KR100669490B1 - Process for surface modification of activated carbon - Google Patents

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신창호
이영택
임희진
고동균
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Abstract

A method for modifying the surface of an activated carbon is provided to increase the adsorption performance of the harmful substances included in the cigarette smoke. An active carbon is immersed into a treatment solution containing the nitric acid with a low concentration of 0.01-0.05M as an oxidizing agent or a treatment solution containing the nitric acid with a low concentration of 0.01-0.05M as an oxidizing agent and the sulfuric acid with a concentration of 0.001-1.0M as an inorganic acid. Thereafter, the active carbon is reacted at 50-100 degrees in centigrade for 1-72 hours. The reacted active carbon is washed by the distilled water and dried at 80-150 degrees in centigrade so that the functional group is introduced to the surface of the active carbon. Thereafter, the active carbon is oxidized at 300-500 degrees in centigrade for 0.5-4 hours so that the functional group is converted.

Description

활성탄의 표면개질 방법{Process for surface modification of activated carbon}Process for surface modification of activated carbon

본 발명은 활성탄의 표면개질 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 담배용 필터의 흡착제로 사용시 담배연기 성분 중 시안화수소, 아크롤레인, 아세트알데히드, 1,3-부타디엔 등의 증기상 성분을 포함하는 유해물질의 흡착능을 높이기 위하여 활성탄의 표면에 여러 가지의 관능기를 다량 도입하는 표면개질 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a surface modification method of activated carbon, and more particularly, harmful substances including vapor phase components such as hydrogen cyanide, acrolein, acetaldehyde, 1,3-butadiene among tobacco smoke components when used as an adsorbent of tobacco filters. It relates to a surface modification method for introducing a large amount of various functional groups on the surface of activated carbon in order to increase the adsorption capacity of.

일반적으로 유해물질의 제거를 위하여 활성탄이 널리 사용되고 있는데, 담배 연기 중 유해성분 감소를 위하여 담배필터에도 코코넛이나 목재, 갈탄 등으로 제조한 활성탄이 사용되고 있다. 특히 근래에는 담배의 유해성에 관한 사회적인 인식의 확산으로 필터 제조업체나 담배회사들은 담배연기 중 시안화수소, 알데히드류 등의 기체상 성분 감소를 위한 연구를 수행하고 있다. Generally, activated carbon is widely used for the removal of harmful substances, and activated carbon made of coconut, wood, lignite, etc., is also used in tobacco filters to reduce harmful substances in cigarette smoke. Recently, due to the spread of social awareness about the harmfulness of tobacco, filter manufacturers and tobacco companies are conducting research to reduce gaseous components such as hydrogen cyanide and aldehydes in tobacco smoke.

담배필터에 사용되는 활성탄은 일반적으로 기상 흡착에 유리한 미세공으로 이루어진 큰 비표면적을 갖고 있는데, 코코넛이나 목재 또는 갈탄 등을 탄화시킨 후 수증기나 약품을 이용하여 부활시켜 제조된 활성탄들은 활성화시간과 수증기 투입량 또는 인산, 염화아연 등을 첨가하는 부활방법 및 원료의 기본 특성에 따라 비표면적과 세공크기 등이 달라진다. 세공은 통상적으로 2nm이하의 미세공, 2∼50nm의 중세공으로 이루어져 있고, 비극성적인 표면 특성이 강하므로 비극성 물질인 벤젠, 나프탈렌 등에는 높은 흡착능을 가지며, 아울러 pH가 10∼11 정도로 높은 알칼리성을 나타내므로 산성가스의 흡착 특성이 우수한 것으로 알려져 있다. Activated carbon used in cigarette filters generally has a large specific surface area consisting of micropores, which is advantageous for gas phase adsorption. Activated carbon produced by carbonizing coconut, wood, or lignite and then revitalizing with steam or chemicals is activated time and amount of steam input. Alternatively, specific surface area and pore size vary depending on the activating method of adding phosphoric acid, zinc chloride and the like and the basic characteristics of the raw material. The pores are generally composed of micropores of 2 nm or less and mesopores of 2 to 50 nm, and have a high nonpolar surface property, and thus have high adsorptive ability to benzene, naphthalene, etc., which are nonpolar materials, and have a high alkalinity of about 10 to 11 pH. Therefore, it is known that the adsorption characteristic of acid gas is excellent.

원료별로 보면 코코넛을 활성화시켜 제조한 활성탄은 미세공이 많이 발달되어 있으므로 작은 분자나 담배연기 중 기체상 물질의 흡착능이 좋고, 목재나 갈탄으로 제조한 활성탄은 중세공의 비율이 높으므로 비교적 큰 분자의 흡착, 폐수 정화용 및 설탕의 탈색 등에 활용되고 있으며, 담배연기 중에서 분자 크기가 크고 고비점 물질의 제거에도 유리하다. 그러나, 이와 같은 활성탄은 높은 pH를 가지므로 암모니아와 같은 염기성 기체의 흡착능이 크게 떨어지는 단점을 가지고 있다. By raw materials, activated carbon produced by activating coconut has good adsorption capacity of small molecules or gaseous substances in tobacco smoke, and activated carbon made of wood or lignite has relatively high molecular weight. It is used for adsorption, waste water purification, and decolorization of sugar. It is also advantageous in removing large boiling point substances with large molecular size from tobacco smoke. However, since such activated carbon has a high pH, adsorption capacity of basic gas such as ammonia is greatly decreased.

그에 따라 필터제조사, 담배제조사 및 활성탄 제조업체들은 담배나 공기정화에 사용되는 활성탄의 유해물질에 대한 흡착능을 높이기 위하여 다양한 방법의 활성탄 제조법을 제시하고 있으며, 특히 활성탄에 금속이나 유기물질을 첨착시키는 표면개질 방법을 통해 유해성분들의 흡착능을 높이고 유해성분을 선택적으로 제거하고자 하는 노력을 하고 있다. Accordingly, filter manufacturers, tobacco manufacturers, and activated carbon manufacturers have proposed various methods of manufacturing activated carbon in order to increase the adsorption capacity of the activated carbon used in cigarettes and air purification, especially surface modifications in which metals or organic substances are attached to activated carbon. Efforts have been made to increase the adsorption capacity of harmful components and to selectively remove harmful components.

이와 관련하여 US 6,789,547호에서 여러 가지 활성탄에 알칼리 금속 및 전이 금속 물질들을 다양한 방법으로 첨착 시킴으로서 담배 연기 중 유해물질 제거에 큰 효과를 나타내는 기술이 개시된 바 있다. 그러나, 이 기술은 흡연과정에서 금속 물질 자체가 인체로 이행되어 인체에 유해할 수 있으므로 쉽게 활용하기가 어려운 실정이다. In this regard, US Pat. No. 6,789,547 discloses a technique which has a great effect on the removal of harmful substances in cigarette smoke by attaching alkali and transition metal materials to various activated carbons in various ways. However, this technology is difficult to use because the metal material itself is transferred to the human body in the smoking process and harmful to the human body.

또, US6,595,218호에서는 실리카겔 및 활성탄에 2-아미노프로필 실란 등을 첨착하는 기술이 개시되 바 있으며, 이렇게 하여 제조된 실리카겔이나 활성탄은 담배연기 중의 HCN, 알데히드 등의 제거 효율이 매우 높다는 이점이 있다. 이 기술에서 활성탄에 첨착하는 것이 실리카겔에 첨착한 것 보다 효율이 더 높았으나, 활성탄에 첨착한 경우 첨착된 물질이 활성탄의 세공을 막아서 전체적인 기체상 성분의 제거 효율은 낮아지는 단점이 있다. In addition, US 6,595,218 discloses a technique for attaching 2-aminopropyl silane to silica gel and activated carbon, and silica gel or activated carbon prepared in this way has a high removal efficiency of HCN, aldehyde, etc. in tobacco smoke. There is this. In this technique, the impregnation of activated carbon was more efficient than that of silica gel. However, in the case of impregnation with activated carbon, the impregnated material blocks pores of the activated carbon, thereby lowering the overall efficiency of removing gaseous components.

또한, 한국 공개특허 제1990-15652호에서는 담배연기 중 포름알데히드 성분을 제거하기 위하여 활성탄이나 제올라이트 등의 흡착제에 알데히드와 반응하고 높은 친핵 가산성을 갖는 화합물들인 요소, 시트르산, 글리신, 히스티딘 등의 엔-디올 관능기를 갖는 시약으로 이루어지는 공동상승작용 조성물을 첨가하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 조성물들을 첨가할 경우 활성탄 표면에 묻어 있는 조성물이 흡연과정 중 생성되어 이행되는 입자상 물질에 의해 인체로 이행될 수 있다는 단점을 가지고 있다. In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1990-15652 discloses ene, citric acid, glycine, histidine and the like, which are compounds having high nucleophilic acidity and reacting with an aldehyde in an adsorbent such as activated carbon or zeolite to remove formaldehyde components in tobacco smoke. A technique for adding a synergistic composition consisting of a reagent having a diol functional group is disclosed. However, the addition of such compositions has the disadvantage that the composition deposited on the surface of the activated carbon can be transferred to the human body by particulate matter produced and carried out during the smoking process.

이외에 한국 공개특허 제1999-16260호에서는 다양한 원료로 제조한 활성탄을 250∼400℃ 공기분위기 하에서 60∼120분간 방치함으로서 공기 중의 산소가 표면과 반응하여 활성탄 표면에 산소함유 관능기가 부착되도록 하여 친수성 효과가 증가되도록 한 기술을 개시한 바 있다. 이 경우 폐수 정화시 폐수 위로 부유하는 활성탄의 양을 감소시켜 활성탄의 효율을 증가시킬 수 있으나, 이렇게 제조된 활성탄은 산소를 포함한 관능기의 수가 증가하기는 하지만 질산으로 표면처리를 한 시료에 비해 낮은 양이 생성되고, 입도가 큰 활성탄을 사용하면 물위에 부유하는 활성탄의 양을 감소 시킬수 있으므로, 폐수 처리용이 아닌 기체상 물질의 제거능에는 큰 영향을 주지 못하는 문제점이 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-16260 discloses hydrophilic effect by allowing oxygen in the air to react with the surface of the activated carbon by leaving the activated carbon made from various raw materials under the air atmosphere at 250 to 400 ° C. for 60 to 120 minutes. It has been disclosed a technique to increase the. In this case, the efficiency of activated carbon can be increased by reducing the amount of activated carbon suspended in the waste water during the purification of the wastewater.However, the activated carbon produced is lower than the sample treated with nitric acid, although the number of functional groups including oxygen increases. Since the use of activated carbon having a large particle size can reduce the amount of activated carbon suspended in water, there is a problem that does not significantly affect the removal ability of gaseous substances other than wastewater treatment.

상술한 바와 같이 금속이나 알칼리 금속 등의 물질을 활성탄의 표면 또는 세공에 첨착시키는 경우 표면에 첨착된 물질이 연기성분을 구성하는 0.1∼1㎛ 크기의 에어로졸에 의해 인체로 흡입될 수 있고, 필터 중에서 시안화수소 및 알데히드류와의 반응성이 강한 것으로 알려져 있는 트리메틸 아민 등을 토우 또는 흡착제 등에 첨착하는 경우에도 첨착된 분자가 연기 성분에 의해 이행될 수 있다는 문제점이 있으며, 또한 유무기 물질을 첨착할 경우 이들이 활성탄의 세공을 막아서 첨착 물질에 의한 효과는 있지만 비표면적 감소에 의한 물리적인 흡착효과가 감소하는 단점이 있다. As described above, when a substance such as a metal or an alkali metal is attached to the surface or pores of activated carbon, the substance adhered to the surface may be inhaled into the human body by an aerosol having a size of 0.1 to 1 μm constituting a smoke component, Even when trimethyl amine and the like, which are known to be highly reactive with hydrogen cyanide and aldehydes, are attached to tow or an adsorbent, the impregnated molecules may be transferred by the smoke constituents. Although they block the pores of activated carbon, there is an effect of the impregnated material, but there is a disadvantage that the physical adsorption effect is reduced by reducing the specific surface area.

이러한 단점을 보완하기 위하여 활성탄에 금속이나 유기물을 첨착시키지 않고, 강산이나 강염기, 마이크로웨이브 또는 공기 등으로 활성탄의 표면을 개질하는 방법들이 알려져 있으며, 그 중에서 강산으로 활성탄을 처리하는 방법이 널리 알려져 있다. 강산으로 처리하여 활성탄의 표면개질을 하는 경우 강산의 농도를 저농도로 하게 되면 활성탄의 표면에 관능기가 다량 도입되지 않으므로 유해물질 흡착능의 상승효과가 높지 않기 때문에 통상 고농도의 강산을 사용하여 왔다. In order to compensate for these disadvantages, methods of modifying the surface of activated carbon with a strong acid, a strong base, microwave, or air, without impregnating metals or organic substances with activated carbon, are known. Among them, a method of treating activated carbon with a strong acid is widely known. . In the case of surface modification of activated carbon by treating with strong acid, high concentration of strong acid has been generally used because the concentration of strong acid does not introduce a large amount of functional groups on the surface of activated carbon, so that synergistic effect of adsorption of harmful substances is not high.

