KR20130075271A - 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법 - Google Patents

피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 왕겨와 피치를 이용하여 황화수소 가스 제거용 활성탄을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 왕겨를 물로 세척하는 단계; 세척한 왕겨를 불활성 기체 내에서 300℃~500℃로 25분 내지 30분 동안 가열하여 예비 탄화하는 단계; 예비 탄화된 왕겨에 상기 예비 탄화된 왕겨 질량의 0.5~0.7배에 해당하는 질량의 피치(연화점이 250℃이다)를 온도 250℃에서 혼합하여 250~500㎛의 분말을 제조하는 단계; 분말을 분말 질량의 2~3배에 해당하는 알칼리 수용액에 침적시켜 왕겨 분말과 알칼리를 슬러리로 제조하는 단계; 불활성 기체 내에서 슬러리를 1시간 동안 750℃~950℃에서 가열하는 단계; 및 가열된 슬러리를 물로 세척하여 알칼리 성분을 제거하고, 건조시키는 단계를 포함하여, 저비용 및 환경 문제를 해소하는 활성탄 제조방법을 제공하는 발명에 관한 것이다.

Description

피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING ACTIVE CARBON FOR ELIMINATING HYDROGEN SULFIDE GAS BY USING CHAFF AND PITCH}
본 발명은 왕겨와 피치를 이용하여 황화수소 가스 제거용 활성탄을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 왕겨를 일정 조건에서 예비 탄화하고, 예비 탄화된 왕겨에 피치를 혼합하고, 왕겨와 피치가 혼합된 것을 알칼리 수용액에 침전시켜 알칼리 슬러리로 제조하고, 이를 다시 열처리한 후, 알칼리 성분을 물로 세척하여 건조시켜 활성탄을 제조하는 방법에 관한 기술 분야이다.
황화수소(H₂S)는 수소의 황화물로 악취를 가진 무색의 유독한 기체로서 500ppm 이상이면 위독하고, 1000ppm 이상이면 사람을 사망에 이르게 하는 기체이다.
유독 기체인 황화수소는 자연에서 인위적으로 발생되기도 하는데, 화산이나 온천, 납, 석고, 유황 광산 등의 황 또는 황화합물이 존재하는 지각층에서 발생하거나 광산에서는 황철광의 분해로 인하여 대기 중으로 발생되거나, 수중에 녹아 있다가 물이 흐르면서 공기 중으로 발산하여 발생 또는 유정(油井)의 천연 가스에 섞여 있을 경우 이것의 생산, 수송, 정제시에 발생하기도 한다.
산업에서 발생되는 황화수소는, 석유 정제공정이나 피혁, 아교, 형광물질 원료 등의 제조공정 중의 부산물로서 발생; 염료, 공업약품, 의약품(디메틸 설파이드, 디메틸 설폭사이드 황화나트륨)의 원료로 사용함으로써 발생; 펄프공장의 경우, 펄프원료를 수산화나트륨(NaOH)과 황화나트륨(Na₂S) 존재하에서 증류,분해하여 셀룰로오스를 얻는데, 이 때 황화수소, 메르캅탄 등을 부산물로서 발생 되기도 한다.
산업에서 흔히 발생될 수 있는 황화수소로 인하여 사람에게 큰 피해를 입힌 사고도 적지 않은데, 대표적으로는 멕시코의 포자리카 중독 사고이다. 이는 1950년 11월 기상은 바람에 약하고 안개가 짙게 낀 상태에서, 각종 공장에서 배출된 황화수소로 주민 22,000명 중 320여명이 급성 중독병으로 입원한 사건이었다. 그 중 22명이 사망하고 중독 환자의 대부분은 기침, 호흡곤란, 점막 자극 등의 증상을 보였다.
