KR20130083164A - 헴프(대마) 활성탄의 제조방법 및 그 제조장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전통적으로 직물산업에 이용되고 있는 헴프(대마)를 대상으로 헴프 활성탄 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 헴프 부산물인 줄기와 뿌리를 관형 로에서 탄화시켜 헴프 활성탄을 얻는 단계, 물리적 활성화제를 사용하여 활성화시키는 단계를 포함하고 있다. 물리적 활성화는 이산화탄소와 수증기를 사용하여 헴프 활성탄을 활성화시키며, 활성화 온도, 활성화 시간 및 활성화제 주입량에 따라 헴프 활성탄의 기공 및 비표면적이 증대되어 흡착능력이 크게 향상되는 고품질의 헴프 활성탄을 제조하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 헴프(대마) 활성탄의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다.
[문헌 1] Seung-Chun Yang et al., Carbon Science, 2(3-4), Dec. pp176-181, 2001.
[문헌 2] T. Kaghazchi et al., Journal. of Industrial and Engineering Chemistry, 16, pp368-374, 2010.
[문헌 3] Byoung Chul LIM, et al., korean J. Chem. Eng., 25(5), pp1140-1144, 2008.
[문헌 4] 이주명외 2인, Applied Chemistry, 6(2), Nov. pp951-954, 2002.
본 발명은 헴프(대마) 부산물인 줄기와 뿌리를 활용해 활성탄을 제조하는 방법에 관한 것이다.
헴프는 식물학 분류로 쐐기풀목, 대마과, 대마속에 속하며, 원산지는 중앙아시아이고 중국, 태국, 필리핀 및 시베리아 등에 분포하고 있고, 재배역사가 약 6000년 정도 된다. 헴프는 재생 가능한 1년생 목본식물로 12주에 3~4 m에 해당하는 매우 빠른 성장속도를 가지고 있고, 파종 후 12주 만에 수확이 가능하다. 전통적으로 종이, 직물(삼베, 삼실 등), 건축재료, 식품, 의약품, 페인트, 세정제, 광택제, 오일, 잉크, 연료, 시트, 범포, 밧줄 제조 등 다양한 용도로 활용되었다. 성장과정에서 많은 양의 살충제가 필요하지 않고 적절한 물과 비료만으로도 성장속도가 빠르고, 병충해가 없고, 생산성이 매우 높은 식물로서 환경친화적인 작물이다. 그러나 가공과정에서 다량의 폐기물을 배출하는데, 특히많은 양의 서하지 않의 이용율이 50% 미만이다.
바이오매스인 헴프는 일반 목재와 달리 리그닌 함량이 매우 낮고 대부분 셀룰로스와 헤미셀룰로스로 구성되어 있으며, 미세한 다공질 구조를 가지고 있다. 열분해 조건에서 헴프 부산물을 탄화 시켜 헴프 숯을 만들고, 헴프 활성탄 제조를 위해 활성화 온도, 활성화 시간, 활성화제의 종류 및 주입량에 따라 활성탄을 제조한다.
헴프는 생산성이 높은 식물로서 전통적으로 삼실 제조를 위해 경작되었다. 그러나 가공과정에서 다량의 폐기물을 배출하는데, 특히 직물산업에서는 헴프의 인피만 활용되고 더욱이 이용율이 50% 미만이며, 헴프 전체 활용율은 5% 미만이다.
헴프는 상기에서 설명한 다양한 활용분야와 장점을 가지고 있지만 활성탄 제조를 위한 시도는 이루어지지 않고 있으며, 통상의 활성탄이 갖는 성질인 보수성, 통기성, 흡착성, 축열성을 위해 비표면적이 높은 헴프 활성탄 제조를 위해 연구가 필요하다.
본 발명에서는 헴프 활성탄을 제조하는 제조방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
이러한 목적을 달성하기 위해 일반적인 활성탄 제조과정인 직접 연료의 연소에 의한 부분 산화조건이 아닌, 관형 가열로에서 간접 가열형태의 탄화과정으로 헴프 숯과 물리적 활성화제를 사용한 활성화과정을 이용하여 헴프 활성탄을 제조하는 제조방법을 제공한다.
