticle size. Nanoparticulate silver (Ag) can release ions to some extent, unlike massive silver (Ag).
본 발명에 따르면, 전술한 다공성 분자체는 바람직하게는 메조다공성 분자체로서, 예를들면 메조다공성 제올라이트(예. MCM-41), 알루미노포스페이트 (예. AlPO-4), 니켈포스페이트 분자체 등을 언급할 수 있다. 전술한 다공성 무기산화물은 바람직하게는 메조다공성 무기산화물로서, 예를들면, 메조다공성 실리카, 히드록시아파타이트, 티타니아 등을 언급할 수 있다. 본 발명의 하나의 변법에 따르면, 메조다공성 물질은 상기 언급한 물질로 한정되지 않으며, 시판되거나 공지된 메조다공성 물질을 특별한 한정없이 사용할 수 있다. According to the present invention, the above-mentioned porous molecular sieve is preferably a mesoporous molecular sieve such as mesoporous zeolite (e.g. MCM-41), aluminophosphate (e.g. AlPO-4), nickel phosphate molecular sieve . The above-mentioned porous inorganic oxide is preferably a mesoporous inorganic oxide, for example, mesoporous silica, hydroxyapatite, titania and the like. According to one variant of the present invention, the mesoporous material is not limited to the above-mentioned materials, and commercially available or known mesoporous materials can be used without any particular limitation.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 시판되거나 선행기술에 따라 제조된 은계 항균입자를 사용할 수도 있는데, 이의 구체적인 예로는 AgCl 또는 은(금속)을 나노동공 또는 메조동공 내부에 함유하는 메조다공성 실리카 또는 메조다공성 히드록시아파타이트를 언급할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 대한민국 1020090127590호에 기재된 은-수산화아파타이트 복합체, 대한민국 특허공개 10-2008-0005991호에 기재된 은화합물-메조다공성 실리카 복합체 등을 언급할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, silver antimicrobial particles commercially available or produced according to the prior art may be used, examples of which include mesoporous silica containing AgCl or silver (metal) in the inside of a nanopore or mesopore or Mention may be made of mesoporous hydroxyapatite, and more specifically, the silver-hydroxide apatite complex described in Korea No. 1020090127590, the silver compound-mesoporous silica complex described in Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0005991 .
본 발명에 있어서, 항균성 세디먼트 필터부재는 전술한 은계 항균입자를 고분자수지와 혼합하고 이를 부직포형태로 방사하거나 원사를 방사하여 직조직물형태로 제조함으로써 수득될 수 있지만, 이들의 제조방법은 특별히 한정되지는 않는다. In the present invention, the antibacterial sediment filter member can be obtained by mixing the above-described silver antimicrobial particles with a polymer resin and spinning it in the form of a nonwoven fabric or spinning a yarn into a woven fabric form, It does not.
은(금속)을 나노동공 또는 메조동공 내부에 함유하는 메조다공성 분자체 또는 무기산화물 및 이를 은계 항균입자로 포함하는 항균성 세디먼트 필터부재는, 예를들면, 대한민국 등록특허 10-0665042호에 기재된 다단계 입자증식법에 따른 나노복합합소재 기술로 제조된 수 있다. 구체적으로는, 첫째, 메조동공입자의 동공에 은이온을 침투시키고, 이를 고온에서 소성하연 은이온을 은(금속) 나노입자로 환원시킴으로써 서브미크론에서 수 미크론 크기의 은 나노입자를 함유하는 나노복합체를 제조하여 은계 항균입자로 사용하고, 둘째, 상기 은계 항균입자(나노입자-메조입자)를 고분자수지(매크로입자)와 다단계 입자증식법에 따라 혼합 및 압출하고 결과된 고분자수지를 방사하여 항균성 세디먼트 필터부재를 제조할 수 있다. The mesoporous molecular sieve or inorganic oxide containing silver (metal) in a nano-pore or mesopore and the antimicrobial sediment filter member comprising the same as silver-based antimicrobial particles can be obtained, for example, And can be manufactured by the nanocomposite material technology according to the particle growth method. Specifically, first, a silver nanoparticle containing silver nanoparticles of a few microns in submicron size is formed by infiltrating silver ions into the pores of the mesoporous particles and reducing the silver ions to silver (metal) nanoparticles at a high temperature. Second, the silver antibacterial particles (nanoparticles-mesoporous particles) are mixed and extruded with a polymer resin (macroparticle) in accordance with a multistage particle growth method, and the resultant polymer resin is spinned to produce antibacterial cedar The filter filter member can be manufactured.
본 발명의 하나의 변법에 따르면, 항균성능을 갖는 다른 금속들, 예를들면 Cu, Zn, Pt, Au, Fe 등을 은계 항균입자의 은(Ag)과 혼합하여 사용하거나 대체하여 사용할 수도 있다. According to one modified embodiment of the present invention, other metals having antibacterial properties such as Cu, Zn, Pt, Au, and Fe may be used in combination with Ag of silver-based antibacterial particles.
일반적으로, 물에서 은이온에 의한 살균성을 명확하게 나타내기 위해서는 은 또는 은이온 농도가 수 ppm 수준이 될 것이 요구되지만, 음용수 기준을 만족하기 위해서는 은이온농도가 100 ppb 이하가 될 것이 요구된다 [참고: 미국 EPA(Environmental Protection Agency; 환경보호청)가 제안하고 있는 음용수 가이드 라인]. 따라서, 은이온 용출시험에서 ppm 수준 이상의 은이온을 방출하는 경우에는 정수기용 항균물질로서 사용하는 것이 제한될 수 있다. 이러한 용출시험은 일반적으로 물을 단순히 통과시키는 통수 시험에서 뿐만 아니라, 일정시간 이상 침지시킨 상태에서 용출농도를 검출하는 시험을 둘다 포함할 수 있으며, 침지시간은 일반적으로 1시간 이상, 구체적으로는 5시간 이상, 바람직하게는 12시간 이상, 더욱 바람직하게는 24시간 이상일 수 있다. Generally, silver or silver ion concentration is required to be several ppm in order to clarify sterilization by silver ion in water, but silver ion concentration is required to be less than 100 ppb in order to meet drinking water standard [ Note: Drinking Water Guidelines proposed by the US EPA (Environmental Protection Agency)]. Therefore, in the case of releasing silver ions of a ppm level or more in the silver ion elution test, the use as an antibacterial substance for a water purifier can be restricted. The dissolution test may include not only the water passing test in which water is simply passed but also the test for detecting the dissolution concentration in a state in which the immersion concentration is immersed for a predetermined time or longer. The immersion time is generally 1 hour or more, specifically 5 Hour, preferably 12 hours or more, and more preferably 24 hours or more.
