KR20220106460A - 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수중 양이온 제거율이 우수하여 연수기능이 뛰어난 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치에 관한 기술로서, 유입구와 유출구를 갖는 복수개의 여과챔버가 연속적으로 연결되는 챔버모듈을 포함하되, 상기 여과챔버의 내부에는 메인 중공사형 나노 복합막이 충진되고, 상기 여과챔버마다 상기 메인 중공사형 나노 복합막의 충진밀도는 다르도록 구성되고, 상기 챔버모듈의 전단에는 복수의 전처리필터가 구비되고, 상기 전처리필터와 상기 챔버모듈 사이에 상기 메인 중공사형 나노 복합막 보다 길이가 짧은 보조 중공사형 나노 복합막이 충진되는 예비챔버가 구비되는 것을 특징으로 하는 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치이다.
Description
본 발명은 수처리장치에 관한 것으로서, 특히 수중 양이온 제거율이 우수하여 연수기능이 뛰어난 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치에 관한 기술이다.
수처리를 위한 분리막은 기공크기에 따라 정밀 여과막(MF), 한외 여과막(UF), 나노 여과막(NF), 역삼투막(RO)으로 분류할 수 있으며, 나노 여과막은 분자량이 1000미만인 화합물을 분리하는 능력을 가진 막으로 정의할 수 있다.
보다 구체적으로 나노 여과막은 나노 미터급의 용질에 대한 선택적 분리능력을 갖는 것으로서, 2가 이온에 대해 90% 이상의 높은 염배제율을 지니며, 1가 이온에 대해서도 40% 이상의 비교적 넓은 범위의 염배제율을 지니며, 우수한 투수량을 가지는 것으로 알려져 있다.
즉, 나노 여과막은 수중 이온 중, 양이온(나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 탄산염 등) 및 그 이상의 다가 이온들을 배제함으로써, 경수를 연수화시키는데 매우 유용하다.
한편, 나노 여과막은 나권형 나노 복합막 형태와 중공사형 나노 복합막 형태로 사용된다.
박막 복합형의 나노 여과막의 제조에 있어서 중공사형 지지체인 한외여과막 위에 코팅 기술이 필요하게 되는데, 평막 형태인 경우 제조된 지지체인 평막을 아민수용액에 침지 후 압착 롤링 기술을 통해 아실 할라이드 화합물과의 중합으로 표면에 폴리아미드층을 형성시킬 수 있으나, 중공사막 형태에서는 구조적인 특성으로 압착 롤링 기술을 적용할 수 없으므로 제조 공정상의 큰 어려움이 있었다.
이러한 제조상의 어려움으로 중공사형 나노복합막이 상업적으로 활용된 바가 없는 실정이다.
본 발명에서는 중공사형 나노 복합막이 적용되어 연수 효과를 극대화시킬 수 있는 새로운 형태의 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치를 제공하고자 함을 목적으로 한다.
제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치는, 유입구와 유출구를 갖는 복수개의 여과챔버가 연속적으로 연결되는 챔버모듈을 포함하되, 상기 여과챔버의 내부에는 메인 중공사형 나노 복합막이 충진되고, 상기 여과챔버마다 상기 메인 중공사형 나노 복합막의 충진밀도는 다르도록 구성되고, 상기 챔버모듈의 전단에는 복수의 전처리필터가 구비되고, 상기 전처리필터와 상기 챔버모듈 사이에 상기 메인 중공사형 나노 복합막 보다 길이가 짧은 보조 중공사형 나노 복합막이 충진되는 예비챔버가 구비되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 여과챔버들은, 순차적으로 직렬로 연결되되, 첫번째 여과챔버에 충진되는 상기 메인 중공사형 나노 복합막의 충진밀도가 가장 낮고, 마지막 여과챔버에 충진되는 상기 메인 중공사형 나노 복합막의 충진밀도가 가장 높도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 예비챔버에 충진되는 상기 보조 중공사형 나노 복합막은 상기 메인 중공사형 나노 복합막의 제조시에 발생되는 불균일한 길이를 갖는 중공사형 나노 복합막을 수집하여 구성되는 것임을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 예비챔버는, 복수개가 병렬로 연결되며, 상기 예비챔버의 유입측에는 체크밸브가 마련되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 여과챔버는, 중간부근에 무수한 통공을 갖는 격막이 마련되고, 상기 격막을 기준으로 좌우 양측에서 상기 메인 중공사형 나노 복합막이 삽입되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치에 의하면 경수를 연수화시키는데 효과적인 중공사형 나노 복합막이 충진되는 다수의 여과챔버를 활용함으로써 고성능의 수처리장치를 제공할 수 있다는 효과가 있다.