그러나 고농도의 강산으로 활성탄을 처리하는 경우 상업적인 제조에 문제가 발생할 수 있다. 특히 고농도의 질산으로 활성탄을 처리하는 경우에는 표면 관능 기를 발달시키는데 매우 효과적이라는 이점이 있으나, 질산 처리과정에서 유해한 질산화물(NOx)가스가 발생하여 작업환경이 매우 열악해지므로 상업적제조가 곤란하며, 흡연과정에서 생성된 주류연에 의해 질산 처리 후 활성탄의 세공에 남아있는 인체에 매우 유해한 질산화물 가스가 이행될 수 있다는 문제점이 있을 뿐만 아니라 산의 농도가 높아서 비표면적이 감소하여 물리적인 유효흡착면적이 감소하게 되는 문제점이 있다. 또한 이렇게 산처리된 활성탄은 표면 관능기의 양은 많으나 기체상 성분 제거에는 효과가 크지 않으므로 금속입자나 염을 표면에 균일하게 분산시키기 위한 전처리 방법으로 많이 사용되고 있다. However, treatment of activated carbon with high concentrations of strong acids can cause problems in commercial manufacturing. In particular, the treatment of activated carbon with high concentration of nitric acid has the advantage of being very effective in developing the surface functional groups, but it is difficult to manufacture commercially because the working environment becomes very poor due to the generation of harmful nitrogen oxide (NOx) gas during the nitric acid treatment. The mainstream smoke produced in the process not only has a problem that the nitric oxide gas which is very harmful to the human body remaining in the pores of activated carbon can be carried out after nitric acid treatment, but also the specific surface area is decreased due to the high concentration of acid, thereby reducing the physical effective adsorption area. There is a problem. In addition, the acid-treated activated carbon has a large amount of surface functional groups but is not effective for removing gas phase components, and thus, it is widely used as a pretreatment method for uniformly dispersing metal particles or salts on the surface.

이러한 산처리의 문제점으로 인하여 활성탄을 공기 분위기하에서 고온으로 처리하여 표면을 산화시키는 방법이 도입되고 있는데, 이러한 공기에 의한 산화처리는 활성탄의 표면개질을 위한 단순하고 빠른 방법이기는 하나 활성탄의 표면개질을 통해 생성된 관능기들이 산 처리 활성탄보다 많지 않으므로 담배연기 중의 유해성분 제거에는 효과가 높지 않다는 단점이 있다. Due to the problem of acid treatment, a method of oxidizing the surface by treating activated carbon at a high temperature in an air atmosphere has been introduced. The oxidation treatment by air is a simple and fast method for surface modification of activated carbon, Since there are not more functional groups than the acid treated activated carbon, there is a disadvantage in that the effect is not high for removing harmful components in tobacco smoke.

따라서, 금속이나 유기물을 첨착시키지 않고 담배 연기 중의 유해 성분을 선택적으로 제거하기 위한 활성탄 제조에서 산 처리를 실시하면서도 유해 가스의 발생을 최소화 할 수 있는 방법을 모색하여 상업화가 가능하여야 하고, 산 사용시 발생하는 활성탄의 표면적과 세공크기의 감소를 최소화하여 담배연기의 물리적 흡착면적과 부피를 증가시켜야 하며, 연기입자와의 반응성이 높은 관능기를 도입하여 유해물질의 흡착능을 높이고, 유기물을 첨착한 활성탄과 같이 흡연과정에서 첨착 물질이 탈착되어 연기 중으로 이행되지 않는 활성탄의 표면 처리 방법이 필요하다. Therefore, it should be possible to commercialize by searching for a method that can minimize the generation of harmful gases while performing acid treatment in the production of activated carbon to selectively remove harmful components in cigarette smoke without impregnating metals or organic substances. To minimize the decrease in surface area and pore size of activated carbon, the physical adsorption area and volume of tobacco smoke should be increased.In addition, functional groups with high reactivity with smoke particles are introduced to increase the adsorption capacity of harmful substances, and like activated carbon impregnated with organic substances. There is a need for a method of surface treatment of activated carbon in which smoking material desorbs and does not migrate into the smoke during smoking.

이러한 요구에 부응하여 본 발명자들은 담배연기나 공기 중 기체상 물질들의 물리흡착에 기여하는 비표면적, 세공크기 외에 활성탄을 구성하는 주 원자인 탄소 고리에 결합되어 있는 수소와 미량의 카르복실기, 카르보닐기 또는 페놀릭 하이드록실기(phenolic hydroxyl group) 등의 표면 관능기들을 소정의 처리과정에 의해 증가시킨 후, 이의 재활성화를 통해 표면 관능기들이 락톤, 카르보닐, 카르복실릭 무수물, 질소 그룹 등으로 다변화될 수 있도록 할 경우 일반 첨착 활성탄에서 발생하는 첨착 물질의 이행과 비표면적 저하를 막을 수 있을 뿐만 아니라 마이크로웨이브 및 단순한 공기에 의한 산화 반응 등으로 제조한 활성탄에 비하여 표면관능기의 양을 월등히 증가시켜 이들에 의한 담배 연기 중 유해한 기체상 물질들과의 반응성을 높여 동일한 비표면적과 세공크기 및 세공부피에서도 기체상 성분의 흡착능력을 현저하게 향상시킬 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다. In response to these demands, the present inventors have found that hydrogen and trace carboxyl groups, carbonyl groups or phenols are bonded to carbon rings, the main atoms constituting activated carbon, in addition to specific surface areas and pore sizes that contribute to physical adsorption of tobacco smoke or gaseous substances in the air. After surface functional groups such as phenolic hydroxyl groups are increased by a predetermined process, reactivation thereof enables the surface functional groups to be diversified into lactones, carbonyls, carboxylic anhydrides, nitrogen groups, and the like. This will prevent the migration of impregnated substances and lower specific surface area of ordinary impregnated activated carbons, and will significantly increase the amount of surface functional groups compared to activated carbon prepared by microwave and simple air oxidation. Same specific surface by increasing reactivity with harmful gaseous substances in the smoke And find out that the pore size and pore volume in the can significantly improve the adsorption capacity of the gaseous component, thereby completing the present invention.

따라서, 본 발명은 산처리와 공기분위기하에서 고온으로 처리하는 방법을 접목하여 활성탄의 표면을 개질시키되, 관능기를 도입하기 위하여 실시하는 산 처리시 유해 가스의 발생을 최소화 함과 아울러 산처리시 발생하는 활성탄의 표면적과 세공크기의 감소를 최소화하여 담배연기의 물리적 흡착면적과 부피를 증가시킬 수 있으며, 특히 공기로 표면을 산화시키는 기존 단순한 방법에 비하여 표면 관능기의 양을 월등히 증가시켜 이들에 의한 담배 연기 중 유해한 기체상 물질들과의 반응성을 높여 기체상 성분의 흡착능력을 월등히 향상시킬 수 있는 활성탄의 표면처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention is to modify the surface of the activated carbon by combining the acid treatment and the method of treatment at high temperature in the air atmosphere, while minimizing the generation of harmful gas during acid treatment to introduce the functional group, By minimizing the reduction of the surface area and pore size of activated carbon, it is possible to increase the physical adsorption area and volume of tobacco smoke.In particular, the amount of surface functional groups is significantly increased compared to the existing simple method of oxidizing the surface with air. The purpose of the present invention is to provide a surface treatment method of activated carbon which can improve the adsorption capacity of gaseous components by increasing the reactivity with harmful gaseous substances.

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상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 활성탄의 표면개질 방법에 있어서, 산화제로 질산이 0.01∼0.5M의 저농도로 함유된 처리용액 또는 산화제로 질산이 0.01∼0.5M의 저농도로 함유되고 무기산으로 황산이 0.01∼1.0M의 농도로 함유된 처리용액에 활성탄을 침지한 후 50∼100℃에서 1∼72시간 동안 반응시키고, pH가 3∼6이 되도록 증류수로 세척한 다음 건조하여 활성탄의 표면에 관능기를 도입하는 단계와; 상기 관능기가 도입된 활성탄에 적어도 10%의 산소를 함유하는 기체를 공급하면서 300∼500℃로 0.5∼5시간 동안 산화시켜 활성탄의 표면에 도입된 관능기를 다변화시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 활성탄의 표면개질 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a treatment solution containing nitric acid at a low concentration of 0.01 to 0.5M as an oxidant or a nitric acid at a low concentration of 0.01 to 0.5M as an oxidant and sulfuric acid as an inorganic acid. After immersing activated carbon in the treatment solution contained in the concentration of 0.01 ~ 1.0M and reacted for 1 to 72 hours at 50 ~ 100 ℃, washed with distilled water to pH 3 ~ 6 and dried to functional groups on the surface of the activated carbon Introducing a; Activated carbon, comprising the step of oxidizing the functional group introduced on the surface of the activated carbon by oxidizing 0.5 to 5 hours at 300 ~ 500 ℃ while supplying a gas containing at least 10% oxygen to the activated carbon introduced functional group It provides a method of surface modification.

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이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

흡착능을 높이기 위한 본 발명에 따른 활성탄의 표면개질방법은 크게 활성탄을 산화제 또는 산화제와 무기산으로 이루어진 처리액에서 반응시켜 관능기를 도입하고, 관능기가 도입된 활성탄에 산소함유 기체를 공급하면서 열처리하여 산화시킴으로서 관능기를 흡착능이 우수한 관능기로 다변화시키는 두 단계로 이루어진다.The surface modification method of activated carbon according to the present invention to increase the adsorption capacity is largely by reacting activated carbon in a treatment solution composed of an oxidizing agent or an oxidizing agent and an inorganic acid to introduce a functional group, and oxidizing by heat treatment while supplying an oxygen-containing gas to the activated carbon into which the functional group is introduced. It consists of two steps to diversify the functional group into a functional group having excellent adsorption capacity.

여기서 표면개질을 위해 사용되는 활성탄은 코코넛이나 목재, 갈탄 등을 소재로 하여 제조된 것뿐만 아니라 다양한 소재를 사용하여 제조된 것을 적용할 수 있으며, 아울러 공지된 수증기나 약품부활법으로 제조한 활성탄을 사용하거나, 제조된 활성탄을 염산이나 염화나트륨으로 처리하여 불순물과 금속을 제거한 것 등이 사용할 수 있으며, 이외에 다양한 공지의 방법으로 제조된 활성탄이 사용될 수 있음을 밝혀둔다. Here, the activated carbon used for surface modification may be made of coconut, wood, lignite, and the like, as well as those manufactured using various materials. Also, activated carbon prepared by a known steam or chemical revival method may be used. It may be used, or by removing the impurities and metal by treating the prepared activated carbon with hydrochloric acid or sodium chloride, it can be used in addition to the activated carbon produced by a variety of known methods can be used.

상기와 같은 공지의 활성탄을 사용하여 표면개질을 하기 위해서 먼저 활성탄에 관능기를 도입하는 단계를 거치게 된다. 좀더 구체적으로 산화제 또는 산화제와 무기산이 함유된 처리용액에 활성탄을 침지한 후 50∼100℃에서 1∼72시간 동안 반응시키고, pH가 3∼6이 되도록 증류수로 세척한 다음 건조하여 활성탄의 표면에 관능기를 도입하게 된다.In order to perform surface modification using the known activated carbon as described above, a functional group is first introduced into the activated carbon. More specifically, after immersing activated carbon in a treatment solution containing an oxidizing agent or an oxidizing agent and an inorganic acid, and reacting for 1 to 72 hours at 50 ~ 100 ℃, washed with distilled water to a pH of 3 to 6 and dried to the surface of the activated carbon The functional group is introduced.

이와 같이 활성탄을 처리하게 되면 활성탄을 구성하고 있는 탄소고리 구조가 산화제와 무기산의 상호작용에 의해 깨어지면서 산화되어 활성탄 표면에는 수소와 다량의 카르복실기, 카르보닐기, 페놀릭 하이드록실기(phenolic hydroxyl group), 니트로기 등의 표면 관능기들이 증가되게 된다. 이러한 관능기들은 산처리 이전의 활성탄표면에 일부 함유되어 있으나, 산처리를 하게 되면 이러한 관능기들이 증가하게 된다. When treated with activated carbon, the carbon ring structure constituting activated carbon is broken by the interaction between the oxidizing agent and the inorganic acid and is oxidized, so that hydrogen and a large amount of carboxyl, carbonyl, phenolic hydroxyl group, phenolic hydroxyl group, Surface functional groups such as nitro groups will be increased. These functional groups are partially contained on the surface of activated carbon before acid treatment, but these functional groups increase when the acid treatment is performed.

