KR100235407B1 - 활성탄의 탈취성 개량법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 활성탄 현탁액에 물유리와 알루민산소오다 혼합용액을 첨가하고 HCl로 중화하여 활성탄을 규산알루미늄처리하고, 계속해서 AlCl3를 첨가반응시킨 후 NH4OH로 중화시키는 것을 특징으로 하는 활성탄의 탈취성 개량방법에 관한 것이다. 본 발명에서 얻어지는 고탈취성의 활성탄은 공장, 가정, 병원, 학교 등의 환경개선에 이용될 수 있으며, 원자력발전소용 필터 및 인공신장 등 의료용 혈액 정화제로도 활용될 수 있다.

Description

활성탄의 탈취성 개량법
활성탄(activated carbon)은 용제 또는 가스를 입자표면에 흡착시킴으로써 탈취, 탈색, 정제(精製) 효과가 얻어지고, 석유정제, 석유화학, 종이펄프, 식품, 의약, 소오다공업 등의 배출가스처리등 공업적인 것에서부터 병원, 호텔 등의 공기 조절용, 혹은 가까운 예로서는 냉장고용 탈취제로서 이용되고 있다.
본 발명은 이들 활성탄의 탈취성을 현저하게 향상시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.
활성탄은 원료물질을 탄화 혹은 열분해한 후, 다시 특정한 제한조건 하에서 산화시킴으로써, 공공(空孔)이 보다 많이, 또한 보다 깊은 곳까지 생성되도록 한 것이다.
특정한 제한조건하에서 산화시키는 것을 부활(賦活)이라 하고, 부활에 의하여, 예를 들면 목탄을 더욱 활성화시키면, 목탄보다도 한층 우수한 기능을 발휘하는 활성탄이 된다.
활성탄의 원료물질은 다음의 4가지로 대별된다.
1) 식물질; 목재, 과일껍질, 리그닌(lignin), 폐당밀, 왕겨, 사탕수수를 짜고 남은 찌꺼기, 콩류,
2) 광물질; 석탄, 석유의 타르, 피치,
3) 폐기물; 펄프공장폐액, 알코올공장폐액, 폐타이어, 폐플라스틱, 건설폐자재, 하수오니,
4) 기타; 셀룰로스, 아크릴, 페놀, 피치 등의 섬유.
부활법에는 가스부활법과 약품부활법이 있고, 가스부활법은 수증기, 이산화탄소, 공기 등의 산화성가스를 부활로중에 도입하여, 750∼1100℃의 온도에서 접촉시키는 고온가스화반응이다.
또한, 약품부활법은 미탄화원료에 탈수작용이 있는 염화아연, 인산, H2SO4, CaCl2나, 산화작용이 있는 크롬산칼륨, 과망간칼륨 혹은 NaOH 등의 농축 수용액을 가하여 혼화한 후, 750℃ 이하에서 소성부활시키는 방법으로서, 일반으로 ZnCl2가 주로 사용된다.
요컨대, 활성탄은 트랜지셔널공(孔), 마크로공(孔), 미크로공(孔) 등의 공공중에서 주로 미크로공을 증가시키는 것이 필요하고, 탈취성능을 더욱 향상시키는 것이 관련업계로부터 요망되고 있다.
본 발명의 물리적인 방법은 부활법이라고도 할 수 있는 것으로, 활성탄의 공공내에 포함되어 있는 요철표면에, 단경이 10Å 미만인 초미세침상으로 마치 가시달린 밤껍데기와 같은 알루미늄 수화물을 화학흡착시킴으로써 활성탄의 비표면적을 크게 하고, 또한 처리하여야 할 가스 혹은 용제의 흡착성능을 초미립화와 병행하여 활성탄의 탈취성을 향상시키는 것이다.
본 발명에 의한 활성탄의 개량법을 아래에서 상세하게 설명한다.
1) 1차 첨가반응
활성탄을 원핵물질로 하는 40∼80℃, 3∼20중량%(이하 %)의 수용액에, 40∼80℃, 3∼10%(SiO2로서)의 물유리 및 40∼80℃, 3∼10%(Al2O3로서)의 알루민산소오다를 SiO2/Al2O3몰비가 0.5∼1.0/1, SiO2+Al2O3로서 1∼5부/활성탄 100부가 되도록 첨가하고, 3∼10% HCl로 중화시킴으로써 규산알루미늄 겔 처리된 활성탄을 얻는다.