특히, 본 발명에서는 다수의 여과챔버에 충진되는 메인 중공사형 나노 복합막의 충진밀도를 달리하여 순차적인 여과가 이루어지게 함으로써 폐색에 따른 급격한 성능 저하를 방지할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 여과챔버 전단에 예비챔버를 마련하고, 예비챔버에는 중공사형 나노 복합막의 제조 과정상에 발생되는 폐기 대상인 길이가 짧은 보조 중공사형 나노 복합막을 충진시켜서 재활용함으로써 여과챔버의 부하를 감소시킬 수 있다는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치의 개념도.
도 2는 본 발명에서 챔버모듈을 구성하는 여과챔버의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명에서 챔버모듈을 구성하는 여과챔버의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도.
이하, 본 발명에 의한 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다. 단, 제시되는 도면 및 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 기술적 사상에 따른 하나의 실시 가능한 예를 설명하는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치의 개념도이며, 도 2는 본 발명에서 챔버모듈을 구성하는 여과챔버의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치는, 경수를 연수화시키고자 함에 가장 큰 목적이 있으며, 이를 위해 연수효율을 극대화시키고자 중공사형 나노 복합막을 여과재로 활용하고자 한다.
특히, 본 발명에서 사용되는 중공사형 나노 복합막은 중공사형 지지체의 외면에 폴리아미드 표면층을 형성시켜서 우수한 2가 이온 제거율과 투과유량을 제공함으로써 효율적인 수처리장치를 구성할 수 있도록 한다.
본 발명에 의한 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치는 여과챔버(110)가 연속적으로 연결되는 챔버모듈(100)과, 챔버모듈(100)의 전단으로 복수의 전처리필터(200)가 구비되고, 전처리필터(200)와 챔버모듈(100) 사이에는 예비챔버(300)가 구비되는 구조를 갖는다.
챔버모듈(100)은 복수개의 여과챔버(110)가 직렬 방식으로 연속적으로 연결되며, 각 여과챔버(110)에는 유입구(101)와 유출구(102)가 마련되어 물이 순차적으로 여과챔버(110)를 이동할 수 있도록 한다.
특히, 각 여과챔버(110)의 내부에는 메인 중공사형 나노 복합막(M)이 충진되며, 여과챔버(110)의 총길이에 상당하는 다수 가닥의 메인 중공사형 나노 복합막(M)이 충진된다. 한편, 다수의 여과챔버(110) 마다 충진되는 메인 중공사형 나노 복합막의 충진밀도(M)는 다르도록 구성한다.
설명의 편의상 가장 앞쪽에 위치하는 여과챔버(110)를 제1여과챔버(110a)라 하며, 두번째를 제2여과챔버(110b), 세번째를 제3여과챔버(110c), 네번째를 제4여과챔버(110d)라 부르도록 한다. 다시 말해서 본 실시예에서는 총 4개의 여과챔버(110)를 직렬로 연결하여 제1여과챔버(110a)로 유입된 물이 순차적으로 제2여과챔버(110b), 제3여과챔버(110c), 제4여과챔버(110d)로 흘러 갈 수 있도록 한다.
바람직하게 각 여과챔버(110) 마다 충진되는 메인 중공사형 나노 복합막(M)의 충진밀도는 다르도록 하는데, 제1여과챔버(110a)의 충진밀도가 가장 낮고, 제2여과챔버(110b), 제3여과챔버(110c), 제4여과챔버(110d)로 갈수록 충진밀도가 높아지도록 구성한다. 복수의 여과챔버(110)를 연속 연결함에 따라 원활한 물의 흐름을 유지하면서도 순차적으로 각 여과챔버(110)에서 여과부담을 줄여줄 수 있도록 함으로써 최종적으로 제4여과챔버(110d)에 충진된 메인 중공사형 나노 복합막(M)의 수명을 길게 유지할 수 있도록 하여 유지관리의 효율화를 달성할 수 있게 된다.
