Korean Chemical Engineering Research, Vol.43, No.1, 146-152, February, 2005
CO2 활성화법에 의한 대나무 활성탄 제조와 CO2 흡착 특성
Production and CO2 Adsorption Characteristics of Activated Carbon from Bamboo by CO2 Activation Method
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초록
대나무를 원료로 이산화탄소를 활성화제로 한 기상 활성화법에 의하여 대나무 활성탄을 제조하고, 이 대나무 활성탄의 CO2 흡착 특성을 실험하였다. 국내 산청산 대나무를 탄화온도 900 ℃에서 열분해 하여 대나무 숯을 만든 후 배치형 튜브 반응기 내에서 활성화 온도 750-900℃, 이산화탄소 주입비 5-30 cm3/g-charㆍmin, 활성화 유지시간 2-5 시간의 변화 조건에서 활성화 실험을 하였다. 제조된 활성탄은 수율이 측정되고 요오드 흡착력, 메틸렌 블루 흡착력과 비표면적 및 세공분포 등의 물리적 특성이 분석되었다. CO2 흡착 실험은 열중량 분석기를 사용하여 흡착온도 20-80 ℃, CO2 농도 5-90% 변화 조건에서 행하였다. 활성화 온도와 활성화 시간이 증가됨에 따라 요오드 흡착력(680.8-1480.1 mg/g)과 메틸렌 블루 흡착력(23.5-220 mg/g)은 증가하였다. 그리고 CO2 가스 주입량의 증가시 18.9 cm3/g-charㆍmin 까지는 요오드 흡착력과 메틸렌 블루 흡착력이 증가하였으나, 그 이상에서는 과다한 반응으로 수율의 급격한 감소와 함께 요오드 흡착력과 메틸렌 블루 흡착력도 감소하였다. 대나무 활성탄 특성 분석에서 중간세공과 거대세공 부피가 0.65-0.91 cm3/g으로 나타나 생물활성탄공정에 유리하게 사용될 수 있다. 대나무 활성탄의 CO2 흡착 실험에서는 흡착온도 20℃, CO2 농도 90%에서 최대 106 mg/g-A.C.의 CO2를 물리흡착 하였다. 5회 반복 실험시 CO2 흡착 특성 변화는 없었다.
The activated carbon was produced from Sancheong bamboo by carbon dioxide gas activation methods. The carbonization of raw material was conducted at 900 ℃, and CO2 activation reactions were conducted under various conditions: activation temperatures of 750-900 ℃, flow rates of carbon dioxide 5-30 cm3/g-char·min, and activation time of 2-5 h. The yield, adsorption capacity of iodine and methylene blue, specific surface area and pore size distribution of the prepared activated carbons were measured. The adsorption capacity of iodine (680.8-1450.1 mg/g) and methylene blue (23.5-220 mg/g) increased with increasing activation temperature and activation time. The adsorption capacity of iodine and methylene blue increased with the CO2 gas quantity in the range of 5-18.9 cm3/g-char·min. But those decreased over those range due to the pore shrinkage. The specific volume of the mesopore and macropore of bamboo activated carbon were 0.65-0.91 cm3/g. Because of this large specific volume, it can be used to the biological activated carbon process. Bamboo activated carbon phisically adsorbed the CO2 of maximum 106 mg/g-A.C in the condition of 90% CO2 and adsorption temperature of 20 ℃. The CO2 adsorption ability of bamboo activated carbon was not changed in the 5 cyclic test of desorption and adsorption.
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