KR20050106158A - Method and apparatus for treating the surface of activated carbon using plasma - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대기압 하에서의 균일한 저온 플라즈마에 의하여 활성탄의 표면을 개질하여 흡착능을 향상시키는 표면처리 방법 및 장치에 관한 것이다. 또 다른 처리방식인 화학약품 및 진공 플라즈마 방식의 경우 각각 활성탄의 유용한 기공구조 손상 및 다량의 폐기물 발생, 생산성 및 경제성 저하 등의 단점이 있으나 대기압 하에서의 균일한 저온 플라즈마를 적용할 경우 플라즈마 내의 다량의 활성종에 의한 처리효과 증대 이외에 건식 방식에 의한 처리 부산물 저감, 기공 손상 저감, 연속 처리 방식 채택에 의한 생산성 및 경제성 향상 등의 장점을 갖는다.The present invention relates to a surface treatment method and apparatus for improving the adsorption capacity by modifying the surface of activated carbon by a uniform low temperature plasma under atmospheric pressure. Chemical and vacuum plasma methods, which are other treatment methods, have disadvantages such as damage to the pore structure of activated carbon, generation of a large amount of waste, and decrease in productivity and economy, but when a uniform low temperature plasma is applied under atmospheric pressure, In addition to increasing the treatment effect by species, it has advantages such as reduction of by-product treatment by dry method, reduction of pore damage, and improvement of productivity and economy by adopting continuous treatment method.

Description

플라즈마를 이용한 활성탄의 표면 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TREATING THE SURFACE OF ACTIVATED CARBON USING PLASMA}Surface treatment method and apparatus of activated carbon using plasma {METHOD AND APPARATUS FOR TREATING THE SURFACE OF ACTIVATED CARBON USING PLASMA}

활성탄은 넓은 표면적과 특이한 기공구조를 가지고 있어 흡착제로 산업전반에 널리 사용되고 있다. 활성탄은 주로 야자껍질, 종려껍질, 갈탄, 유연탄, 목탄, 무연탄, 석유등의 원료를 고온에서 탄화시키고, 이를 수증기, 이산화탄소, 공기 등의 산화성 기체 또는 염화아연, 인산, 황산 등의 약품으로 활성화시켜 제작되고 있다. 상용화되어 있는 활성탄은 사용원료, 활성화 방법 및 공정에 따라 다양한 흡착특성을 가지고 있으며, 그 흡착특성에 따라 사용 용도가 서로 상이하며, 또한 활성탄의 가격도 상당한 차이를 가진다. 따라서, 활성탄의 표면특성을 개질하여 전반적인 또는 특정 물질에 대한 흡착성능을 선택적으로 높인 고부가가치의 활성탄 제조에 대한 요구가 지속적으로 제기되고 있으며, 이를 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 활성탄의 흡착성능 향상을 위해서 활성탄 표면 개질 처리하여 카보닐기, 카복실기, 아민기 등의 유용한 작용기를 생성시키거나, 비표면적을 증가시키는 등의 방법이 주로 사용되고 있으며 대표적으로 아래의 방법이 사용되고 있다.Activated carbon has wide surface area and unique pore structure, so it is widely used throughout the industry as an adsorbent. Activated carbon mainly carbonizes raw materials such as palm bark, palm bark, lignite, bituminous coal, charcoal, anthracite and petroleum at high temperatures, and activates them with oxidizing gases such as water vapor, carbon dioxide, air, or chemicals such as zinc chloride, phosphoric acid and sulfuric acid. It is produced. Commercially available activated carbon has various adsorption characteristics according to the raw materials, the activation method and the process, and the uses are different from each other depending on the adsorption characteristics, and the price of the activated carbon also varies considerably. Therefore, there is a continuous demand for the production of high value-added activated carbon by selectively modifying the surface properties of activated carbon to selectively increase overall or specific adsorption performance to specific materials, and various attempts have been made. In order to improve the adsorption performance of activated carbon, a method of producing activated functional groups such as carbonyl group, carboxyl group, and amine group by increasing the surface of activated carbon, or increasing specific surface area is mainly used, and the following method is typically used.

질산, 황산, 과산화수소 등의 화학약품에 일정시간 활성탄을 침지시켜 활성탄의 표면에 산성 작용기, 아민기 등 흡착에 유용한 작용기를 생성하여 특정 물질에 대한 흡착성능을 향상시키거나, 활성탄의 산도(pH)를 조절하는 방법이 시행되고 있다.  Activated carbon is immersed in chemicals such as nitric acid, sulfuric acid and hydrogen peroxide for a certain period of time to create functional groups useful for adsorption such as acidic functional groups and amine groups on the surface of activated carbon to improve the adsorption performance for specific substances, or the pH of activated carbon (pH) A method of controlling is being implemented.

화학약품을 이용하는 방법이외에 화학적 활성종이 다량 포함되어 있는 플라즈마를 발생시키고, 발생된 플라즈마에 일정시간 동안 활성탄을 노출시켜 활성탄 표면에 유용한 작용기를 생성하거나, 표면 기공구조를 변화시키는 방법이 제시되고 있다.In addition to using chemicals, a method of generating a plasma containing a large amount of chemically active species and exposing activated carbon to the generated plasma for a predetermined time to generate useful functional groups on the surface of activated carbon or to change the surface pore structure has been proposed.

또한, 진공분위기에서 플라즈마를 발생시키고 발생된 플라즈마에 활성탄을 일정시간 노출시킴으로써 활성탄의 표면 특성을 개질시켜 활성탄의 전기적 특성, 비표면적을 증가시킬 수 있음이 알려져 있다. In addition, it is known that by generating a plasma in a vacuum atmosphere and exposing the activated carbon to the generated plasma for a certain time, the surface characteristics of the activated carbon can be modified to increase the electrical properties and specific surface area of the activated carbon.

이외에도 대기압 하에서 유전체 장벽방전 장치에 처리대상이 되는 활성탄을 주입하고 산소를 공급하면서 저온의 산소 플라즈마를 발생시켜 활성탄의 표면을 개질하여 금속이온의 흡착성능을 개선하는 방법 등이 알려져 있다. In addition, a method of improving the adsorption performance of metal ions by injecting activated carbon to be treated into the dielectric barrier discharge device under atmospheric pressure and supplying oxygen to generate a low-temperature oxygen plasma to modify the surface of the activated carbon is known.

그런데, 화학약품을 사용한 활성탄의 표면 개질 처리 방법은 처리 후 개질 반응에 사용되지 않은 잔류 약액과 개질 처리된 활성탄 표면에 잔존하는 약액을 제거하기 위해 세척하는 과정에서 발생하는 세정 폐액 등 다량의 폐기물이 발생하고, 일부 과도한 화학반응에 의해 활성탄의 유용한 기공구조가 파괴되어 처리 전 활성탄이 갖고 있던 유용한 흡착성능을 저하시키는 단점이 있다. However, the surface modification treatment method of activated carbon using chemicals includes a large amount of waste such as cleaning waste liquid generated in the process of washing to remove residual chemicals not used in the reforming reaction and chemicals remaining on the surface of the modified activated carbon after treatment. And the excessive pore structure of the activated carbon is destroyed by some excessive chemical reactions, thereby reducing the useful adsorption performance of the activated carbon.