본 발명에서 언급된 저용해도 및 저용출성 은계 항균입자, 구체적으로는 AgCl 또는 은(금속)을 나노동공 또는 메조동공 내부에 함유하는 메조다공성 실리카 또는 메조다공성 히드록시아파타이트는 입자에 함유된 은 또는 은화합물의 용해도가 ppm 이하로 낮을 뿐만 아니라, 용출성도 수 ppb 정도로 낮다. 은 또는 은화합물의 용해도가 ppm 수준 이상이지만, 전체적인 용출성이 ppb 이하로 낮은 경우에도 본 발명에서 사용될 수 있지만, 이럴 경우 필터 내에 함유된 은의 총함량이 낮아져야 하므로 필터의 가용수명이 감소되어 바람직하지 못하다. The mesoporous silica or mesoporous hydroxyapatite containing the low-solubility and low-elution silver-based antimicrobial particles, specifically AgCl or silver (metal), within the nanoporous or mesoporous body referred to in the present invention, Not only the solubility of the compound is as low as ppm or less, but also the solubility thereof is as low as about ppb. Although the solubility of the silver or silver compound is higher than the ppm level, the total elution of the silver or silver compound can be used in the present invention even when the solubility is as low as ppb or less. However, since the total content of silver contained in the filter must be lowered, I can not.
본 발명에서 사용되는 저용해도 및 저용출성 은계 항균입자를 사용하여 스펀본드 혹은 멜트브로운 방식으로 제작된 부직포를 제조하고, 이를 그대로 사용하여 수행한 살균 및 방곰팡이 테스트에서, 상기 부직포는 99.9% 이상의 살균력 및 '0' 등급의 방곰팡이 성능을 보여주었다. In the sterilization and antifungal test carried out using the low-solubility and low-dissolution silver-based silver antibacterial particles used in the present invention, the nonwoven fabric prepared by spunbond or meltblown method was produced and used as it was, the nonwoven fabric was 99.9% And sterilization ability and '0' grade mold fungus performance.
한편, 상기 부직포를 롤형태로 권취하여 제조된 항균성 세디먼트 필터를 사용한 통수 테스트에서, 일반적인 세디먼트 필터와 동일하게 대부분의 미생물이 필터를 통과하는 것으로 조사되었다. 반면, 필터를 통과한 물을 1~3일 경과한 후에 검사하였을 때, 일반 세디먼트필터를 통과한 물에서는 미생물이 대략 1000 배이상 증식되었지만, 본 발명에 따른 항균성 세디먼트 필터를 통과한 물에서는, 필터층의 두께 및/또는 통과시간에 따라 차이가 있지만, 미생물이 증식하지 않거나 경우에 따라서는 99.9%의 사멸을 보여주었으며, 이로부터 생물막 형성이 실질적으로 방지될 수 있음을 알 수 있다. 전술한 통수 시험에서 필터를 통과한 물에서의 은이온의 농도, 즉 통수 용출 농도는 수 ppb 수준이거나 검출한계 (수 ppb) 이하인데, 이는 상기 항균성 세디먼트 필터부재를 물에 침지하여 용출시험을 수행한 결과, 일일 평균 20 ppb 이하로 은이온이 검출된 것을 고려하면 충분히 예상될 수 있다. On the other hand, in the water test using the antibacterial sediment filter produced by winding the nonwoven fabric in the form of a roll, it was found that most microorganisms pass through the filter in the same manner as the general sediment filter. On the other hand, when the water passed through the filter was inspected after one to three days had elapsed, the microorganism was proliferated more than 1000 times in the water passed through the general sediment filter. However, in the water passed through the antibacterial sediment filter according to the present invention , The thickness of the filter layer and / or the passage time. However, the microorganisms did not proliferate or, in some cases, showed a killing of 99.9%, indicating that biofilm formation can be substantially prevented. The concentration of the silver ion in the water passing through the filter in the above-described water-passing test, that is, the concentration of the water elution is several ppb or below the detection limit (ppb), which is a test for leaching by immersing the antibacterial sediment filter member in water As a result, it can be expected that silver ions are detected at an average of 20 ppb or less per day.
본 발명에서 사용되는 저용해도 및 저용출성 은계 항균입자는 99.9% 이상의 살균력을 줄 수 있는 은이온을 용출하지는 않지만, 상술한 통수 시험에서 확인된 낮은 은이온 함량 및 미생물 증식억제효과로부터, 상술한 음용수기준 뿐만 아니라 생물막 방지 성능 기준을 충분히 만족시킬 수 있음을 확인할 수 있다. The low-solubility and low-dissolution silver-based silver antimicrobial particles used in the present invention do not elute silver ions capable of giving a sterilizing power of 99.9% or more, but from the low silver ion content and microbial growth inhibitory effect confirmed in the water- It can be confirmed that the biofilm prevention performance standard as well as the drinking water standard can be sufficiently satisfied.
본 발명에 있어서, 은계 항균입자에서 함유된 은 또는 은화합물의 용해도는 10ppm 이하, 구체적으로는 5ppm 이하, 바람직하게는 1ppm 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 ppm 이하이고, 항균입자에서 방출되는 은이온의 용출도는 10 ppb 이하, 구체적으로는 5ppb 이하, 바람직하게는 2ppb 이하, 더욱 바람직하게는 1ppb 이하이다. 일반적으로 은이온의 검출한계가 1~2ppb 이하이므로, 본 발명에 따르면, 침지 시험에서는 수ppb 수준의 은이온이 검출될 수 있지만, 통수된 물에서는 은이온이 검출되지 않는 것이 바람직하다. In the present invention, the solubility of the silver or silver compound contained in the silver-based antibacterial particles is 10 ppm or less, specifically 5 ppm or less, preferably 1 ppm or less, more preferably 0.5 ppm or less, The degree of elution is 10 ppb or less, specifically 5 ppb or less, preferably 2 ppb or less, more preferably 1 ppb or less. Generally, since the detection limit of silver ions is 1 to 2 ppb or less, according to the present invention, silver ions of several ppb level can be detected in the immersion test, but silver ions are preferably not detected in the water.
본 발명에 있어서, 혼성필터의 다층구조는 특별히 한정되지 않는다. 혼성필트는 각각의 개별 필터부재를 적절한 매수, 예를들면 각각 1장씩 교대로 적층하여 다층구조를 형성할 수 있거나, 각각 1장씩 적층하고, 이를 적절한 회수로 권취하여 롤형 다층구조를 형성시킬 수도 있다. 개별 필터부재의 적층비율 및/또는 권취회수는 당업자에 의해 적절히 조절될 수 있다. In the present invention, the multilayer structure of the hybrid filter is not particularly limited. In the hybrid filter, the individual filter members may be alternately laminated by an appropriate number of sheets, for example, one sheet each, to form a multi-layer structure, or one sheet may be laminated one by one and wound in an appropriate number of times to form a roll- . The laminating ratio of the individual filter members and / or the number of windings can be suitably adjusted by those skilled in the art.
