점결성 유연탄 이용 저온산화를 통한 조립 활성탄 제조

윤호성; 성준식; 박종학

Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.6, No.6, 1012-1020, December, 1995

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점결성 유연탄 이용 저온산화를 통한 조립 활성탄 제조

Preparation of Activated Carbon by Low-Temperature Oxidation of Coking Coal

윤호성, 성준식, 박종학

초록

본 연구는 강점결성 유연탄을 출발원료로 저온 산화반응을 거쳐 활성탄을 제조하였으며, 이에 따라 산화반응이 활성탄 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 사용원료인 뉴질랜드산 유연탄의 열적거동을 고찰함으로써, 점결성 측정지수인 FSI(free swelling index)가 9인 강점결성탄임을 알았다. 산화반응에 영향을 주는 인자인 온도, 시간, 공기량 등의 영향을 살펴 본 결과 산화시간에 따른 효과 보다는 온도에 따른 영향이 더 크다는 것을 알 수 있었고, 공기유입량을 증대시킴에 따라 산화는 빨리 이루어지나 5ℓ/g of coal·min 이상일 때는 자체융착현상이 발생하였으며, 본 연구에서 선정된 산화조건은 공기유입량 5ℓ/g of coal·min, 접촉시간 100분 및 산화온도는 250℃ 이었다. 일정 활성화조건하에서 활성화시간이 증가함에 따라 활성탄의 세공구조는 거대와 중간세공이 미세세공쪽으로 발달해감을 알 수 있으며, 이에 따라 요오드흡착량은 1000이상을 유지하며 메틸렌블루 탈착량은 증가하였다. 산화조건 및 세공구조 개선을 통한 용도 다양화를 위하여 출발원료인 강점결성탄에 비점결성탄을 배합하여 그 영향을 고찰한 결과 비점결성탄이 10>30>50wt% 순으로 배합됨에 따라 흡착력은 떨어지나 세공은 점차 확대 되었다. 이는 비점결성탄이 활성화시 활성화 가스가 용이하게 탄화물 내부까지 확산되도록 통로를 형성하기 때문이라고 사료된다.

From the preparation of activated carbon by low-temperature oxidation, the effect oxidation process on the characteristic of activated carbon was investigated. In this study, the precursor was bituminous coking -coal in New Zealand, and FSI(free swelling index) of bituminous coking-coal was 9. As a result, oxidation temperature has a great influence on the process of oxidation and the condition of oxidation process chosen is that the amount of air is 5 ℓ/g of coal ·min, oxidation time and temperature are 100 min and 250℃, respectively. In the activation process, as the increase of activation time, the micropore was developed rather than meso or macropore, and the amount of I₂ adsorbed is greater than 1000 and the amount of MB decolorized was increased. For the purpose of diversity of activated carbon, the effect of the mixture of coking coal and non-coking coal was investigated. From the result, the increase of non-coking coal decreased the adsorption capacity of activated carbon and increased pore size. These result were due to non-coking coal which facilitated the diffusion of activation gas into the inner part of carbonized material.

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