조립상 첨착활성탄소의 제조 및 흡착성능

목차

1. 서 론
2. 실험 방법
3. 결과 및 고찰
4. 결 론
<참고문헌>

본문내용

시료의 무게 증가량을 구하였다. 모든 장치는 항온조에 넣었으며 건조공기를 만들기 위해 실리카겔 병에 통과시켰다.
Table 2. Experimental Conditions
Parameters
Temp. of odorous gas
U type Column
Flow Rate
Packing Amount of A/C
I.D
Height
Unit
℃
mm
mm
ℓ/min
g
Conditions
25±0.2
18
85
2.0
about 5.0
Fig. 3. Schematic diagram of experimental apparatus for adsorption equilibrium.
3. 결과 및 고찰
3.1 조립상 활성탄의 시험분석결과
3.1.1 물리적 특성실험
제조된 조립상 활성탄은 한국산업규격에 제시된 활성탄 시험방법에 따라 요오드 흡착량 (Iodine Value, ㎎/g), 메틸렌블루 흡착량(Methylene Blue Adsorption Number, ㎎/g)을 측정하여 그 특성을 평가하였다.
활성화 후 흡착성능을 표3에 나타내었으며 활성화 시간을 2, 3, 4 시간으로 증가시켰을 경우 요오드 흡착량이 950 ㎎/g, 980 ㎎/g, 1020 ㎎/g으로 증가하였다.
850℃에서 4시간 동안 활성화 후 경도가 99.5%로 매우 높아 분석목표 99.9%에 근접한 조립상 활성탄이 제조되었다.
3.1.2 흡착특성(비표면적, 세공분포 등)
제조된 조립상 활성탄의 비표면적(SBET), 평균세공크기 및 세공부피 등의 물리적 특성은 ASAP 2010 Micropore analyzer (Micrometrics Inc., USA)을 사용하여 조사하였으며, 그 결과는 표4에 나타내었다.
Table 3. Physical and Adsorption Characteristics of ACs
Item
Activation
Hardness
I2 Adsorption
pH
Benzene
Adsorption
%
㎎/g
%
850℃, 2hr
99.9
950
10.2
25
850℃, 3hr
99.6
980
10.5
28
850℃, 4hr
99.5
1020
10.8
32
Table 4. Pore Characteristics of ACs.
Sample
SBET(㎡/g)
Total pore volume(㎤/g)
Average pore size(Å)
AC 750-30
AC 750-60
AC 750-90
AC 800-30
AC 800-60
AC 800-90
AC 850-30
AC 850-60
AC 850-90
489
590
742
525
643
811
744
776
1010
0.2346
0.2856
0.3620
0.2513
0.3111
0.3935
0.3631
0.3371
0.4915
19.17
19.34
19.50
19.14
19.33
19.39
19.52
19.43
19.71
Fig. 4. The adsorption isotherms of nitrogen on prepared ACs at 77K.
Fig. 5. The effect of activation time on B.E.T values.
Fig. 6. Variaton of AC yield with activation temperature and time.
Fig. 7. Effect of activation temperature and time on methylene blue
Fig. 8. Effect of activation temperature and time on iodine number.
3.2 조립상 첨착 활성탄소의 악취가스 등온 흡착실험
각종 첨착 활성탄소와 무첨착 야자각 파쇄 활성탄의 각 악취가스 종류와 농도에 따른 평형 흡착량을 그림9, 그림10, 그림11에 나타냈다. 가스농도가 높을수록 활성탄 ㎏당 가스의 평형 흡착량도 증가하는데 특히 무첨착 활성탄소는 농도의 증가에 따라 흡착량이 급격히 증가하므로 커브의 경사가 높은 반면에 첨착 활성탄소는 비교적 완만하다. 염화수소의 농도 10ppm에서 산성가스용 첨착 활성탄소가 ㎏당 400g을 흡착하는 반면에 무첨착 활성탄소는 20g에 불과함으로써 첨착탄이 무려 20배 만큼 흡착량이 높음을 알 수 있다.
또한 트리메칠 아민의 농도 10ppm에서도 염기성 가스용 첨착 활성탄소가 ㎏당 70g을 흡착한 반면에 무첨착 활성탄소는 10g을 흡착함으로써 첨착 활성탄소의 흡착량이 7배 만큼 증가하였으며 황화메칠 10ppm에서도 중성가스용 첨착 활성탄소가 ㎏당 45g을 흡착한 반면에 무첨착 활성탄소는 15g을 흡착함으로써 첨착 활성탄소의 흡착량이 3배 만큼 증가하였다.
Fig. 9. Equilibrium of adsorption for the alkali gas.
Fig. 10. Equilibrium of adsorption for the neutral gas.
Fig. 11. Equilibrium of adsorption for the acid gas.
4. 결 론
1. 활성화 온도와 활성화시간이 각각 850℃, 4hr일 때 I2흡착력이 1,000㎎/g이상, 비표면적(SBET)가 1,000㎡/g이상 이며 평균세공크기가 20Å이하인 양호한 활성탄소를 제조할 수 있었다.
2. 산성가스용 활성탄소는 황화수소, 메칠 메캅탄을 선택적으로 흡착을 하며 염기성 가스용은 트리메칠아민, 모노 메칠아민, 암모니아를 선택 흡착하는 반면에 중성가스용 활성탄소는 앞의 5종 가스외에도 이황화메칠과 황화메칠까지 흡착하는 화학특성을 가진 결과를 얻었다.
3. 첨착 활성탄소는 무첨착 활성탄소보다 특정 Gas에 따라 선택적으로 3∼20배 만큼 더 흡착량이 큼을 알 수 있었다.
<참고문헌>
임재명, 김병욱 ; 석탄폐석으로 제조한 흡착제에 의한 갱내수의 중금속 제거, 한국폐기물학회지, 16(5), pp.466-473, 1999
이영동, 강화영, 김종천 ; 로터리 킬른 반응로와 약품활성화를 이용한 폐슬러지 활성탄 제조, 한국폐기물학회지, 16(5), pp.507-517, 1999
장진석, 김인기, 임 굉, 조성준 ; 탄소섬유의 KOH 활성화와 휘발성유기화합물(VOC) 의 흡착특성, 한국재료학회지, 9(4), pp.362-367, 1999

키워드

첨착 활성탄소,   활성탄 제조,   활성탕 흡착실헙,   조립상 활성탄소,   가스 흡착평형,   탄화 활성화,   첨착 실험,   조립상 활성탄