일반기술

항균성 활성탄소 및 이의 제조 방법

*원리 및 구성본 발명은 우수한 항균 특성을 지닌 활성탄소 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 방법에 따라 활성탄소에 항균 활성을 부여하기 위해 활성탄소에 전이금속을 전해도금시켜 제조한 활성탄소/전이금속 흡착제는 비표면적이 크고, 인체에 무해하며, 유기 및 무기 오염물질의 제거능력이 높을뿐만 아니라 항균활성을 나타내는 활성화 자리가 외부로 노출되어 있어 기존의 항균 활성탄소보다 세균 및 미생물에 대한 항균 활성이 우수하다.*배경현대 산업의 급속한 발달에 따라 환경오염에 대한 관심이 집중되고 있는 가운데 활성탄소(activated carbons, ACs)는 넓은 비표면적을 가지고 있어 흡착용량이 크며, 발달된 미세공이 세공표면에 노출되어 있어 흡착속도가 빠른 장점을 가지고 있기 때문에 오염물질의 제거 능력이 높을뿐만 아니라 경제적, 환경 친화적인 측면에서도 유리하다. 특히, 활성탄소는 안정성과 재생성이 좋고 가공이 용이하여 분말상, 조립상 또는 섬유상등의 형태로 만들어져 용매회수, 공업제품의 정제, 오·폐수의 정수 처리시설, 소각시설의 유해 배기가스의 흡착 및 제거 장치 등에 널리 사용되고 있다. 각종 유·무기 오염원에 대해서 뿐만 아니라 세균 및 미생물로 오염된 기체나 액체는 활성탄소섬유 층을 통과하면서 오염 물질이 고체상태로 탄소 표면에 부착되는데, 표면에서 일어나는 이러한 현상을 흡착이라 하며, 이 흡착 성능은 활성탄소의 기공 구조, 표면적, 입자 크기, 표면 에너지 등에 의해 결정된다고 알려져 있다.*종래기술활성탄소에 흡착된 오염물질 중 세균과 같은 미생물들은 활성탄소 자체를 2차 오염원으로 만들 수 있기 때문에 최근에는 활성탄소의 항균처리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.활성탄소에 항균성을 부여하기 위한 방법으로는, 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 철(Fe)과 같은 전이금속을 사용하거나(A. Oya et al., Carbon 31, 71 (1993)), 또는 세틸피리디늄(cetylpyridinium) 등과 같은 4급 암모늄염을 사용하는 방법(P.Herrera et al., Veterinary Microbiology 74, 259 (2000))이 있다. 특히, 전이금속은 오랫동안 학계에서 생물에 대해 반응성이 큰 물질로 알려져 있으며, 진핵생물(eukaryote)의 세포에 대해서는 거의 독성을 나타내지 않으나, 원핵생물(prokaryote)에 대해서만 선택적인 독성을 나타내므로, 은, 구리, 니켈, 철 등과 같은 전이금속은 활성탄소의 항균성 도입에 이용할 수 있는 적합한 소재이다.예를 들면, 한국 특허출원 제 1999-18742 호 및 한국 특허출원 제 1999-21844 호에는 항균성 활성탄소를 제조하는 방법이 개시되어 있는데, 이는 활성탄소 섬유 전구체에 항균 활성을 갖는 금속 물질을 첨가한 후 탄화 및 활성화 공정을 거쳐 항균 활성탄소 섬유를 제조하는 것으로, 구체적으로는 활성탄소 섬유 전구체에 은화합물을 첨가하고, 석유피치나 페놀수지에 금속화합물을 섞어 안정화를 거쳐 탄화시킨 후, 최종적으로 활성화시켜 금속을 함유한 활성탄소를 제조하는 방법에 관한 것이다. 그러나, 이러한 기존의 방법은 전구체로부터 작업해야 하는 불편함이 따르며, 또한 보통 세균 크기가 0.2 내지 80 ㎛ 정도인 것을 고려해 볼 때, 이러한 방법으로 제조된 활성탄소는 항균활성은 갖지만 항균활성에 기여하지 못하는 기공 내부나 섬유 속에도 상당부분 도입된 금속이 존재하기 때문에 낭비가 심한 단점이 있다.*특징 및 장점1)높은 흡착특성은 거의 그대로 유지하면서도 나노크기의 전이금속 입자가 외부로 돌출된 형태를 가짐.2)상대적으로 활성점이 증가되어 그람 음성균인 대장균과 그람 양성균인 포도상구균 모두에서 강한 항균활성을 나타냄.3)항균특성을 함유한 기상 및 액상용 흡착제로 유용하게 활용.