KR20160078902A - 무기질 바인더 활성탄 블럭 및 그 제조방법 - Google Patents

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carbon block
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Abstract

본 발명은 활성탄 블럭에 관한 것으로, 더 구체적으로 말하면 무기질 바인더 활성탄 블럭 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 무기질 바인더 활성탄 블럭은 활성탄 70~90중량%와 무기질 바인더 10~30중량%를 함유하는 구성성분들로 구성된다. 무기질 바인더는 고령토, 점토, 또는 황토 중 어느 한가지 또는 이들의 혼합물로 구성된다. 이 무기질 바인더 활성탄 블럭은 수도물내의 염소 및 녹 등의 각종 불순물을 걸러내고 정수성능을 높이며, 사용수명을 연장함으로써 교체주기를 늘려준다. 본 발명에 따른 제조방법은 활성탄과 무기질 바인더를 습식 교반한 후 압축하여 숙성 건조시킨 다음, 토련기로 원통형 활성탄 블럭을 제작하고, 건조 및 절단 공정을 거쳐 진공조건하에서 700~1,000℃ 온도에서 소성하여 완성품을 제조하는 것으로, 제조공정이 합리적이며 생산 산업화가 용이하다.

Description

무기질 바인더 활성탄 블럭 및 그 제조방법{An inorganic binder activated carbon block and the method for manufacturing the same}
본 발명은 활성탄 블럭에 관한 것으로, 구체적으로는 무기질 바인더 활성탄 블럭 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 정수기에 장착되는 활성탄 블럭 필터는 수도물내에 함유된 염소의 제거와 녹 및 기타 유기물 등의 각종 불순물을 걸러내는 기능을 하며 보통 내부가 중공인 원통형으로 이루어진다.
종래의 활성탄 블럭은 입상 활성탄과 입상 PE(PP)바인더를 혼합한 후 압축프레스하는 방식 또는 압출방식을 통해 원통형의 활성탄 블럭을 제조한다. 그러나, 입상 활성탄을 결합하기 위해서 사용되는 입상 PE(PP)바인더로 인하여 정수성능 및 통수량이 저하되는 단점이 있다. 또한, 제조된 활성탄 블럭의 경우 활성탄 블럭에서 탈거된 활성탄 입자가 음용수에 섞여 토출되기 때문에 많은 활성탄 블럭 제조사에서 이에 대한 대비책으로 활성탄 블럭의 후단에 미분제거용 UF한외여과막이나 PP직물 등을 설치하여 미분을 제거하고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 종래 활성탄 블럭의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 무기질 바인더 활성탄 블럭을 제공함으로써 수도물내에 함유된 염소 및 녹 등의 각종 불순물을 걸러내어 정수성능 및 통수량을 증대시키고, 사용수명을 연장함으로써 교체주기를 늘릴 수 있으므로 그 제조방법은 합리적이다.