진공 플라즈마 처리에 의한 활성탄의 표면 개질 방법은 시간과 공간적으로 균일한 플라즈마를 발생시켜 활성탄의 유용한 기공구조는 그대로 유지하면서 활성탄 표면에 작용기를 생성시킬 수 있는 우수한 처리 방법이지만, 일정량의 활성탄을 밀폐된 진공용기 내에 삽입하고, 진공 배기 및 플라즈마 처리를 시행한 후, 진공을 파기하고 처리된 활성탄을 배출하는 일련의 배치작업으로 처리가 진행된다. 따라서, 많은 양의 활성탄을 처리하기 위해선 이를 수용할 수 있는 대용량의 진공용기 및 설비가 요구되는데, 이러한 진공용기 및 설비들은 대부분 고가이어서 활성탄 표면 개질 처리 장치의 경제성을 저하시키는 요인이 된다. 또한, 기본적으로 진공 플라즈마 처리가 단속적인 배치작업으로 이루어지며, 처리장치가 대용량화 될수록 진공 배기 및 파기에 많은 시간이 소요되므로 생산성 향상에 한계가 있다. The method of surface modification of activated carbon by vacuum plasma treatment is an excellent treatment method that can generate functional groups on the surface of activated carbon while maintaining a useful pore structure of activated carbon by generating plasma uniformly in time and space. The process proceeds through a series of batch operations that insert into a vacuum vessel, perform vacuum evacuation and plasma treatment, and then destroy the vacuum and discharge the treated activated carbon. Therefore, in order to process a large amount of activated carbon, a large-capacity vacuum container and a facility capable of accommodating it are required, and these vacuum containers and facilities are mostly expensive, which is a factor that lowers the economic efficiency of the activated carbon surface modification treatment apparatus. In addition, the vacuum plasma treatment is basically made of an intermittent batch operation, and the greater the processing apparatus, the more time is required for evacuation and destruction of vacuum, so there is a limit in improving productivity.

일반적으로, 대기압 하에서 저온 플라즈마를 발생시키는 유전체 장벽 방전은 쌍을 이루는 두개의 전극에 교류 혹은 펄스 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 것으로서, 두개의 전극의 일측 또는 양측에 유전체 장벽을 설치하여 플라즈마 방전시 특정 부분으로의 과도한 전류의 흐름 또는 아크의 발생을 방지함으로써 비교적 넓은 면적의 플라즈마를 발생시키고 있다. 하지만, 통상적으로 산소를 플라즈마 기체로서 사용하는 유전체 장벽 방전 장치에서 발생된 플라즈마에는 전류가 집속된 형태의 채널 혹은 스트리머가 다수 존재하여 플라즈마가 균일하지 못한 특성을 가지고 있다. 특히 일정 수준의 도전성을 갖는 활성탄 처리에 적용할 경우 활성탄 간의 접촉 부분을 통하여 전류 집속 현상이 심화되어 공간적으로 제한된 영역에만 플라즈마가 발생되어 높은 표면 개질 효과를 기대하기 어렵다.In general, a dielectric barrier discharge that generates a low temperature plasma under atmospheric pressure generates plasma by applying an alternating current or a pulse voltage to two pairs of electrodes, and when the dielectric barrier is installed on one side or both sides of the two electrodes, A relatively large area of plasma is generated by preventing excessive current flow or generation of arcs to a specific portion. However, the plasma generated in the dielectric barrier discharge device using oxygen as a plasma gas has a characteristic that the plasma is not uniform due to the presence of a large number of channels or streamers in which current is focused. In particular, when applied to the activated carbon treatment having a certain level of conductivity, the current focusing phenomenon is intensified through the contact portions between the activated carbons, and plasma is generated only in a spatially limited area, so it is difficult to expect a high surface modification effect.

본 발명은 활성탄의 표면 특성을 개질하여 흡착성능을 향상시키기 위해 기존의 화학약품으로 처리하는 경우에 발생하는 활성탄의 유용한 기공구조 손상 및 다량의 폐기물 발생에 의한 환경오염 문제를 배제고, 대용량의 진공용기 및 설비가 요구되는 진공 플라즈마 처리 방법의 취약한 경제성 및 생산성을 제고하기 위해 대기압하에서 저온 플라즈마를 발생시켜 활성탄의 표면을 개질하는 장치를 고안함에 있어, 기존의 유전체 장벽 방전이 갖는 플라즈마의 불균일성을 제거하는 활성탄 표면 개질 처리 방법 및 장치를 제공한다.The present invention is to improve the adsorption performance by modifying the surface properties of activated carbon, to eliminate the pore structure damage of activated carbon and environmental pollution caused by the generation of a large amount of waste generated in the case of treatment with conventional chemicals, a large amount of vacuum In order to improve the weak economics and productivity of the vacuum plasma processing method requiring a container and a facility, in designing an apparatus for modifying the surface of activated carbon by generating a low temperature plasma under atmospheric pressure, the non-uniformity of the plasma of the conventional dielectric barrier discharge An activated carbon surface modification treatment method and apparatus are provided.

플라즈마란 전자, 이온, 여기 원자 및 분자, 기저 원자 및 분자 등의 입자를 포함하고, 전체로서 전기적으로 거의 중성을 유지한다. 본 발명에 있어서 플라즈마는 대기압 하에서 섭씨200도 미만의 비교적 저온에서 발생하며, 교류 혹은 펄스 형태의 전압을 공급하는 전원 공급 장치를 통하여 전극의 넓은 면적에 걸쳐서 안정적이며 균일하게 발생된 플라즈마이다.Plasma includes particles of electrons, ions, excitation atoms and molecules, base atoms and molecules, and is electrically almost neutral as a whole. In the present invention, the plasma is generated at a relatively low temperature of less than 200 degrees Celsius under atmospheric pressure, and is a plasma generated stably and uniformly over a large area of the electrode through a power supply that supplies an alternating current or pulsed voltage.

