가시광반응과 전도성섬유를 활용한 항균필터 개발과 이를 활용한 바이오미세먼지 제어 및 메커니즘 규명 Control of bioaerosols using active antimicrobial air filters; visible light-activated photosensitizer and conductive fiber원문보기
본 박사학위 논문은 바이오미세먼지의 능동적인 제어를 위한 가시광선 활성 항균 나노입자와 전도성 섬유를 활용한 항균필터 개발에 관한 내용이다. 가시광선 반응 활성 항균 나노입자(P-TiO2)CV는 TiO2, Crystal violet, 이산화티타늄, ...
본 박사학위 논문은 바이오미세먼지의 능동적인 제어를 위한 가시광선 활성 항균 나노입자와 전도성 섬유를 활용한 항균필터 개발에 관한 내용이다. 가시광선 반응 활성 항균 나노입자(P-TiO2)CV는 TiO2, Crystal violet, 이산화티타늄, 크리스탈 바이올렛, 1H, 1H, 2H, 2H- perfluorooctyltriethoxysilane를 복합하여 제조되었으며, 준비된 (P-TiO2)CV는 에어로졸 건조 분무 공법을 활용하여 섬유 필터 표면 위로 균일하게 코팅하여 가시광 반응 항균필터를 주비하였다. 물에 대한 접촉각과 담금 테스트를 통해 준비된 항균 필터의 수분에 대한 저항력과 CV의 박리 내구성을 분석하였다. 표피포도상구균 바이오미세먼지를 활용하여, 준비된 (P-TiO2)CV 나노입자 코팅 필터들을 (P-TiO2)CV 코팅 시간에 따른 바이오미세먼지 제거성능을 비교하여 분석하였다. 표피포도상구균, 고초균, 대장균과 폐렴간균 바이오미세먼지에 대한 (P-TiO2)CV 나노입자 코팅필터의 가시광선 활성 항균 성능을 평가하였다. 빛의 조사 시간과 강도, 그리고 코팅된 나노입자의 양에 따른 가시광선 활성 항균 성능과 이 때 발생하는 활성산소들에 대해 분석하여 가시광선 활성 항균 메커니즘을 분석하였다. 알루미늄 코팅 PET 전도성 섬유(PET/Al)와 전기 집진 원리를 결합하여 전기 집진 항균 시스템을 개발하였다. 준비된 PET/Al의 전기전도성 및 기공구조를 분석하였다. 개발된 항균 집진 시스템의 바이오미세먼지 전기 집진 성능과 항균 성능을 표피포도상구균과 대장균 바이오미세먼지를 활용하여 분석하였다. 가시광반응 항균 필터와 전도성 섬유를 활용한 항균 필터 모두 바이오미세먼지에 대한 우수한 집진 성능뿐만 아니라 바이오미세먼지를 효과적으로 살균할 수 있는 다기능성 필터임이 증명되었다. 뿐만 아니라 이들이 가지고 있는 기능을 빛과 전기를 활용하여 능동적으로 제어할 수 있음도 증명되었다. 본 박사학위 논문에서 제시된 바이오미세먼지를 능동적으로 제어할 수 있는 시스템들은 끊임 없이 변화하는 바이오미세먼지를 효과적으로 제어하기 위한 공조시스템에 유용하며, 앞으로 있을 연구에 귀중한 정보를 제공할 것으로 생각된다.
본 박사학위 논문은 바이오미세먼지의 능동적인 제어를 위한 가시광선 활성 항균 나노입자와 전도성 섬유를 활용한 항균필터 개발에 관한 내용이다. 가시광선 반응 활성 항균 나노입자(P-TiO2)CV는 TiO2, Crystal violet, 이산화티타늄, 크리스탈 바이올렛, 1H, 1H, 2H, 2H- perfluorooctyltriethoxysilane를 복합하여 제조되었으며, 준비된 (P-TiO2)CV는 에어로졸 건조 분무 공법을 활용하여 섬유 필터 표면 위로 균일하게 코팅하여 가시광 반응 항균필터를 주비하였다. 물에 대한 접촉각과 담금 테스트를 통해 준비된 항균 필터의 수분에 대한 저항력과 CV의 박리 내구성을 분석하였다. 표피포도상구균 바이오미세먼지를 활용하여, 준비된 (P-TiO2)CV 나노입자 코팅 필터들을 (P-TiO2)CV 코팅 시간에 따른 바이오미세먼지 제거성능을 비교하여 분석하였다. 표피포도상구균, 고초균, 대장균과 폐렴간균 바이오미세먼지에 대한 (P-TiO2)CV 나노입자 코팅필터의 가시광선 활성 항균 성능을 평가하였다. 빛의 조사 시간과 강도, 그리고 코팅된 나노입자의 양에 따른 가시광선 활성 항균 성능과 이 때 발생하는 활성산소들에 대해 분석하여 가시광선 활성 항균 메커니즘을 분석하였다. 알루미늄 코팅 PET 전도성 섬유(PET/Al)와 전기 집진 원리를 결합하여 전기 집진 항균 시스템을 개발하였다. 준비된 PET/Al의 전기전도성 및 기공구조를 분석하였다. 개발된 항균 집진 시스템의 바이오미세먼지 전기 집진 성능과 항균 성능을 표피포도상구균과 대장균 바이오미세먼지를 활용하여 분석하였다. 가시광반응 항균 필터와 전도성 섬유를 활용한 항균 필터 모두 바이오미세먼지에 대한 우수한 집진 성능뿐만 아니라 바이오미세먼지를 효과적으로 살균할 수 있는 다기능성 필터임이 증명되었다. 뿐만 아니라 이들이 가지고 있는 기능을 빛과 전기를 활용하여 능동적으로 제어할 수 있음도 증명되었다. 본 박사학위 논문에서 제시된 바이오미세먼지를 능동적으로 제어할 수 있는 시스템들은 끊임 없이 변화하는 바이오미세먼지를 효과적으로 제어하기 위한 공조시스템에 유용하며, 앞으로 있을 연구에 귀중한 정보를 제공할 것으로 생각된다.
