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학위논문 상세정보

왕겨로부터 고비표면적의 활성탄 제조 및 흡착특성 원문보기
Prearation and Adsorption Capacity of High-Surface Area Activated Carbon From Rice Hulls

  • 저자

    홍종철

  • 학위수여기관

    명지대학교

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    화학공학

  • 지도교수

  • 발행년도

    1998

  • 총페이지

    vi, 70 p.

  • 키워드

    왕겨 고비표면적 활성탄 흡착특성;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T8949322&outLink=K  

  • 초록

    국내에 부존량이 풍부한 왕겨를 원료로 가스활성화제와 약품활성화제를 이용하여 활성탄을 제조하였다. 가스활성화제로 스팀과 이산화탄소를, 약품활성화제로는 수산화 칼륨(KOH)를 사용하였으며, 실험변수로는 활성화 온도, 활성화 시간 및 활성화제의 농도등이 제조된 활성탄의 세공구조 및 수율에 미치는 영향을 조사하였다. 스팀을 활성화제로 사용할 때 비표면적은 활성화시간 180 min일 때 활성화 온도 850℃및 활성화시간 300 min일 때 활성화온도 825℃에서 최적조건이었으나 비표면적은 400~500 ㎡/g정도로 높지 않았다. 실리카가 주성분인 회분을 NaOH로 처리하여 제거하였더니 비표면적이 700~1200 ㎡/g정도로 약 2~3 배정도 증가되었다. 약품활성화의 경우 KOH/탄화왕겨 질량비가 가장 중요한 변수이었으며 KOH/탄화왕겨 질량비 4:1인 경우가 활성화 수율이 28%, 비표면적 2,823 ㎡/g 및 직경 40Å이하의 세공용적 1.5 cc/g의 잘 발달된 세공구조를 갖는 고품질의 활성탄을 제조할 수 있는 최적조건을 나타내었다. 제조된 활성탄으로 액상(페놀) 및 기상(메탄)흡착실험을 통하여 흡착능력을 상업용 활성탄과 비교 분석하였다. 페놀흡착의 경우 활성화제로 KOH(4:1)를 사용하여 얻어진 활성탄은 Freundlich isotherm의 Parameters에 있어 1/n = 0.44, K = 16.79 및 흡착용량 193 mg/g으로 우수한 흡착능력을 나타내었다. 메탄저장능력에 있어서도 활성화제로 KOH(4:1)를 사용하여 얻어진 활성탄이 메탄의 저장능력 240 ml/g으로 가장 우수하게 측정되었다. 페놀수지를 바인더로 30%로 첨가하여 활성탄과 혼합한 후 가압했을 때, packing density는 0.7 g/cc이었고 단위 부피당 메탄가스 저장능력이 168v/v로 계산되어 상업적 적용기준인 150 v/v를 만족시켰다.


    Activated carbon was prepared from rice hulls which are abundant in the country. The rice hulls were activated by steam, CO₂and KOH as the activation agents. The effect of process variables such as carbonization, activation temperature, and concentration of activation agent on the pore structure and activation yield of the carbons was studied. As steam was used as the activation agent, the obtained surface areas were from 300 to 550 m²/g depending on the activation conditions. The relatively low surface area was due to high content of ash. when the carbonized char was activated after removing the ash part by leaching with 1N N_aOH solution at 100 ˚C, the obtained surface areas were increased about 2∼3 times up to 1200 m²/g compared to those for the activated carbon without N_aOH treatment. With the chemical activation, the chemical ratio of KOH to char was the most important factor. High-quality activated carbons with the surface area of 2,823 m²/g, high micropore volume of 1.5 cc/g and well-developed pore structure could be prepared at a KOH:char ratio of 4:1. The adsorption characteristics of phenol solution and methane gas outo the activated carbons prepared were analyzed and compared with those outo the commercial activated carbons. The obtained activated carbon at a KOH:char ratio of 4:1 showed excellent adsorption capacity in both liquid and gas phases. The capacity of phenol adsorption was 193 mg/g and that of methane gas was 240 mg/g. With the addition of 30 % phenol resin as a binder, The activated carbon could be produced in a monolithic form. The obtained packing density was 0.7 g/ml and methane storage capacity per unit volume was 168 v/v. This value is higher than that aimed for a commercial application of adsorbed natural gas.


 활용도 분석

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