We have conducted a study of 3D printing (material extrusion, ME) ceramic composite filters of zeolite 13X composite inks mixing with deionized water, hydrogels (aluminosilicate gel, copper ferrocyanide gel), individually, forming a complex structure, twisted honeycomb for the water treatment. Adding an aluminosilicate gel brought the non-dissolution of 3D printed filters under an aqueous environment and adding a copper ferrocyanide gel, the mechanical strength of 3D printed filter reached to 18.2±1.23 MPa, up to 80% from the zeolite 13X+deionized water condition. The adsorption capacity of 3D printed filters was 10-90% lower than a pure zeolite 13X powder, specifically, with a copper ferrocyanide gel showing the highest adsorption capacity as a filter form because of larger mesopore size rather than other conditions. Furthermore, we suggested the new qualitative criteria of printability for ceramic inks through extrusion type 3D printing, the threshold value of loss factor (tan δ) was 0.1 because feasible ceramic inks should have an appropriate storage modulus (G’) and loss modulus (G’’).
세라믹 소재의 경우 높은 융점과 취성 때문에 복잡한 형상으로 만드는 데 한계가 존재한다. 이를 극복하기 위해 본 연구에서는 소재압출방식(ME)를 활용하여 제올라이트13X기반 세라믹 복합재 잉크와 필터를 제작하여 수처리(Co2$^+$, Ni2$^+$ 제거)에 사용하였다. 프린팅한 필터의 모형은 꼬인 벌집구조로서 압력강하 및 수력학적 직경에 이점을 가지고 있다. 알루미노실리케이드겔이 첨가된 세라믹 필터는 물속에서 구조 건전성의 이점을 가지며, 구리페로사이나이드겔이 첨가된 세라믹 필터는 기계적 강도 측면에서 증류수 대비 약 80%향상되었다. 제올라이트 분말 대비 필터의 흡착 성능은 10~90% 수준으로 구리페로사이아나이드겔이 섞인 세라믹 필터 시스템에서 최대 흡착 성능을 보인다. 또한, 압출 방식의 3D프린팅은 잉크의 유변학적 특성이 프린팅 여부를 좌우하는데, 손실계수가 0.1 이상이라는 정성적인 유변학적 기준을 본 연구에서 제시하고 있다.