본 발명에 따른 무기질 바인더 활성탄 블럭은,
활성탄 70~90중량%와 무기질 바인더 10~30중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무기질 바인더 활성탄 블럭에서,
상기 무기질 바인더는 고령토, 점토, 또는 황토 중 어느 한가지 또는 이들의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무기질 바인더 활성탄 블럭에서,
상기 무기질 바인더는 고령토, 점토, 황토가 5~10:3~5:3~5(중량%)의 구성비율로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법은,
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항의 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조공정으로서,
활성탄과 무기질 바인더를 습식 교반후 압축하여 숙성 건조시킨다음, 토련기로 원통형 블럭을 제작하고, 건조 및 절단 공정을 거쳐 진공조건하에서 700~1,000℃ 온도에서 소성하여 완성품을 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법에서,
상기 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조공정은,
(1) 활성탄과 무기질 바인더를 교반기에 넣고 물을 넣어 충분히 섞이게 하여 활성탄 반죽을 제조하는 원료 습식 교반 공정;
(2) (1)공정에서 제조한 활성탄 반죽을 부직포로 구성된 틀에 채운 후, 압축하여 물기를 제거한 다음, 수분함량이 25~40% 될때까지 활성탄 반죽을 숙성 건조시키는 압축 건조 숙성 공정;
(3) (2)공정에서 제조한 활성탄 반죽을 토련기에 투입하여 원통형 블럭으로 만든다음, 원통형 블럭을 50~200cm 간격으로 절단하는 진공 토련공정;
(4) 상기 원통형 블럭을 반제품 상태까지 건조시키는 반제품 건조공정;
(5) (4)공정에서 만든 반제품을 필터규격에 맞는 길이로 절단하는 절단공정;
(6) 절단공정이 완료된 원통형 블럭을 -0.05~-0.1Mpa 진공압하에서 700~1,000℃ 온도로 3~5 시간동안 소성하고 성형한 다음에 포장하여 완성품을 제조하는 진공 고온 소성공정;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법에서,
상기 (1)공정에서 물은 활성탄과 고령토의 총 중량의 60~70중량% 인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법에서,
상기 (1)공정에서 활성탄은 10~325 메시 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법에서,
상기 (2)공정에서 숙성 건조의 온도는 20~25℃이며, 숙성 건조시간은 2~3일인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법에서,
상기 (4)공정에서 실시하는 건조는 24~48시간 동안 50~80℃ 온도에서 열풍건조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 정수기에 장착되어 수도물내의 염소 및 녹 등의 각종 불순물을 걸러내는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서 서술한 제조방법은 입상 PE(PP)바인더로 인한 정수성능 및 통수량이 저하되는 단점과 생산 수율을 획기적으로 개선한다.
또한, 본 발명은 입상 활성탄 및 입상 PE(PP)바인더를 이용하여 제조하던 종래의 방법을 탈피하여 무기질 바인더를 사용함으로써 정수성능 및 통수량을 증대하고 사용수명을 연장함으로써 교체주기를 늘려 폐 필터의 낭비를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법은 압축기 또는 압출기 등의 방법이 아닌 압출 고온 진공 소성방법으로 무기질 바인더 활성탄 블럭을 제작함으로써, 활성탄이 타지 않고 고령토, 점토 및 황토와 충분히 밀접결합하도록 할 수 있다.
본 발명에서 설명하는 무기질 바인더 활성탄 블럭은 다음과 같은 중량비로 함유되는 구성성분들로 구성된다.
활성탄 70~90중량%와 무기질 바인더 10~30중량%
여기서, 무기질 바인더는 고령토, 점토, 또는 황토 중 어느 한가지 또는 이들의 혼합물로 구성된다.
또한, 무기질 바인더는 고령토, 점토, 황토가 5~10:3~5:3~5(중량%)인 구성비율로 구성될 수 있다.
고령토, 점토, 또는 황토는 통상 시중에서 판매되는 제품도 무방하다.
상술한 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법은 다음과 같은 제조공정을 포함한다.
활성탄과 무기질 바인더를 습식 교반후 압축하여 숙성 건조시킨다. 그런 다음 토련기로 원통형 블럭을 제작하고, 건조 및 절단 공정을 거쳐 진공조건에서 700~1,000℃ 온도로 소성하여 완성품을 제조한다.
본 발명은 구성성분인 활성탄과 무기질 바인더를 적당한 비율로 혼합함으로써, 종래의 활성탄 블럭 제조시 입상 PE(PP)가 입상 활성탄 주변에 고착화되어 정수성능 및 통수량을 저하시키는 단점을 개선하고 종래의 활성탄 블럭에 비해 단위 길이당 활성탄 혼합비율을 증가시킴으로써 염소 제거 유효정수량을 늘릴 수 있고, 유효정수량을 늘림으로써 활성탄 필터의 사용수명을 연장할 수 있다.
상술한 무기질 바인더 활성탄 제조방법은 다음과 같은 단계별 제조공정을 포함한다.
(1) 원료 습식 교반 공정
활성탄과 무기질 바인더를 교반기에 넣고 물을 넣어 충분히 섞이게 하여 활성탄 반죽을 제조한다.