산소 등의 반응성 물질만을 플라즈마 기체로 이용하는 유전체 장벽 방전에서는 플라즈마를 발생시키는 데에 높은 전압이 필요하고, 미세 스트리머 등이 형성되어 균일한 플라즈마의 생성이 용이하지 않으며, 특히 일정 수준의 도전성을 갖는 활성탄 처리에 적용할 경우 활성탄 간의 접촉 부분을 통하여 전류 집속 현상이 심화되어 공간적으로 제한된 영역에만 플라즈마가 발생되어 높은 표면 개질 효과를 기대하기 어렵다. 본 발명에서는 다량의 활성종을 생성시킴과 동시에 플라즈마의 균일성을 증대시키기 위하여 반응성 물질 이외에 부가적인 기체를 혼합하여 사용하였다. 헬륨, 네온, 아르곤과 같은 불활성 기체 및 질소는 다량의 메타스테이블(metastable)을 발생시켜 페닝 이온화(Penning Ionization) 과정을 통하여 이온화를 용이하게 하여 플라즈마를 발생시키는 데 높은 전압이 요구되지 않고 대기압에서도 넓은 면적에 걸쳐서 균일한 플라즈마를 생성시킨다. 상기의 불활성 기체 및 질소와 혼합된 반응성 물질은 플라즈마 내의 물리 화학적 반응을 통하여 다량의 활성종으로 전환되며 이렇게 형성된 활성종들은 활성탄 표면과 반응하여 다양한 작용기를 형성하게 된다. 상기 활성종들은 산소, 질소, 수소, 염소, 불소 등의 원소로 구성되며 이 중 특히 여기 산소 원자나 분자, 오존, 하이드록시 기 등은 활성탄의 표면과 매우 활발히 반응하여 활성탄의 표면에 카보닐기, 카복실기와 같은 각종 산성의 작용기를 형성하며 이러한 화학적 표면 개질 효과에 의하여 활성탄의 흡착능이 향상된다. 특히 유기물 등의 흡착은 기공 구조 등 주로 물리적인 인자에 의해 영향을 받는데 비하여 금속 이온의 흡착은 표면의 작용기 등 화학적 인자에 의해 절대적인 영향을 받는다.In the dielectric barrier discharge using only reactive materials such as oxygen as the plasma gas, a high voltage is required to generate the plasma, fine streamers, etc. are formed, so that uniform plasma is not easily generated. When applied to activated carbon treatment, the current focusing phenomenon is intensified through the contact portion between the activated carbons, and plasma is generated only in a spatially limited area, so it is difficult to expect a high surface modification effect. In the present invention, in order to generate a large amount of active species and increase the plasma uniformity, an additional gas was used in addition to the reactive material. Inert gases such as helium, neon, and argon and nitrogen generate large amounts of metastable to facilitate ionization through the Penning Ionization process, which does not require high voltage to generate plasma, even at atmospheric pressure. Create a uniform plasma over a large area. The reactive material mixed with the inert gas and nitrogen is converted into a large amount of active species through a physicochemical reaction in the plasma, and the active species thus formed react with the surface of the activated carbon to form various functional groups. The active species are composed of elements such as oxygen, nitrogen, hydrogen, chlorine, and fluorine. Among these, excitation oxygen atoms, molecules, ozone, hydroxy groups, etc. react very actively with the surface of activated carbon, and carbonyl groups, Various acidic functional groups such as carboxyl groups are formed, and the adsorption capacity of activated carbon is improved by the chemical surface modification effect. In particular, adsorption of organic materials is mainly influenced by physical factors such as pore structure, whereas adsorption of metal ions is absolutely affected by chemical factors such as surface functional groups.

본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 활성탄의 표면 개질 처리 장치를 제공하는데, 상기 장치는, 저온 플라즈마를 발생시키는, 외부 전원의 양단에 연결되는 두 종류의 마주보고 있는 한 쌍의 전극과; 상기 전극 중 적어도 하나의 전극에 부착되는 유전체 장벽과; 상기 마주보고 있는 전극의 공간 내로 기체를 주입하는 기체 주입부와; 상기 두 종류의 전극에 전력을 공급하는 전원장치를 포함한다.The present invention provides an apparatus for surface modification treatment of activated carbon in order to achieve the object as described above, wherein the apparatus comprises a pair of two opposite electrodes connected to both ends of an external power source for generating a low temperature plasma. and; A dielectric barrier attached to at least one of the electrodes; A gas injection unit for injecting gas into the space of the opposite electrode; It includes a power supply for supplying power to the two kinds of electrodes.

상기 마주보고 있는 한 쌍의 전극은 두 개의 평판형 전극으로 구성될 수 있다.The pair of opposing electrodes may be composed of two flat electrode types.

상기 마주보고 있는 한 쌍의 전극은 외부전극과 내부전극으로 구성되며 상기 외부전극은 속이 빈 원통형이며, 상기 내부 전극은 상기 외부전극과 동축의 원통형 전극으로 상기 외부전극의 내부에 위치할 수 있다.The pair of electrodes facing each other may include an external electrode and an internal electrode, and the external electrode may be a hollow cylindrical shape, and the internal electrode may be positioned inside the external electrode as a cylindrical electrode coaxial with the external electrode.

플라즈마를 발생시키는, 전극으로서, 외부 전원의 양단에 연결되는 두 종류의 전극이 전극의 종류를 달리하여 번갈아가며 배치되는 세 개 이상의, 전극과;상기 전극 중 적어도 한개의 전극에 부착되는 유전체 장벽과; 상기 전극사이의 공간 내로 기체를 주입하는 기체 주입부와; 상기 두 종류의 전극에 전력을 공급하는 전원장치를 포함할 수 있다.An electrode for generating a plasma, wherein at least two electrodes connected to both ends of an external power source are alternately arranged with different kinds of electrodes; a dielectric barrier attached to at least one of the electrodes; ; A gas injection unit for injecting gas into the space between the electrodes; It may include a power supply for supplying power to the two kinds of electrodes.

상기 전극은 각각 평판형 전극이거나 각각 원통형전극일 수 있다.The electrodes may be flat plate electrodes or cylindrical electrodes, respectively.

상기 전극간의 처리공간으로 피처리물을 이송하기 위한 이송기구와, 상기 전극의 내부로 이송된 피처리물을 교반하기 위한 교반기구를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a transfer mechanism for transferring the workpiece to the processing space between the electrodes and a stirring mechanism for stirring the workpiece to be transferred into the electrode.

상기 전원장치는 파형으로는 정현파, 구형파, 삼각파, 펄스파이며 출력전압은 1내지 50kV, 주파수는 1~100MHz인 전력을 공급할 수 있다.The power supply device can supply power having a sine wave, a square wave, a triangular wave, a pulse wave, and an output voltage of 1 to 50 kV and a frequency of 1 to 100 MHz.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 활성탄의 표면 개질 처리 방법을 제공하는데, 상기 방법은, 대기압 하에서, 유전체 장벽을 갖는 적어도 한 쌍의 전극을 제공하는 단계와; 상기 전극 사이에 불활성 기체 및 질소 중 적어도 한 종류의 기체와 반응성 물질을 주입하는 주입단계와; 상기 주입된 기체 주위에 섭시200도 이하의 저온 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생단계와; 상기 발생된 플라즈마에 피처리물을 노출시키는 노출단계를; 포함할 수 있다.The present invention also provides a method of surface modification treatment of activated carbon in order to achieve the above object, the method comprising the steps of: providing at least a pair of electrodes having a dielectric barrier under atmospheric pressure; Injecting at least one kind of an inert gas and nitrogen and a reactive material between the electrodes; A plasma generation step of generating a low temperature plasma of about 200 degrees Celsius or less around the injected gas; An exposing step of exposing the object to the generated plasma; It may include.

플라즈마 발생단계에서 플라즈마를 발생시키기 위해 출력전압 1내지 50kV, 주파수 1내지 100MHz 영역의 전력이 공급될수 있다.In order to generate the plasma in the plasma generation step, power of an output voltage of 1 to 50 kV and a frequency of 1 to 100 MHz may be supplied.

