은 담지 다공성 알루미나 비드의 제조 및 항균효과에 관한 연구

Abstract

광물자원 알루미나를 출발원료로 슬러리 발포법을 이용하여 비드형 다공성 지지체를 제조하였다. 지지체 비드는 기공율 75∼83%, 평균기공크기 약 130㎛, 3차원 망상형의 열린 기공구조를 나타내었다. 지지체 비드의 표면개질은 질산은 수용액을 전구체 시약으로 이용하였으며, 진공감압과 열처리 공정에 의해서 은(silver) 입자를 담지하였다. 은 담지 비드는 AAS분석으로부터 비드에 대한 은 함량이 78%이상인 것을 확인하였으며, 표면개지를 위한 질산은 수용액의 농도가 높을수록 은의 함량 또한 증가하였다. TGA 분석결과 질산은이 침적된 비드는 열처리온도 250∼400℃의 범위에서 중량감소가 발생하였다. FT-IR로부터 600℃이상의 열처리로 인한 질산은의 열분해(thermal decomposition) 를 확인하였고, XRD patter으로부터 결정성 금속 은(metal silver, m-Ag_(o))이 형성된 것을 확인하였다. FE-SEM 이미지를 통해서 은 입자의 morphology를 확인한 결과 저농도의 질산은 수용액을 이용한 경우 은 입자가 1㎛이하의 미세사이즈 균일하게 분산되었지만, 질산은 농도가 증가할수록 입자성장 및 응집이 발생하였다. 한편 은 담지 비드를 먹는물 항균처리용 소재로 활용하기 위하여 용출테스트와 항균성을 평가한 결과, 모든 분석항목이 수질기준에 적합한 것으로 확인되었다. 또한 ICP로 은이온의 용출농도를 분석한 결과 열처리 온도가 증가함에 따라서 은이온 용출량은 감소하는 경향을 확인하였다. 이는 은 입자의 안정화로 인해 용출되는 은이온 농도가 감소한 결과로 판단된다. 진탕배양법을 이용하여 은 담지 지지체의 항균성을 평가한 결과 대장균에 대해서 99.2% 이상의 높은 제거율을 나타내었다, 은 담지 비드로부터 용출된 은이온 용액을 이용하여 일반세균에 대한 항균성을 분석한 결과 20∼40ppb의 저농도에서 부터 일반세균의 증식저지효과가 확인되었다. 또한 은 담지 비드의 체류시간에 따른 지속적인 은이온 용출특성을 확인함으로써, 제조된 은 담지 비드는 항균지속성을 갖춘 것으로 판단되었다.; Alumina supports of bead type were prepared by gelcasting and double -emulsion method. The physical properties of alumina support were as follows : total porosity : 75-83%, mean size of pores : 130㎛, and continued pore structures. Silver deposited on alumina supports was fixed by vacuum decompression and heating treatment. The contents of silver were increased by adding high concentrations of silver nitrate solution. TGA results indicated that thermal gravity is no more changes above 450℃. Thermal decomposition of silver nitrate and deposition of crystalline metal silver from heating treatment above 600℃ is confirmed by FT-IR and XRD. As added different concentrations of silver nitrate solution during surface modify process, the sizes of silver particle were broad range of 0.1～3.0㎛ ,and silver was homogeneously deposited on porous supports. Because of grain growth and condensation, eluted silver concentration in water was decreased by increasing heating treatment temperature, Antibacterial activity was tested by shaking flask method and removal test of general bacteria. The observed antibacterial effects of alumina beads deposited with silver are as follows : i) The antibacterial activity against E.coli of Ag-PABs were superior. ii) The antibacterial activity against general bacteria of Ag-PABs resulted in 20-40ppb of silver concentrations. iii) Eluted silver ions from Ag-PABs for antibacterial effects were confirmed to continue during the residence time. These results suggest that Ag-PABs present an easy-to-use option for drinking water treatment.