이러한 산업에서 발생하는 유독 가스인 황화수소를 제거하기 위한 기술로는 '황화수소 흡착제거용 KI(Potassium Iodide) 첨착활성탄의 제조방법과 그 용도(출원 번호:10-1997-0008988),' '소화 가스에 함유된 황화수소 제거용 활성탄 흡착제 제조방법(출원 번호:10-2006-0131588)' 또는 '황화수소를 제거하는 흡착제 및 이의 제조방법(출원 번호:10-2009-0077602)' 등이 있었으나 이들 종래 기술들은 원료 수급의 문제와 이로 인한 비용이 크게 발생하는 문제점이 있었다. 따라서, 종래 기술에서 발생하는 원료 등을 주위에서 흔히 구할 수 있고, 환경 오염 우려도 적으며 무한대로 공급될 수 있는 천연의 원료가 필요한 실정이었다.
왕겨와 같은 바이오매스(biomass)는 우리나라에서만 2001년 기준으로 550만톤이 생산되었다. 왕겨와 같은 바이오매스는 매장량의 한계를 가지는 화석 연료와는 달리 재생과 회수 등이 용이한 장점이 있다. 또한 식물 자원의 계속적인 사용에 따른 부산물로 얻어지는 바이오매스는 무한정으로 공급되는 것이 큰 장점이라고 할 수 있다.
최근 에너지 자원 중 하나로서 각광받는 왕겨는 그 구성성분이 수분을 제외하고 약 13~29wt%의 휘발성분과 셀룰로오스 성분으로 구성되어 있으며, 회분 성분들을 대부분 실리카(silicon dioxide; 이산화규소(SiO₂))로 구성되어 있으며, 탄소 성분은 약 40wt%가 포함되어 있어, 훌륭한 바이오매스로 평가받고 있다.
따라서, 농촌에서 쉽게 구할 수 있는 왕겨를 원료로 하여 저온 탄화 및 수증기 등의 산화성 기체에 의해 장시간 처리하여 활성탄을 제조하는 연구가 진행되고 있다.
활성탄은 다양한 원료 물질 등의 활성화에 의해 제조되는 다공성 탄소로 거대 세공에서 분자 크기의 미세 세공까지 다양한 세공을 지니고 있다. 또한 내부 비표면적(specific surface area, 比表面積)이 커서 비극성이나 약한 극성을 지니는 유기분자에 대한 선택성이 우수하여 휘발성 유기 화합물 등과 같은 물질의 분리 및 제거에 이용되어 왔다.
본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법은 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 해결과제를 가진다.
첫째, 농촌에서 쉽게 구할 수 있으며, 무한정 공급받을 수 있는 왕겨를 이용하여 활성탄을 제조하고자 한다.
둘째, 왕겨를 이용한 활성탄이 황화수소를 효과적으로 흡착 및 제거할 수 있는, 왕겨를 이용한 활성탄 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법은 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.
본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법은 왕겨와 피치를 이용하여 황화수소(H₂S) 가스를 흡착 및 제거하는 활성탄을 제조하는 방법으로서, (a) 왕겨를 물로 세척하는 단계; (b) 세척한 왕겨를 불활성 기체 내에서 가열하여 예비 탄화하는 단계; (c) 예비 탄화된 왕겨에 피치를 혼합하고 분쇄하여 분말을 제조하는 단계; (d) 분말을 알칼리 수용액에 침적시켜 왕겨 분말과 알칼리를 슬러리로 제조하는 단계; (e) 불활성 기체 내에서 슬러리를 가열하는 단계; 및 (f) 가열된 슬러리를 물로 세척하여 알칼리 성분을 제거하고, 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법의 알칼리 수용액은, 수산화칼륨 또는 수산화나트륨인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법의 불활성 기체는 질소 가스인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법의 (b) 단계는, 가열이 25분 내지 30분 동안 300℃~500℃에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법의 (c) 단계는, 피치의 질량은 예비 탄화된 왕겨 질량의 0.5~0.7배인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법의 (c) 단계는, 피치(상기 피치의 연화점은 250℃이다)의 혼합은 온도 250℃에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법의 (c) 단계는, 분말 입자들의 평균 지름이 250~500㎛이 되도록 분쇄가 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법의 (d) 단계는, 알칼리 수용액의 질량은 상기 분말 질량의 2~3배에 해당하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법의 (e) 단계는, 가열이 1시간 동안 750℃~950℃에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 농촌에서 흔히 구할 수 있는 왕겨를 이용한 활성탄을 제조하는바 저비용을 활성탄을 제조할 수 있는 효과를 가진다.