This doctoral dissertation is on the development of antimicrobial filters using visible-light active antibacterial nanoparticles and conductive fibers for active control of bioaerosol. The visible light reactive active antibacterial nanoparticles, (P-TiO2)CV, were prepared by combining TiO2, Cry...
This doctoral dissertation is on the development of antimicrobial filters using visible-light active antibacterial nanoparticles and conductive fibers for active control of bioaerosol. The visible light reactive active antibacterial nanoparticles, (P-TiO2)CV, were prepared by combining TiO2, Crystal Violet, 1H, 1H, 2H, 2H, 2H- perfluoroctrioxysilane. The visible-light activated antimicrobial air filter fabricated by using an aerosol dry coating process. The moisture resistance of visible-light activated antimicrobial air filter was characterized using water contact angle and its stability was investigated through liquid leaching test. The filtration performance of coated filters were assessed in terms of pressure drop and filtration efficiency. The antimicrobial performance of coated filter was evaluated using airborne S. epidermidis, B. subtilis, E. coli and K. pneumonia. The visible-light active antimicrobial performance was analyzed according to the time and intensity of light and the amount of coated nanoparticles at this time. Al-coated conductive fiber(PET/Al) antimicrobial air filter was prepared by chemical solution process. Both bacteria of Escherichia coli and Staphylococcus epidermidis were collected on the PET/Al filter with a high efficiency rate (~99.99%) via the electrostatic interactions between the charged bacteria and fibers without sacrificing pressure drop. The PET/Al filter experienced about 10 times lower pressure dorp per thickness than commercial high-efficiency particulate air filter. As the Al nanograins grew in fibers, the enhanced hydrophobicity and surface roughness of ther filter improved antimicrobial performance against airborne E. coli and S. epidermidis to ~94.8% and ~96.9%, respectively. Both antimicrobial air filters using visible-lithgt activated nanoparticle and conductive fibers show great potential for use in multi-functional bioaerosol control systems suitable for indoor environments.
This doctoral dissertation is on the development of antimicrobial filters using visible-light active antibacterial nanoparticles and conductive fibers for active control of bioaerosol. The visible light reactive active antibacterial nanoparticles, (P-TiO2)CV, were prepared by combining TiO2, Crystal Violet, 1H, 1H, 2H, 2H, 2H- perfluoroctrioxysilane. The visible-light activated antimicrobial air filter fabricated by using an aerosol dry coating process. The moisture resistance of visible-light activated antimicrobial air filter was characterized using water contact angle and its stability was investigated through liquid leaching test. The filtration performance of coated filters were assessed in terms of pressure drop and filtration efficiency. The antimicrobial performance of coated filter was evaluated using airborne S. epidermidis, B. subtilis, E. coli and K. pneumonia. The visible-light active antimicrobial performance was analyzed according to the time and intensity of light and the amount of coated nanoparticles at this time. Al-coated conductive fiber(PET/Al) antimicrobial air filter was prepared by chemical solution process. Both bacteria of Escherichia coli and Staphylococcus epidermidis were collected on the PET/Al filter with a high efficiency rate (~99.99%) via the electrostatic interactions between the charged bacteria and fibers without sacrificing pressure drop. The PET/Al filter experienced about 10 times lower pressure dorp per thickness than commercial high-efficiency particulate air filter. As the Al nanograins grew in fibers, the enhanced hydrophobicity and surface roughness of ther filter improved antimicrobial performance against airborne E. coli and S. epidermidis to ~94.8% and ~96.9%, respectively. Both antimicrobial air filters using visible-lithgt activated nanoparticle and conductive fibers show great potential for use in multi-functional bioaerosol control systems suitable for indoor environments.
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