본 발명에서 사용할 수 있는 카본필터와 멤브레인필터는 특별히 한정되지 않고 정수기에서 사용되는 일반적인 카본필터와 멤브레인필터 또는 이들의 부재를 그대로 사용할 수 있다. 구체적으로, 카본필터는 활성탄 분말 또는 탄소섬유를 함유하는 블록 또는 부직포이고, 멤브레인필터는 정밀여과막 (MF; Microfiltration Membrane), 한외여과막(UF; Ultrafiltration Membrane), 나노여과막(NF; Nanofiltration Membrane) 및 역삼투막에서 선택될 수 있다. The carbon filter and the membrane filter that can be used in the present invention are not particularly limited, and a general carbon filter and a membrane filter used in a water purifier or their members may be used as they are. Specifically, the carbon filter is a block or nonwoven fabric containing activated carbon powder or carbon fiber. The membrane filter may be a microfiltration membrane (MF), an ultrafiltration membrane (UF), a nanofiltration membrane (NF) ≪ / RTI >
본 발명의 하나의 구현예에 있어서, 세디먼트필터 및 멤브레인필터의 부재원료, 즉 원료수지는 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리술폰(PSF), 셀룰로스아세테이트(CA), 테플론(PTFE) 등으로 구성된 군에서 선택될 수 있으며, 여과용으로 사용되는 경우에는 고밀도의 수지가 바람직할 수 있다. 고밀도 폴리프로필렌이 세디먼트필터 부재원료로서 바람직하게 사용될 수 있으며, 경우에 따라 다른 고분자수지로 대체되거나 혼합, 혼성 또는 혼방될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the raw material of the sediment filter and the membrane filter, that is, the raw material resin is selected from the group consisting of polyamide (PA), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinylidene fluoride Polysulfone (PSF), cellulose acetate (CA), and Teflon (PTFE). When used for filtration, a high-density resin may be preferable. The high-density polypropylene can be preferably used as a raw material for a sediment filter member, and may be replaced with another polymer resin or mixed, mixed, or blended as the case may be.
본 발명에 따라 제조된 혼성필터의 하나의 구현예에 따르면, "항균성 세디먼트필터"+"ACF 필터"로 된 복합필터 (이후 복합필터 I로 칭함)를 항균성 세디먼트필터부재와 ACF필터부재(Active Carbon Fiber; 활성탄소섬유)를 대략 1:1 (부재의 적층수)로 적층하여 권취하여 롤 구조로 제조할 수 있다. 도 1은 본 발명에 따른 복합필터 I의 구조 및 제작기법을 도식적으로 보여주는 도면으로서, 항균성 세디먼트필터 부재와 ACF필터 부재를 교대로 적층 및 권취된 롤형 혼성필터가 도시되어 있다. According to one embodiment of the hybrid filter made according to the present invention, a composite filter (hereinafter referred to as a composite filter I) consisting of an "antibacterial sediment filter" + "ACF filter" Active carbon fiber) can be laminated in a ratio of approximately 1: 1 (the number of laminated members), and wound into a roll structure. 1 is a schematic diagram illustrating a structure and a fabrication technique of a composite filter I according to the present invention, in which a roll type hybrid filter is shown in which an antibacterial sediment filter member and an ACF filter member are alternately laminated and wound.
복합필터 I에서, 상기 두 필터부재를 1:1로 적층하여 권취함으로써, 항균성 세디먼트필터 부재가 ACF필터 표면의 미생물 오염을 현저히 줄여줌과 동시에 필터 형상을 지지하는 역할을 하게 되어 ACF필터의 필터링 성능을 오랫동안 유지시키는 효과를 거둘 수 있다. 이 때 활성탄소섬유(ACF)는 섬유표면에 흡착에 관여하는 무수히 많은 미세공(micropore)으로 기존 입상활성탄이 가지는 흡착용량과 흡착속도를 월등히 향상시킨 것으로 유리 잔류염소, 트리할로메탄류, 클로로포름 등 휘발성 유기화합물(VOC), 납 등의 중금속은 물론, 그 외 아민, 메틸메르캅탄 등 악취를 유발하는 유기물의 제거 능력을 가지고 있다. 한편 수질에 따라 상기 항균성 세디먼트필터는 추가적으로 ACF에 비해 두텁게 형성할 수 있다. In the composite filter I, the antibacterial sludge filter member significantly reduces microbial contamination on the surface of the ACF filter and simultaneously supports the filter shape by laminating and winding the two filter members in a ratio of 1: 1, It can have a long-lasting effect on performance. At this time, the activated carbon fibers (ACF) are numerous micropores involved in the adsorption on the fiber surface, and the adsorption capacity and the adsorption rate of the existing granular activated carbon are remarkably improved, and free residual chlorine, trihalomethanes, chloroform (VOC) and lead, as well as other organic compounds that cause odors such as amines and methyl mercaptans. According to the water quality, the antibacterial sediment filter can be formed thicker than the ACF.
반면, 일반 실린더형의 입자 활성탄의 경우 정수하는 과정에서 제한적인 부위에만 물길이 형성되어 활용도가 매우 낮은데다 미세 동공에 유기물은 물론 미생물까지 흡착되고 이 유기물이 미생물의 먹이가 되어 결과적으로 미생물 증식을 촉진하고 두터운 바이오필름을 형성하여 시간이 지남에 따라 유기물 필터링 성능이 크게 낮아지는 문제점을 가지고 있고, 또한 일반 ACF의 경우에는 친수성이 뛰어나고 유해물질과의 흡착속도가 빠르기 때문에 유입된 정수대상수가 유입구에 적체되지 않고 물막힘 현상이 줄어드는 효과를 제공할 수 있으므로 압력 손실을 줄일 수 있어서 전체 활성탄의 활용도는 높일 수 있으나 물 속에서 그 자체로 벌키하게 쓰일 경우 낮은 인장강도로 인해 시간이 지남에 따라 현저하게 내구성이 떨어지는 문제점과 함께 바이오필름이 형성됨에 따라서 필터링 성능이 급격히 떨어지는 문제점을 지니고 있다. On the other hand, in the case of ordinary cylindrical particle activated carbon, water is formed only in a restricted region in the purification process, and utilization is very low. In addition, not only organic matter but also microorganisms are adsorbed in micropores, and this organic material becomes a food of microorganisms, In the case of general ACF, since the hydrophilic property is excellent and the adsorption rate with the harmful substance is fast, there is a problem that the number of the inflow purified water is increased to the inlet It is possible to reduce the pressure loss because it can provide the effect of reducing the water clogging effect without being accumulated. Therefore, the utilization of the total activated carbon can be increased, but when used in the water itself, In addition to the problem of poor durability, The filtering performance is deteriorated drastically.