둘째, 농촌에서 발생되는 왕겨를 재활용하는바, 환경 문제를 해소할 수 있는 효과를 가진다.
셋째, 활성탄 제조 방법을 정량적으로 제공하여, 제조된 활성탄이 황화수소를 90% 이상 제거할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법은 왕겨와 피치를 이용하여 황화수소(H₂S) 가스를 흡착 및 제거하는 활성탄을 제조하는 방법을 순서대로 도시한 순서도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법은 왕겨와 피치를 이용하여 황화수소(H₂S) 가스를 흡착 및 제거하는 활성탄을 제조하는 방법을 순서대로 도시한 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법은 왕겨와 피치를 이용하여 황화수소(H₂S) 가스를 흡착 및 제거하는 활성탄을 제조하는 방법으로서, (a) 왕겨를 물로 세척하는 단계; (b) 세척한 왕겨를 불활성 기체 내에서 가열하여 예비 탄화하는 단계; (c) 예비 탄화된 왕겨에 피치를 혼합하고 분쇄하여 분말을 제조하는 단계; (d) 분말을 알칼리 수용액에 침적시켜 왕겨 분말과 알칼리를 슬러리로 제조하는 단계; (e) 불활성 기체 내에서 슬러리를 가열하는 단계; 및 (f) 가열된 슬러리를 물로 세척하여 알칼리 성분을 제거하고, 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 구체적으로는 본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법의 바람직한 실시예는 왕겨와 피치를 이용하여 황화수소(H₂S) 가스를 흡착 및 제거하는 활성탄을 제조하는 방법으로서, (a) 왕겨를 물로 세척하는 단계; (b) 질소분위기에서 세척한 왕겨를 300℃~500℃로 25분 내지 30분 동안 가열하여 예비 탄화하는 단계; (c) 예비 탄화된 왕겨에 예비 탄화된 왕겨 질량의 0.5~0.7배에 해당하는 질량의 피치를 온도 250℃에서 혼합하고 분쇄하여 250~500㎛의 분말을 제조하는 단계; (d) 분말을 분말 질량의 2~3배에 해당하는 알칼리 수용액에 침적시켜 왕겨 분말과 알칼리를 슬러리로 제조하는 단계; (e) 질소분위기에서 슬러리를 1시간 동안 750℃~950℃에서 가열하는 단계; 및 (f) 가열된 슬러리를 물로 세척하여 알칼리 성분을 제거하고, 건조시키는 단계를 포함한다.
먼저, (a) 왕겨를 물로 세척하는 단계를 거친 후, (b) 세척한 왕겨를 질소분위기에서 300℃~500℃로 25분 내지 30분 동안 가열하여 예비 탄화하는 단계를 거치는 이유는, 왕겨를 고온하에서 열처리하는데 있어서 왕겨를 구성하고 있는 탄소 골격의 안정화를 위함이다. 왕겨를 구성하고 있는 탄소 골격이 안정화되면 고온 열처리시에도 탄소 골격이 파괴되지 않으면서, 거대 세공 및 미세 세공을 형성할 수 있기 때문이다. 질소와 같은 불활성 분위기를 선택한 이유는 고온에서 탄소가 산화되는 것을 방지하기 위함이다. 따라서, 질소 외, 다른 불활성 분위기를 선택하여, 고온에서 탄소가 산화되는 것을 방지하기 위하는 방법을 동원하는 것은 본 발명의 기술적 사상에 포함된다고 볼 것이다.