2) 2차 첨가반응
40∼80℃, 3∼10% AlCl3를 Al2O3로서 10∼30부/ 활성탄 100부가 되도록 첨가, 교반한 후, 40∼80℃, 3∼10%의 NH4OH로 중화시킴으로써 알루미늄 수화물을 1차 첨가반응물의 입자표면에 흡착시키고, 수세, 탈수, 건조, 해쇄후 분말상의 고탈취성 활성탄을 얻는다.
이상의 2종 첨가반응중 1차, 2차 첨가반응을 동시에 만족시키는 것 및 각 조건범위를 확실히 지키는 것이 필요하고, 그 중의 1조건이라도 결여되면 소기의 고탈취성 활성탄을 얻을 수는 없다. 즉 조건범위로서는, 1차 첨가반응의 SiO2/Al2O3의 몰비가 0.5 미만의 경우, 1.0을 초과한 경우 및 SiO2+Al2O3가 1부 미만, 5부를 초과하는 경우, 2차 첨가반응물이 입자표면에 불균일하게 흡착되기 때문인지 생성된 개량 활성탄의 탈취성 향상을 기대할 수 없다.
또 2차 첨가반응에서 Al2O3가 10부에서 30부로 증가함에 따라 탈취성은 매우 증가하지만, 10부 미만의 경우에는 알루미늄 수화물이 부족하기 때문인지 탈취성은 향상되지 않으며, 30부를 초과하는 경우에는 본래의 활성탄의 미크로공을 폐쇄하기 때문인지 반대로 탈취성이 감소되어가는 것이 실험의 결과 명백하게 되었다.
다음에 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 설명한다.
[실시예 1]
시판되는 야자껍질 활성탄의 10% 현탁액에, 50℃, 4%(SiO2로서)의 3호 물유리와 50℃, 4%(Al2O3로서)의 알루민산소오다의 혼합액을 첨가, 분산시킨 후, 50℃, 4%의 HCl를 반응시킴으로써 1차 첨가반응물을 얻었다. 이 SiO2+Al2O3의 첨가량은 3부/활성탄 100부이고, SiO2/Al2O3의 몰비는 0.8/1이었다.
다음에 활성탄에 대하여, 50℃, 4%(Al2O3로서)의 AlCl3를 25부/활성탄 100부첨가, 교반한 후, 50℃, 4%의 NH4OH로 중화시킴으로써 2차 첨가반응물을 얻었다. 계속하여, 수세, 탈수, 건조, 해쇄함으로써 고탈취성의 활성탄을 얻었다.
[실시예 2∼5, 비교예 1∼7]
실시예 1∼5, 비교예 1∼7의 1차 및 2차 첨가반응시의 첨가량 및 각각의 BET비표면적, 탈취율을 표 1에 나타내었다.
그리고, 1차 첨가반응에 있어서, 물유리 및 알루민산소오다의 온도, 농도 및 2차 첨가반응의 AlCl3의 온도, 농도는 실시예 1과 동일하며, 표 1중의 공간은 실시 예 1과 같은 값으로 변화되지 않은 조건을 나타낸다.
탈취율은, 고농도의 암모니아가스를 마이크로실린더로 일정량을 뽑아 취하고 12ℓ의 마그네틱 스터러 교반기가 달린 데시케이터중에 주입하였다. 5분간 교반한 후, 가스검지관으로 용기내의 암모니아 농도를 측정하였다.
본 실험은 15ppm으로 행하고, 다음에 시료를 1g 칭량하고 용기에 넣어 앞에서와 동일하게 암모니아 농도가 15ppm이 되도록 마이크로실린더로 주입하고, 5분간 교반하고 흡착시켰다. 5분후 암모니아농도를 측정하고 탈취율을 구하였다.
[표 1]
Figure kpo00001
본 발명에서 얻어지는 고탈취성의 활성탄은 공장배기가스의 탈취 및 각 가정, 일반 빌딩, 병원, 학교, 교통기관 등의 생활환경개선에 이용되고, 원자력발전소용 필터, 또한 인공신장 등 의료용 혈액정화제로서 유효하게 활용될 수 있는 것으로서, 관련업계 전반에 크게 이용될 수 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 활성탄 함유 현탁액에, 제1첨가물로서 물유리와 알루민산소오다의 혼합용액을 HCl로 중화시켜 얻은 SiO2/Al2O3의 몰비가 0.5∼1.0/1인 겔상의 규산알루미늄을 1∼5중량부/활성탄 100중량부 첨가하여, 활성탄 입자표면에 규산알루미늄을 흡착시키는 단계, 및 제2첨가물로서 AlCl3를 Al2O3기준으로 10∼30중량부/활성탄 100중량부가 되도록 첨가반응시킨 후, NH4OH로 중화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성탄의 탈취성 개량법.
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