복합필터 I에 있어서, 세디먼트필터와 ACF필터의 사용량은 필터부재들의 두께 및/또는 밀도(무게/부피)를 변경함으로써 조절할 수 있다. 세디먼트필터와 ACF필터의 사용비율은 대략 1:1, 구체적으로는 0.3:0.7~0.7:0.3 (중량비 또는 부피비)를 나타낼 수 있지만, 적절한 정수효과 및 통수량을 달성할 수 있다면 본 발명에서 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서, 적층된 필터부재의 권취회수는, 적어도 2회 이상, 구체적으로는 3~40회, 바람직하게는 5~30회, 더욱 바람직하게는 5~20회이며, 필터부재의 두께에 따라 상기 범위 이외로도 적절히 조절할 수 있다. 상업적으로 시판될 수 있는 가정용 정수기에서 사용가능한 복합필터I은 일반적으로 외경 60~80mm 및 내경 10~20mm의 크기로 제조될 수 있다. In the composite filter I, the usage of the sediment filter and the ACF filter can be adjusted by changing the thickness and / or the density (weight / volume) of the filter members. The ratio of use of the sediment filter and the ACF filter may be about 1: 1, specifically 0.3: 0.7-0.7: 0.3 (weight ratio or volume ratio), but if the proper purification effect and flow rate can be achieved, It is not limited. In the present invention, the number of times of winding of the laminated filter member is at least 2 times, specifically 3 to 40 times, preferably 5 to 30 times, more preferably 5 to 20 times, Therefore, it is possible to appropriately adjust the range to outside the above range. The composite filter I, which can be used in a commercially available domestic water purifier, can be generally manufactured to have an outer diameter of 60 to 80 mm and an inner diameter of 10 to 20 mm.
본 발명에 따라 제조된 혼성필터의 또다른 구현예에 따르면, "항균성 세디먼트필터"+"멤브레인 필터"로 된 복합필터 (이후 복합필터 II로 칭함)를 항균성 세디먼트필터부재와 멤브레인필터 부재를 1:1로 적층하여 권취하여 롤 구조로 제조할 수 있다. 도 2는 본 발명에 따른 복합필터 II의 구조 및 제작기법을 도식적으로 보여주는 도면으로서, 항균성 세디먼트필터 부재와 멤브레인필터 부재를 교대로 적층 및 권취된 롤형 혼성필터가 제조될 수 있다.According to another embodiment of the hybrid filter made according to the present invention, a composite filter (hereinafter referred to as composite filter II) consisting of an "antibacterial sediment filter" + "membrane filter" 1: 1 and rolled into a roll structure. FIG. 2 is a schematic view showing a structure and a fabrication technique of the composite filter II according to the present invention, in which a roll type hybrid filter in which an antibacterial sediment filter member and a membrane filter member are alternately laminated and wound can be manufactured.
복합필터 II에서, 상기 두 필터부재를 1:1로 적층하여 권취함으로써, 상기 두 필터부재를 1:1로 적층하여 권취함으로써, 항균성 세디먼트필터 부재가 멤브레인 필터 표면의 미생물 오염을 현저히 줄어주고 동시에 NF의 스페이서 역할을 하면서 멤브레인의 필터링 성능을 오랫동안 유지시키는 상승효과를 거둘 수 있다. In the composite filter II, the two filter members are laminated and wound in a 1: 1 ratio, and the two filter members are laminated and wound up at a ratio of 1: 1, whereby the antibacterial filter member reduces microbial contamination on the surface of the membrane filter It can act as a spacer of the NF while synergizing the filtering performance of the membrane for a long time.
반면, 기존의 MF(Micro Filteration), UF(Ultra Filteration), NF(Nano Filteration), RO(Riverse Osmosis) 등의 멤브레인 필터들의 미세기공이 표면의 바이오필름에 의해 자주 막히면서 이를 해소하기 위해 고압의 장치나 살균과정이 필요한 문제점을 가지고 있다. On the other hand, in order to solve the problem that the micropores of membrane filters such as MF (Micro Filteration), UF (Ultra Filteration), NF (Nano Filteration) and RO (Riverse Osmosis) I have problems that require sterilization process.
중공사로 형태의 멤브레인 필터를 사용하여 복합필터 II를 제조하는 경우, 항균성 세디먼트필터층 사이에 중공사를 병렬로 나란히 배치시키고 이를 권취하는 구조로 변형하여 제작할 수도 있다. When the composite filter II is manufactured by using a membrane filter of the hollow fiber type, the hollow fibers may be arranged side by side between the antibacterial filter layers and transformed into a structure in which they are wound.
한편 수질에 따라 상기 세디먼트필터의 두께 또는 사용비율을 NF 등의 멤브레인필터에 비해 변경할 수 있다. Meanwhile, the thickness or the usage ratio of the sediment filter can be changed compared to a membrane filter such as NF according to the water quality.
복합필터 II에 있어서, 세디먼트필터와 멤버레인필터의 사용량은 필터부재들의 두께, 적층비율 및/또는 밀도(무게/부피)를 변경함으로써 조절할 수 있다. 세디먼트필터와 멤버레인필터의 사용비율은 대략 1:1, 구체적으로는 0.3:0.7~0.7:0.3 (중량비 또는 부피비)를 나타낼 수 있지만, 적절한 정수효과 및 통수량을 달성할 수 있다면 본 발명에서 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에 있어서, 적층된 필터부재의 권취회수는, 적어도 2회 이상, 구체적으로는 3~20회, 바람직하게는 5~15회, 더욱 바람직하게는 5~10회이며, 필터부재의 두께에 따라 상기 범위 이외로도 적절히 조절할 수 있다. 상업적으로 시판될 수 있는 가정용 정수기에서 사용가능한 복합필터II는 일반적으로 외경 40~60mm 및 내경 5~10mm의 크기로 제조될 수 있다.In the composite filter II, the usage of the sediment filter and the member lane filter can be adjusted by changing the thickness, laminating ratio and / or density (weight / volume) of the filter members. The use ratio of the sediment filter and the member lane filter may be about 1: 1, specifically 0.3: 0.7 to 0.7: 0.3 (weight ratio or volume ratio) And is not particularly limited. In the present invention, the number of times of winding of the laminated filter member is at least 2 times, specifically 3 to 20 times, preferably 5 to 15 times, more preferably 5 to 10 times, Therefore, it is possible to appropriately adjust the range to outside the above range. The composite filter II, which can be used in a commercially available domestic water purifier, can generally be manufactured to have an outer diameter of 40 to 60 mm and an inner diameter of 5 to 10 mm.
본 발명의 하나의 변법에 따르면, 복합필터 I 및 II에서 필터부재의 적층비율은 1:1로 한정된 것은 아니고, 필요에 따라, 예를들면 부재의 두께 및 밀도, 원수상태, 운전조건 등에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다. 복합필터 I 및 II에서 필터부재의 적층회수 또는 권취회수도 필터부재의 두께 및 필터카트리지의 크기에 따라 적절히 조절할 수 있다. According to one variant of the present invention, the laminating ratio of the filter elements in the composite filters I and II is not limited to 1: 1, but may vary depending on, for example, the thickness and density of the members, the raw water condition, Of course. The number of times of lamination or winding of the filter member in the composite filters I and II can be appropriately adjusted according to the thickness of the filter member and the size of the filter cartridge.