(c) 예비 탄화된 왕겨에 예비 탄화된 왕겨 질량의 0.5~0.7배에 해당하는 질량의 피치(연화점이 250℃이다)를 온도 250℃에서 혼합하여 250~500㎛의 분말을 제조하는 단계에 있어서, 예비 탄화한 왕겨에 피치를 왕겨 질량의 0.5~0.7배로 한정하여 혼합하는 이유는 피치의 혼합비가 왕겨 질량의 0.5~0.7배 보다 과량 혼합시에는 황화수소 흡착 및 제거에 적당한 거대 세공 및 미세 세공을 분포시키기 어려움이 따르기 때문이다.
또한, 피치를 왕겨에 혼합하는 이유는 탄화한 왕겨는 마모성이 떨어지기 때문에 이를 보완할 목적으로 피치를 혼합하는 것이다. 그리고 혼합한 뒤, 250~500㎛의 분말을 만드는 방법은 일반적인 분쇄 방법을 따르면 족하다.
(d) 분말을 분말 질량의 2~3배에 해당하는 알칼리 수용액에 침적시켜 왕겨 분말과 알칼리를 슬러리로 제조하는 단계는, 알칼리가 왕겨 표면에 고루 분포될 수 있도록 하기 위함이다.
(e) 질소분위기에서 슬러리를 1시간 동안 750℃~950℃에서 가열하는 단계에서 질소와 같은 불활성 분위기를 선택한 이유는 고온에서 탄소가 산화되는 것을 방지하기 위함이며, 열처리 온도가 750℃ 보다 낮은 경우에는 왕겨 표면에 부착된 알칼리 성분의 탈수소화 반응성이 떨어져 비표면적이 적어 황화수소 흡착 및 제거에 바람직하지 못한 활성탄을 제조하게 된다.
반면, 열처리 온도가 950℃ 보다 높은 경우에는 최종 생성물인 왕겨 활성탄의 수율이 20%이하인바 경제성이 떨어지기 때문이다. 또한, 950℃ 보다 높은 온도에서 열처리는 미세 세공의 분포보다는 거대 세공의 분포가 대부분을 차지하여 황화수소 흡착 및 제거에 부적합한 활성탄을 제조하게 된다.
(f) 단계에서 가열된 슬러리를 물로 세척하여 알칼리 성분을 제거하는 것은 왕겨 표면에 남은 알칼리 성분이 활성탄 반응탑표면과 반응하여 부식등의 문제점을 초래할 수 있기 때문이다. 그리고 알칼리를 세척하기 위해 물을 선택한 것은 알칼리를 단순히 세척하기 위함이며, 물은 알칼리와 반응하지 않기 때문이다. 따라서 물 외에 다른 물질로 알칼리를 세척하는 경우에도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다고 볼 것이다.
이하는 혼합되는 피치의 질량, 알칼리 수용액의 질량, 슬러리를 열처리하는 온도를 달리하여 활성탄을 제조하여 황화수소 제거율을 측정한 6 가지 실시예이다. 본 명세서에 포함된 청구범위에 기재된 내용은 하기의 실시예들로부터 도출된 최적의 실시 결과로써 가장 바람직한 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법을 제공한다.
다만, 아래의 실험들은 모든 수치의 범위에서 실험하는 것이 이론적으로 불가능한바 몇 가지 경우만을 들어서 실험한 것인바, 본 명세서의 청구범위에 기재된 수치들 범위 밖의 실시가 본 발명의 기술적 사상에서 당연히 배제되어야 한다고 단언해서는 안된다고 볼 것이다.