(2) 압축 건조 숙성 공정
(1)에서 제조한 활성탄 반죽을 부직포로 구성된 틀에 채운 후, 압축하여 물기를 제거한다. 그런 다음에 수분함량이 25~40% 될때까지 활성탄 반죽을 숙성 건조시킨다.
(3) 진공 토련공정
(2)에서 제조한 활성탄 반죽을 토련기에 투입하여 원통형 블럭으로 만든다. 그런 다음 원통형 블럭을 50~200cm 간격으로 절단한다.
(4) 반제품 건조공정
원통형 블럭을 반제품 상태까지 건조시킨다.
(5) 절단공정
(4)에서 만든 반제품을 필터규격에 맞는 길이로 절단한다.
(6) 진공 고온 소성공정
절단공정이 완료된 원통형 블럭을 -0.05~-0.1Mpa 진공압력하에서 700~1,000℃ 온도로 3~5 시간동안 소성하고 성형한 다음에 포장하여 완성품을 제조한다.
이때, (1)공정에서는 물이 활성탄과 고령토의 총 중량의 60~70중량%를 차지한다. (1)공정에서의 활성탄은 10~325 메시 크기를 갖는다.
(2)공정에서 숙성 건조의 온도는 20~25℃이며, 숙성 건조시간은 2~3일이다.
(4)공정에서 실시하는 건조는 24~48시간 동안 50~80℃ 온도에서 열풍건조한다.
상술한 설명을 종합해 보면, 본 발명은 다음과 같은 장점을 갖는다.
(1) 본 발명은 정수기에 장착되어 수도물내의 염소 및 녹 등의 각종 불순물을 걸러내는 것으로, 종래의 입상 활성탄과 입상 PE(PP)바인더를 이용하는 방식이 아니고, 입상 활성탄과 무기질 바인더를 조합한 무기질 활성탄 블럭이다.
(2) 본 발명에서 서술한 제조방법은 입상 PE(PP)바인더로 인한 정수성능 및 통수량이 저하되는 단점과 생산 수율을 획기적으로 개선한 제조방법이다.
(3) 본 발명은 입상 활성탄 및 입상 PE(PP)바인더를 이용하여 제조하던 종래의 방법을 탈피하여 무기질 바인더를 사용함으로써 정수성능 및 통수량을 증대하고 사용수명을 연장함으로써 교체주기를 늘려 폐 필터의 낭비를 줄일 수 있다.
(4) 본 발명의 제조방법은 압축기 또는 압출기 등의 방법이 아닌 압출 고온 진공 소성방법으로 무기질 바인더 활성탄 블럭을 제작함으로써, 활성탄이 타지 않고 고령토, 점토 및 황토와 충분히 밀접결합하도록 할 수 있다.
아래의 실시예를 통하여 본 발명에 대해 좀더 상세한 설명을 한다.
실시예1
무기질 바인더 활성탄 블럭은 다음과 같은 중량비로 함유되는 구성성분들로 구성된다.
활성탄 80중량%와 무기질 바인더 20중량%
여기서, 무기질 바인더는 고령토, 점토, 황토가 6:4:4(중량%)인 비율로 구성된다.
상술한 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법은 다음과 같은 제조공정을 포함한다.
(1) 원료 습식 교반 공정
100 mesh size를 갖는 활성탄과 무기질 바인더를 교반기에 넣은 다음에 활성탄과 무기질 바인더의 총 중량의 60중량%의 물을 넣고 충분히 섞이게 하여 활성탄 반죽을 만든다.
(2) 압축 건조 숙성 공정
(1)에서 만든 활성탄 반죽을 부직포로 구성된 틀에 채운 후 압축하여 물기를 제거한다. 그 다음에 반죽을 수분 함량이 35%될 때까지 2.5일 동안 23℃ 온도에서 숙성 건조시킨다.