복합필터 I 및 II에 있어서, 카본필터부재 및 멤브레인필터부재는 선행기술에 따라 제조되거나 시판되는 것들을 구입하여 사용할 수도 있으며, 세디먼트 필터와 적층할 수 있는 형태라면 부직포 또는 직조직물의 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를들면, 실린더형 카본필터 둘레를 세디먼트필터 부직포로 한겹 이상 둘러싸서 복합필터를 형성할 수 있거나, 실린더형 카본필터와 실린더형 세디먼트 필러를 직경을 상이하게 제조하여 순차적으로 설치함으로써 다층구조의 복합필터를 형성할 수도 있다. In the composite filters I and II, the carbon filter member and the membrane filter member may be manufactured in accordance with the prior art or may be purchased and used in the form of a nonwoven fabric or a woven fabric in a form capable of being laminated with a sediment filter It is not. For example, a composite filter can be formed by surrounding the cylindrical carbon filter with one or more layers of a sludge filter nonwoven fabric, or the cylindrical carbon filter and the cylindrical sediment filler can be manufactured in different diameters, May be formed.
본 발명에 따른 하나의 바람직한 변법에 있어서, 미생물에 의한 생물막의 형성을 더욱 방지 또는 억제하기 위하여, 전술한 개별 필터 부재 이외에도, 필터 카트리지, 연결 부위 및 연결튜브, 물탱크, 센서 등과 같이 물과 접촉하는 부위 또는 이러한 부위를 포함하는 유닛들에도 본 발명에서 사용된 것과 동일한 항균소재를 적용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에서 사용되는 은계 항균입자를 함유하는 고분자수지 (예. 폴리에틸렌)를 압출 또는 사출하여 물탱크 또는 연결튜브를 제조하여 사용함으로써, 이들 부위에서의 생물막 형성을 직접적으로 억제할 수 있다. In one preferred variation according to the present invention, in addition to the above-described individual filter members, in order to further prevent or suppress the formation of biofilm by microorganisms, contact with water such as filter cartridges, connection sites and connection tubes, water tanks, The same antimicrobial material as used in the present invention can be applied to the site where the above-mentioned site is included or the site including such site. For example, by using a water tank or a connecting tube manufactured by extrusion or injection of a polymer resin (e.g., polyethylene) containing silver antimicrobial particles used in the present invention, it is possible to directly suppress formation of a biofilm at these sites have.
본 발명의 하나의 바람직한 구현예에 따르면, 전술한 복합필터I 및 복합필터II를 직접 연결함으로써 공간적으로 성능적으로 컴팩트한 정수기를 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 정수기는 2단 필터시스템을 채용하므로 공간을 절약할 수 있어 초소형으로 할 수 있고, 생물막 형성 방지로 인해 수질악화를 장기간 방지할 수 있으므로 고성능이고, 이에 따라 필터 교환주기를 연장할 수 있으므로 경제적이다. 따라서, 본 발명에 따르면 초소형 고성능 정수기를 경제적으로 제조하고 사용할 수 있다. According to one preferred embodiment of the present invention, a water purifier spatially and compactly compact can be manufactured by directly connecting the composite filter I and the composite filter II described above. Since the water purifier manufactured in this manner adopts the two-stage filter system, it can save space and can be made very small, and it is possible to prevent deterioration of water quality for a long time due to prevention of formation of biofilm, It is economical. Therefore, according to the present invention, it is possible to economically manufacture and use a micro-sized high-performance water purifier.
도 3은 세디먼트필트-카본필터-멤브레인필터-후처리필터로 된 기존의 4단 필터 시스템을 본 발명에 따라 복합필터I-복합필터II의 2단 필터 시스템으로 개량하는 것을 도식적으로 보여주는 도면이다. 도 4 및 도 5는 복합필터I-복합필터II의 2단 필터 시스템을 하나의 하우징이나 카트리지 내에 설치하여 공간을 더욱 절약할 수 있는 통합형 정수기의 구성을 도식적으로 보여주는 도면 (도4) 및 정수기의 외부를 도식적으로 보여주는 도면(도5)이다. 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 복합필터I 및 복합필터II를 사용하여 높이 20cm 및 폭 14cm의 컴팩트한 복합필터 시스템을 가지면서도 충분한 정수 성능을 보여주는 정수기를 구성할 수 있음을 보여준다. 복합필터I 및 복합필터II는 수평으로 배치될 수 있지만 수직으로 배치될 수도 있다. Figure 3 is a diagrammatic illustration of a modification of an existing four-stage filter system of a sediment filter-membrane filter-post-treatment filter with a two-stage filter system of a composite filter I-compound filter II according to the present invention . 4 and 5 are a diagram (FIG. 4) schematically showing the configuration of an integrated water purifier (FIG. 4) in which a two-stage filter system of a composite filter I-compound filter II is installed in one housing or a cartridge to save space, (Fig. 5) that schematically shows the outside. Figures 4 and 5 show that a composite filter I and a composite filter II according to the present invention can be used to construct a water purifier having a compact composite filter system 20 cm high and 14 cm wide and exhibiting sufficient water purification performance. The composite filter I and the composite filter II may be disposed horizontally but vertically.
일반적으로, 개별 필터들을 복합화시킴으로써, 원수 또는 정수가 정수기내에 체류하는 시간을 단축할 수 있어 생물막형성 및/또는 미생물증식으로 인한 오염 가능성을 낮출 수 있다. 하지만, 복합화로 인한 공간의 컴팩트화로 정수성능의 저하를 피할 수 없기 때문에, 오염가능성을 낮추기 위한 복합화가 오염가능성을 증가시킨다는 역설을 있어왔다. 이런 상황에서, 미생물증식을 방지할 수 있는 기술 (유무기 항균제의 사용 및/또는 살균시스템의 채용)은 항균제 자체의 유해성 및 비용상승으로 인한 문제점을 또다시 야기하였다. 특히 은계 항균제의 강력한 살균성은 미생물로 인한 오염을 방지하기 위한 유력한 대안으로 많은 분야에서 제안되고 있지만, 음용수에서의 함량제한 (100ppb 이하)은 이의 실용화는 실질적으로 막아왔다. In general, by compounding the individual filters, it is possible to shorten the time that the raw water or purified water stays in the water purifier, thereby reducing the possibility of biofilm formation and / or contamination due to microbial growth. However, it has been argued that the complexity of reducing the possibility of contamination increases the possibility of contamination, since it is impossible to avoid the deterioration of the water purification performance due to the compacting of space due to the complexation. In this situation, techniques which can prevent the growth of microorganisms (the use of organic and / or organic bactericides and / or the use of sterilization systems) have again caused problems due to the harmfulness and cost of the antibacterial agent itself. In particular, the strong bactericidal properties of silver antimicrobial agents have been proposed in many fields as a viable alternative for preventing microbial contamination. However, the content limit in drinking water (below 100 ppb) has practically prevented its practical use.