따라서, 본 발명은 헴프 줄기 및 뿌리 원료를 파쇄하고, 직접 가열식 관형 가열로에 투입하여 연소가 일어나지 않는 분위기를 만들기 위해 일정 유량의 질소를 흘려주면서 최종 탄화 온도를 일정 온도까지 상승시키는 제 1단계; 상기 1단계에서의 설정온도에 도달시에 탄화 시간은 일정 기간동안 유지시키는 제 2단계; 상기 가열로의 온도를 상온까지 떨어뜨린 후에 일정한 탄화 수율을 도달한 헴프 탄화물를 수득하는 제 3단계; 상기에서 얻은 헴프 탄화물을 동일한 관형 가열로에 장입하고 환원 분위기를 위해 일정 유량의 질소를 흘려주면서 헴프 숯의 활성화를 위해 일정한 활성화 온도로 상승시키는 제 4단계; 상기 4단계에서의 설정온도에 도달시에 활성화 시간은 일정 기간동안 유지시키는 제 5단계; 상기 5단계에서 일정한 설정 온도에 도달시에 이산화탄소 또는 수증기를 주입시켜 활성화된 헴프 탄화물을 최종적으로 수득하는 제 6단계 공정을 포함하는 헴프 활성탄을 제조하는 제조방법을 제공한다.
상기 공정의 제 1단계에서 질소는 일정유량, 바람직하게는 100 ml/min 내지 900ml/min, 바람직하게는 100 ml/min 내지 400ml/min의 양을 흘려주며, 상기 최종탄화온도는 300 내지 800 ℃, 바람직하게는 400 내지 700 ℃까지 변화시킴을 특징으로 한다.
상기 공정의 제 2단계에서 상기 탄화시간은 30분 내지 6시간 동안, 바람직하게는 1 내지 3시간까지 시간대별로 변화시킴을 특징으로 한다.
상기 공정의 제 3단계에서 상기 탄화 수율은 20 내지 80%, 바람직하게는 30 내지 60%임이 바람직하다.
상기 탄화과정을 거친 후에 헴프 탄화물(헴프 숯)의 비표면적은 1 g당 10 내지 40 m2, 바람직하게는 20 내지 30 m2의 값을 갖음을 특징으로 한다.
상기 공정의 제 4단계에서 질소는 일정유량, 바람직하게는 100 ml/min 내지 900ml/min, 바람직하게는 100 ml/min 내지 400ml/min의양을 흘려주며, 상기 최종활성화온도는 500 내지 1200 ℃, 바람직하게는 750 내지 950 ℃까지 변화시킴을 특징으로 한다.
상기 공정의 제 5단계에서 상기 활성화시간은 30분 내지 10시간 동안, 바람직하게는 1 내지 5시간까지 시간대별로 변화시킴을 특징으로 한다.
상기 공정의 제 6단계에서 상기 이산화탄소는 1 내지 50 ml-CO2/gcharmin, 바람직하게는, 5 내지 25 ml-CO2/gcharmin의 양으로 주입하거나, 또는 수증기는 0.5 내지 5.5 ml-H2O/gcharhr, 바람직하게는, 1.5 내지 2.5 ml-H2O/gcharhr의 양으로 주입함을 특징으로 한다.
탄화시킨 헴프 숯은 표면적이 20~30 m2/g로 작아 일반적인 활성탄의 활용목적인 흡착제 용도로는 사용이 제한적이다. 본 발명에서는 헴프 숯을 원료로 하여 기체상인 이산화탄소와 액체상인 물을 기화시켜 수증기로 만들어 이들을 활성화제로 헴프 숯과 반응시켜 비표면적이 600 m2/g 이상으로 크게 향상되고 메조 기공이 발달된 헴프 활성탄을 제조하는 방법 및 장치에 대한 것이다.
본 발명은 헴프 원료를 탄화시키기 위해 간접 가열식 관형로에 질소를 흘리면서 400~600 ℃에서 탄화 시간은 1~3시간까지 변화 시켜 헴프 숯을 만든다. 그리고 동일한 관형로에서 활성화 온도를 750~950 ℃까지 변화시키면서 활성화 시간은 1~5시간까지 변화시킨다.