챔버모듈(100)의 전단에 구비되는 복수의 전처리필터(200)는 공지의 필터들이 사용될 수 있는데, 세디먼트필터(210), 프리카본필터(220), 포스트카본필터(230) 등이 선택적으로 적용될 수 있다. 전처리필터(200)는 공지의 필터로서 제각각 그 기능이 조금씩 상이하다.
예를 들어 세디먼트필터(210)는 물에 포함된 비교적 큰 입자상의 부유물질, 모래 등의 고형 무질을 흡착 제거하게 되며, 프리카본필터(220)는 활성탄의 흡착 방식을 통해 물에 포함된 휘발성 유기화합물, 발암물질, 합성세제, 살충제 등 인체에 유해한 화학물질과 잔류염소 성분을제거하는 기능을 하고, 포스트카본필터(230)는 불쾌한 맛, 냄새, 색소 등을 흡착 제거하는 기능을 한다.
전처리필터(200)를 이용하여 원수에 포함된 다양한 유해물질이 제거된 후 챔버모듈로 공급되므로 챔버모듈(100)이 조기에 폐색되는 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.
더욱 바람직하게 전처리필터(200)와 챔버모듈(100) 사이에는 예비챔버(300)가 더 설치되도록 하는데, 예비챔버(300)에는 메인 중공사형 나노 복합막(M) 보다는 길이가 짧은 보조 중공사형 나노 복합막(S)이 충진된다.
예비챔버(300)는 챔버모듈(100)을 구성하는 여과챔버(110) 보다 길이가 짧은 것으로서, 중공사형 나노 복합막의 제조 과정 중에 발생되는 길이가 짧은 증공사형 나노 복합막을 재활용할 수 있도록 하고자 예비챔버를 두도록 한다.
여기서 메인 중공사형 나노 복합막(M)에 비해 길이가 짧은 보조 중공사형 나노 복합막(S)이란 메인 중공사형 나노 복합막(M)으로 활용되기에는 길이가 짧은 것을 의미하며, 제조과정상 발생되는 불량품을 활용할수도 있고, 인위적으로 짧게 절단하여 준비한 것일 수도 있다.
예비챔버(300)에 보조 중공사형 나노 복합막(S)을 적당히 충진하여 전처리필터(200)를 통과한 물이 예비챔버(300)로 유입되게 함으로써 1차적으로 예비챔버(300)에서 2가 이온등의 제거가 가능한 바, 여과챔버(110)의 부담을 줄일 수 있도록 한다.
더욱 바람직하게 예비챔버(300)는 복수개를 준비하여 병렬로 연결하여 사용하도록 하며, 예비챔버(300)의 유입측에는 체크밸브(310)를 마련하여 시간이 경과함에 따라 교체가 필요한 예비챔버(300)만을 간단히 교체할 수 있도록 한다. 즉, 예비챔버(300)의 교체로 인한 가동 중단을 방지할 수 있도록 복수의 예비챔버를 병렬로 연결하여 구성하도록 하는 것이다.
한편, 본 발명에 있어서 여과챔버(110)는 다음과 같은 형태로 구성될 수도 있다.
여과챔버(110)의 중간부근에 격막(120)이 설치되도록 하며, 격막(120)에는 무수한 통공이 형성되고, 격막(120)을 기준으로 좌우 양측에서 메인 중공사형 나노 복합막(M)이 삽입되어 적절히 충진되도록 한다.
여과챔버(110)의 내부에 격막(120)을 두도록 하고, 좌우 양측에서 전체 여과챔버(110) 길이의 대략 절반 정도의 길이를 갖는 메인 중공사형 나노 복합막(M)을 좌우측에서 삽입시키도록 하면 됨에 따라 제작에 어려움이 따르는 메인 중공사형 나노 복합막(M)의 수율을 개선할 수 있다.