본 발명에서는 음용수에서 은이온 함량 제한 기준을 만족시킬 수 있는 은계 항균제 및 이를 정수기용 필터에서 사용할 수 있는 방법을 개발하였을 뿐만 아니라 개별 필터의 복합화를 더욱 효과적으로 달성할 수 있는 방법을 개발하였다. 구체적으로, 용해도가 낮은 은화합물 또는 은(금속)을 나노동공 또는 메조동공 내에 봉입시킨 메조다공성 분자체 또는 무기산화물을 고분자수지에 고함량으로 포함시킨 소재로서 세디먼트필터를 제조함으로써, 높은 은함량에도 은용출성을 ppb 이하의 수준으로 낮추어 음용수 기준을 만족시켰을 뿐만 아니라 은이온을 장시간 용출할 수 있어 가사용 시간을 충분히 확보할 수 있다. 본 발명에 따르면, 원수가 정수기 내에 24시간 이상 체류하여도 은이온은 음용수 권장기준 100ppb보다 훨씬 낮은 10ppb 이하로 용출되기 때문에 음용수로도 안전하게 이용할 수 있다. The present invention has developed a silver antimicrobial agent capable of satisfying a silver ion content limitation criterion in drinking water and a method of using the silver antimicrobial agent in a water purifier filter as well as a method of achieving more efficient combination of individual filters. Specifically, by manufacturing a sediment filter as a material containing a high content of a mesoporous molecular sieve or inorganic oxide having a low solubility or a silver (metal) in a nano pore or a mesopore, a high silver content Edo has lowered the elution rate to below ppb level, not only satisfying drinking water standards, but also silver ions can be eluted for a long time, and sufficient time for housekeeping can be secured. According to the present invention, when the raw water stays in the water purifier for more than 24 hours, the silver ion can be safely used as drinking water because the silver ion is eluted to less than 10 ppb, which is much lower than the drinking water recommended level of 100 ppb.
이하에, 본 발명은 실시예를 참조로 더욱 상세히 설명되지만, 이들로 본 발명이 한정되지는 않는다. 본 발명의 변법, 변형 및 추가구성은 본 발명의 정신을 벗어나지 않으면 모두 본 발명의 범주에 포함될 수 있다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. Modifications, variations, and additions of the invention may be resorted to without departing from the spirit of the invention.
제조예 1: 은-수산화아파타이트 항균입자의 제조Preparation Example 1: Preparation of silver-hydroxyapatite antibacterial particles
수산화칼슘 37g을 450ml에 증류수에 넣어 현탁액을 제조하고, 0.29M 질산은용액을 천천히 교반하면서 100ml 투입한 후 24시간 교반한다. 상기용액에 인산용액 36.5g을 450ml 증류수에 녹인 용액을 천천히 교반하며 투입하여 은-수산화아파타이트 전구체 혼합물을 수득한다.37 g of calcium hydroxide is added to 450 ml of distilled water to prepare a suspension, and 0.29 M silver nitrate solution is slowly added to 100 ml while stirring, followed by stirring for 24 hours. A solution obtained by dissolving 36.5 g of a phosphoric acid solution in 450 ml of distilled water is slowly added to this solution with stirring to obtain a silver-hydroxide apatite precursor mixture.
결과된 전구체 혼합물을 약 80℃에서 85% 정도의 수분이 제거될 때까지 건조숙성시킨 다음, 다시 약 120℃에서 수분함량 1% 이하가 될 때까지 건조하였다. 결과된 백색 케이크형 혼합물을 850℃에서 소성하여 은-수산화 아파타이트 복합체를 수득하였다.The resulting precursor mixture was aged to dryness at about 80 < 0 > C until about 85% of the moisture was removed, and then dried at about 120 [deg.] C until the moisture content was less than 1%. The resultant white cake-like mixture was calcined at 850 캜 to obtain a silver-hydroxide apatite complex.
수득된 은-수산화아파타이트 복합체 2kg을 증류수 8L에 넣고 300rpm으로 교반하여 분산시키고, 이를 400mesh 체(sieve)로 습식분급한 후 다시 건조기에서 건조시켜 수분을 제거하여, 은-수산화아파타이트 복합체 분말을 수득하였다. 2 kg of the resulting silver-hydroxide apatite composite was placed in 8 L of distilled water and dispersed by stirring at 300 rpm. The resultant was wet-classified with a 400 mesh sieve and then dried in a drier to remove water to obtain silver-hydroxide apatite composite powder .
제조예 2 : 메조다공성 실리카 SBA-15의 합성Preparation Example 2: Synthesis of mesoporous silica SBA-15
본 발명에서 사용되는 메조다공성 실리카 SBA-15은 기존에 잘 알려진 계면활성제를 이용한 방법을 사용하여 다음과 같이 제조하였다.The mesoporous silica SBA-15 used in the present invention was prepared as follows using a well-known method using a surfactant.
비이온성 계면활성제 (P-123) 30g 을 2M 염산 (HCl) 904 ㎖에 첨가하고, 상온에서 기포가 생기지 않게 천천히 교반하면서 완전히 용해시킨다. 수득된 용액에 실리카 전구체로서 TEOS (tetraethoxy orthosilicate, 98%) 64.65 g을 천천히 첨가하고, 40℃에서 교반하면서 20시간 동안 가수분해반응을 진행시킨다. 다음으로, 100℃에서 24시간 동안 계속 가수분해 반응을 진행시키고, 침전된 실리카를 여과하여 80℃ 에서 건조시킨다. 건조 후 표면에 과량으로 있는 계면활성제를 제거하기 위해 염산이 약간 첨가된 에탄올로 수세하고, 80℃ 에서 12시간 건조하고, 이어서 550℃에서 3시간 열처리하여 흰색의 메조다공성 실리카 SBA-15 를 수득하였다. 30 g of a nonionic surfactant (P-123) is added to 904 ml of 2M hydrochloric acid (HCl) and completely dissolved at room temperature while stirring slowly to avoid air bubbles. 64.65 g of TEOS (tetraethoxy orthosilicate, 98%) as a silica precursor was slowly added to the obtained solution, and the hydrolysis reaction was allowed to proceed for 20 hours while stirring at 40 ° C. Next, the hydrolysis reaction was continued for 24 hours at 100 占 폚, and the precipitated silica was filtered and dried at 80 占 폚. After drying, it was washed with ethanol with a little hydrochloric acid added thereto to remove excess surfactant on the surface, dried at 80 ° C for 12 hours, and then heat-treated at 550 ° C for 3 hours to obtain white mesoporous silica SBA-15 .
제조예 3: 은-아파타이트 복합체를 함유하는 항균성 세디먼트필터 부재의 제조Preparation Example 3: Preparation of antibacterial sediment filter element containing silver-apatite complex
제조예 1에서 수득한 은-아파타이트 복합체를 사용하여 다단계입자증식법에 의해 마스터배치를 제조한다. A master batch is prepared by a multi-stage particle growth method using the silver-apatite complex obtained in Production Example 1.