이때, 활성탄을 처리하기 위한 처리용액에서 산화제는 질산, 이산화망간(MnO2), 과망간산칼륨(KMnO4), 과산화수소(H2O2), 메타인산(HPO3) 또는 오존에서 적어도 하나를 선택하여 사용할 수 있으며, 이외에도 다양한 공지의 산화제가 사용될 수 있는데, 특히 질산을 사용하는 것이 좋다. 또한 무기산은 질산, 황산 또는 염산에서 적어도 하나를 선택하여 사용할 수 있으며, 특히 질산 또는 황산을 사용하는 것이 좋다. 즉, 바람직한 처리용액은 질산으로 이루어진 것이거나 또는 질산과 황산으로 이루어진 경우이다. In this case, the oxidizing agent in the treatment solution for treating activated carbon may be used by selecting at least one from nitric acid, manganese dioxide (MnO 2 ), potassium permanganate (KMnO 4 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), metaphosphoric acid (HPO 3 ) or ozone. In addition, various known oxidizing agents can be used, in particular, nitric acid is preferably used. In addition, the inorganic acid may be used by selecting at least one of nitric acid, sulfuric acid or hydrochloric acid, and particularly preferably nitric acid or sulfuric acid. That is, the preferred treatment solution is made of nitric acid or of nitric acid and sulfuric acid.

여기서, 처리용액이 질산으로 이루어진 경우나 처리용액이 질산과 황산으로 이루어진 경우 양쪽 모두 질산의 농도는 0.01∼0.5M의 저농도가 되도록 하는 것이 매우 중요하다. 통상적으로 활성탄을 질산으로 처리하면 표면관능기가 증가되는 것은 이미 공지된 기술이나, 종래 표면 관능기의 발달을 위해 높은 농도의 산을 사용하였는데, 이와 같이 높은 농도의 산을 사용함에 따라 비표면적이 감소하여 물리적인 유효흡착면적이 감소하고, 활성탄 처리과정에서 유독 가스인 질산화물이 발생하여 작업환경이 매우 열악하며, 이렇게 제조된 활성탄을 담배필터의 흡착제로 사용시 질산화물이 주류연으로 이행되는 단점이 있으므로 이를 방지하기 위하여 저농 도의 질산을 사용하는 것이 매우 중요하다. 그러나, 질산의 농도가 너무 작을 경우 관능기의 도입이 충분히 이루어지지 않으므로 적정의 농도를 사용하여 처리하는 것이 매우 중요하다. Here, it is very important that the concentration of nitric acid is low at 0.01 to 0.5 M both in the case where the treatment solution is made of nitric acid or when the treatment solution is made of nitric acid and sulfuric acid. In general, the treatment of activated carbon with nitric acid increases the surface functional groups, but it is known that high concentrations of acid have been used for the development of the surface functional groups. The physical effective adsorption area is reduced, the working environment is very poor due to the generation of nitrates, which are toxic gases in the process of activated carbon treatment, and the use of the activated carbons as an adsorbent for tobacco filters has the disadvantage of transferring the nitrates to mainstream smoke. It is very important to use low concentrations of nitric acid for this purpose. However, if the concentration of nitric acid is too small, the introduction of the functional group is not sufficiently made, it is very important to treat using the appropriate concentration.

이때, 질산의 농도가 0.01M 미만일 경우 도입되는 관능기가 적어져 연기성분의 흡착능이 낮아지는 문제점이 있으며, 질산의 농도가 0.5M을 초과할 경우 도입되는 관능기는 증가하나 비표면적이 감소하여 물리적인 흡착능력이 감소하는 문제가 발생하게 되므로 처리액에서의 질산은 0.01∼0.5M의 저농도가 되도록 하는 것이 바람직하다. At this time, if the concentration of nitric acid is less than 0.01M introduced functional group has a problem that the adsorption capacity of the smoke component is lowered, if the concentration of nitric acid is more than 0.5M introduced functional group is increased but the specific surface area decreases physical Since there is a problem that the adsorption capacity decreases, it is preferable to make the nitric acid in the treatment liquid a low concentration of 0.01 to 0.5M.

아울러 처리용액이 질산과 황산으로 이루어지는 경우 황산의 농도는 0.01∼1.0M이 되도록 하면 충분하다. 이때, 황산의 농도가 0.01M 미만일 경우 질산 및 활성탄 표면과의 반응성이 낮아져 관능기 생성 효과가 질산만 처리하는 경우보다 향상된 효과를 나타내지 못하며, 황산의 농도가 1.0M을 초과할 경우 활성탄의 비표면적이 낮아지는 문제점이 발생하게 되므로 상기 범위 내에서 황산을 사용하는 것이 좋다. In addition, when the treatment solution consists of nitric acid and sulfuric acid, the concentration of sulfuric acid is sufficient to be 0.01 ~ 1.0M. At this time, when the concentration of sulfuric acid is less than 0.01M, the reactivity with the surface of nitric acid and activated carbon is lowered, and thus the functional group generating effect is not improved compared to the case of treating nitric acid only. When the concentration of sulfuric acid is higher than 1.0M, the specific surface area of activated carbon is It is preferable to use sulfuric acid in the above range because the problem that the lowering occurs.

위와 같이 산화제 또는 산화제와 무기산으로 이루어지는 처리용액에 활성탄을 침지한 후 50∼100℃에서 1∼72시간 동안 반응시키면 산화제와 무기산의 상호작용에 의해 활성탄의 표면 관능기들이 증가하게 된다. 반응이 완료되면 증류수로 반복 세척하여 pH가 3∼6이 되도록 한 다음 건조하게 된다. 이때 건조는 효율적인 건조를 위하여 80∼150℃에서 더 이상 건조물의 무게감소가 없을 때 까지 실시하면 된다. As described above, when the activated carbon is immersed in the treating solution comprising the oxidizing agent or the oxidizing agent and the inorganic acid, and then reacted at 50 to 100 ° C. for 1 to 72 hours, the surface functional groups of the activated carbon are increased by the interaction of the oxidizing agent and the inorganic acid. After the reaction is completed, the mixture is washed repeatedly with distilled water to have a pH of 3 to 6 and then dried. At this time, the drying may be carried out at 80 ~ 150 ℃ until there is no further weight loss in the drying for efficient drying.

이와 같이 처리할 경우 유해가스인 질산화물의 발생량이 적어 작업환경이 열악해 지지 않으며, 아울러 건조된 활성탄의 비표면적 감소율이 낮은 결과를 보여주는 데 이것은 낮은 농도의 질산이 함유된 처리용액을 사용하여 활성탄을 처리하였기 때문이다. In this case, the amount of nitrous oxide, which is a harmful gas, is not generated and the working environment is not deteriorated. Also, the reduction of specific surface area of the dried activated carbon is low, and the activated carbon is treated using a treatment solution containing low concentration of nitric acid. Because it was processed.

본 발명에 따르면 위와 같은 처리를 통해 활성탄의 표면에 관능기가 도입되면 이 활성탄에 적어도 10% 이상의 산소를 함유하는 기체를 공급하면서 300∼500℃로 0.5∼4시간 동안 산화시켜 활성탄의 표면에 도입된 관능기를 변환시키는 단계를 거치게 된다. According to the present invention, when a functional group is introduced to the surface of activated carbon through the above treatment, the activated carbon is oxidized at 300 to 500 ° C. for 0.5 to 4 hours while supplying a gas containing at least 10% or more of oxygen to the surface of the activated carbon. The functional group is converted.

이와 같은 과정을 거치게 되면, 전술한 산처리 단계에서 도입된 관능기들이 산소와 화학결합을 통해 산화되어 다양한 산소를 포함하는 관능기로 변화된다. 그 외 첨가된 산소는 활성탄을 구성하는 표면의 활성을 갖는 탄소와 화학결합을 하면서 다양한 산소를 포함한 관능기들을 생성하게 된다. 따라서 산소를 함유하는 기체를 공급하면서 열처리하게 되면 관능기의 생성은 물론 다변화를 꾀할 수 있으며, 이렇게 변화된 관능기는 종래 활성탄을 산소 존재하에서 열처리하여 산화시키는 방법보다 월등히 많은 관능기가 생성되고 뛰어난 흡착능을 갖는다. Through such a process, the functional groups introduced in the above-described acid treatment step are oxidized through oxygen and chemical bonding to be converted into functional groups containing various oxygen. In addition, the added oxygen chemically bonds to the carbon having the active surface of the activated carbon and generates functional groups including various oxygen. Therefore, the heat treatment while supplying the gas containing oxygen can be made as well as diversification of the functional group, and thus the functional group is produced much more than the conventional method of oxidizing by heat treatment in the presence of oxygen activated carbon and has excellent adsorption capacity.

이때, 기체는 적어도 10%의 산소만을 함유하면 충분한 효과를 발휘할 수 있으며, 10%의 산소 이외의 기체는 질소로 이루어지거나 헬륨 또는 이산화탄소 등으로 이루어지거나 할 수 있는데, 이는 필요에 따라 선택적으로 이루어지며, 공기를 사용하여 처리하여도 충분한 효과를 얻을 수 있다. In this case, the gas may have a sufficient effect by containing only at least 10% oxygen, the gas other than 10% of the oxygen may be made of nitrogen, helium or carbon dioxide, etc., which is selectively made as necessary In addition, sufficient effect can be obtained by treating with air.

아울러 열처리 온도는 300∼500℃로 실시하게 되는데, 이때 열처리 온도가 300℃ 미만일 경우 산화반응이 늦어지고 관능기의 생성량이 적다는 문제점이 있으며, 열처리 온도가 500℃를 초과할 경우 산소에 의해 활성탄이 타서 재가 되는 문제점이 있으므로 상기 범위 내에서 열처리하는 것이 좋다. 활성탄의 열처리는 공지된 로타리 킬른(Rotary kiln)이나 유동층 반응기에서 실시할 수 있으며, 필요에 따라서는 다른 공지된 수단들을 사용할 수 있다. In addition, the heat treatment temperature is carried out at 300 ~ 500 ℃, if the heat treatment temperature is less than 300 ℃ there is a problem that the oxidation reaction is slow and the amount of functional groups generated is small, when the heat treatment temperature exceeds 500 ℃ activated carbon by oxygen It is good to heat-treat within the said range since there exists a problem of being a ash. Heat treatment of the activated carbon may be carried out in a known rotary kiln or fluidized bed reactor, and other known means may be used if necessary.

이와 같이 산화처리를 실시하여 표면개질된 활성탄은 비표면적이 500∼3500㎡/g이고, 기공크기가 0.3∼1000nm인 기공에 의해 제공되는 0.1㎤/g 이상의 기공체적을 가지며, 특히 표면에 다양한 관능기를 함유하고 있어 유해물질의 흡착에 매우 유용하게 사용될 수 있다. The surface-modified activated carbon thus subjected to oxidation treatment has a pore volume of 0.1 cm 3 / g or more provided by pores having a specific surface area of 500 to 3500 m 2 / g and a pore size of 0.3 to 1000 nm, and in particular, various functional groups on the surface. It can be very useful for adsorption of harmful substances.

상기와 같은 표면개질된 활성탄은 비표면적과 기공크기 등이 종래 산소분위기 하에서 열처리하는 것을 단독으로 실시하거나 산처리를 단독으로 실시하는 경우보다 다소 낮은 결과를 보이지만, 생성되는 관능기 양이 많고 종류의 다변화가 유도되어 기체상 물질의 흡착능에 있어서 매우 뛰어난 결과를 보여준다. 특히, 본 발명에 따라 표면 개질된 활성탄은 종래 산소분위기 하에서 열처리하여 표면 처리한 활성탄과 산 처리하여 표면 처리한 활성탄보다 다소 낮은 비표면적을 갖는 경우에도 기체상 성분의 흡착능력이 50%이상 높아진다. 결국, 본 발명은 저농도의 산처리를 실시한 경우에도 연속적으로 실시되는 산소분위기하에서의 열처리에 의해 흡착능이 매우 뛰어나 표면개질된 활성탄을 얻을 수 있게 된다. Such surface-modified activated carbon has a lower surface area and pore size than the conventional heat treatment under oxygen atmosphere alone or slightly acid treatment. Is derived and shows very good results in the adsorption capacity of gaseous materials. In particular, the activated carbon surface-modified according to the present invention has a higher adsorption capacity of gaseous components by 50% or more even in the case of having a lower specific surface area than the activated carbon surface-treated and acid-treated activated carbon under an oxygen atmosphere. As a result, the present invention is excellent in adsorption capacity by heat treatment in a continuous oxygen atmosphere even in the case of low concentration acid treatment, it is possible to obtain a surface-modified activated carbon.