왕겨를 물로 세척하여 표면에 묻은 오일 성분 등을 제거하고 난 후, 질소분위기하에서 300℃에서 30분가량 예비 탄화한 후 피치를 0.5배의 양으로 혼합하여 250~500㎛의 분말을 만든다. 왕겨 분말 무게의 2배 가량의 수산화칼륨을 함유한 수용액에 침적한 후 약 100℃에서 물을 증발하여 왕겨분말과 알칼리를 슬러리로 제조한다. 슬러리 상태의 왕겨분말을 750℃에서 1시간 동안 질소분위기하에서 열처리한 후 왕겨 활성탄에 묻어 있는 알칼리 성분을 물로 세척 및 건조하여 황화수소 흡착제거용 활성탄을 제조한다.
상기와 같은 방법으로 제조한 활성탄의 비표면적은 1530 m²/g이며, 거대세공에 비해 미세 세공이 비표면적의 70%이상을 차지하고 있으며, 1000ppm의 황화수소를 기준으로 황화수소 제거율은 97%이었다.
왕겨를 물로 세척하여 표면에 묻은 오일 성분 등을 제거하고 난 후 질소분위기하에서 300℃에서 30분가량 예비 탄화한 후 피치를 0.6배의 양으로 혼합하여 250~500㎛의 분말을 만든다. 왕겨분말 무게의 3배 가량의 수산화칼륨을 함유한 수용액에 침적한 후 약 100℃에서 물을 증발하여 왕겨분말과 알칼리를 슬러리로 제조한다. 슬러리 상태의 왕겨분말을 850℃에서 1시간 동안 질소분위기하에서 열처리한 후 왕겨활성탄에 묻어 있는 알칼리 성분을 물로 세척 및 건조하여 황화수소 흡착제거용 활성탄을 제조한다.
상기와 같은 방법으로 제조한 활성탄의 비표면적은 1920 m²/g이며, 거대세공에 비해 미세 세공이 비표면적의 90%이상을 차지하고 있으며, 1000ppm의 황화수소를 기준으로 황화수소 제거율은 99%이었다.
왕겨를 물로 세척하여 표면에 묻은 오일 성분 등을 제거하고 난 후 질소분위기하에서 300℃에서 30분가량 예비 탄화한 후 피치를 0.5배의 양으로 혼합하여 250~500㎛의 분말을 만든다. 왕겨분말 무게의 3배 가량의 수산화칼륨을 함유한 수용액에 침적한 후 약 100℃에서 물을 증발하여 왕겨분말과 알칼리를 슬러리로 제조한다. 슬러리 상태의 왕겨분말을 950℃에서 1시간 동안 질소분위기하에서 열처리한 후 왕겨활성탄에 묻어 있는 알칼리성분을 물로 세척 및 건조하여 황화수소 흡착제거용 활성탄을 제조한다.
상기와 같은 방법으로 제조한 활성탄의 비표면적은 1670m²/g이며, 거대세공에 비해 미세 세공이 비표면적의 80%이상을 차지하고 있으며, 1000ppm의 황화수소를 기준으로 황화수소 제거율은 95%이었다.
왕겨를 물로 세척하여 표면에 묻은 오일 성분 등을 제거하고 난 후 질소분위기하에서 300℃에서 30분가량 예비 탄화한 후 피치를 0.5배의 양으로 혼합하여 250~500㎛의 분말을 만든다. 왕겨분말 무게의 3배 가량의 수산화칼륨을 함유한 수용액에 침적한 후 약 100℃에서 물을 증발하여 왕겨분말과 알칼리를 슬러리로 제조한다. 슬러리 상태의 왕겨분말을 650℃에서 1시간 동안 질소분위기하에서 열처리한 후 왕겨활성탄에 묻어 있는 알칼리 성분을 물로 세척 및 건조하여 황화수소 흡착제거용 활성탄을 제조한다.
상기와 같은 방법으로 제조한 활성탄의 비표면적은 1530m²/g이며, 거대세공에 비해 미세 세공이 비표면적의 50%이상을 차지하고 있으며, 1000ppm의 황화수소를 기준으로 황화수소 제거율은 76%이었다.