(3) 진공 토련 공정
(2)에서 만든 활성탄 반죽을 토련기에 투입하고 압축하여 원통형 블럭을 만든다. 그 다음에 원통형 블럭을 100cm 간격으로 절단하여 제작한다.
(4) 반제품 건조 공정
원통형 블럭을 32시간 동안 60℃ 온도에서 열풍건조시켜 반제품을 만든다.
(5) 절단 공정
(4)에서 만든 반제품을 필터 규격에 맞는 길이로 절단한다.
(6) 진공 고온 소성 공정
-0.07Mpa 진공압하에서 4시간 동안 900℃ 온도에서 소성하여 성형한 다음에 포장하여 완성품을 만든다.
실시예1에서 만든 제품에 대하여 성능 테스트를 한 결과는 다음 표1과 같다.
실시예2
무기질 바인더 활성탄 블럭은 다음과 같은 중량비로 함유되는 구성성분들로 구성된다.
활성탄 70중량%와 무기질 바인더 30중량%
여기서, 무기질 바인더는 고령토, 점토 및 황토가 5：3：3(중량%)의 중량비로 구성된다.
상술한 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법은 다음과 같은 제조공정을 포함한다.
(1) 원료 습식 교반 공정
325mesh size를 갖는 활성탄과 무기질 바인더를 교반기에 넣은 다음에 활성탄과 무기질 바인더의 총 중량의 70중량%의 물을 넣고 충분히 섞이게 하여 활성탄 반죽을 만든다.
(2) 프레싱 건조 숙성 공정
(1)에서 만든 활성탄 반죽을 부직포로 구성된 틀에 채운 후 압축하여 물기를 제거한다. 그 다음에 반죽을 수분 함량이 40%될 때까지 3일 동안 20℃ 온도에서 숙성 건조시킨다.
(3) 진공 토련 공정
(2)에서 만든 활성탄 반죽을 토련기에 투입하고 압축하여 원통형 블럭을 만든다. 그 다음에 원통형 블럭을 50 cm 간격으로 절단하여 제작한다.
(4) 반제품 건조 공정
원통형 블럭을 48시간 동안 50℃ 온도에서 열풍건조시켜 반제품을 만든다.
(5) 절단 공정
(4)에서 만든 반제품을 필터 규격에 맞는 길이로 절단한다.
(6) 진공 고온 소성 공정
-0.05Mpa 진공압 하에서 3시간 동안 1000℃ 온도에서 소성하여 성형한 다음에 포장하여 완성품을 만든다.
실시예2에서 만든 제품에 대하여 성능 테스트를 한 결과는 다음 표1과 같다.
실시예3
무기질 바인더 활성탄 블럭은 다음과 같은 중량비로 함유되는 구성성분들로 구성된다.
활성탄 90중량%와 무기질 바인더 10중량%
여기서, 무기질 바인더는 고령토, 점토 및 황토가 10：5：5(중량%)의 중량비로 구성된다.
상술한 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법은 다음과 같은 제조공정을 포함한다.
(1) 원료 습식 교반 공정
10mesh size를 갖는 활성탄과 무기질 바인더를 교반기에 넣은 다음에 활성탄과 무기질 바인더의 총 중량의 65중량%의 물을 넣고 충분히 섞이게 하여 활성탄 반죽을 만든다.
(2) 압축 건조 숙성 공정
(1)에서 만든 활성탄 반죽을 부직포로 구성된 틀에 채운 후, 압축하여 물기를 제거한다. 그 다음에 반죽을 수분 함량이 25%될 때까지 2일동안 25℃온도에서 숙성 건조시킨다.
(3) 진공 토련 공정
(2)에서 만든 활성탄 반죽을 토련기에 투입하고 압축하여 원통형 블럭을 만든다. 그 다음에 원통형 블럭을 200 cm 간격으로 절단하여 제작한다.
(4) 반제품 건조 공정
원통형 블럭을 24시간 동안 80℃ 온도에서 열풍건조시켜 반제품을 만든다.
(5) 절단 공정
(4)에서 만든 반제품을 필터 규격에 맞는 길이로 절단한다.