따라서 본 발명에 따라 표면 개질된 활성탄은 담배용 필터를 포함하여 기체상의 유해물질을 흡착시키는 목적으로 널리 사용될 수 있다. 특히 담배용 필터에 상기와 같이 표면 개질된 활성탄을 흡착제로 첨가하는 경우 담배연기중의 알데히드나 유기휘발성 물질(VOC) 등의 가스상 성분 흡착능력이 매우 높아지는 결과를 보여준다. 이것은 본 발명에 의해 표면 개질된 활성탄의 표면에 흡착능이 우수한 관능기가 다량 존재하기 때문이다. Therefore, the surface-modified activated carbon according to the present invention can be widely used for the purpose of adsorbing gaseous harmful substances, including cigarette filters. In particular, when the surface-modified activated carbon is added to the tobacco filter as an adsorbent, the adsorption capacity of gaseous components such as aldehydes and organic volatile substances (VOC) in tobacco smoke is very high. This is because a large amount of functional groups having excellent adsorption capacity exists on the surface of the activated carbon surface-modified by the present invention.

여기서, 담배용 필터는 공지의 방법에 따라 아세테이트 토우나 종이 등의 필터부재로 제작된 것으로서, 흡착제가 사용되는 통상의 이중필터 또는 삼중필터 외에도 다양한 구조의 필터를 가질 수 있다. 다만 본 발명에서는 공지의 이중필터와 삼중필터의 제조시 흡착제로 본 발명에 따라 표면 개질된 활성탄을 사용하게 되면 우수한 유해물질 흡착능을 나타내게 된다. Here, the cigarette filter is made of a filter member such as acetate tow or paper according to a known method, and may have a filter having various structures in addition to the usual double filter or triple filter using an adsorbent. However, in the present invention, when the surface-modified activated carbon according to the present invention is used as an adsorbent in the production of known double filters and triple filters, it exhibits excellent adsorption of harmful substances.

이때, 공지된 담배필터의 제조과정에서는 필터가 소정의 경도를 유지하도록 함과 아울러 각초와의 연결을 원활하게 하기 위하여 트리아세틴, 트리에틸렌 글로콜 디아세테이트, 디부틸프탈레이트, 디메톡시에틸 프탈레이트 등에서 선택되는 가소제를 첨가하게 되는데, 본 발명에 따른 활성탄을 사용하는 경우 가소제는 사용하지 않거나 2% 이하로 사용하는 것이 좋다. 이와 같이 2% 이하로 가소를 사용하게 되면 활성탄 표면관능기의 반응성 저하와 세공 막힘 현상을 방지하여 좀더 우수한 제거효율을 나타낼 수 있게 된다. At this time, in the manufacturing process of the known tobacco filter, the filter is selected from triacetin, triethylene glycol diacetate, dibutyl phthalate, dimethoxyethyl phthalate, etc. in order to maintain the predetermined hardness and to facilitate the connection with citrus herb. The plasticizer is to be added, but when using the activated carbon according to the present invention, it is preferable not to use the plasticizer or to use 2% or less. As such, when calcining is used at 2% or less, it is possible to exhibit more excellent removal efficiency by preventing the degradation of reactivity of the activated carbon surface functional group and the blocking of pores.

이렇게 제조된 담배필터를 사용한 담배는 전술한 바와 같이 표면 개질된 활성탄을 함유함에 따라 흡연과정에서 주류연에 함유된 유해물질로 알려진 시안화수소, 아크롤레인, 아세트알데히드, 1,3-부타디엔 등의 증기상 성분을 현저히 감소시킬 수 있게 된다. Tobacco using the tobacco filter thus prepared contains vapor-based components such as hydrogen cyanide, acrolein, acetaldehyde, and 1,3-butadiene, which are known to be harmful substances contained in the mainstream smoke during the smoking process, as described above. Can be significantly reduced.

이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, which are presented to aid the understanding of the present invention, but the present invention is not limited thereto.

<실시예 1><Example 1>

질산의 농도를 0.2M로 조절한 질산수용액에 야자각 원료를 공지된 수증기 부활법으로 제조한 15∼80메쉬의 활성탄을 침지한 상태에서 70℃에서 5시간 동안 반응시킨 후, 증류수로 세척하여 세척수의 pH가 6임을 확인하고, 이를 100℃에서 건조하였다. 이렇게 건조한 활성탄을 로타리 킬른에서 공기를 주입하면서 410℃로 2시간 동안 산화시켜 표면 개질된 활성탄을 얻었다. In the nitric acid solution of which the concentration of nitric acid was adjusted to 0.2 M, the coconut shell raw material was reacted for 5 hours at 70 ° C. while immersing 15 to 80 mesh activated carbon prepared by a well-known steam activating method, and then washed with distilled water. It was confirmed that the pH of 6, it was dried at 100 ℃. The dried activated carbon was oxidized at 410 ° C. for 2 hours while injecting air from a rotary kiln to obtain surface modified activated carbon.

<실시예 2><Example 2>

질산의 농도를 0.05M로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 표면개질된 활성탄을 얻었다. Except that the concentration of nitric acid was adjusted to 0.05M in the same manner as in Example 1 to obtain a surface-modified activated carbon.

<실시예 3><Example 3>

질산의 농도를 0.5M로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 표면개질된 활성탄을 얻었다. Except for adjusting the concentration of nitric acid to 0.5M was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a surface-modified activated carbon.

<비교예 1>Comparative Example 1

질산의 농도를 0.005M로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 표면개질된 활성탄을 얻었다. Except that the concentration of nitric acid was adjusted to 0.005M in the same manner as in Example 1 to obtain a surface-modified activated carbon.

<비교예 2>Comparative Example 2

질산의 농도를 1.0M로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법 으로 실시하여 표면개질된 활성탄을 얻었다. Except that the concentration of nitric acid was adjusted to 1.0M in the same manner as in Example 1 to obtain a surface-modified activated carbon.

<비교예 3>Comparative Example 3

질산의 농도를 0.2M로 조절한 질산수용액에 야자각 원료를 공지된 수증기 부활법으로 제조한 15∼80메쉬의 활성탄을 침지한 상태에서 70℃에서 5시간 동안 반응시킨 후, 증류수로 세척하여 세척수의 pH가 6임을 확인하고, 이를 100℃에서 건조하여 표면 개질된 활성탄을 얻었다. In the nitric acid solution of which the concentration of nitric acid was adjusted to 0.2 M, the coconut shell raw material was reacted for 5 hours at 70 ° C. while immersing 15 to 80 mesh activated carbon prepared by a well-known steam activating method, and then washed with distilled water. It was confirmed that the pH of 6, it was dried at 100 ℃ to obtain a surface-modified activated carbon.

<비교예 4><Comparative Example 4>

야자각 원료를 공지된 수증기 부활법으로 제조한 15∼80메쉬의 활성탄을 유동층반응기에서 공기를 주입하면서 410℃로 2시간 동안 산화시켜 표면 개질된 활성탄을 얻었다. Coconut shell material was oxidized at 15 to 80 mesh activated carbon prepared by a known steam activating method at 410 ° C. for 2 hours while injecting air into a fluidized bed reactor to obtain surface modified activated carbon.

<실험예 1>Experimental Example 1

상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 4에서 제조한 활성탄과, 야자각원료를 수증기 부활법으로 제조한 활성탄(대조구 1)의 표면적분석과공 세부피 및 평균 세공크기를 측정(BET, N2 흡착법)하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. Measurement of surface area and pore size and average pore size of the activated carbon prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4, and activated carbon (control 1) prepared by steam activating coconut shell raw materials (BET, N 2 adsorption method) and the results are shown in Table 1 below.

구분division 비표면적 분석(㎡/g)Specific surface area analysis (㎡ / g) 세공부피Pore volume 평균 세공크기Average pore size 비표면적Specific surface area 미세공 면적Micropore area 외부표면적External surface area (cc/g)(cc / g) (Å)(Å) 실시예 1Example 1 1395 1395 1019 1019 377 377 0.413 0.413 17.50 17.50 실시예 2Example 2 1456 1456 1097 1097 359 359 0.427 0.427 17.60 17.60 실시예 3Example 3 1382 1382 1012 1012 370 370 0.420 0.420 17.10 17.10 비교예 1Comparative Example 1 1466 1466 1034 1034 432 432 0.418 0.418 17.20 17.20 비교예 2Comparative Example 2 1343 1343 998 998 345 345 0.402 0.402 17.70 17.70 비교예 3Comparative Example 3 1376 1376 1045 1045 351 351 0.423 0.423 17.17 17.17 비교예 4Comparative Example 4 1410 1410 1040 1040 370 370 0.423 0.423 17.48 17.48 대조구 1Control 1 1484 1484 984 984 500 500 0.393 0.393 17.18 17.18

상기 표 1에서 보는 바와 같이 질산의 농도를 변화시키면서 실시한 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 비교예 2의 경우 대체로 질산의 농도가 높을수록 비표면적이 감소함을 알 수 있으며, 특히 질산의 농도가 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 1과 비교예 2중에서 질산의 농도가 높은 비교예 2는 비표면적이 매우 감소함을 알 수 있다. 비교예 3과 비교예 4는 각각 저농도의 산처리만 실시한 경우와 공기분위기하에서 열처리만 실시한 경우에 해당되는 것으로서, 비교예 3의 경우 비교예 4에 비하여 비표면적 특성이 다소 감소함을 알 수 있다. As shown in Table 1, in Examples 1 to 3, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 carried out while changing the concentration of nitric acid, it can be seen that the specific surface area decreases as the concentration of nitric acid is generally higher, in particular, the concentration of nitric acid. In Comparative Example 1 and Comparative Example 2, which is outside the scope of the present invention, Comparative Example 2 having a high concentration of nitric acid can be seen that the specific surface area is greatly reduced. Comparative Example 3 and Comparative Example 4 correspond to the case where only a low concentration of acid treatment and only heat treatment under an air atmosphere, respectively, in Comparative Example 3 it can be seen that the specific surface area characteristics are slightly reduced compared to Comparative Example 4. .

<실험예 2>Experimental Example 2

상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 4에서 제조한 활성탄과, 야자각원료를 수증기 부활법으로 제조한 활성탄(대조구 1)의 관능기 함유량을 파악하기 위하여 원소분석을 실시하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.In order to grasp the functional group content of the activated carbon prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4, and activated carbon (control 1) prepared by the steam regeneration method, the elemental analysis was performed and the results are shown in the following table. 2 is shown.

구분division 원소함량(%)Elemental content (%) NN CC HH OO 실시예 1Example 1 0.290.29 92.092.0 0.230.23 7.487.48 실시예 2Example 2 0.270.27 92.992.9 0.220.22 6.616.61 실시예 3Example 3 0.410.41 91.491.4 0.240.24 7.957.95 비교예 1Comparative Example 1 0.290.29 93.993.9 0.230.23 5.585.58 비교예 2Comparative Example 2 0.490.49 90.990.9 0.390.39 8.228.22 비교예 3Comparative Example 3 0.430.43 91.491.4 0.470.47 7.707.70 비교예 4Comparative Example 4 0.250.25 93.193.1 0.220.22 6.436.43 대조구 1Control 1 0.270.27 94.394.3 0.220.22 5.215.21

상기 표 2에서 보는 바와 같이 활성탄의 표면개질을 위한 산처리시 처리용액으로 산화제인 질산을 사용한 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 비교예 2의 경우 관능기(탄소를 제외한 질소와 수소 및 산소) 함유량은 질산의 농도가 높아질수록 높아짐을 알 수 있다. 질산의 농도가 가장 높은 비교예 2의 경우 관능기 함유량이 매우 높음을 알 수 있는데, 전술한 표 1에서 보는 바와 같이 비표면적이 감소하는 문제점이 있다. 저농도의 산처리만 실시한 비교예 3과 공기분위기하에서 열처리만 실시한 비교예 4의 경우에는 실시예 1 내지 3에 비하여 관능기의 함유량이 적음을 확인할 수 있다. As shown in Table 2, the functional groups (nitrogen, hydrogen and oxygen except carbon) of Examples 1 to 3, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, which used nitric acid as an oxidizing agent in the acid treatment for surface modification of activated carbon as shown in Table 2 above. It can be seen that the content increases as the concentration of nitric acid increases. In Comparative Example 2 having the highest concentration of nitric acid, it can be seen that the functional group content is very high. As shown in Table 1, there is a problem in that the specific surface area is reduced. It can be confirmed that the content of the functional group is lower in Comparative Example 3, which performed only low concentration acid treatment, and Comparative Example 4, which performed heat treatment only under an air atmosphere, as compared with Examples 1 to 3.