폴리프로필렌(PP) (PPJ700, HYOSUNG Corp., 한국) 을 압출기에 도입하고, 40;bs 동안 고속회전(100 rpm) 시켰다. 이때 수지 온도는 55℃ ~ 65℃로 상승하였다. 여기에 제조예 2에서 수득한 은-아파타이트 복합체 분말을 슬러리로 만들어 조금씩 첨가하고 20~30분 동안 고속회전 (100 rpm)시켜, 수분을 충분히 제거하였다. 첨가가 완료되면 쌍축압출기 M/C에 투입하고, 압출기의 온도를 투입구 부분에서는 150℃(±5℃), 실린더 배럴 부분에서는 210℃(±5℃), 다이스 부분에서는 230℃(±5℃)으로 유지하면서 용융압출하여 마스터배치를 제조하였다. Polypropylene (PP) (PPJ700, HYOSUNG Corp., Korea) was introduced into an extruder and subjected to high speed rotation (100 rpm) for 40 seconds. At this time, the resin temperature rose from 55 ° C to 65 ° C. The silver-apatite composite powder obtained in Production Example 2 was slurried and added little by little. The powder was rapidly rotated (100 rpm) for 20 to 30 minutes to sufficiently remove water. When the addition is completed, the mixture is fed to a twin-screw extruder M / C. The temperature of the extruder is 150 ° C (± 5 ° C) in the inlet portion, 210 ° C (± 5 ° C) in the cylinder barrel portion, And the mixture was melt-extruded to prepare a master batch.
수득된 마스터배치를 용융 방사하여 부직포를 다양한 두께로 제조하였다. 수득된 부직포는 원사 기준으로 약 100 ppm 의 은(Ag)을 함유하였다. The resulting masterbatch was melt spun to produce nonwoven fabrics of varying thicknesses. The obtained nonwoven fabric contained about 100 ppm silver (Ag) on a yarn basis.
결과된 부직포 1g을 실온의 물 100g에 24시간 침지하여 용출된 은이온의 농도를 측정한 결과, 평균적으로 약 11ppb의 결과를 수득하였다. 1 g of the resultant nonwoven fabric was immersed in 100 g of water at room temperature for 24 hours, and the concentration of the eluted silver ions was measured. As a result, an average of about 11 ppb was obtained.
제조예 4: 염화은-메조다공성 실리카 복합체를 함유하는 항균성 세디먼트필터 부재의 제조Preparation Example 4: Preparation of antibacterial sediment filter element containing silver chloride-mesoporous silica composite
제조예 2에서 수득한 염화은(AgCl)-메조다공성 실리카 나노복합체를 사용하여 다단계입자증식법에 의해 마스터배치를 제조한다. A master batch was prepared by a multi-stage particle growth method using the silver chloride (AgCl) -modosahedral silica nanocomposite obtained in Production Example 2.
폴리에스터 분말을 압출기에 도입하고, 예열하면서 회전시키고, 여기에 제조예 2에서 수득한 염화은(AgCl)-고다공성 실리카 나노복합체를 슬러리로 만들어 조금씩 첨가하고, 첨가가 완료되면 용융압출하여 마스터배치를 제조한다. The polyester powder was introduced into an extruder and rotated while being preheated. The silver chloride (AgCl) - high porous silica nanocomposite obtained in Production Example 2 was made into a slurry and added little by little. When the addition was completed, .
수득된 마스터배치를 부직포 형태로 방사하였다. 부직포는 원사 기준으로 약 80 ppm 의 은(Ag)을 함유하며, JIS L 1902 기준에서 100회 세탁 후에도 99.9 % 의 항균력을 나타내었며, 백색도(WHITENESS)는 CIE 85 이상이었다.The resulting masterbatch was spun in the form of a nonwoven. The nonwoven fabric contained about 80 ppm of silver (Ag) on the basis of the yarn, and 99.9% of the antibacterial activity was shown even after 100 times of washing according to JIS L 1902, whiteness was CIE 85 or more.
결과된 부직포 1g을 실온의 물 100g에 24시간 침지하여 용출된 은이온의 농도를 측정한 결과, 18ppb의 결과를 수득하였다. 1 g of the resultant nonwoven fabric was immersed in 100 g of water at room temperature for 24 hours to measure the concentration of eluted silver ions, and a result of 18 ppb was obtained.
실시예 1: 세디먼트-카본 혼성필터를 포함하는 복합필터IExample 1: Composite filter I comprising a sediment-carbon hybrid filter I
세디먼트 필터 부재로서 제조예 3에서 수득된 항균성 폴리프로필렌 부직포(두께 약 0.2~0.4mm)를 사용하고, 카본필터 부재로서 선행기술 (한국특허출원 10-2011-0138374의 실시예 1)에서 제조된 카본섬유 부직포(두께 약 1mm)를 사용하였다. The antibacterial polypropylene nonwoven fabric (thickness: about 0.2 to 0.4 mm) obtained in Production Example 3 was used as a sediment filter member, and the carbon filter member was fabricated in the prior art (Example 1 of Korean Patent Application No. 10-2011-0138374) A carbon fiber nonwoven fabric (thickness about 1 mm) was used.
전술한 항균성 세디먼트 필터 부재 및 카본필터 부재를 교대로 10개층씩 적층하여 세디먼트-카본 혼성필터를 제조하고, 이를 상부에 입수구 및 하부에 배수구가 설치된 필터 카트리지에 장착하여 복합필터 I을 제조하였다. Carbon composite filter was prepared by laminating the above-mentioned antibacterial sedi- mentate filter member and the carbon filter member alternately in ten layers, and the composite filter I was prepared by attaching it to a filter cartridge having an inlet at the top and a drain at the bottom .
수득된 복합필터I을 세디먼트필터 및 카본필터를 대신하여 사용하여 가정용 정수기를 구성하였다. The obtained composite filter I was used in place of a sediment filter and a carbon filter to constitute a domestic water purifier.
실시예 2: 세디먼트-카본 혼성필터를 포함하는 복합필터IExample 2: Composite filter I comprising a sediment-carbon hybrid filter I
세디먼트 필터 부재로서 제조예 3에서 수득된 항균성 폴리프로필렌 부직포(두께 약 0.1~0.3mm)를 사용하고, 카본필터 부재로서 시판되는 카본섬유 부직포(약 0.5mm) 를 사용하였다. A commercially available carbon fiber nonwoven fabric (about 0.5 mm) was used as the filter member, using the antibacterial polypropylene nonwoven fabric (thickness: about 0.1 to 0.3 mm) obtained in Production Example 3 as a sediment filter member.