상기 불활성 기체는 헬륨, 네온, 및 아르곤 중 어느 하나이상을 포함하며, 상기 반응성 물질은 가스 상 혹은 증기 상의 물질로서 산소, 질소, 수소, 공기, 수증기, 암모니아, 과산화수소, 유기할로겐화물, 탄화수소, 알코올 및 카르복시산 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The inert gas includes any one or more of helium, neon, and argon, and the reactive material is a gaseous or vaporous material such as oxygen, nitrogen, hydrogen, air, steam, ammonia, hydrogen peroxide, organic halides, hydrocarbons, alcohols. And carboxylic acids.

상기 주입단계에서 상기 불활성 기체 및 질소 중 적어도 한 종류의 기체에 대한 상기 반응성 물질의 비율은 부피비로 0.001내지 10일 수 있다.In the injecting step, the ratio of the reactive material to at least one kind of the inert gas and the nitrogen may be 0.001 to 10 in volume ratio.

상기 노출단계는 상기 피처리물을 이송하는 이송단계와 상기 피처리물을 교반하는 교반단계를 더 포함할 수 있다. The exposing step may further include a transferring step of transferring the processed object and a stirring step of stirring the processed object.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명에 따르는 활성탄 표면 개질 처리 장치의 일실시예를 도시한다. 상기 장치에서 피처리물(7)이 피처리물 출입구(5)를 통하여 이송기구(9)에 의해 공급되면, 기체 주입구(4)를 통하여 불활성 기체와 반응성 물질이 혼합되어 주입된다. 이때 유전체 장벽(10)을 갖는 평판형의 능동 전극(2)과 접지 전극(3)에 전원 공급 장치(8)를 통해 전력이 공급되면서, 전극 사이에 플라즈마(6)가 발생되고, 일정 시간동안 피처리물을 상기 발생된 플라즈마에 노출시킴으로써 피처리물의 표면을 개질할 수 있게 된다. 처리된 피처리물은 이송기구(9)에 의해 피처리물 출구를 통하여 배출된다. 전극 및 유전체 장벽으로 사용될 수 있는 재료는 여러 가지가 있을 수 있지만, 본 발명에 따르는 실시 예에서는 전극으로 스테인레스 스틸을 사용하고 유전체 장벽으로는 열처리 강화 유리를 사용하였다. 상기 능동전극(2)과 접지전극에 공급되는 전원은 상용주파수 영역으로부터 라디오파 영역의 고주파영역까지 이용될 수 있으며 파형으로는 정현파, 구형파, 삼각파, 펄스 등이 이용될 수 있다. 바람직하게는 출력 전압은 1~ 50 kV, 주파수는 1 ~ 100 MHz 영역의 것이 적당하다.1 shows one embodiment of an activated carbon surface modification treatment apparatus according to the present invention. In the apparatus, when the workpiece 7 is supplied by the transfer mechanism 9 through the workpiece entrance 5, the inert gas and the reactive substance are mixed and injected through the gas injection port 4. At this time, the power is supplied to the plate-shaped active electrode 2 and the ground electrode 3 having the dielectric barrier 10 through the power supply device 8, and the plasma 6 is generated between the electrodes, and for a predetermined time. The surface of the workpiece can be modified by exposing the workpiece to the generated plasma. The processed object is discharged through the object outlet by the transfer mechanism 9. There may be a variety of materials that can be used as the electrode and the dielectric barrier, but the embodiment according to the present invention used stainless steel as the electrode and heat-treated tempered glass as the dielectric barrier. The power supplied to the active electrode 2 and the ground electrode may be used from a commercial frequency region to a high frequency region of a radio wave region, and a sine wave, a square wave, a triangular wave, a pulse, or the like may be used as a waveform. Preferably, the output voltage is in the range of 1 to 50 kV and the frequency is in the range of 1 to 100 MHz.

도2는 본 발명에 따르는 활성탄 표면 개질 처리 장치의 또 다른 실시예로서 원통의 능동 전극 및 이를 둘러싸는 동축의 유전체장벽 및 접지전극으로 구성되어 있다.2 is a further embodiment of the activated carbon surface modification treatment apparatus according to the present invention, which is composed of a cylindrical active electrode and a coaxial dielectric barrier and a ground electrode surrounding the cylindrical active electrode.

도3은 본 발명에 따르는 활성탄 표면 개질 처리 장치의 또 다른 실시예로서 처리 용량을 증대시키기 위하여 상기 도1의 전극을 병렬로 구성한 것이다.Figure 3 is another embodiment of the activated carbon surface modification treatment apparatus according to the present invention is configured in parallel with the electrode of Figure 1 to increase the treatment capacity.

도4는 본 발명에 따르는 활성탄 표면 개질 처리 장치의 또 다른 실시예로서 능동 전극과 접지 전극이 교대로 배치되어 처리 용량의 증대가 가능한 구조이다.4 is a structure in which an active electrode and a ground electrode are alternately arranged to increase treatment capacity as another embodiment of the activated carbon surface modification treatment apparatus according to the present invention.

본 발명에 의한 활성탄 표면 개질 처리 장치와 방법을 이용하여 개질 처리된 활성탄의 흡착능 향상 실험 결과 및 표면 특성은 아래와 같다. Adsorption capacity improvement test results and surface characteristics of activated carbon modified by using the activated carbon surface modification treatment apparatus and method according to the present invention are as follows.

(실험예 1) 대기압 헬륨-산소 저온 플라즈마의 발생 및 진단Experimental Example 1 Generation and Diagnosis of Atmospheric Helium-Oxygen Low Temperature Plasma

도 1과 같은 구성의 실험에서 먼저 두 전극 사이에 유리판을 이용한 유전체 장벽을 설치하고, 일측의 유리판위에 일정량의 활성탄을 전극의 넓은 면적에 걸쳐 고르게 올려놓았다. 플라즈마 발생기체로서 헬륨 5 lpm, 산소 200 ccm을 주입하였으며, 두 전극사이에 주파수 10 kHz, 전압 5 kVpk를 인가하여 대기압 헬륨-산소 저온 플라즈마를 발생시켰다.In the experiment of the configuration as shown in FIG. Helium 5 lpm and oxygen 200 ccm was injected as a plasma generating gas, and an atmospheric pressure helium-oxygen low temperature plasma was generated by applying a frequency of 10 kHz and a voltage of 5 kV pk between the two electrodes.

생성된 플라즈마에 존재하는 화학종들을 확인하기 위하여 방출분광분석법(OES, Optical Emission Spectroscopy)을 수행하였다. 도5 및 도6은 헬륨 5 lpm만 넣었을 경우와 산소를 200 ccm 추가하였을 경우의 각각의 OES 스펙트럼 결과를 나타낸다. 도 6에서 보는 바와 같이 산소를 200 ccm 첨가하였을 경우에 산소 원자(O I)의 분광선(777 nm 와 845 nm)이 뚜렷하게 증가하였음을 알 수 있으며 이러한 활성종들이 활성탄 표면과 반응하여 표면을 산성화 시키리라고 기대할 수 있다.Optical emission spectroscopy (OES) was performed to identify the species present in the generated plasma. 5 and 6 show the results of OES spectra respectively when only 5 lpm of helium was added and when 200 ccm of oxygen was added. As shown in FIG. 6, when 200 ccm of oxygen was added, it can be seen that the spectral lines (777 nm and 845 nm) of oxygen atoms (OI) increased markedly, and these active species reacted with the surface of activated carbon to acidify the surface. You can expect it.

발생된 플라즈마를 이용하여 활성탄을 5 ~ 30 분 처리하였다. 시간의 변화에 따라 플라즈마 처리된 활성탄과 처리되지 않은 미처리 활성탄 0.3 g을 철 이온 농도가 20 ppm인 용액 20 mL에 각각 주입하고, 충분한 흡착시간을 보장하기 위해 48시간 동안 상온에서 보관하였다. 활성탄의 흡착량을 계산하기 위해, 흡착 전후의 철 이온의 농도 변화를 ICP-AES (Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectroscopy)를 이용하여 측정하였다. Activated carbon was treated for 5 to 30 minutes using the generated plasma. According to the change of time, plasma-treated activated carbon and 0.3 g of untreated activated carbon were respectively injected into 20 mL of a solution having a concentration of 20 ppm of iron ions, and stored at room temperature for 48 hours to ensure sufficient adsorption time. In order to calculate the adsorption amount of activated carbon, the concentration change of iron ions before and after adsorption was measured by using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy).

도 7은 활성탄의 플라즈마 처리시간의 변화에 따른 흡착능의 변화 및 흡착능의 향상을 나타내는 도면이다. 플라즈마 처리를 하지 않은 미처리 활성탄에 비해서, 플라즈마 처리를 하였을 경우 처리시간이 증가할수록 철 이온의 흡착량이 증가함을 알 수 있다. 특히 플라즈마 처리시간이 5분으로 아주 짧은 경우에도 미처리 활성탄 대비 2.7배의 흡착능 향상이 나타났으며, 이후로는 흡착능이 완만히 증가하여 30분 처리하였을 경우 최대 4배에 가까운 흡착능의 향상이 있음을 확인할 수 있다. 7 is a view showing the change in adsorption capacity and the improvement of adsorption capacity according to the plasma treatment time of activated carbon. Compared to untreated activated carbon without plasma treatment, it can be seen that the amount of adsorbed iron ions increases as the treatment time increases. In particular, even when the plasma treatment time is very short (5 minutes), the adsorption capacity was improved by 2.7 times compared to the untreated activated carbon. Afterwards, the adsorption capacity was gradually increased, and after 30 minutes, the adsorption capacity was improved up to 4 times. Can be.

(실험예 2) 푸리에 변환 적외선 분광법에 의한 활성탄 표면 분석Experimental Example 2 Analysis of Activated Carbon Surface by Fourier Transform Infrared Spectroscopy

푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR, Fourier Transform - InfraRed spectroscopy)은 표면의 다양한 화학결합을 구별하는 데에 널리 사용되고 있다. 표 1은 활성탄 표면에 존재하리라 생각되는 산성 작용기에 해당하는 분광선의 파장을 나타낸다. IR 투과 스펙트럼은 특정한 화학 결합에 해당하는 파장에서 피크의 형태를 가지기 때문에, 각 특정 피크의 위치 및 깊이를 비교하여 어떠한 작용기들이 생성되었는지 알 수 있다. Fourier Transform-InfraRed spectroscopy (FT-IR) is widely used to distinguish various chemical bonds on the surface. Table 1 shows the wavelengths of the spectral lines corresponding to the acidic functional groups that are believed to be present on the surface of activated carbon. Since the IR transmission spectrum takes the form of peaks at wavelengths corresponding to specific chemical bonds, it is possible to compare the position and depth of each particular peak to see what functional groups have been created.

도 8은 플라즈마 처리 시간에 따른 FT-IR 스펙트럼을 나타낸다. 설명의 편의상, 처리시간의 변화에 따라 처리된 활성탄을 'AC-숫자'로 나타내었다. 예를 들면, AC는 미처리 활성탄을, AC-30은 30분 처리된 활성탄을 의미한다. 도 6에서 볼 수 있듯이 처리시간이 증가할수록, 활성탄 표면의 중요한 산성 작용기에 해당하는 카복실기(-COOH)의 1710 cm-1의 피크깊이가 점점 증가함을 볼 수 있다. 이것은 처리시간이 길어질수록 활성탄의 표면에 카복실기가 더 많이 생성되었음을 의미한다. 또한 1570cm -1 의 카보닐기의 피크도 점점 증가함을 볼 수 있으며, 이것은 본 발명에서 생성된 헬륨-산소 저온 플라즈마에 의하여 산소 라디칼들이 활성탄과 충분히 반응하여 흡착능 향상을 가져왔음을 나타낸다.8 shows the FT-IR spectrum with plasma treatment time. For convenience of explanation, the activated carbon treated according to the change in treatment time is shown as 'AC-number'. For example, AC stands for untreated activated carbon and AC-30 stands for 30 minutes of activated carbon. As can be seen in Figure 6, as the treatment time increases, it can be seen that the peak depth of 1710 cm -1 of the carboxyl group (-COOH) corresponding to the important acidic functional groups on the surface of the activated carbon gradually increases. This means that the longer the treatment time, the more carboxyl groups were formed on the surface of the activated carbon. 1570 cm -One It can be seen that the peak of the carbonyl group of also increases gradually, which indicates that the oxygen radicals are sufficiently reacted with activated carbon by the helium-oxygen low temperature plasma generated in the present invention, resulting in an improvement in adsorption capacity.

활성탄 표면의 주요 작용기 및 해당 파장수Major functional groups on the surface of activated carbon and the corresponding wavelength Group or functionalityGroup or functionality Wavenumber (cm-1)Wavenumber (cm -1 ) -O- cyclic ether group-OH hydroxylic groupsC-OH phenolic structure-O- cyclic ether group-OH hydroxylic groups 1000 ~ 12501000-1250 C=C aromatic ringC=O carbonyl groupsC = C aromatic ringC = O carbonyl groups 15701570 -COOH carboxylic acid group-COOH carboxylic acid group 17101710 -OH surface hydroxyl groups and chemisorbed water  -OH surface hydroxyl groups and chemisorbed water 34203420

(실험예 3) X-ray 광전자 분광법에 의한 활성탄의 표면 분석Experimental Example 3 Surface Analysis of Activated Carbon by X-ray Photoelectron Spectroscopy

X-ray 광전자 분광법(XPS, X-ray Photoelectron Spectroscopy)을 이용하여 활성탄의 표면을 분석한 결과, 탄소(C1S) 및 산소(O1S)의 두 피크가 가장 두드러지게 나타났다. 플라즈마의 처리과정 동안, 산소 라디칼들이 활성탄의 표면과 활발하게 반응하여 산소를 포함하고 있는 작용기들을 생성하기 때문에, 산소/탄소의 원소비율은 활성탄의 산화정도를 나타내는 좋은 척도가 된다. 표 2에서 나타나듯이 활성탄을 30분 플라즈마 처리하였을 경우, 이 비율이 0.22에서 0.48로 크게 증가하였음을 알 수 있다.X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) used X-ray photoelectron spectroscopy to analyze the surface of activated carbon, and the two peaks of carbon (C 1S ) and oxygen (O 1S ) were most prominent. During the treatment of the plasma, the oxygen / carbon element ratio is a good indicator of the degree of oxidation of activated carbon, since oxygen radicals actively react with the surface of activated carbon to produce functional groups containing oxygen. As shown in Table 2, when the activated carbon was plasma treated for 30 minutes, this ratio increased significantly from 0.22 to 0.48.

또한 활성탄 표면에 생성된 화학결합을 분석하기 위해서, XPS의 C1S 스펙트럼을 4개의 화학결합으로 나누어 분석하였다. 한 예로 도 9와 도 10은 각각 미처리 활성탄 및 30분 처리한 활성탄의 C1S 스펙트럼을 나타낸다. 이 두 그림은 금속의 흡착에 중요한 역할을 하는 산성 표면 작용기인 카보닐기(C=O)와 카복실기(-COOH)가 플라즈마 처리하였을 경우 크게 증가하였음을 명확히 보여주고 있다. 유사한 방법을 통하여, 플라즈마 처리시간의 변화에 따른 각 화학결합의 상대적인 비율을 표 3에 나타내었다. 처리시간이 증가함에 따라 C=O 및 -COOH 결합의 비율이 증가함을 알 수 있으며, 이 결과는 FT-IR 분석법의 결과와도 유사한 경향을 나타낸다.In addition, to analyze the chemical bonds formed on the surface of the activated carbon, the C 1S spectrum of XPS was divided into four chemical bonds. For example, FIGS. 9 and 10 show C 1S spectra of untreated activated carbon and activated carbon treated for 30 minutes, respectively. These two figures clearly show that the acidic surface functionalities, carbonyl group (C = O) and carboxyl group (-COOH), which play an important role in the adsorption of metals, are greatly increased by plasma treatment. Through a similar method, the relative ratio of each chemical bond with the change of plasma treatment time is shown in Table 3. It can be seen that as the treatment time increases, the ratio of C═O and —COOH bonds increases, which is similar to the results of FT-IR analysis.

처리시간에 따른 활성탄의 원소 구성비(%) 및 O/C 비율Elemental Composition of Activated Carbon (%) and O / C Ratio According to Treatment Time AC SampleAC Sample C1s C 1s O1s O 1s O/CO / C ACAC 78.1578.15 17.1417.14 0.220.22 AC-5AC-5 68.1768.17 27.9227.92 0.410.41 AC-10AC-10 69.2369.23 27.1827.18 0.390.39 AC-20AC-20 65.6665.66 31.7431.74 0.480.48 AC-30AC-30 65.9065.90 31.8931.89 0.480.48

처리시간에 따른 C1S XPS 스펙트럼의 화학결합 별 상대 면적(%)Relative area (%) by chemical bond of C 1S XPS spectrum over treatment time AC SampleAC Sample Graphitic, AromaticC-C(284.6 eV)Graphitic, Aromatic C-C (284.6 eV) Hydroxyl, Ethers C-OH, C-O-C(285.5 eV)Hydroxyl, Ethers C-OH, C-O-C (285.5 eV) Carbonyl C=O(287.0 eV)Carbonyl C = O (287.0 eV) Carboxyl -COOH(288.6 eV)Carboxyl -COOH (288.6 eV) ACAC 69.6769.67 23.7023.70 3.183.18 3.463.46 AC-5AC-5 47.8247.82 21.4921.49 17.6017.60 13.0913.09 AC-10AC-10 50.0450.04 17.2817.28 18.7418.74 13.9413.94 AC-20AC-20 40.2940.29 15.6015.60 29.4029.40 14.7114.71 AC-30AC-30 44.5344.53 9.339.33 30.0830.08 16.0716.07

(실험예 4) BET(Brunauer-Emmett-Teller) 법에 의한 활성탄의 표면 분석 Experimental Example 4 Surface Analysis of Activated Carbon by BET (Brunauer-Emmett-Teller) Method

플라즈마 처리후 활성탄의 물리적인 변화를 분석하기 위해, 온도 77 K에서 질소의 흡착곡선에서 BET 방정식을 이용하여 활성탄의 표면적을 계산하여 표 4에 나타내었다. 플라즈마 처리시간이 증가할수록 대체적으로 BET 및 랑뮈어(Langmuir) 표면적이 감소하는 것을 볼 수 있는데, 이것은 활성탄의 주성분이 탄소가 기체화하여 기공이 파괴되었기 때문이다. 또한 플라즈마 처리에 의하여 생성된 표면 작용기들이 기공들을 차폐시킨 것도 표면적이 감소한 이유라고 할 수 있다. In order to analyze the physical change of activated carbon after plasma treatment, the surface area of activated carbon was calculated from the adsorption curve of nitrogen at a temperature of 77 K using the BET equation and is shown in Table 4. As the plasma treatment time increases, the surface area of BET and Langmuir is generally reduced, because the main component of activated carbon is the gasification of carbon and the pores are destroyed. In addition, the surface functional groups generated by the plasma treatment shielding the pores may be the reason that the surface area is reduced.

위의 활성탄의 세 가지 분석결과에서 본 바와 같이, 본 발명에서 생성된 대기압 저온 플라즈마는 활성탄의 기공분포와 같은 물리적인 구조에는 큰 변화를 주지 않으며, 활성탄 표면의 화학적인 성질을 변화시켜 금속이온의 흡착능 향상을 가져옴을 확인할 수 있다. As seen from the above three analysis results of activated carbon, the atmospheric low temperature plasma generated in the present invention does not change the physical structure such as pore distribution of activated carbon, and changes the chemical properties of the surface of activated carbon to It can be seen that the adsorption capacity is improved.

처리시간에 따른 BET 및 랑뮈어(Langmuir) 표면적의 변화Changes in BET and Langmuir Surface Area with Processing Time AC SampleAC Sample SBET (m2/g)S BET (m 2 / g) SLangmuir (m2/g)S Langmuir (m 2 / g) ACAC 1330.73691330.7369 1792.18611792.1861 AC-10AC-10 1223.51691223.5169 1645.78611645.7861 AC-20AC-20 1030.93951030.9395 1380.97601380.9760 AC-30AC-30 1113.50071113.5007 1488.71561488.7156

(실험예 5) 활성탄의 pH가 조절 Experimental Example 5 Adjusting pH of Activated Carbon

도 1과 같은 구성의 실험에서 두 전극 사이에 유리판을 이용한 유전체 장벽을 설치하고, 일측의 유리판위에 일정량의 활성탄을 올려놓고, 헬륨 5 lpm, 산소 100 ccm을 주입하고, 두 전극사이에 주파수 10 kHz, 전압 5 kVpk를 인가하여 대기압 저온 플라즈마를 발생시켜 활성탄을 처리하였다.In the experiment of FIG. 1, a dielectric barrier using a glass plate was installed between two electrodes, a certain amount of activated carbon was placed on one glass plate, helium 5 lpm, oxygen 100 ccm was injected, and a frequency of 10 kHz between the two electrodes. The activated carbon was treated by applying a voltage of 5 kV pk to generate a low pressure atmospheric plasma.