<실험예 3>Experimental Example 3

상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 4에서 제조한 활성탄과, 야자각원료를 수증기 부활법으로 제조한 활성탄(대조구 1)을 각각 공지된 이중 필터구조(아세테이트 이중 필터)중 각초부 방향의 토우에 첨가하여 담배필터를 제조하고, 이렇게 제조된 담배필터를 각초와 연결하여 담배를 제조하였다. 이렇게 제조한 담배의 주류연 중 연기성분 분석은 ISO와 KOLAS의 표준 분석법에 의거하여 아래와 같이 분석하고 그 결과를 각각 표 3 내지 7에 나타내었다. 이때 각각의 결과에서 감소율은 대조구 1과 대비하여 나타낸 것이다. Activated carbons prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 and activated carbons (control 1) prepared by steam quenching of coconut shell raw materials, respectively, in the direction of each grass in the known double filter structure (acetate double filter). Tobacco was added to the tow to prepare a cigarette filter, and the tobacco filter thus prepared was connected to the tobacco to produce tobacco. The smoke component analysis in the mainstream smoke of the tobacco thus prepared was analyzed as follows based on ISO and KOLAS standard analysis methods, and the results are shown in Tables 3 to 7, respectively. In this case, the reduction rate in each result is shown in comparison with Control 1.

표 3에는 담배 20본을 22±1℃, 60±2%의 항온항습기에서 48시간 동안 조화 시킨후 담배흡연장치(RM20CS, Heinr Borgwaldt Co.)를 이용하여 ISO 4387/1000(E)의 조건하에서 1puff/분, 2초의 puff 시간, puff당 35ml의 조건으로 흡연시켜 얻은 전연기응축물을 캠브리지필터로 포집하고, 2-Propanol로 추출한 뒤 연기성분 분 중의 타르와 니코틴 및 CO 이행량을 GC(Gas chromatography, Waters, Alliance 2695 separation module)법으로 분석하여 나타내었다. In Table 3, 20 cigarettes were harmonized for 48 hours at 22 ± 1 ° C and 60 ± 2% thermohygrostat, and then under the conditions of ISO 4387/1000 (E) using a tobacco smoking device (RM20CS, Heinr Borgwaldt Co.). Smoke smoke condensate obtained by smoking at 1 puff / min, puff time of 2 seconds and 35 ml per puff was collected by Cambridge filter, extracted with 2-Propanol, and the amount of tar, nicotine and CO in the smoke component was measured by GC (Gas It was shown by analysis by chromatography, Waters, Alliance 2695 separation module method.

표 4에는 담배 2본을 위와 동일하게 조화 시킨 후 ISO 4387/1000E의 조건으로 흡연시키면서 생성되는 카르보닐 성분을 2,4-DNPH(2,4-dinitrophenylhydrazine) 유도체를 포함한 아세토니트릴 용액에 포집한 후 HPLC (High Performance Liquid Chromatography)를 사용하여 분석 한 결과를 나타내었다.  In Table 4, after mixing two cigarettes in the same manner as above, the carbonyl component produced while smoking under the conditions of ISO 4387 / 1000E was collected in an acetonitrile solution containing 2,4-DNPH (2,4-dinitrophenylhydrazine) derivative. The results were analyzed using HPLC (High Performance Liquid Chromatography).

표 5에는 상기 제조한 담배 5본을 ISO 4387/1000E 의 조건으로 흡연시키면서 생성되는 유기휘발성(VOCs) 성분을 내부 표준용액 200μl를 포함한 메탄올 용액 20mL에 포집한 후 기체크로마토그래프-질량분석기(Gas chromatography-Mass spectrometry, Agilent Technologies, 6890N Network GC system)를 사용하여 분석 한 결과를 나타내었다.In Table 5, the organic volatile components (VOCs) generated while smoking the five cigarettes prepared under ISO 4387 / 1000E were collected in 20 mL of a methanol solution containing 200 μl of an internal standard solution, followed by gas chromatography-mass spectrometry. The results were analyzed using Mass spectrometry (Agilent Technologies, 6890N Network GC system).

표 6에는 상기 제조한 담배 5본을 ISO 4387/1000E의 조건으로 흡연시키면서 생성되는 암모니아 성분을 0.1M 사과산을 첨가한 30mL 수용액에 포집한 후 이온교환 크로마토그래피(Ion chromatography Cionex Corp. Dionex DX-500 ion chromatography)를 사용하여 분석 한 결과와 상기 제조한 담배 5본을 ISO 4387/1000E 의 조건으로 흡연시키면서 생성되는 HCN 성분을 드라이 아이스-아세톤을 넣은 듀바 프라스크에 50ml의 메탄올을 넣은 트랩을 이중으로 연결하여 포집한 후 UV Spctrophotometer를 사용하여 분석한 결과를 수록하였다. Table 6 The five cigarettes prepared above were collected by smoking under the conditions of ISO 4387 / 1000E and collected in a 30 mL aqueous solution containing 0.1 M malic acid, followed by ion exchange chromatography (Ion chromatography Cionex Corp. Dionex DX-500 ion chromatography). The result of analysis using and smoking the prepared five cigarettes under the condition of ISO 4387 / 1000E was collected by connecting a trap containing 50ml of methanol to Duba Frask with dry ice-acetone in duplicate. After UV The analysis results using the Spctrophotometer were included.

표 7 에는 담배 5본을 ISO 4387/1000E의 조건으로 흡연시키면서 생성되는 phenol 성분을 1%(w/w) 초산 수용액에 포집한 후 HPLC (High Performance Liquid Chromatography, Waters, Alliance 2695 separation module)를 사용하여 분석 한 결과를 나타내었다.Table 7 captures 5 cigarettes under the conditions of ISO 4387 / 1000E, collects phenol components in 1% (w / w) acetic acid solution, and then uses HPLC (High Performance Liquid Chromatography, Waters, Alliance 2695 separation module). The analysis results are shown.

일반 연기성분 이행량General smoke content shift 구분division 타르(mg/cig.)Tar (mg / cig.) 니코틴(mg/cig.)Nicotine (mg / cig.) CO(mg/cig.)CO (mg / cig.) 실시예 1Example 1 5.55.5 0.490.49 6.46.4 실시예 2Example 2 5.35.3 0.480.48 6.26.2 실시예 3Example 3 5.25.2 0.480.48 5.85.8 비교예 1Comparative Example 1 5.85.8 0.520.52 6.36.3 비교예 2Comparative Example 2 5.85.8 0.550.55 6.26.2 비교예 3Comparative Example 3 5.55.5 0.500.50 6.66.6 비교예 4Comparative Example 4 5.35.3 0.500.50 6.16.1 대조구 1Control 1 5.45.4 0.520.52 6.26.2

카르보닐 성분 이행량 및 전체 감소율(μg/cig.)Carbonyl content amount and total reduction rate (μg / cig.) 구분division Form- aldehydeForm- aldehyde Acet- aldehydeAcet-aldehyde AcetoneAcetone AcroleinAcrolein Propion- aldehydePropion-aldehyde Croton- aldehydeCroton- aldehyde M.E.KM.E.K Butyr- aldehydeButyr- aldehyde Total Total 감소율 (%)Reduction Rate (%) 실시예 1Example 1 6.266.26 55.8955.89 36.5536.55 0.000.00 2.342.34 1.191.19 1.781.78 1.471.47 105.5105.5 75.8 75.8 실시예 2Example 2 7.3 7.3 108.8 108.8 67.3 67.3 3.2 3.2 6.0 6.0 5.7 5.7 10.7 10.7 6.5 6.5 215.5 215.5 50.5 50.5 실시예 3Example 3 7.037.03 65.365.3 34.8534.85 3.83.8 5.25.2 6.236.23 6.86.8 6.56.5 135.7135.7 68.8 68.8 비교예 1Comparative Example 1 8.8 8.8 142.6 142.6 129.2 129.2 16.7 16.7 12.8 12.8 6.2 6.2 15.3 15.3 8.2 8.2 339.8 339.8 21.9 21.9 비교예 2Comparative Example 2 10.7 10.7 194.5 194.5 162.5 162.5 25.1 25.1 19.7 19.7 9.6 9.6 23.9 23.9 12.3 12.3 458.3 458.3 -5.3 -5.3 비교예 3Comparative Example 3 11.2 11.2 244.8 244.8 191.8 191.8 25.5 25.5 21.5 21.5 10.1 10.1 25.6 25.6 13.6 13.6 544.2 544.2 -25.0 -25.0 비교예 4Comparative Example 4 7.1 7.1 154.7 154.7 121.2 121.2 16.1 16.1 13.6 13.6 6.4 6.4 16.2 16.2 8.6 8.6 343.9 343.9 21.0 21.0 대조구 1Control 1 9.0 9.0 195.9 195.9 153.5 153.5 20.4 20.4 17.2 17.2 8.1 8.1 20.5 20.5 10.9 10.9 435.3 435.3 0.0 0.0

유기 휘발성 물질(VOCs) 이행량 및 전체 감소율(μg/cig.)Organic Volatile Substances (VOCs) Transfer and Total Decrease (μg / cig.) 구분division 1.3-butadiene1.3-butadiene AcrylonitrileAcrylonitrile IsopreneIsoprene BenzeneBenzene TolueneToluene TotalTotal 감소율(%)% Reduction 실시예 1Example 1 5.55.5 4.54.5 31.631.6 2.72.7 2.72.7 47.047.0 77.077.0 실시예 2Example 2 10.210.2 7.87.8 57.257.2 9.89.8 10.610.6 95.695.6 53.353.3 실시예 3Example 3 5.85.8 4.14.1 45.445.4 2.52.5 4.54.5 62.362.3 69.669.6 비교예 1Comparative Example 1 19.919.9 7.97.9 95.095.0 15.515.5 17.417.4 155.7155.7 23.923.9 비교예 2Comparative Example 2 25.225.2 13.113.1 136.2136.2 18.718.7 26.126.1 219.3219.3 -7.2-7.2 비교예 3Comparative Example 3 28.728.7 13.913.9 148.9148.9 24.424.4 28.328.3 244.2244.2 -19 -19 비교예 4Comparative Example 4 17.117.1 8.48.4 97.897.8 13.213.2 17.917.9 154.4154.4 24.624.6 대조구 1Control 1 23.723.7 12.912.9 124.5124.5 19.319.3 24.324.3 204.7204.7 0.00.0

HCN과 Ammonia 이행량 및 전체 감소율(μg/cig.)HCN and Ammonia migration and overall reduction (μg / cig.) 구분division HCNHCN 암모니아ammonia HCN 감소율HCN reduction rate 암모니아 감소율Ammonia reduction rate 실시예 1Example 1 6.0 6.0 4.1 4.1 81.2 81.2 44.0 44.0 실시예 2Example 2 16.8 16.8 5.1 5.1 47.4 47.4 30.5 30.5 실시예 3Example 3 9.2 9.2 4.3 4.3 71.4 71.4 41.1 41.1 비교예 1Comparative Example 1 25.0 25.0 5.3 5.3 21.9 21.9 27.8 27.8 비교예 2Comparative Example 2 33.7 33.7 5.9 5.9 -5.3 -5.3 20.3 20.3 비교예 3Comparative Example 3 38.0 38.0 9.6 9.6 -18.7 -18.7 -30.8 -30.8 비교예 4Comparative Example 4 22.3 22.3 5.8 5.8 30.4 30.4 21.1 21.1 대조구 1Control 1 32.0 32.0 7.3 7.3 0.0 0.0 0.0 0.0

Phenol성분 이행량 및 전체 감소율(μg/cig.)Phenol Content Transfer and Total Reduction (μg / cig.) 구분division HydroquinoneHydroquinone ResorcinolResorcinol CatecholCatechol PhenolPhenol m+p Cresolm + p Cresol o-Cresolo-Cresol TotalTotal 감소율(%)% Reduction 실시예 1Example 1 25.27225.272 0.8490.849 36.79636.796 5.5455.545 4.6244.624 1.3751.375 74.461 74.461 18.20 18.20 실시예 2Example 2 27.310 27.310 0.900 0.900 37.770 37.770 6.070 6.070 5.000 5.000 1.550 1.550 78.600 78.600 13.65 13.65 실시예 3Example 3 25.620 25.620 0.820 0.820 37.190 37.190 5.620 5.620 4.800 4.800 1.470 1.470 75.520 75.520 17.04 17.04 비교예 1Comparative Example 1 27.650 27.650 0.890 0.890 40.150 40.150 6.550 6.550 5.530 5.530 2.450 2.450 83.220 83.220 8.58 8.58 비교예 2Comparative Example 2 31.03131.031 1.3761.376 48.43348.433 10.97210.972 6.1846.184 2.9232.923 100.919 100.919 -10.86 -10.86 비교예 3Comparative Example 3 31.49631.496 1.2121.212 52.68552.685 10.56210.562 7.2737.273 3.4113.411 106.639 106.639 -17.15 -17.15 비교예 4Comparative Example 4 28.040 28.040 0.960 0.960 39.060 39.060 6.180 6.180 4.860 4.860 1.530 1.530 80.630 80.630 11.42 11.42 대조구 1Control 1 30.100 30.100 0.990 0.990 41.080 41.080 9.390 9.390 6.830 6.830 2.640 2.640 91.030 91.030 0.00 0.00

상기 표 3 내지 7에서 보는 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 담배필터를 사용하여 제조된 담배의 연기성분 이행량을 측정한 결과, 산화제로서 질산을 사용한 경우 질산의 농도를 본 발명의 바람직한 농도 범위 내로 하여 산처리한 후 공기분위기하에서 열처리한 실시예 1 내지 3의 경우 질산의 농도 범위가 본 발명의 범위를 벗어나도록 한 상태에서 산처리한 후 공기분위기하에서 열처리한 비교예 1 및 비교예 2에 비하여 우수한 흡착성능을 보여주고 있음을 확인할 수 있다. As shown in Tables 3 to 7, as a result of measuring the smoke component transition amount of the tobacco produced using the tobacco filter prepared according to the present invention, the concentration of nitric acid in the preferred concentration range of the present invention when nitric acid was used as the oxidant In the case of Examples 1 to 3 heat treated under an air atmosphere after acid treatment, compared to Comparative Example 1 and Comparative Example 2, which were heat treated under an air atmosphere after acid treatment in a state in which the concentration range of nitric acid was outside the range of the present invention. It can be seen that it shows an excellent adsorption performance.

아울러, 실시예 1 내지 3의 경우 종래 일반적인 활성탄을 사용한 대조구 1에 비하여 월등히 향상된 흡착성능을 보여주고 있음을 확인할 수 있다. 특히 저농도의 산처리만 실시한 비교예 3과 공기분위기하에서 열처리만 실시한 비교예 4의 경우 이들의 결과를 합하게 되면 대조구와 유사하거나 대조구보다 떨어지는 결과를 초래하는 것으로 보이는데, 본 발명에 따라 산처리와 공기분위기하에서 열처리를 동시에 실시한 실시예 1 내지 3의 경우 월등히 향상된 결과를 보여주고 있음을 알 수 있으며, 알데히드와 유기 증기상 성분의 경우에는 약 50% 이상 제거율이 상승되었음을 확인할 수 있다. In addition, in the case of Examples 1 to 3 it can be seen that shows a significantly improved adsorption performance compared to the control 1 using the conventional general activated carbon. In particular, in the case of Comparative Example 3, which performed only low concentration acid treatment, and Comparative Example 4, which performed heat treatment only in an air atmosphere, the combination of these results appeared to be similar to or lower than that of the control, according to the present invention. It can be seen that Examples 1 to 3, which were simultaneously subjected to heat treatment under an air atmosphere, showed much improved results, and in the case of aldehyde and organic vapor phase components, the removal rate was increased by about 50% or more.

또, 공기로 열처리만 실시한 비교예 4의 경우 전기한 표 1에서 확인되는 바와 같이 실시예 1에 비하여 비표면적이 높음에도 불구하고 흡착성능이 크게 떨어짐을 알 수 있다. 이것은 표 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 따라 활성탄을 처리하면 관능기의 량이 많아지며, 아울러 도입된 관능기의 흡착성능이 우수해지기 때문이다. In addition, in the case of Comparative Example 4 subjected to heat treatment only with air, it can be seen that although the specific surface area is higher than that of Example 1, as shown in Table 1, the adsorption performance is greatly reduced. This is because when the activated carbon is treated according to the present invention as shown in Table 2, the amount of functional groups increases, and the adsorption performance of the introduced functional groups becomes excellent.

<실시예 4><Example 4>

질산의 농도를 0.2M로 조절한 질산수용액 대신 질산의 농도가 0.2M, 황산의 농도가 0.5M인 혼합산수용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 표면 개질된 활성탄을 얻었다. The surface-modified activated carbon was prepared in the same manner as in Example 1, except that a mixed acid aqueous solution having a nitric acid concentration of 0.2 M and a sulfuric acid concentration of 0.5 M was used instead of an aqueous nitric acid solution having the concentration of nitric acid adjusted to 0.2 M. Got it.

<실시예 5>Example 5

혼합산 수용액에서 황산의 농도를 0.05M로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 실시하여 표면 개질된 활성탄을 얻었다. The surface-modified activated carbon was obtained by the same method as Example 4 except that the concentration of sulfuric acid was adjusted to 0.05 M in the mixed acid aqueous solution.

<실시예 6><Example 6>

혼합산 수용액에서 황산의 농도를 1.0M로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 실시하여 표면 개질된 활성탄을 얻었다. Except that the concentration of sulfuric acid in the mixed acid aqueous solution was adjusted to 1.0M in the same manner as in Example 4 to obtain a surface-modified activated carbon.

<비교예 5>Comparative Example 5

혼합산 수용액에서 황산의 농도를 0.005M로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 실시하여 표면 개질된 활성탄을 얻었다. The surface-modified activated carbon was obtained by the same method as Example 4 except that the concentration of sulfuric acid in the mixed acid aqueous solution was adjusted to 0.005M.

<비교예 6>Comparative Example 6

혼합산 수용액에서 황산의 농도를 2.0M로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 실시하여 표면 개질된 활성탄을 얻었다. A surface-modified activated carbon was obtained in the same manner as in Example 4 except that the concentration of sulfuric acid in the mixed acid aqueous solution was adjusted to 2.0 M.

<실험예 4>Experimental Example 4

상기 실시예 4 내지 6, 비교예 5 및 6에서 제조한 활성탄과, 야자각원료를 수증기 부활법으로 제조한 활성탄(대조구 1)의 표면적분석과 세공부피 및 평균 세공크기를 측정(BET, N2 흡착법)하고 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다. Measurement of surface area and pore volume and average pore size of the activated carbon prepared in Examples 4 to 6 and Comparative Examples 5 and 6 and activated carbon prepared by palm steam raw material (control 1) (BET, N 2) Adsorption method) and the results are shown in Table 8 below.

구분division 비표면적 분석(㎡/g)Specific surface area analysis (㎡ / g) 세공부피Pore volume 평균 세공크기Average pore size 비표면적Specific surface area 미세공 면적Micropore area 외부표면적External surface area (cc/g)(cc / g) (Å)(Å) 실시예 4Example 4 1358 1358 1020 1020 338 338 0.406 0.406 17.40 17.40 실시예 5Example 5 1389 1389 1023 1023 366 366 0.417 0.417 17.50 17.50 실시예 6Example 6 1335 1335 992 992 333 333 0.412 0.412 17.60 17.60 비교예 5Comparative Example 5 1402 1402 1016 1016 386 386 0.421 0.421 17.40 17.40 비교예 6Comparative Example 6 1271 1271 835 835 436 436 0.400 0.400 17.50 17.50 대조구 1Control 1 1484 1484 984 984 500 500 0.393 0.393 17.18 17.18

상기 표 8에서 보는 바와 같이 산처리시 질산화 황산의 혼합산을 사용한 실시예 4 내지 6, 비교예 5 및 비교예 6의 경우 황산의 농도가 높을수록 비표면적이 감소함을 알 수 있는데, 황산의 농도가 가장 높은 비교예 6의 경우 비표면적인 현저하게 감소함을 알 수 있다. 이때, 상기 실시예 4 내지 6의 비표면적을 산처리시 질산만 사용한 실시예 1 내지 3의 비표면적(표 1참조)과 비교하여 보면 전체적으로 약간 비표면적이 감소함을 알 수 있다. As shown in Table 8, in the case of Examples 4 to 6, Comparative Example 5 and Comparative Example 6 using a mixed acid of sulfuric acid nitrate during acid treatment, it can be seen that the specific surface area decreases as the concentration of sulfuric acid is higher. In the case of Comparative Example 6, which has the highest concentration, it can be seen that the specific surface area is significantly reduced. In this case, it can be seen that the specific surface area is slightly reduced as compared with the specific surface areas of Examples 1 to 3 (see Table 1) using only nitric acid during acid treatment.

상기 표 8에서 대조구 1은 전술한 표 1에 나타낸 대조구 1의 표면적분석과 세공부피 및 평균 세공크기를 나타낸 것으로 결과의 비교분석을 용이하게 할 수 있도록 하기 위하여 나타낸 것으로서, 이하의 결과에서도 비교분석을 용이하게 할 수 있도록 대조구 1의 결과를 함께 나타내었다. Control Table 1 in Table 8 shows the surface area analysis and the pore volume and the average pore size of Control 1 shown in Table 1 above to facilitate the comparative analysis of the results. The results of Control 1 are shown together to facilitate this.

<실험예 5>Experimental Example 5

상기 실시예 4 내지 6, 비교예 5 및 6에서 제조한 활성탄과, 야자각원료를 수증기 부활법으로 제조한 활성탄(대조구 1)의 관능기 함유량을 파악하기 위하여 원소분석을 실시하고 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.To analyze the functional group content of the activated carbon prepared in Examples 4 to 6, Comparative Examples 5 and 6, and activated carbon (control 1) prepared by the steam regeneration method, the elemental analysis was performed and the results are shown in the following table. 9 is shown.

구분division 원소함량(%)Elemental content (%) NN CC HH OO 실시예 4Example 4 0.370.37 90.790.7 0.220.22 8.718.71 실시예 5Example 5 0.380.38 91.191.1 0.230.23 8.298.29 실시예 6Example 6 0.330.33 90.590.5 0.210.21 8.968.96 비교예 5Comparative Example 5 0.300.30 91.791.7 0.220.22 7.787.78 비교예 6Comparative Example 6 0.630.63 90.390.3 0.390.39 8.688.68 대조구 1Control 1 0.270.27 94.394.3 0.220.22 5.215.21

상기 표 9에서 보는 바와 같이 활성탄의 표면개질을 위한 산처리시 산화제로 질산을 사용하고 무기산으로 황산을 사용한 경우 관능기(탄소를 제외한 질소와 수소 및 산소) 함유량은 황산의 농도가 높아질수록 높아짐을 알 수 있다. 황산의 농도가 가장 높은 비교예 6의 경우 관능기 함유량이 매우 높음을 알 수 있는데, 전술한 표 8에서 보는 바와 같이 비표면적은 감소하는 문제점이 있다. 이때, 상기 실시예 4 내지 6의 관능기량을 산처리시 질산만 사용한 실시예 1 내지 3의 관능기량(표 2참조)과 비교하여보면 전체적으로 관능기가 증가함을 확인할 수 있다. As shown in Table 9 above, when nitric acid is used as an oxidizing agent and sulfuric acid is used as an oxidizing agent for acid treatment for activated carbon, the content of functional groups (nitrogen, hydrogen and oxygen except carbon) increases as the concentration of sulfuric acid increases. Can be. In the case of Comparative Example 6 having the highest concentration of sulfuric acid, it can be seen that the functional group content is very high. As shown in Table 8, the specific surface area has a problem of decreasing. At this time, when comparing the functional groups of Examples 4 to 6 with the functional groups of Examples 1 to 3 (see Table 2) using only nitric acid during acid treatment, it can be confirmed that the functional groups increase as a whole.

<실험예 6>Experimental Example 6

상기 실시예 4 내지 6, 비교예 5 및 6에서 제조한 활성탄과, 야자각원료를 수증기 부활법으로 제조한 활성탄(대조구 1)을 각각 공지된 이중 필터구조(아세테이트 이중 필터)중 각초부 방향의 토우에 첨가하여 담배필터를 제조하고, 이렇게 제조된 담배필터를 각초와 연결하여 담배를 제조하였다. 이렇게 제조한 담배의 주류연 중 연기성분 분석을 실험예 3과 동일하게 실시하고, 그 결과를 각각 표 10 내지 14에 나타내었다. Activated carbon prepared in Examples 4 to 6, Comparative Examples 5 and 6, and activated carbon (control 1) prepared by steam activating coconut shell raw materials, respectively, in the direction of each grass in the known double filter structure (acetate double filter). Tobacco was added to the tow to prepare a cigarette filter, and the tobacco filter thus prepared was connected to the tobacco to produce tobacco. The smoke component analysis in the mainstream smoke of the tobacco thus prepared was performed in the same manner as in Experiment 3, and the results are shown in Tables 10 to 14, respectively.

일반연기성분 이행량General smoke content 구분division 타르(mg/cig.)Tar (mg / cig.) 니코틴(mg/cig.)Nicotine (mg / cig.) CO(mg/cig.)CO (mg / cig.) 실시예 4Example 4 5.45.4 0.510.51 6.26.2 실시예 5Example 5 5.75.7 0.550.55 6.46.4 실시예 6Example 6 5.65.6 0.540.54 6.66.6 비교예 5Comparative Example 5 5.95.9 0.490.49 6.56.5 비교예 6Comparative Example 6 5.85.8 0.520.52 6.76.7 대조구 1Control 1 5.45.4 0.520.52 6.56.5

카르보닐 성분 이행량 및 전체 감소율(μg/cig.)Carbonyl content amount and total reduction rate (μg / cig.) 구분division Form- aldehydeForm- aldehyde Acet- aldehydeAcet-aldehyde AcetoneAcetone AcroleinAcrolein Propion- aldehydePropion-aldehyde Croton- aldehydeCroton- aldehyde M.E.KM.E.K Butyr- aldehydeButyr- aldehyde Total Total 감소율 (%)Reduction Rate (%) 실시예 4Example 4 5.265.26 25.0125.01 12.5512.55 0.000.00 1.341.34 1.121.12 1.781.78 1.201.20 48.2 48.2 88.9 88.9 실시예 5Example 5 6.126.12 31.8931.89 15.7515.75 0.000.00 1.941.94 2.122.12 2.182.18 1.121.12 61.1 61.1 86.0 86.0 실시예 6Example 6 6.3 6.3 46.2 46.2 19.9 19.9 0.0 0.0 2.2 2.2 1.0 1.0 2.7 2.7 1.4 1.4 79.8 79.8 81.7 81.7 비교예 5Comparative Example 5 6.666.66 48.8948.89 38.5538.55 0.000.00 1.931.93 2.242.24 1.591.59 1.531.53 101.4 101.4 76.7 76.7 비교예 6Comparative Example 6 10.0 10.0 209.3 209.3 161.9 161.9 22.9 22.9 19.2 19.2 9.0 9.0 23.0 23.0 12.2 12.2 467.5 467.5 -7.4 -7.4 대조구 1Control 1 9.0 9.0 195.9 195.9 153.5 153.5 20.4 20.4 17.2 17.2 8.1 8.1 20.5 20.5 10.9 10.9 435.3 435.3 0.0 0.0

유기 휘발성 물질(VOCs) 이행량 및 전체 감소율(μg/cig.)Organic Volatile Substances (VOCs) Transfer and Total Decrease (μg / cig.) 구분division 1.3-butadiene1.3-butadiene AcrylonitrileAcrylonitrile IsopreneIsoprene BenzeneBenzene TolueneToluene TotalTotal 감소율(%)% Reduction 실시예 4Example 4 3.33.3 2.92.9 6.46.4 1.31.3 1.31.3 15.415.4 92.592.5 실시예 5Example 5 4.94.9 3.03.0 10.510.5 2.12.1 2.22.2 22.822.8 88.988.9 실시예 6Example 6 5.25.2 3.63.6 18.418.4 2.22.2 2.32.3 31.831.8 84.484.4 비교예 5Comparative Example 5 6.66.6 4.74.7 34.234.2 2.72.7 3.13.1 51.451.4 74.974.9 비교예 6Comparative Example 6 22.522.5 11.711.7 135.2135.2 20.120.1 28.828.8 218.3218.3 -6.7 -6.7 대조구 1Control 1 23.723.7 12.912.9 124.5124.5 19.319.3 24.324.3 204.7204.7 0.00.0

HCN과 Ammonia 이행량 및 전체 감소율(μg/cig.)HCN and Ammonia migration and overall reduction (μg / cig.) 구분division HCNHCN 암모니아ammonia HCN 감소율HCN reduction rate 암모니아 감소율Ammonia reduction rate 실시예 4Example 4 2.6 2.6 2.5 2.5 91.9 91.9 65.8 65.8 실시예 5Example 5 4.2 4.2 2.6 2.6 86.9 86.9 64.3 64.3 실시예 6Example 6 5.2 5.2 2.8 2.8 83.9 83.9 62.5 62.5 비교예 5Comparative Example 5 6.3 6.3 4.3 4.3 80.1 80.1 41.1 41.1 비교예 6Comparative Example 6 32.3 32.3 7.6 7.6 -1.1 -1.1 -3.8 -3.8 대조구 1Control 1 32.0 32.0 7.3 7.3 0.0 0.0 0.0 0.0

Phenol성분 이행량 및 전체 감소율(μg/cig.)Phenol Content Transfer and Total Reduction (μg / cig.) 구분division HydroquinoneHydroquinone ResorcinolResorcinol CatecholCatechol PhenolPhenol m+p Cresolm + p Cresol o-Cresolo-Cresol TotalTotal 감소율(%)% Reduction 실시예 4Example 4 23.540 23.540 0.820 0.820 35.000 35.000 4.640 4.640 3.920 3.920 1.120 1.120 69.040 69.040 24.16 24.16 실시예 5Example 5 24.330 24.330 0.800 0.800 35.950 35.950 4.430 4.430 3.820 3.820 1.120 1.120 70.450 70.450 22.61 22.61 실시예 6Example 6 24.490 24.490 0.820 0.820 36.590 36.590 5.710 5.710 4.530 4.530 1.500 1.500 73.640 73.640 19.10 19.10 비교예 5Comparative Example 5 25.270 25.270 0.850 0.850 37.800 37.800 5.540 5.540 4.630 4.630 1.370 1.370 75.460 75.460 17.10 17.10 비교예 6Comparative Example 6 27.680 27.680 0.890 0.890 38.570 38.570 8.100 8.100 6.030 6.030 2.160 2.160 83.430 83.430 8.35 8.35 대조구 1Control 1 30.100 30.100 0.990 0.990 41.080 41.080 9.390 9.390 6.830 6.830 2.640 2.640 91.030 91.030 0.00 0.00

상기 표 10 내지 14에서 보는 바와 같이 본 발명에 따라 제조된 담배필터를 사용하여 제조된 담배의 연기성분 이행량을 측정한 결과, 활성탄 처리용액으로 질산과 황산의 혼합산을 사용한 경우 본 발명의 바람직한 황산 농도 범위 내에서 산처리한 후 공기분위기하에서 열처리한 실시예 4 내지 6는 황산의 농도범위를 벗어나도록 한 상태에서 산처리한 후 공기분위기하에서 열처리한 비교예 5 및 비교예 6에 비하여 우수한 흡착성능을 보여주고 있음을 확인할 수 있다. As shown in Tables 10 to 14, when the smoke component transition amount of the tobacco manufactured using the tobacco filter prepared according to the present invention was measured, a mixed acid of nitric acid and sulfuric acid was used as the activated carbon treatment solution. Examples 4 to 6, which were heat treated under an air atmosphere after acid treatment in the concentration range of sulfuric acid, had excellent adsorption compared to Comparative Examples 5 and 6, which were heat treated under an air atmosphere after acid treatment in a condition that the sulfuric acid concentration was outside the concentration range. You can see that it shows performance.

특히, 실시예 1 내지 3의 경우 종래 일반적인 활성탄을 사용한 대조구 1에 비하여 월등히 향상된 흡성성능을 보여주고 있음을 확인할 수 있는데, 알데히드와 유기 증기상 성분의 경우에는 약 70% 이상 제거율이 상승되었음을 확인할 수 있다. In particular, in Examples 1 to 3 it can be seen that shows a significantly improved absorption performance compared to the control 1 using the conventional general activated carbon, in the case of aldehydes and organic vapor phase components can be confirmed that the removal rate is increased by about 70% or more. have.

이때, 상기 실시예 4 내지 6에서 제조된 담배필터를 사용하여 제조된 담배의 연기성분 이행량과 산처리시 질산만 사용한 실시예 1 내지 3에서 제조된 담배필터를 사용하여 제조된 담배의 연기성분 이행량(표 3 내지 7)과 비교하여보면 전체적으로 그 흡성성능 효과가 상승한 것을 확인할 수 있다. 따라서 산처리시 산화제로 저농도의 질산을 사용함과 아울러 무기산으로 황산을 혼합하여 사용하는 것이 저농도의 질산만을 사용하여 처리한 것에 비하여 우수한 효과를 보임을 확인할 수 있다. At this time, the smoke component of the tobacco produced using the tobacco filter prepared in Examples 4 to 6 and the smoke component of the tobacco manufactured using the tobacco filter prepared in Examples 1 to 3 using only nitric acid during acid treatment Comparing with the transfer amount (Tables 3 to 7), it can be seen that the absorption performance effect increased as a whole. Therefore, it can be seen that the use of nitric acid at low concentration as an oxidant and the use of sulfuric acid as an inorganic acid at the acid treatment show superior effects compared to the treatment using only low concentration of nitric acid.

<실시예 7><Example 7>

야자각 원료를 수증기 부활법이 아닌 약품 부활법으로 제조한 15∼80메쉬의 활성탄을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 표면 개질된 활성탄을 얻었다. The surface-modified activated carbon was obtained in the same manner as in Example 1, except that 15-80 mesh activated carbon prepared by the chemical activation method was used instead of the steam activation method.

<비교예 7>Comparative Example 7

야자각 원료를 약품 부활법으로 제조한 15∼80메쉬의 활성탄을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 3과 동일한 방법으로 실시하여 표면 개질된 활성탄을 얻었다. A surface-modified activated carbon was obtained in the same manner as in Comparative Example 3, except that 15-80 mesh activated carbon prepared by the chemical activation method was used.

<비교예 8><Comparative Example 8>

야자각 원료를 약품 부활법으로 제조한 15∼80메쉬의 활성탄을 사용한 것을 제외하고는 상기 비교예 4와 동일한 방법으로 실시하여 표면 개질된 활성탄을 얻었다. A surface-modified activated carbon was obtained in the same manner as in Comparative Example 4, except that 15-80 mesh of activated carbon prepared by the chemical activation method was used.

<실험예 7>Experimental Example 7

상기 실시예 7과, 비교예 7 및 비교예 8에서 제조한 활성탄과, 야자각 원료를 약품 부활법으로 제조한 활성탄(대조구 2)의 표면적분석과 세공부피 및 평균 세공크기를 측정(BET, N2 흡착법)하고 그 결과를 하기 표 15에 나타내었다. Surface area analysis and pore volume and average pore size of the activated carbon prepared in Example 7, Comparative Example 7 and Comparative Example 8, and activated carbon (control control 2) prepared by coconut shell raw material by chemical activation method (BET, N 2 adsorption method) and the results are shown in Table 15 below.

구분division 비표면적 분석(㎡/g)Specific surface area analysis (㎡ / g) 세공부피Pore volume 평균 세공크기Average pore size 비표면적Specific surface area 미세공 면적Micropore area 외부표면적External surface area (cc/g)(cc / g) (Å)(Å) 실시예 7Example 7 1399 1399 490 490 909 909 0.208 0.208 24.08 24.08 비교예 7Comparative Example 7 1325 1325 434 434 891 891 0.219 0.219 23.63 23.63 비교예 8Comparative Example 8 1306 1306 394 394 912 912 0.205 0.205 24.08 24.08 대조구 2Control 2 1537 1537 314 314 1243 1243 0.192 0.192 25.82 25.82

표 15에서 실시예 7은 수증기부활법으로 제조된 활성탄이 아닌 약품부활법을 제조된 활성탄을 사용하여 산처리후에 공기분위기하에서 열처리하여 표면개질한 것이고, 비교예 7은 산처리만 실시한 경우, 비교예 8은 공기로 열처리만 실시한 경우에 해당되는 것이다. 비교예 7과 비교예 8은 실시예 7에 비하여 낮은 비표면적을 보여주고 있다. In Table 15, Example 7 is a surface modified by heat treatment in an air atmosphere after the acid treatment using the activated carbon prepared by the chemical revival method, not activated carbon prepared by the steam regeneration method, Comparative Example 7 is compared with the case of the acid treatment only, Example 8 corresponds to the case where only heat treatment with air is performed. Comparative Example 7 and Comparative Example 8 show a lower specific surface area than Example 7.

<실험예 8>Experimental Example 8

상기 실시예 7과, 비교예 7 및 비교예 8에서 제조한 활성탄과, 야자각 원료를 약품 부활법으로 제조한 활성탄(대조구 2)의 관능기 함유량을 파악하기 위하여 원소분석을 실시하고 그 결과를 하기 표 16에 나타내었다.In order to grasp the functional group content of the activated carbon prepared in Example 7, Comparative Example 7 and Comparative Example 8, and activated carbon (control control 2) produced by the coconut shell raw material by the chemical revitalization method, the elemental analysis was performed and the results are as follows. Table 16 shows.

구분division 원소함량(%)Elemental content (%) NN CC HH OO 실시예 7Example 7 0.180.18 91.591.5 0.240.24 8.088.08 비교예 7Comparative Example 7 0.290.29 91.691.6 0.350.35 7.767.76 비교예 8Comparative Example 8 0.160.16 92.492.4 0.230.23 7.217.21 대조구 2Control 2 0.160.16 93.893.8 0.240.24 5.805.80

상기 표 16에서 보는 바와 같이 약품부활법을 제조된 활성탄을 사용하여 산처리후에 공기분위기하에서 열처리한 실시예 7의 경우 산처리만 실시한 비교예 7과, 공기로 열처리만 실시한 비교예 8에 비하여 관능기(탄소를 제외한 질소와 수소 및 산소) 함유량이 많음을 확인할 수 있다. As shown in Table 16, in the case of Example 7 heat treated under an air atmosphere after acid treatment using activated carbon prepared by chemical reactivation, the functional group was compared with Comparative Example 7 subjected to acid treatment only and Comparative Example 8 subjected to air treatment only. It can be confirmed that the content of (nitrogen, hydrogen and oxygen except carbon) is high.

<실험예 9>Experimental Example 9

상기 실시예 7과, 비교예 7 및 비교예 8에서 제조한 활성탄과, 야자각 원료를 약품 부활법으로 제조한 활성탄(대조구 2)을 각각 공지된 이중 필터구조(아세테이트 이중 필터)중 각초부 방향의 토우에 첨가하여 담배필터를 제조하고, 이렇게 제조된 담배필터를 각초와 연결하여 담배를 제조하였다. 이렇게 제조한 담배의 주류연 중 연기성분 분석을 실험예 3과 동일하게 실시하고, 그 결과를 각각 표 17 내지 21에 나타내었다.Activated carbon prepared in Example 7, Comparative Example 7 and Comparative Example 8, and activated carbon (Control 2) manufactured by the method of chemical activation of coconut shell raw material, respectively, in the direction of each grass in the known double filter structure (acetate double filter) Tobacco was added to the tow to prepare a cigarette filter, and the tobacco filter thus prepared was connected to the tobacco to produce tobacco. The smoke component analysis in the mainstream smoke of the tobacco thus prepared was performed in the same manner as in Experiment 3, and the results are shown in Tables 17 to 21, respectively.

일반연기성분 이행량General smoke content 구분division 타르(mg/cig.)Tar (mg / cig.) 니코틴(mg/cig.)Nicotine (mg / cig.) CO(mg/cig.)CO (mg / cig.) 실시예 7Example 7 5.65.6 0.490.49 6.26.2 비교예 7Comparative Example 7 5.35.3 0.470.47 6.16.1 비교예 8Comparative Example 8 5.55.5 0.480.48 6.36.3 대조구 2Control 2 5.65.6 0.540.54 6.06.0

카르보닐 성분 이행량 및 전체 감소율(μg/cig.)Carbonyl content amount and total reduction rate (μg / cig.) 구분division Form- aldehydeForm- aldehyde Acet- aldehydeAcet-aldehyde AcetoneAcetone AcroleinAcrolein Propion- aldehydePropion-aldehyde Croton- aldehydeCroton- aldehyde M.E.KM.E.K Butyr- aldehydeButyr- aldehyde Total Total 감소율 (%)Reduction Rate (%) 실시예 7Example 7 13.8 13.8 102.9 102.9 78.3 78.3 10.4 10.4 8.8 8.8 4.1 4.1 10.5 10.5 5.6 5.6 234.2 234.2 61.5 61.5 비교예 7Comparative Example 7 16.9 16.9 326.5 326.5 263.2 263.2 31.7 31.7 25.3 25.3 10.3 10.3 23.2 23.2 15.3 15.3 712.4 712.4 -17.1 -17.1 비교예 8Comparative Example 8 15.8 15.8 218.5 218.5 158.2 158.2 12.9 12.9 10.8 10.8 5.1 5.1 12.9 12.9 6.9 6.9 441.0 441.0 27.5 27.5 대조구 2Control 2 14.7 14.7 277.7 277.7 208.3 208.3 32.2 32.2 22.5 22.5 11.9 11.9 26.9 26.9 14.2 14.2 608.4 608.4 0.0 0.0

유기 휘발성 물질(VOCs) 이행량 및 전체 감소율(μg/cig.)Organic Volatile Substances (VOCs) Transfer and Total Decrease (μg / cig.) 구분division 1.3-butadiene1.3-butadiene AcrylonitrileAcrylonitrile IsopreneIsoprene BenzeneBenzene TolueneToluene TotalTotal 감소율(%)% Reduction 실시예 7Example 7 11.811.8 7.17.1 55.455.4 7.57.5 12.512.5 94.394.3 65.465.4 비교예 7Comparative Example 7 32.132.1 21.221.2 189.2189.2 26.226.2 35.235.2 303.9303.9 -11 -11 비교예 8Comparative Example 8 19.819.8 12.912.9 122.3122.3 16.516.5 19.519.5 191.0191.0 30.030.0 대조구 2Control 2 31.431.4 17.217.2 168.6168.6 23.723.7 31.831.8 272.7272.7 0.00.0

HCN과 Ammonia 이행량 및 전체 감소율(μg/cig.)HCN and Ammonia migration and overall reduction (μg / cig.) 구분division HCNHCN 암모니아ammonia HCN 감소율HCN reduction rate 암모니아 감소율Ammonia reduction rate 실시예 7Example 7 16.3 16.3 4.9 4.9 61.7 61.7 26.4 26.4 비교예 7Comparative Example 7 39.8 39.8 6.4 6.4 6.5 6.5 4.0 4.0 비교예 8Comparative Example 8 33.2 33.2 5.9 5.9 22.1 22.1 11.8 11.8 대조구 2Control 2 42.6 42.6 6.7 6.7 0.0 0.0 0.0 0.0

Phenol성분 이행량 및 전체 감소율(μg/cig.)Phenol Content Transfer and Total Reduction (μg / cig.) 구분division HydroquinoneHydroquinone ResorcinolResorcinol CatecholCatechol PhenolPhenol m+p Cresolm + p Cresol o-Cresolo-Cresol TotalTotal 감소율(%)% Reduction 실시예 7Example 7 10.48310.483 0.6380.638 18.80218.802 4.8214.821 3.4983.498 1.7291.729 39.971 39.971 55.21 55.21 비교예 7Comparative Example 7 33.72833.728 1.0371.037 44.252844.2528 10.04310.043 5.7925.792 3.5593.559 98.412 98.412 -10.28 -10.28 비교예 8Comparative Example 8 22.54922.549 0.8450.845 37.63637.636 8.8928.892 5.6275.627 2.1282.128 77.677 77.677 12.96 12.96 대조구 2Control 2 29.32929.329 0.9550.955 40.52440.524 9.0599.059 6.8296.829 2.5432.543 89.239 89.239 0.00 0.00

상기 표 17 내지 21에서 보는 바와 같이 약품부활법으로 제조된 활성탄을 원료로 사용하여 산처리와 공기로 열처리를 실시한 실시예 7의 경우 산처리만 실시한 비교예 7과 공기로 열처리만 실시한 비교예 8에 비하여 월등하게 향상된 흡착성능을 보여주고 있음을 알 수 있다. 뿐만 아니라 실시예 7의 경우 대조구 2에 비하여 월등히 향상된 흡착성능을 보여주고 있음을 확인할 수 있다. As shown in Tables 17 to 21, in Example 7, which was treated with acid treatment and air using activated carbon prepared by chemical reactivation as a raw material, Comparative Example 7 which was subjected to acid treatment only and Comparative Example 8 which was subjected to heat treatment only with air It can be seen that it shows a much improved adsorption performance compared to. In addition, in the case of Example 7, it can be seen that it shows a significantly improved adsorption performance compared to the control 2.

약품부활법을 제조된 활성탄을 이용한 경우에도 저농도의 산처리만 실시한 비교예 7과 공기분위기하에서 열처리만 실시한 비교예 8의 경우 이들의 결과를 합하게 되면 대조구와 유사한 결과를 보이지만 실질적으로 본 발명에 따라 산처리와 공기분위기하에서 열처리를 동시에 실시한 실시예 7의 경우 대조구에 비하여 월등히 향상된 결과를 보여주고 있음을 확인할 수 있다. 따라서 원료에 상관없이 본 발명에 따라 산처리와 공기로 열처리를 동시에 실시하게 되면 흡착성능 향상효과를 얻을 수 있다. Even in the case of using activated carbon prepared by chemical reactivation, Comparative Example 7, which performed only low concentration acid treatment, and Comparative Example 8, which performed heat treatment only under an air atmosphere, showed similar results to those of the control, but in practically the present invention, As a result, Example 7, which was subjected to heat treatment under acid treatment and air atmosphere at the same time, showed much better results than the control. Therefore, if the acid treatment and heat treatment are performed simultaneously with air according to the present invention regardless of the raw material, it is possible to obtain the effect of improving the adsorption performance.

또한 상기 실시예 7을 수증기 부활법으로 제조한 활성탄을 원료로 한 실시예1과 비교하여 보았을 때 미세공이 적으므로 HCN, 알데히드류 및 유기 증기상 물질들에 대한 흡착능은 낮았지만, 휘발성이 높고 분자가 큰 Phenol성분들의 제거능은 높은 것으로 나타났다. 이것은 약품부활법으로 제조한 활성탄이 미세공보다는 2~50nm 크기의 중세공이 많이 발달되어 있기 때문에 큰분자의 흡착에 유리하며 특히 표면개질에 의해 그 효과가 월등이 높아지는 것으로 보여진다. In addition, when compared to Example 1 using activated carbon produced by the steam activating method as a raw material, the fine pores were low, so the adsorption capacity for HCN, aldehydes and organic vapor phase materials was low, but the volatility was high. The removal ability of the large Phenol components was found to be high. This is because activated carbon produced by the chemical revival method has a lot of 2 ~ 50nm sized mesopores are developed rather than micropores, it is advantageous to the adsorption of large molecules, especially the surface effect is shown to increase the superiority.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 담배연기나 공기 중 기체상 물질들의 물리흡착에 기여하는 비표면적, 세공크기 이외에 활성탄소를 구성하는 주 원자인 탄소 고리에 결합되어 있는 표면관능기를 도입함과 아울러 다변화시킴으로서 일반 첨착 활성탄에서 발생하는 첨착 물질의 이행과 비표면적 저하를 막을 수 있으며, 마이크로웨이브 및 단순한 공기에 의한 산화 반응 등으로 제조한 활성탄에 비하여 표면관능기의 양을 증가시켜 이들에 의한 담배 연기 중 유해한 기체상 물질들과의 반응성이 높아, 동일한 비표면적과 세공크기 및 세공부피에서도 기체상 성분의 흡착능력이 월등히 향상된 활성탄의 표면처리방법을 제공하는 유용한 효과가 있다.As described above, the present invention introduces a variety of surface functional groups bound to carbon rings, which are the main atoms constituting activated carbon, in addition to specific surface area and pore size that contribute to physical adsorption of tobacco smoke or gaseous substances in the air. By preventing the migration of impregnated substances and lowering specific surface area of ordinary impregnated activated carbon, it increases the amount of surface functional groups compared to activated carbon prepared by microwave and simple air oxidation, which is harmful to tobacco smoke. The high reactivity with gaseous materials has a useful effect of providing a surface treatment method of activated carbon with the same specific surface area, pore size, and pore volume.

Claims (13)

활성탄의 표면개질 방법에 있어서, In the surface modification method of activated carbon, 산화제로 질산이 0.01∼0.5M의 저농도로 함유된 처리용액 또는 산화제로 질산이 0.01∼0.5M의 저농도로 함유되고 무기산으로 황산이 0.01∼1.0M의 농도로 함유된 처리용액에 활성탄을 침지한 후 50∼100℃에서 1∼72시간 동안 반응시키고, pH가 3∼6이 되도록 증류수로 세척한 다음 80∼150℃에서 건조하여 활성탄의 표면에 관능기를 도입하고, 상기 관능기가 도입된 활성탄에 적어도 10% 이상의 산소를 함유하는 기체를 공급하면서 300∼500℃로 0.5∼4시간 동안 산화시켜 활성탄의 표면에 도입된 관능기를 변환시키는 것을 특징으로 하는 활성탄의 표면개질 방법. After immersing activated carbon in a treating solution containing a low concentration of 0.01 to 0.5 M as an oxidizing agent or a treating solution containing a low concentration of 0.01 to 0.5 M as an oxidizing agent and a sulfuric acid containing a concentration of 0.01 to 1.0 M as an inorganic acid. Reaction was performed at 50 to 100 ° C. for 1 to 72 hours, washed with distilled water to a pH of 3 to 6, and then dried at 80 to 150 ° C. to introduce functional groups on the surface of activated carbon, and at least 10 to activated carbon into which the functional groups were introduced. A method of surface modification of activated carbon, characterized by converting functional groups introduced on the surface of activated carbon by oxidizing at 300 to 500 ° C. for 0.5 to 4 hours while supplying a gas containing at least oxygen. 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 처리용액이 산화제로 질산이 0.01∼0.5M의 저농도로 함유된 것임을 특징으로 하는 활성탄의 표면개질 방법. Surface treatment method of activated carbon, characterized in that the treatment solution is contained in a low concentration of nitric acid 0.01 ~ 0.5M as an oxidizing agent. 삭제delete 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 처리용액이 산화제로 질산이 0.01∼0.5M의 저농도로 함유되고 무기산으로 황산이 0.01∼1.0M의 농도로 함유된 것임을 특징으로 하는 활성탄의 표면개질 방법. The treatment solution is a surface modification method of activated carbon, characterized in that the nitric acid is contained in a low concentration of 0.01 to 0.5M as an oxidizing agent and sulfuric acid in a concentration of 0.01 to 1.0M as an inorganic acid. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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