그리고 하나의 여과챔버(110) 내부를 격막(120)으로 분리한 후 독립적인 2개의 메인 중공사형 나노복합막(M)이 구성되게 함으로써 물이 흐름을 보다 원활하게 하여 투수율을 더욱 좋게 할 수 있고, 부분적인 교체가 가능하다는 이점도 제공한다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치는 생산에 어려움이 많지만 경수를 연수화하는데 큰 효과가 있는 중공사형 나노 복합막을 활용한 상업화 가능한 수처리장치를 제공할 수 있을 것이며, 특히 생산 과정 중에 발생되는 규격미달의 짧은 중공사형 나노 복합막을 재활용할 수 있도록 함으로써 수율향상에 기여할 수 있고, 중공사형 나노 복합막의 수명을 연장할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치는 경수를 연수로 처리하는 수처리장치로 유용하게 활용될 수 있는 기술이다.
100 : 챔버모듈
110 : 여과챔버 110a : 제1여과채멉
110b : 제2여과챔버 110c : 제3여과챔버
110d : 제4여과챔버 120 : 격막
101 : 유입구 102 : 유출구
200 : 전처리필터
210 : 세디먼트필터 220 : 프리카본필터
230 : 포스트카본필터
300 : 예비챔버
310 : 체크밸브
M : 메인 중공사형 나노 복합막
S : 보조 중공사형 나노 복합막
110 : 여과챔버 110a : 제1여과채멉
110b : 제2여과챔버 110c : 제3여과챔버
110d : 제4여과챔버 120 : 격막
101 : 유입구 102 : 유출구
200 : 전처리필터
210 : 세디먼트필터 220 : 프리카본필터
230 : 포스트카본필터
300 : 예비챔버
310 : 체크밸브
M : 메인 중공사형 나노 복합막
S : 보조 중공사형 나노 복합막
Claims (5)
- 유입구와 유출구를 갖는 복수개의 여과챔버가 연속적으로 연결되는 챔버모듈을 포함하되,
상기 여과챔버의 내부에는 메인 중공사형 나노 복합막이 충진되고, 상기 여과챔버마다 상기 메인 중공사형 나노 복합막의 충진밀도는 다르도록 구성되고,
상기 챔버모듈의 전단에는 복수의 전처리필터가 구비되고, 상기 전처리필터와 상기 챔버모듈 사이에 상기 메인 중공사형 나노 복합막 보다 길이가 짧은 보조 중공사형 나노 복합막이 충진되는 예비챔버가 구비되는 것을 특징으로 하는 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 여과챔버들은,
순차적으로 직렬로 연결되되, 첫번째 여과챔버에 충진되는 상기 메인 중공사형 나노 복합막의 충진밀도가 가장 낮고, 마지막 여과챔버에 충진되는 상기 메인 중공사형 나노 복합막의 충진밀도가 가장 높도록 구성되는 것을 특징으로 하는 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 예비챔버에 충진되는 상기 보조 중공사형 나노 복합막은 상기 메인 중공사형 나노 복합막의 제조시에 발생되는 불균일한 길이를 갖는 중공사형 나노 복합막을 수집하여 구성되는 것임을 특징으로 하는 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 예비챔버는,
복수개가 병렬로 연결되며, 상기 예비챔버의 유입측에는 체크밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 여과챔버는,
중간부근에 무수한 통공을 갖는 격막이 마련되고, 상기 격막을 기준으로 좌우 양측에서 상기 메인 중공사형 나노 복합막이 삽입되도록 하는 것을 특징으로 하는 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210009390A KR20220106460A (ko) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210009390A KR20220106460A (ko) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220106460A true KR20220106460A (ko) | 2022-07-29 |
Family
ID=82606576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210009390A Ceased KR20220106460A (ko) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | 중공사형 나노 복합막을 이용한 수처리장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220106460A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040040434A (ko) | 2001-07-20 | 2004-05-12 | 카르길,인코포레이티드 | 나노여과 연수처리 장치 및 방법 |
-
2021
- 2021-01-22 KR KR1020210009390A patent/KR20220106460A/ko not_active Ceased
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040040434A (ko) | 2001-07-20 | 2004-05-12 | 카르길,인코포레이티드 | 나노여과 연수처리 장치 및 방법 |
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| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20210122 |
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| PA0201 | Request for examination | ||
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| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20220718 Patent event code: PE09021S01D |
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Patent event date: 20230125 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20220718 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |