KR101512562B1

KR101512562B1 - 플라타너스낙엽을 활용한 바이오매스 흡착제의 제조방법

Info

Publication number: KR101512562B1
Application number: KR1020130098481A
Authority: KR
Inventors: 박영성; 유영국; 오형상; 김정환
Original assignee: 대전대학교 산학협력단
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2015-04-16
Also published as: KR20150021610A

Abstract

본 발명은 플라타너스낙엽을 건조시키고, 생성된 낙엽 건조물을 탄화시키며, 생성된 낙엽탄화물을 질소와 수증기를 일정한 속도로 공급하면서 700℃ 내지 900℃의 온도로 1시간 내지 3시간동안 활성처리하여 낙엽활성화물을 수득함을 특징으로 하는, 바이오매스 흡착제의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 플라타너스낙엽을 활용한 바이오매스 흡착제 및 이로부터 황화수소(H₂S) 가스의 처리에 관한 것이다.

Description

플라타너스낙엽을 활용한 바이오매스 흡착제의 제조방법{A PROCESS FOR PRODUCING BIOMASS ADSORBENT FROM PLATANUS LEAVES}

본 발명은 환경산업에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 첫 번째 관점은 플라타너스낙엽으로부터 바이오매스 흡착제를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 두 번째 관점은 상기 방법에 의해 제조된 바이오매스 흡착제에 관한 것이다. 본 발명의 세 번째 관점은 상기 방법에 의해 제조된 바이오매스 흡착제에 의한 황화수소(H₂S) 가스의 처리에 관한 것이다.

산업의 발전과 경제규모의 팽창에 따라 에너지소비가 크게 증가되는 가운데 대기오염물질배출이 크게 늘어나면서 심각한 환경문제를 야기하고 있다. 이중에서 황화수소(H₂S)는 계란 썩는 냄새가 나는 무색의 유독한 기체로서 인체의 위장이나 폐에 흡수되어 질식, 폐 질환, 신경중추마비 등을 발생시키고 있다. H₂S 가스는 폐기물 매립장, 석유 정제업, 펄프공업, 도시가스 제조업, 암모니아공업, 하수처리장 등 다양한 곳에서 발생하고 있으며, 이를 처리하기 위하여 심냉법, 흡수법, 막분리법, 흡착법 등 여러 가지 처리방법이 제시되었다 (이창근, 한근희, 배달희, 조성호, 박영성(1994) IGCC용 고온건식 탈황시스템 개발, 한국전력공사 기술연구원, 연구보고서, KRC-92G-T05, pp.420).

상기 H₂S 가스 처리방법 중 심냉법은 분리된 가스의 액화에 필요한 동력비의 과다로 경제성이 취약한 편이며, 흡수법의 경우도 장기간 운전에 따른 흡수액의 손실, 흡수액의 흡수 성능저하 및 재료의 부식문제가 아직 완전히 해결되지 못한 상태이므로 공정상의 문제점과 함께 흡수액을 이송하기 위한 동력비의 부담도 경제성을 취약하게 하는 원인이 되고 있다. 또한, 막분리법은 분리를 목적으로 하는 성분에 대한 선택성, 분리속도 및 내구성에 대한 개선이 필요한 차세대 분리법으로 고려되고 있다 (Koros W. J. (1991) Adsorption/Desorption Technology, Proceeding for Separation of Fluid Mixtures, The University of Texas at Austin, College of Engineering, Feb. 4-8th).

또한 H₂S 가스 흡착법은 흡수법에 비하여 재료의 부식, 흡수액 이송을 위한 동력비의 부담이 없어 상용화 공정에 많이 적용되고 있다. 기존의 흡착제로 많이 사용되는 활성탄은 높은 기계적 강도, 넓은 비표면적을 가진 고체로 악취물질을 분자 간 인력(引力)이나 정전기력으로 표면에 흡착시켜 제거하는데 큰 역할을 해왔으며, 산업적으로 많이 적용되고 있다. 흡착제로는 일반활성탄 및 첨착활성탄 등이 개발되어 사용되고 있으나, 활성탄의 경우 원료물질의 수입에 의해 제조단가가 높아, 경제적인 측면에서 제조단가가 저렴하고 성능이 우수한 흡착제의 개발이 절실히 요구되고 있다 (조기철, 임주원, 조상원, 송주석, 오광중(1999) Na₂CO₃ 첨착활성탄을 이용한 H₂S 제거에 관한 연구(I), 대한환경공학회지, 21(11), pp. 2003~2025).

한편, 도심지 가로수낙엽은 폐기물로 방치되어 미관을 해치고 효율적인 처리문제로 골치를 앓고 있는 실정이다. 서울시의 경우 매년 30,000톤이 발생되어 이중 58%인 17,400톤이 폐기되고, 농가 무상제공 30%, 퇴비화 9%, 기타 3%를 차지하고 있다. 경기도 안산시의 경우 가로수낙엽 2,400여톤을 자연친화적인 비료로 재활용하는 사업을 추진한 바 있으며(환경일보, 2011), 포항시를 비롯한 몇몇 지자체에서 퇴비원료로 활용하는 방안을 추진하고 있으나 소비량이 아주 적은 편이며, 좀더 부가가치가 높은 환경소재분야로의 활용이 절실히 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 H₂S 가스의 흡착법에 사용되 온 기존 활성탄의 대체제로서 폐기물로 방치되 온 가로수의 플라타너스 낙엽을 활용하여 새로운 흡착제를 개발하고 이 흡착제를 이용하여 유해한 H₂S 가스를 효율적으로 처리하는데 있다.

본 발명자들은 플라타너스낙엽을 활용한 악취저감용 흡착소재개발을 위해 각종 플라타너스낙엽을 소재로 하여 특정 활성화처리의 과정을 거쳐 흡착제를 제조하였으며, BET분석, SEM등을 이용한 물성분석과 회분식의 흡착평형실험을 통한 소재별 흡착특성을 고찰하였다.

본 발명에 따라 각종 낙엽중에서 플라타너스낙엽을 소재로 하여 특정 활성처리하여 제조한 바이오매스 흡착제를 대상으로 물성분석과 황화수소 흡착평형실험을 실시하였다. 그 결과, 질소가스와 수증기를 이용한 플라타너스 낙엽의 활성처리 과정에서 온도 및 시간이 증가할 수록 수증기-탄소 화학반응에 의해 내부기공이 커지면서 비표면적이 증가되고 플라타너스 낙엽을 소재로 한 바이오매스 흡착제의 황화수소 평형흡착능은 활성탄 대비 90%를 상회하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 흡착능은 본 발명자들의 이전 연구 결과와 대비하여 예상밖으로 상당히 향상된 결과이다 (참조: 백진화, 남기일, 김민기, 박영성 (2011), 낙엽소재를 활용하여 제조한 흡착제의 H₂S 흡착특성에 관한 연구, 폐기물학회지; 유영국, 신상중, 박영성 (2012), 낙엽을 이용하여 제조한 흡착제의 H₂S 흡착특성에 관한 연구, 폐기물학회지 - 이들 두 문헌의 전체 내용은 본 원에 참고로 원용된다). 또한, 본 발명에 따라 플라타너스 건조낙엽의 특정 활성처리과정을 거치면서 얻을 수 있는 바이오매스 흡착제의 수율은 20~30%에 해당되는 것으로 밝혀졌다. 위 결과에 따라, 본 발명의 방법에 의해 제조된 바이오매스 흡착제는 악취제거용 흡착소재로 활용성이 클 것으로 예상된다.

도 1은 본 발명에 따라 플라타너스 낙엽을 활용한 바이오매스 흡착제 제조과정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에서 사용된 흡착평형 실험장치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 플라타너스 낙엽시료의 탄화 및 활성화 처리과정별 무게감량을 비교한 것이다
도 4는 본 발명에 따라 탄화처리된 플라타너스 낙엽시료의 활성처리 온도별 시료의 무게감량을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따라 800℃의 온도 조건에서 활성처리 시간을 달리할 경우 탄화처리된 낙엽시료의 무게감량을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따라 탄화처리된 낙엽시료를 10,000배로 확대하여 촬영한 SEM자료를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 플라타너스 낙엽탄화물을 700℃, 800℃, 900℃의 온도 조건에서 수증기로 활성처리한 시료의 BET표면적을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 플라타너스 낙엽탄화물을 800℃의 온도 조건에서 활성처리 시간을 1hr, 2hr, 3hr으로 달리 적용시 BET표면적을 비교하여 나타낸 것이다.
도 9는 서로 다른 온도조건에서 활성처리를 거쳐 제조된 본 발명의 바이오매스 흡착제의 황화수소에 대한 평형흡착능을 나타낸 것이다.
도 10은 서로 다른 시간조건에서 활성처리를 거쳐 제조된 본 발명의 바이오매스 흡착제의 황화수소에 대한 평형흡착능을 나타낸 것이다.
도 11은 800℃에서 1시간 동안 활성처리하여 제조된 본 발명의 바이오매스 흡착제의 흡착온도에 따른 평형흡착능을 나타낸 것이다.
도 12는 플라타너스 활성화 낙엽을 소재로 한 본 발명의 바이오매스 흡착제의 황화수소에 대한 평형흡착능을 기존 활성탄(AC)과 비교하여 나타낸 것이다.

환경공학 분야에서 일반적으로 흡착은 기체나 용액의 분자들이 고체 표면에 달라붙는 현상이며, 이때 흡착을 받아들이는 고체 물질을 흡착제라고 한다. 공업적으로 이용되는 흡착제로는 활성탄, 규조토, 제올라이트, 실리카겔, 벤토나이트, 알루미나 등이 있다. 흡착제의 용도는 불순물을 제거하여 물질을 정제하는 것으로, 예로는 물질분리, 탈색, 탈취, 습기제거, 촉매작용, 공기정화, 정수 등을 들 수 있다. 흡착제의 표면이 거칠거나 다공성인 경우 흡착제의 단위부피에 대한 효과적인 표면넓이(비표면적)이 크기때문에 흡착량이 커져 우수한 흡착제가 된다.

본 발명의 흡착제는 각 종 낙엽가운데 특정적으로 플라타너스 낙엽을 선택하고 이 플라타너스 낙엽을 건조 및 탄화 과정을 거쳐 특정적으로 낙엽탄화물을 질소와 수증기를 일정한 속도로 공급하면서 700℃ 내지 900℃의 온도로 1시간 내지 3시간 동안 활성화하여 생성된 플라타너스 낙엽활성화물이며 이는 H₂S 가스에 대한 흡착능이 현저히 향상된 것으로 바이오매스 흡착제로서 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명은 첫 번째 관점으로서, 플라타너스 낙엽을 건조시키고, 생성된 플라타너스 낙엽건조물을 탄화시키며, 생성된 플라타너스 낙엽탄화물을 질소와 수증기를 일정한 속도로 공급하면서 700℃ 내지 900℃의 온도로 1시간 내지 3시간 동안 활성화하여 낙엽활성화물을 수득함을 특징으로 하는, 바이오매스 흡착제의 제조 방법을 제공한다. 본 발명은 두 번째 관점으로서 상기 방법에 의해 제조된 바이오매스 흡착제를 제공한다. 본 발명은 세 번째 관점으로서, 상기 방법에 의해 제조된 바이오매스 흡착제를 이용하여 H₂S 가스를 처리하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 바이오매스 흡착제의 제조에 원료로 사용되는 플라타너스 낙엽의 건조는 일반적인 방법으로 수행할 수 있다. 예컨대 건조기에서 적당한 조건 (예, 약 100℃에서 대략 1시간 정도)으로 실시할 수 있다. 또한, 가열된 금속표면에 낙엽을 접촉시켜 전도에 의하여 공급된 열로 건조시키는 접촉 건조 방법이나 주로 대류열에 의하여 낙엽을 건조시키는 대류 건조 방법을 이용할 수 있다.

본 발명의 방법에 따른 플라타너스 낙엽건조물의 탄화 공정에서, 일반적으로 탄화는 적당한 용기에 넣고, 공기의 유통을 차단해서 가열함으로써 열분해를 일으켜 탄소분을 많이 포함한 물질로 변화시키는 과정이다. 구체적으로는, 플라타너스 낙엽건조물을 탄화장치에 넣고 질소 가스를 흘리면서 고온 (예, 550℃)하에 2 내지 4시간(예, 2시간) 열처리함으로써 낙엽탄화물을 수득할 수 있다. 이와 같은 탄화 조건은 단지 예시 목적으로 제시된 것으로 본 발명을 이들 조건으로 한정하는 것으로 해석해서는 안된다. 바람직한 양태로서, 본 발명은 플라타너스낙엽을 건조시키고, 생성된 낙엽 건조물을 질소 가스의 흐름하에 550℃로 2시간 처리하여 탄화시키며, 생성된 낙엽탄화물을 활성처리하여 낙엽활성화물을 수득함을 특징으로 하는, 바이오매스 흡착제의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 방법에서 마지막 단계인 플라타너스 낙엽탄화물의 활성화 공정은 특징적으로 낙엽탄화물을 질소(예, 600cc/분)와 수증기(예, 물 기준으로 50cc/분)를 일정한 속도로 공급하면서 약 700℃ 내지 약 900℃의 고온하에 약 1 내지 약 3시간 활성처리함을 특징으로 한다. 바람직한 양태로서, 본 발명은 플라타너스낙엽을 건조시키고, 생성된 낙엽 건조물을 질소 가스의 흐름하에 550℃로 2시간 처리하여 탄화시키며, 생성된 낙엽탄화물을 질소와 수증기를 일정한 속도로 공급하면서 800℃의 온도로 1시간동안 활성처리하여 낙엽활성화물을 수득함을 특징으로 하는, 바이오매스 흡착제의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 바이오매스 흡착제의 형태는 어떠한 형상으로도 가능하다. 예를 들어, 파쇄상 (입자크기가 보통 3~80 mesh로써 불규칙한 형상), 분말상 (보통 100 mesh 이하의 입도), 성형상 (조립탄이라고도 함. 일정한 규격크기의 형상으로 구형, 원주형) 및 섬유상 (정제후 사용)이 포함된다.

본 발명에 따른 바이오매스 흡착제는 흡착평형 실험 결과 황화수소 가스를 처리하는데 매우 효과적인 것으로 밝혀졌다. 본 발명에 따른 바이오매스 흡착제의 황화수소 평형흡착능은 기존 활성탄 대비 90%를 상회한다. 특정 양태로서, 본 발명에 따라 800℃의 온도에서 1시간 동안 활성처리하여 제조된 바이오매스 흡착제의 평형흡착능은 황화수소 가스와의 접촉을 25℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명은 기타 적합하게 변형되고 응용될 수 있고 본 발명의 범위 또는 본원에 기재된 양태로부터 벗어나지 않고서도 적합한 등가물을 사용하여 변형되고 응용될 수 있다는 것은 당업자에게 명백하다. 본 발명은 하기의 실시예를 참조로 보다 명백하게 이해될 수 있을 것이고 당해 실시예는 설명을 목적으로 포함된 것이지 본 발명을 제한하고자 한 것은 아니다.

실시예

실시예 1. 플라타너스 낙엽을 활용한 흡착제의 제조

플라타너스 낙엽을 건조기에서 100℃로 1시간 동안 건조시키고, 건조된 낙엽을 탄화(소성)장치를 이용하여 N₂가스를 흘리면서 550℃에서 2시간 처리하여 낙엽탄화물을 수득하였다. 낙엽탄화물을 N₂가스(600cc/min)와 수증기(50cc/min)을 일정한 속도로 공급하면서 700 내지 900℃의 온도에서 1 내지 3시간동안 활성화처리하여 바이오매스 흡착제를 제조하였다. 도 1은 본 발명에 따라 플라타너스 낙엽을 활용한 바이오매스 흡착제의 제조과정을 보여준다.

실시예 2. 플라타너스 낙엽시료의 무게감량 비교

가. 본 발명에 따른 플라타너스 낙엽시료의 처리과정별 시료의 무게감량 비교

건조된 플라타너스 낙엽은 탄화처리 과정(550℃, 2시간 적용)을 거치면서 불순물과 휘발분등이 제거되면서 65%의 무게감량(35% 잔존)을 보이며, 다시 활성처리 과정(800℃, 1시간 적용)을 거치면서 탄소성분의 추가적인 제거현상에 의해 건조낙엽 무게를 기준으로 77%정도가 감소(23% 잔존)하는 것으로 나타났다. 도 3은 본 발명에 따른 플라타너스 낙엽시료의 처리과정별 시료의 무게감량 결과를 비교하여 나타낸 것이다.

나. 본 발명에 따른 플라타너스 낙엽탄화물의 활성처리 온도별 시료의 무게감량 비교

본 발명에 따라 탄화처리된 플라타너스 시료 5g을 기준으로 700℃ 조건에서 활성처리시 24%, 800℃ 조건에서 활성처리시 34%, 900℃ 조건에서 활성처리시 36% 무게감량이 일어나는 것으로 나타났다. 도 4는 본 발명에 따른 플라타너스 낙엽탄화물의 활성처리 온도별 시료의 무게감량 결과를 비교하여 나타낸 것이다. 이 결과로부터 활성처리온도가 높을수록 무게감량이 크게 일어나는 것을 알 수 있다.

다. 일정 온도 조건하에 플라타너스 낙엽탄화물의 활성처리 시간별 시료의 무게감량 비교

본 발명에 따라 탄화처리된 플라타너스 시료 5g을 기준으로 800℃ 조건에서 1시간 활성처리시 34% 무게감소가 일어나며, 2시간일 때 38.6%, 3시간의 경우는 45.2% 무게감량이 일어나는 것으로 나타났다. 도 5는 800℃ 조건에서 활성처리 시간을 달리할 경우 시료의 무게감량 결과를 비교하여 나타낸 것이다. 이 결과로부터 활성처리 시간이 증가함에 따라 무게감량이 증가하는 것을 알 수 있다.

실시예 3. 플라타너스 낙엽시료의 탄화 전후 공업분석 및 원소분석

아래 표 1은 본 발명에 따른 플라타너스 건조낙엽과 낙엽탄화물의 공업분석 및 원소분석을 비교하여 나타낸 것이다. 플라타너스 건조낙엽의 공업분석에 있어서 휘발분의 함량이 매우 높은 것으로 나타났으며, 원소분석에 있어서는 탄소와 산소의 함량이 매우 높게 나타났다. 플라타너스 건조낙엽을 탄화시킬 경우 휘발분성분이 상당량 제거되면서 고정탄소의 함량이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 플라타너스 건조낙엽과 낙엽탄화물의 발열량은 저위발열량 기준 3,640 kcal/kg 내지 4,150 kcal/kg에 해당하는 것으로 나타났다.

플라타너스낙엽시료의 탄화 전/후 공업분석 및 원소분석

	공업분석				원소분석					HHV (kcal/kg)	LHV (kcal/kg)
	수분	휘발분	회분	고정탄소	C	H	N	O	S	HHV (kcal/kg)	LHV (kcal/kg)
건조낙엽	0.92	68.64	9.32	21.12	43.75	6.40	3.60	36.85	0.08	3990	3640
낙엽탄화물	0.51	37.13	16.01	46.35	55.30	6.31	4.04	18.33	0.01	4490	4150

실시예 4. 플라타너스 낙엽을 활용한 흡착제 시료의 전자현미경 분석(SEM)

SEM 분석은 전자발생원(electron source)으로부터 전자선을 조사해 전자빔과 표면의 상호작용으로 발생되는 여러 종류의 신호로부터 표면특성을 조사하는 분석법으로 Philips XL-30을 사용하였다. 도 6은 탄화처리된 낙엽시료를 10,000배로 확대하여 촬영한 SEM자료를 나타낸 것이다. 플라타너스 낙엽이 탄화과정을 거치면서 표면에 많은 굴곡과 기공이 형성됨을 보여 주고 있다.

실시예 5. 플라타너스 낙엽을 활용한 흡착제 시료의 비표면적 측정(BET)

본 발명에 따라 제조된 흡착제의 비표면적과 세공크기 등을 알아보기 위해 BET(Brunauer, Emmet, Teller) 질소 흡탈착력을 이용한 M-P(Multi-Point)법으로 측정하였으며, 분석기는 Micromeritics 사의 Gemini V를 사용하였다.

본 발명에 따른 플라타너스 낙엽탄화물을 700℃, 800℃, 900℃ 조건에서 수증기로 활성처리한 시료의 BET표면적을 측정하였다. 도 7은 그의 결과를 보여준다. 활성처리온도가 증가 될수록 BET표면적은 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 활성처리온도가 증가될 경우 탄소와 수증기의 화학반응(C+H₂O CO+H₂)이 좀더 활발히 일어나면서 고체시료 내부로부터 빠져나가는 탄소량 증가 및 내부기공의 확장 등이 수반되기 때문으로 볼 수 있다.

본 발명에 따른 플라타너스 낙엽탄화물을 800℃ 조건에서 활성처리 시간을 1hr, 2hr, 3hr으로 달리 적용시 BET표면적을 측정하였다. 도 8은 그의 결과를 보여준다. 활성처리시간이 증가됨에 따라 BET표면적은 늘어나는 것으로 나타났다. 활성처리시간을 1 내지 3시간 범위에서 증가시킬 때 BET표면적은 17% 내지 29% 증가됨을 보여주고 있다. 이러한 현상은 활성처리시간이 증가할수록 탄소와 스팀의 화학반응(C+H₂O → CO+H₂)이 좀더 지속적으로 일어나면서 고체시료 내부로부터 빠져나가는 탄소량이 증가되면서 내부기공이 증가하기 때문으로 볼 수 있다.

실시예 6. 흡착평형실험

가. 실험방법

도 2는 흡착평형 실험장치를 보여준다. 흡착제와 흡착질 가스를 충전할 수 있도록 내부 총 부피가 1,680 ㎖에 달하는 2개의 원통형 챔버(내경 7cm, 길이 25cm)로 구성되어 있으며, 이들은 볼 밸브가 달린 2개의 관(외경 2.2cm)으로 연결되어 있다. 그리고 연결관에는 흡착이 진행되는 동안 밀폐공간의 압력변화를 측정할 수 있도록 압력변환기(pressure transducer)가 설치되어 있으며, 원통형 챔버내의 흡착온도 변화를 감지하기 위하여 흡착제 일정량을 충전한 흡착제 받침대의 공간 상단부에 T형 열전대가 설치되어 있다. 흡착질 가스가 주입되는 밀폐 공간 내부에는 가스의 혼합을 돕기 위하여 영구자석이 부착되어 있는 임펠러를 설치, 회전시킬 수 있도록 하였다. 또한 전체 실험설비는 등온에서의 흡착평형실험을 위하여 온도조절이 가능한 수조 내에 배치되도록 하였다.

항온수조의 온도를 일정하게 유지시키고 흡착제가 충전되지 않은 챔버에 H₂S 표준가스(5%, N₂ balance)와 N₂ 가스 일정량을 주입한 후 상하 2개의 밸브를 열어 H₂S 가스농도를 일정하게 조절한 다음 흡착제가 들어 있는 공간으로 유입시켜 실험을 시작하였다. 실험이 진행되는 동안 챔버내 온도와 압력을 측정하여 일정한 시간 간격으로 컴퓨터에 저장시키며, 충분한 시간이 경과하여 압력이 거의 균일하게 유지되면 흡착평형에 도달한 것으로 간주하고 실험을 종료하였다. 흡착실험에 적용된 실험조건은 아래 표 2와 같다.

실험변수 및 실험조건

변수	조건
흡착제	바이오매스 흡착제 (플라타너스 낙엽활용)
흡착질	H₂S 가스
농도	18.23 ㎎/ℓ
온도	25℃~45℃

나. 흡착평형실험 결과

도 9는 서로 다른 온도조건에서 활성처리를 거쳐 제조된 바이오매스 흡착제의 황화수소에 대한 평형흡착능을 나타낸 것이다. 동일한 흡착온도(25℃) 적용시, 활성처리온도가 증가할수록 평형흡착능은 어느정도 증가하다가 다시 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 활성처리온도가 증가할수록 기공이 커지면서 BET표면적은 늘어나지만 흡착제내부에 탄소량 감소에 따른 고체시료의 성상변화에 의해 오히려 흡착용량이 다소 줄어드는 것으로 추정된다.

도 10은 서로 다른 시간조건에서 활성처리를 거쳐 제조된 바이오매스 흡착제의 황화수소에 대한 평형흡착능을 나타낸 것이다. 동일한 흡착온도(25℃) 적용시, 활성처리시간이 증가할수록 평형흡착능은 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 활성처리시간이 증가할수록 기공이 커지면서 BET표면적은 늘어나지만 흡착제내부에 탄소량 감소에 따른 고체시료의 성상변화에 의해 기인하는 것으로 추정된다.

도 11은 800℃에서 1시간 동안 활성처리하여 제조된 바이오매스 흡착제의 흡착온도에 따른 평형흡착능을 나타낸 것이다. 흡착온도를 25℃ 내지 45℃ 범위에서 변화시킬 때 흡착온도가 증가할수록 황화수소에 대한 평형흡착능은 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 플라타너스 낙엽을 소재로 제조된 흡착제의 황화수소 흡착은 전형적인 물리흡착에 해당됨을 말해주는 것이다.

도 12는 플라타너스 낙엽을 소재로한 바이오매스 흡착제의 황화수소에 대한 평형흡착능을 활성탄과 비교하여 나타낸 것이다. 플라타너스 낙엽을 소재로한 흡착제의 황화수소 평형흡착능은 활성탄 대비 90%를 상회하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 플라타너스 낙엽을 소재로한 바이오매스 흡착제의 흡착성능이 매우 우수하며, 악취제거용 흡착소재로 커다란 활용성을 시사한다.

균등론

본 발명은 이의 정신 또는 핵심적인 특징에서 벗어나지 않으면서 다른 특정 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 상기 양태들은 본원에 기술된 본 발명의 모든 관점을 제한하는 것이 아니라 예시하는 것으로 이해되어야 한다. 이에 본 발명의 범위는 상기된 상세한 설명으로 규정되는 것이 아니라 첨부된 청구범위로 규정되며, 특허청구범위와의 균등한 의미 및 범위에 속하는 모든 변화는 본 발명에 포함되는 것이다.

Claims

플라타너스낙엽을 건조시키고, 생성된 낙엽 건조물을 탄화시키며, 생성된 낙엽탄화물을 질소와 수증기를 일정한 속도로 공급하면서 700℃ 내지 900℃의 온도로 1시간 내지 3시간 동안 활성화처리하여 낙엽활성화물을 수득함을 특징으로 하는, 바이오매스 흡착제의 제조 방법.
제1항에 있어서, 낙엽탄화물의 활성화를 800℃의 온도로 1시간동안 진행하는 제조 방법.
제1항의 제조 방법에 의해 제조된 바이오매스 흡착제.
제3항에 있어서, 황화수소 가스를 처리하는데 사용되는 흡착제.
제3항의 바이오매스 흡착제에 황화수소 가스를 접촉시켜 황화수소 가스를 처리하는 방법.
제5항에 있어서, 바이오매스 흡착제와 황화수소 가스의 접촉을 25℃의 온도에서 수행하는 방법.