왕겨를 물로 세척하여 표면에 묻은 오일 성분 등을 제거하고 난 후 질소분위기하에서 300℃에서 30분가량 예비 탄화한 후 피치를 1배의 양으로 혼합하여 250~500㎛의 분말을 만든다. 왕겨분말 무게의 3배 가량의 수산화칼륨을 함유한 수용액에 침적한 후 약 100℃에서 물을 증발하여 왕겨분말과 알칼리를 슬러리로 제조한다. 슬러리 상태의 왕겨분말을 750℃에서 1시간 동안 질소분위기하에서 열처리한 후 왕겨활성탄에 묻어 있는 알칼리성분을 물로 세척 및 건조하여 황화수소 흡착제거용 활성탄을 제조한다.
상기와 같은 방법으로 제조한 활성탄의 비표면적은 1110m²/g이며, 거대세공에 비해 미세 세공이 비표면적의 55%이상을 차지하고 있으며, 1000ppm의 황화수소를 기준으로 황화수소 제거율은 73%이었다.
왕겨를 물로 세척하여 표면에 묻은 오일 성분 등을 제거하고 난 후 질소분위기하에서 300℃에서 30분가량 예비 탄화한 후 피치를 0배의 양으로 혼합하여(피치를 혼합하지 않은 왕겨) 250~500㎛의 분말을 만든다. 왕겨분말 무게의 3배 가량의 수산화칼륨을 함유한 수용액에 침적한 후 약 100℃에서 물을 증발하여 왕겨분말과 알칼리를 슬러리로 제조한다. 슬러리 상태의 왕겨분말을 850℃에서 1시간 동안 질소분위기하에서 열처리한 후 왕겨활성탄에 묻어 있는 알칼리 성분을 물로 세척 및 건조하여 황화수소 흡착제거용 활성탄을 제조한다.
상기와 같은 방법으로 제조한 활성탄의 비표면적은 1350m²/g이며, 거대세공에 비해 미세 세공이 비표면적의 95%이상을 차지하고 있으며, 1000ppm의 황화수소를 기준으로 황화수소 제거율은 79%이었다.
본 발명에 따른, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 왕겨와 피치를 이용하여 황화수소(H₂S) 가스를 흡착 및 제거하는 활성탄을 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 왕겨를 물로 세척하는 단계;
    (b) 상기 세척한 왕겨를 불활성 기체 내에서 가열하여 예비 탄화하는 단계;
    (c) 상기 예비 탄화된 왕겨에 피치를 혼합하고 분쇄하여 분말을 제조하는 단계;
    (d) 상기 분말을 알칼리 수용액에 침적시켜 왕겨 분말과 알칼리를 슬러리로 제조하는 단계;
    (e) 불활성 기체 내에서 상기 슬러리를 가열하는 단계; 및
    (f) 상기 가열된 슬러리를 물로 세척하여 알칼리 성분을 제거하고, 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리 수용액은,
    수산화칼륨 또는 수산화나트륨인 것을 특징으로 하는, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 불활성 기체는 질소 가스인 것을 특징으로 하는, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 가열이 25분 내지 30분 동안 300℃~500℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 피치의 질량은 상기 예비 탄화된 왕겨 질량의 0.5~0.7배인 것을 특징으로 하는, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 피치(상기 피치의 연화점은 250℃이다)의 혼합은 온도 250℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 분말 입자들의 평균 지름이 250~500㎛이 되도록 분쇄가 이루어지는 것을 특징으로 하는, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    상기 알칼리 수용액의 질량은 상기 분말 질량의 2~3배에 해당하는 것을 특징으로 하는, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 단계는,
    상기 가열이 1시간 동안 750℃~950℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 피치와 왕겨를 이용한 황화수소가스 제거용 활성탄 제조 방법.
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