(6) 진공 고온 소성 공정
-0.1Mpa 진공압 하에서 5시간 동안 700℃ 온도에서 소성하여 성형한 다음에 포장하여 완성품을 만든다.
실시예4
(6) 진공 고온 소성 공정
무기질 바인더 활성탄 블럭은 다음과 같은 중량비로 함유되는 구성성분들로 구성된다.
활성탄 80중량%와 무기질 바인더 20중량%
실시예4의 제조 공정은 실시예1과 같다.
실시예1-4에서 만든 제품에 대하여 성능 테스트를 한 결과는 다음 표1과 같다.
시중에서 구입한 활성탄 블럭에 대하여 성능 테스트를 했는데 원수TDS의 제거율이 0%였다.
수압 원수
유량		 원수내
염소량		 실시예
제품통과후 원수내
염소량		 염소
제거율		 원수
TDS		 실시예
제품통과후 원수내
TDS 		TDS
제거율
실시예1 2.5kgf/cm2 2,500ml 1.93 0.00 100% 121 115 5%
실시예2 2.5kgf/cm2 2,500ml 1.93 0.00 100% 121 112 7%
실시예3 2.5kgf/cm2 2,500ml 1.93 0.00 100% 121 112 7%
실시예4 2.5kgf/cm2 2,500ml 1.93 0.00 100% 121 115 5%

Claims (9)

  1. 활성탄 70~90중량%와 무기질 바인더 10~30중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 무기질 바인더 활성탄 블럭.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 무기질 바인더는 고령토, 점토, 또는 황토 중 어느 한가지 또는 이들의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 무기질 바인더 활성탄 블럭.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 무기질 바인더는 고령토, 점토, 황토가 5~10:3~5:3~5(중량%)의 구성비율로 구성되는 것을 특징으로 하는 무기질 바인더 활성탄 블럭.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항의 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조공정으로서,
    활성탄과 무기질 바인더를 습식 교반후 압축하여 숙성 건조시킨다음, 토련기로 원통형 블럭을 제작하고, 건조 및 절단 공정을 거쳐 진공조건하에서 700~1,000℃ 온도에서 소성하여 완성품을 제조하는 것을 특징으로 하는 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조공정은,
    (1) 활성탄과 무기질 바인더를 교반기에 넣고 물을 넣어 충분히 섞이게 하여 활성탄 반죽을 제조하는 원료 습식 교반 공정;
    (2) (1)공정에서 제조한 활성탄 반죽을 부직포로 구성된 틀에 채운 후, 압축하여 물기를 제거한 다음, 수분함량이 25~40% 될때까지 활성탄 반죽을 숙성 건조시키는 압축 건조 숙성 공정;
    (3) (2)공정에서 제조한 활성탄 반죽을 토련기에 투입하여 원통형 블럭으로 만든다음, 원통형 블럭을 50~200cm 간격으로 절단하는 진공 토련공정;
    (4) 상기 원통형 블럭을 반제품 상태까지 건조시키는 반제품 건조공정;
    (5) (4)공정에서 만든 반제품을 필터규격에 맞는 길이로 절단하는 절단공정;
    (6) 절단공정이 완료된 원통형 블럭을 -0.05~-0.1Mpa 진공압하에서 700~1,000℃ 온도로 3~5 시간동안 소성하고 성형한 다음에 포장하여 완성품을 제조하는 진공 고온 소성공정;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 (1)공정에서 물은 활성탄과 고령토의 총 중량의 60~70중량% 인 것을 특징으로 하는 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 (1)공정에서 활성탄은 10~325 메시 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 (2)공정에서 숙성 건조의 온도는 20~25℃이며, 숙성 건조시간은 2~3일인 것을 특징으로 하는 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 (4)공정에서 실시하는 건조는 24~48시간 동안 50~80℃ 온도에서 열풍건조하는 것을 특징으로 하는 무기질 바인더 활성탄 블럭의 제조방법.
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