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윤호성,성준식,박종학 ( Ho Sung Yoon,Jun Sik Sung,Jong Hak Park ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.6
본 연구는 강점결성 유연탄을 출발원료로 저온 산화반응을 거쳐 활성탄을 제조하였으며, 이에 따라 산화반응이 활성탄 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 사용원료인 뉴질랜드산 유연탄의 열적 거동을 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 characteristics 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 5ℓ/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 results were due to non-coking coal which facilitated the diffusion of activation gas into the inner part of carbonized material.
박종학,윤호성,성준식 한국화학공학회 1996 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.34 No.3
본 연구에서는 BATCH TYPE 소용량의 ROTARY KILN을 이용하여, 중국 무연탄과 유연탄 혼합물의 탄화 및 활성화 조건을 설정하고 원료의 입도와 배합비가 활성탄의 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 비등온 kinetic model을 이용한 무연탄과 유연탄 char의 활성화반응에 대한 활성화 에너지는 무연탄 char가 6.25 그리고 유연탄 char가 15.57 ㎉/㏖이었으며, 탄화온도의 변화는 활성탄의 요오드 흡착능, MB 탈색력 그리고 세공구조에 큰 영향을 주지 못하며, 반면에 탄화시 간의 증가는 활성탄의 흡착능을 증가시키며, 따라서 탄화과정시 서서히 열을 공급하는 분위기가 세공발달에 큰 영향을 미친다. 일정 활성화온도에서 활성화시간이 증가함에 따라 점차적으로 micro 세공 영역이 발달하며, 일정 활성화시간에서 온도가 증가함에 따라 흡착능과 세공률은 증가하나 평균세공지름은 감소한다. 부연탄 함량의 증가에 따라 요오드 흡착능과 MB 탈색력은 큰 영향을 받지 않으며, 단지 미세세공의 발달을 결과로 한다. 원료의 입도가 0.1 ㎜일 때는 이보다 작은 입도인 경우와 비교하여, 탄화과정을 거치는 동안에 기본 입자 내부에서의 휘발성 물질의 방출이 더욱 폭발적으로 일어나며 이로 인하여 불균일한 세공골격이 형성되기 때문에 활성탄의 세공분포가 0.075㎜이하에서의 세공분포와 큰 차이를 보인다. 그러나 입도가 0.075㎜이하에서는 활성탄의 세공에 거의 영향을 미치지 못한다. Activated carbon was manufactured from the mixture of anthracite and bituminous coals from China under various experimental conditions using steam as the activation agent in a batch type rotary kiln. The effects of coal size and the weight ratio of anthracite and bituminous coals on the properties of activated carbon have been determined. The non-isothermal kinetic model was employed to determine the activation energy of the steam-anthracite and bituminous chars and the resulting values are 6.25 and 15.57㎉/㏖, respectively. The carbonization temperature do not produce any significant effect on the properties of activated carbon, whereas carbonization time affects the pore structure of activated carbon due to the mild gasification. The range of micro pores increases with increasing reaction time at a given temperature, but the adsorption capacity, porosity of activated carbon decrease and the average pore diameter decrease with increasing reaction temperature at a given reaction time. The content of anthracite do not affect the adsorption capacity of iodine(I₂) and methylene blue(MB), but it increased micro pores. With the coal size of 0.1 ㎜, volatile material in the coal was evaporated explosively in the carbonization process so that non-uniform pore were produced. However, the effect of coal size less than 0.075 ㎜ on the pore structure is founded to be marginal