전술한 항균성 세디먼트 필터 부재 및 카본필터 부재를 교대로 10개층씩 적층하여 세디먼트-카본 혼성필터를 제조하고, 이를 상부에 입수구 및 하부에 배수구가 설치된 필터 카트리지에 장착하여 복합필터 I을 제조하였다. Carbon composite filter was prepared by laminating the above-mentioned antibacterial sedi- mentate filter member and the carbon filter member alternately in ten layers, and the composite filter I was prepared by attaching it to a filter cartridge having an inlet at the top and a drain at the bottom .
수득된 복합필터I을 세디먼트필터 및 카본필터를 대신하여 사용하여 가정용 정수기를 구성하였다. The obtained composite filter I was used in place of a sediment filter and a carbon filter to constitute a domestic water purifier.
실시예 3: 롤형 세디먼트-카본 혼성필터를 포함하는 복합필터IExample 3: Composite filter I comprising a roll-shaped sediment-carbon hybrid filter I
실시예 1에서 사용된 항균성 세디먼트 필터 부재(두께 약 0.2~0.4mm) 및 카본필터 부재(두께 약 1mm)를 각 1매씩 적층하고, 직경 2cm의 투수성 실린더 둘레로 10회 이상 권취하여 롤형 세디먼트-카본 혼성필터를 제조하였다. The antibacterial sediment filter member (thickness: about 0.2 to 0.4 mm) and the carbon filter member (thickness: about 1 mm) used in Example 1 were laminated one by one and wound 10 times or more around a water permeable cylinder having a diameter of 2 cm, Carbon composite filter.
수득된 롤형 세디먼트-카본 혼성필터를 높이 5cm로 절단하고, 이를 상부에 입수구 및 하부에 배수구가 설치된 높이 5cm 및 내경 7cm의 필터 카트리지에 장착하여 복합필터I을 제조하였다. The resultant roll-type sediment-carbon hybrid filter was cut to a height of 5 cm and mounted on a filter cartridge having a height of 5 cm and an inner diameter of 7 cm provided on the upper portion of the inlet and a drain on the lower portion.
실시예 4: 우레탄폼 카본필터를 사용하는 복합필터 IExample 4: Composite filter I using a urethane foam carbon filter I
시판되는 우레탄폼 카본필터 부재(길이1m x 폭30cm, 두께 0.5~0.7cm, 활성탄함량 15%) 및 제조예 3에서 수득된 항균성 폴리프로필렌 부직포 (길이1m x 폭30cm, 두께 0.1~0.2mm)를 각각 한겹 및 두겹씩 적층하고, 전체를 5회 권취하여 롤형 혼성필터를 실린더 형태(외경 8cm, 내경 1.5cm)로 제조하였다. 길이 30cm의 실린더 형태의 혼성필터를 길이 5cm의 크기로 절단하여 필터 카트리지에 장착하여 복합필터 I을 제조하였다. (1 m long x 30 cm wide, 0.5-0.7 cm thick, 15% activated charcoal) and an antibacterial polypropylene nonwoven fabric (1 m long x 30 cm wide and 0.1-0.2 mm thick) commercially available urethane foam carbon filter element And the whole was wound five times to prepare a roll-type hybrid filter in the form of a cylinder (outer diameter: 8 cm, inner diameter: 1.5 cm). A cylindrical filter of 30 cm in length was cut to a length of 5 cm and mounted on a filter cartridge to produce a composite filter I.
실시예 5~7: 세디먼트-멤브레인 혼성필터를 포함하는 복합필터IIExamples 5-7: Composite filter II comprising a sediment-membrane hybrid filter II
세디먼트 필터 부재로서 제조예 3에서 수득된 항균성 폴리프로필렌 부직포(두께 약 0.1~0.3mm)를 사용하고, 멤브레인필터 부재로서 시판되는 정밀여과막 (MF; Microfiltration Membrane), 한외여과막(UF; Ultrafiltration Membrane) 및 나노여과막(NF; Nanofiltration Membrane)을 각각 사용하였다. Microfiltration Membrane (MF), Ultrafiltration Membrane (UF), and the like were used as the membrane filter member using the antibacterial polypropylene nonwoven fabric (thickness about 0.1-0.3 mm) obtained in Production Example 3 as a sediment filter member. And NF (Nanofiltration Membrane), respectively.
전술한 항균성 세디먼트 필터 부재 및 각각의 멤브레인 필터 부재를 각각 1매씩 적층하고, 중공 실린더 둘레로 4회 권취하여 롤형 세디먼트-멤브레인 혼성필터를 실린더 형태로 제조하였다. 실린더 형태의 혼성필터를 필터 카트리지의 높이에 맞추어 절단하고, 상부에 입수구 및 하부에 배수구가 설치된 필터 카트리지에 장착하여 복합필터 II를 제조하였다. The antibacterial sediment filter member and each membrane filter member were laminated one by one and wound four times around a hollow cylinder to prepare a roll type sediment-membrane hybrid filter in the form of a cylinder. The composite filter II was prepared by cutting a hybrid filter of a cylindrical shape in accordance with the height of the filter cartridge and attaching it to a filter cartridge having an inlet at the top and a drain at the bottom.
수득된 복합필터II을 세디먼트필터 및 카본필터를 대신하여 사용하여 가정용 정수기를 구성하였다. The obtained composite filter II was used in place of a sediment filter and a carbon filter to constitute a domestic water purifier.
Claims (9)
전술한 필터 카트리지는 입수구 및 배수구를 가지고 내부에 다층 혼성필터 부재를 장착하고 있으며,
전술한 다층 혼성필터 부재는 입수구로 유입된 물이 적층면의 수직방향으로 통과하여 배수구로 유출되도록 필터 카트리지 내에 장착되어 있으며,
전술한 혼성필터 부재는 세디먼트-카본 혼성필터 부재 또는 세디먼트-멤브레인 혼성필터 부재로서, 항균성 세디먼트필터 부재와 카본필터 부재 또는 멤브레인필터 부재가 교대로 적층되어 형성된 다층구조를 가지고 있으며,
전술한 항균성 세디먼트필터 부재는 저용해도 및 저용출성의 은계 항균입자를 함유하는 고분자수지로부터 제조된 직조직물 또는 부직포로서, 1~100 미크론의 기공을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 정수기용 복합필터.A composite filter for a water purifier, comprising a filter cartridge and a multilayer hybrid filter element,
The filter cartridge described above is equipped with a multi-layer hybrid filter member with an inlet and a drain,
The multi-layer hybrid filter member described above is mounted in the filter cartridge such that water introduced into the inlet port flows in the vertical direction of the lamination surface and flows out to the drain port,
The above-described hybrid filter member is a sediment-carbon hybrid filter member or a sediment-membrane hybrid filter member having a multi-layer structure in which an antibacterial sediment filter member, a carbon filter member or a membrane filter member are alternately laminated,
The composite filter for a water purifier according to any one of the preceding claims, wherein the antibacterial sediment filter member is a woven fabric or a nonwoven fabric made of a polymer resin containing silver-based antibacterial particles of low solubility and low elution rate and has pores of 1 to 100 microns.
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