처리된 활성탄 시료 3 g을 200 ml 삼각 플라스크에 넣고, 증류수 100 ml를 넣어 서서히 가열하여 5분간 끓인 다음 실온까지 냉각한 후 증류수를 가하여 100 ml로 만든 후 디지털 pH 측정기로 측정하였다. 3 g of the treated activated carbon sample was placed in a 200 ml Erlenmeyer flask, 100 ml of distilled water was added, and the mixture was slowly heated to boil for 5 minutes, cooled to room temperature, distilled water was added to make 100 ml, and measured by a digital pH meter.

표 5는 플라즈마 처리시간에 따른 활성탄의 pH가 변화를 나타내고 있는데, 처리시간의 증가에 따라 pH가가 낮아지고 있음을 알 수 있다. 이는 플라즈마 처리를 통해 특정 용도에 맞도록 활성탄의 pH가를 조절할 수 있음을 나타내고 있다. Table 5 shows the change in pH of activated carbon according to the plasma treatment time, and it can be seen that the pH decreases with increasing treatment time. This indicates that the pH value of activated carbon can be adjusted to a specific use through plasma treatment.

플라즈마 처리시간에 따른 활성탄의 pH가 변화Change of pH of Activated Carbon with Plasma Treatment Time 처리시간(min)Processing time (min) 00 1010 3030 6060 pHpH 9.69.6 8.958.95 8.08.0 6.846.84

본 발명에 의한 장치와 방법을 이용하여 활성탄의 표면 개질 처리를 시행하는 경우, 화학 약품처리를 하는 경우 발생하는 활성탄의 유용한 기공구조 손상 및 다량의 폐기물 발생에 의한 환경오염 문제가 발생하지 않으며, 대기압 하에서 연속적인 활성탄 표면 개질 처리가 가능하므로, 진공 플라즈마 처리 방법에서 문제가 되는 경제성 및 생산성을 제고할 수 있다. 또한 불활성 기체와 반응성 기체를 혼합하여 사용함으로써 균일한 플라즈마를 생성시킬 수 있으며, 발생된 플라즈마를 이용하여 균일한 활성탄 표면 개질 처리를 시행하여 할 수 있고, 활성탄 표면 특성을 개질하여 전반적인 또는 특정 물질에 대한 흡착성능을 선택적으로 높인 고부가가치의 활성탄을 제조할 수 있다. 그리고 활성탄의 표면 분석 결과, 본 발명에서 생성된 플라즈마에 의해 활성종들이 활성탄의 표면과 잘 반응하여, 활성탄의 물리적인 손상이 거의 없이, 표면 산성 작용기들을 다량으로 생성하였으며, 이들 산성 작용기들이 수용액 상의 금속이온을 흡착시킴을 확인할 수 있다.When surface modification treatment of activated carbon is carried out using the apparatus and method according to the present invention, there is no problem of damage to the pore structure of activated carbon generated by chemical treatment and environmental pollution caused by the generation of a large amount of waste, and atmospheric pressure The continuous activated carbon surface modification treatment can be performed under the above, thereby improving economic efficiency and productivity which are problematic in the vacuum plasma treatment method. In addition, by using a mixture of an inert gas and a reactive gas to generate a uniform plasma, by using the generated plasma can be carried out by performing a uniform activated carbon surface modification treatment, by modifying the activated carbon surface properties to the overall or specific material It is possible to produce high value-added activated carbon which has selectively increased the adsorption performance for. As a result of surface analysis of the activated carbon, the active species reacted well with the surface of the activated carbon by the plasma generated in the present invention, thereby generating a large amount of surface acidic functional groups with little physical damage to the activated carbon. It can be seen that the adsorption of metal ions.

본 발명의 범위는 상기한 실시예에 국한되는 것은 아니며 상기한 장치와 방법은 활성탄 이외에 제올라이트, 섬유상 활성탄소 등의 흡착제 표면 개질 처리에도 이용될 수 있어 본 발명이 활성탄의 표면 개질 처리에만 국한되는 것은 아니다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the apparatus and method described above can be used for surface modification treatment of adsorbents such as zeolite and fibrous activated carbon in addition to activated carbon. no.

도1은 본 발명에 따르는 활성탄 표면 개질 처리 장치의 일 실시예를 도시한 도면.1 shows one embodiment of an activated carbon surface modification treatment apparatus according to the present invention.

도2는 본 발명에 따르는 활성탄 표면 개질 처리 장치의 또다른 일 실시예를 도시한 도면.Figure 2 shows another embodiment of the activated carbon surface modification treatment apparatus according to the present invention.

도3은 본 발명에 따르는 활성탄 표면 개질 처리 장치의 또다른 일 실시예를 도시한도면.Figure 3 shows another embodiment of the activated carbon surface modification treatment apparatus according to the present invention.

도4는 본 발명에 따르는 활성탄 표면 개질 처리 장치의 또다른 일 실시예를 도시한도면.Figure 4 shows another embodiment of the activated carbon surface modification treatment apparatus according to the present invention.

도5는 헬륨을 이용하여 플라즈마를 발생시켰을 경우에의 방출분광 스펙트럼을 도시한 도면.Fig. 5 shows emission spectroscopy when helium is used to generate plasma.

도6은 헬륨과 산소를 혼합하여 플라즈마를 발생시켰을 경우에의 방출분광 스펙트럼을 도시한 도면.Fig. 6 is a diagram showing emission spectroscopy when helium and oxygen are mixed to generate plasma.

도7은 플라즈마 처리시간에 따른 활성탄의 흡착능 변화 및 흡착능 향상을 나타내는 도면.7 is a view showing the adsorption capacity change and the adsorption capacity improvement of activated carbon with plasma treatment time.

도8은 플라즈마 처리시간에 따른 FI-IR 스펙트럼의 변화를 나타내는 도면.Fig. 8 shows the change in FI-IR spectrum with plasma treatment time.

도9는 플라즈마 처리하지 않은 활성탄의 C1S XPS 스펙트럼을 나타내는 도면.Fig. 9 shows the C 1S XPS spectrum of activated carbon not subjected to plasma treatment.

도10은 30분 동안 플라즈마 처리한 활성탄의 C1S XPS 스펙트럼을 나타내는 도면.10 shows the C 1S XPS spectrum of activated carbon subjected to plasma treatment for 30 minutes.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 활성탄 표면 개질 처리 장치 2: 능동전극1: Activated Carbon Surface Modification Treatment Apparatus 2: Active Electrode

3: 접지전극 4: 기체주입구3: grounding electrode 4: gas inlet

5: 피처리물 출입구 6: 플라즈마5: processing object entrance 6: plasma

7: 피처리물 8: 전원공급장치7: Workpiece 8: Power Supply

9: 피처리물 이송기구 10: 유전체 장벽9: object transfer mechanism 10: dielectric barrier

Claims (13)

저온 플라즈마를 발생시키는, 외부 전원의 양단에 연결되는 두 종류의 마주보고 있는 한 쌍의 전극과;A pair of two opposite electrodes connected to both ends of an external power source for generating a low temperature plasma; 상기 전극 중 적어도 하나의 전극에 부착되는 유전체 장벽과;A dielectric barrier attached to at least one of the electrodes; 상기 마주보고 있는 전극의 공간 내로 기체를 주입하는 기체 주입부와;A gas injection unit for injecting gas into the space of the opposite electrode; 상기 두 종류의 전극에 전력을 공급하는 전원장치를 포함하는, 활성탄 표면 개질 처리 장치.Activated carbon surface modification treatment apparatus comprising a power supply for supplying power to the two kinds of electrodes. 제1항에 있어서, 상기 마주보고 있는 한 쌍의 전극은 두 개의 평판형 전극으로 구성되는, 활성탄 표면 개질 처리 장치.The apparatus of claim 1, wherein the pair of opposing electrodes consists of two flat plate-shaped electrodes. 제1항에 있어서, 상기 마주보고 있는 한 쌍의 전극은 외부전극과 내부전극으로 구성되며 상기 외부전극은 속이 빈 원통형이며, 상기 내부 전극은 상기 외부전극과 동축의 원통형 전극으로 상기 외부전극의 내부에 위치하는, 활성탄 표면 개질 처리 장치.The method of claim 1, wherein the pair of opposing electrodes comprises an outer electrode and an inner electrode, the outer electrode is a hollow cylinder, and the inner electrode is a cylindrical electrode coaxial with the outer electrode. Located in, activated carbon surface modification treatment device. 플라즈마를 발생시키는, 전극으로서, 외부 전원의 양단에 연결되는 두 종류의 전극이 전극의 종류를 달리하여 번갈아가며 배치되는 세 개 이상의, 전극과;An electrode for generating a plasma, comprising: three or more electrodes in which two kinds of electrodes connected to both ends of an external power source are alternately arranged with different kinds of electrodes; 상기 전극 중 적어도 한개의 전극에 부착되는 유전체 장벽과;A dielectric barrier attached to at least one of the electrodes; 상기 전극사이의 공간 내로 기체를 주입하는 기체 주입부와;A gas injection unit for injecting gas into the space between the electrodes; 상기 두 종류의 전극에 전력을 공급하는 전원장치를 포함하는, 활성탄 표면 개질 처리 장치.Activated carbon surface modification treatment apparatus comprising a power supply for supplying power to the two kinds of electrodes. 제4항에 있어서, 상기 전극은 각각 평판형 전극인, 활성탄 표면 개질 처리 장치.The activated carbon surface modification treatment apparatus according to claim 4, wherein each of the electrodes is a flat plate electrode. 제4항에 있어서, 상기 전극은 각각 원통형 전극인, 활성탄 표면 개질 처리 장치.The activated carbon surface modification apparatus of claim 4, wherein each of the electrodes is a cylindrical electrode. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극간의 처리공간으로 피처리물을 이송하기 위한 이송기구와, 상기 전극의 내부로 이송된 피처리물을 교반하기 위한 교반기구를 더 포함하는, 활성탄 표면 개질 처리 장치.The apparatus of any one of claims 1 to 6, further comprising a transfer mechanism for transferring the workpiece to the processing space between the electrodes and a stirring mechanism for stirring the workpiece to be transferred into the electrode. Activated carbon surface modification treatment device. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원장치는 파형으로는 정현파, 구형파, 삼각파, 펄스파이며 출력전압은 1내지 50kV, 주파수는 1~100MHz인 전력을 공급하는, 활성탄 표면 개질 처리 장치.The surface of the activated carbon according to any one of claims 1 to 6, wherein the power supply is a sine wave, a square wave, a triangular wave, a pulse wave, and has an output voltage of 1 to 50 kV and a frequency of 1 to 100 MHz. Reforming unit. 활성탄의 표면 개질 처리 방법에 있어서, 대기압 하에서, In the surface modification treatment method of activated carbon, under atmospheric pressure, 유전체 장벽을 갖는 적어도 한 쌍의 전극을 제공하는 단계와;Providing at least a pair of electrodes having a dielectric barrier; 상기 전극 사이에 불활성 기체 및 질소 중 적어도 한 종류의 기체와 반응성 물질을 주입하는 주입단계와;Injecting at least one kind of an inert gas and nitrogen and a reactive material between the electrodes; 상기 주입된 기체 주위에 섭시200도 이하의 저온 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생단계와;A plasma generation step of generating a low temperature plasma of about 200 degrees Celsius or less around the injected gas; 상기 발생된 플라즈마에 피처리물을 노출시키는 노출단계를;An exposing step of exposing the object to the generated plasma; 포함하는, 활성탄 표면 개질 처리방법.Activated carbon surface modification treatment method comprising. 제9항에 있어서, 상기 플라즈마 발생단계에서 플라즈마를 발생시키기 위해 출력전압 1내지 50kV, 주파수 1내지 100MHz 영역의 전력이 공급되는, 활성탄 표면 개질 처리방법.10. The method of claim 9, wherein an output voltage of 1 to 50 kV and a frequency of 1 to 100 MHz are supplied to generate plasma in the plasma generating step. 제9항에 있어서, 상기 불활성 기체는 헬륨, 네온, 및 아르곤 중 어느 하나이상을 포함하며, 상기 반응성 물질은 가스 상 혹은 증기 상의 물질로서 산소, 질소, 수소, 공기, 수증기, 암모니아, 과산화수소, 유기할로겐화물, 탄화수소, 알코올 및 카르복시산 중 어느 하나 이상을 포함하는, 활성탄 표면 개질 처리방법.10. The method of claim 9, wherein the inert gas comprises at least one of helium, neon, and argon, and the reactive material is a gaseous or vapor phase material of oxygen, nitrogen, hydrogen, air, water vapor, ammonia, hydrogen peroxide, organic An activated carbon surface modification treatment method comprising any one or more of halides, hydrocarbons, alcohols and carboxylic acids. 제9항에 있어서, 상기 주입단계에서 상기 불활성 기체 및 질소 중 적어도 한 종류의 기체에 대한 상기 반응성 물질의 비율은 부피비로 0.001내지 10인, 활성탄 표면 개질 처리방법.10. The method of claim 9, wherein the ratio of the reactive material to at least one of the inert gas and the nitrogen in the injecting step is 0.001 to 10 by volume ratio. 제9항에 있어서, 상기 노출단계는 상기 피처리물을 이송하는 이송단계와 상기 피처리물을 교반하는 교반단계를 더 포함하는, 활성탄 표면 개질 처리방법.The method of claim 9, wherein the exposing step further comprises a conveying step of transferring the object and a stirring step of stirring the object.
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