본 발명은 상기 공정을 통하여 비표면적이 높고 흡착성능이 뛰어난 고품질의 헴프 활성탄을 제조가능하다.
따라서 본 발명은 상기 제조공정으로 제조된, 비표면적이 높고 흡착성능이 뛰어난 고품질의 헴프 활성탄을 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제조방법은 양질의 셀룰로우스와 헤미셀룰로우스로 구성된 헴프 줄기와 뿌리로부터 고품질의 활성탄 제조가 가능하며, 헴프산업에서 발생되는 폐기물의 처리로부터 고부가가치의 자원회수가 가능하다. 헴프 부산물로부터 고품질의 활성탄을 제조하여 우수한 물성을 확보할 경우 바이오매스 폐기물처리에 대한 방향제시와 헴프산업의 부가가치를 높일 수 있다.
도 1은 헴프 원료와 활성탄의 SEM 사진을 비교한 사진이며((a) 헴프 줄기; (b) 헴프 뿌리:(c) 헴프 줄기로 제조한 숯 : 600 ℃에서 2시간 탄화; (d) 헴프 뿌리로 제조한 숯 : 600 ℃에서 2시간 탄화; (e) 헴프 활성탄 : 헴프 줄기를 800℃에서 20 ml-CO2/gcharmin으로 2시간 활성화; (f) 헴프 활성탄 : 헴프 줄기를 800℃에서 2.0 ml-H2O/gcharhr으로 2시간 활성화; (g) 헴프 활성탄 : 헴프 뿌리를 800℃에서 20 ml-CO2/gcharmin으로 2시간 활성화;(h) 헴프 활성탄 : 헴프 뿌리를 800℃에서 2.0 ml-H2O/gcharhr으로 2시간 활성화된 시료임);
도 2은 헴프 활성탄과 상용 활성탄의 메틸렌블루 흡착 특성을 비교한 도이며(1. 코코넛 활성탄; 2. 석탄 활성탄; 3. 헴프 줄기 활성탄(수증기 활성화); 4. 헴프 줄기 활성탄(이산화탄소 활성화)이며, (a) 8~30 mesh 상용 활성탄과 헴프 활성탄의 메틸렌 블루 흡착 특성을 의미함);
도 3은 헴프 활성탄과 상용 활성탄의 메틸렌블루 흡착 특성을 비교한 도이다(1. 코코넛 활성탄; 2. 석탄 활성탄; 3. 헴프 줄기 활성탄(수증기 활성화); 4. 헴프 줄기 활성탄(이산화탄소 활성화), (b) 30~60 mesh 상용 활성탄과 헴프 활성탄의 메틸렌 블루 흡착 특성을 의미함).
도 2은 헴프 활성탄과 상용 활성탄의 메틸렌블루 흡착 특성을 비교한 도이며(1. 코코넛 활성탄; 2. 석탄 활성탄; 3. 헴프 줄기 활성탄(수증기 활성화); 4. 헴프 줄기 활성탄(이산화탄소 활성화)이며, (a) 8~30 mesh 상용 활성탄과 헴프 활성탄의 메틸렌 블루 흡착 특성을 의미함);
도 3은 헴프 활성탄과 상용 활성탄의 메틸렌블루 흡착 특성을 비교한 도이다(1. 코코넛 활성탄; 2. 석탄 활성탄; 3. 헴프 줄기 활성탄(수증기 활성화); 4. 헴프 줄기 활성탄(이산화탄소 활성화), (b) 30~60 mesh 상용 활성탄과 헴프 활성탄의 메틸렌 블루 흡착 특성을 의미함).
이하, 본 발명을 하기 실시예, 참고예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예, 참고예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예, 참고예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 헴프 미세결정화셀룰로오스의 제조예
1-1.
헴프의
탄화 단계
(1) 1~2cm로 파쇄된 헴프 줄기와 뿌리를 간접 가열식 관형 가열로(“젠텍”)에 넣고 연소가 일어나지 않는 분위기를 만들기 위해 일정 유량(100~900 ml/min)의 질소를 흘려주면서 최종 탄화 온도를 400~700 ℃까지 10℃/min의 속도로 지속적으로 상승시키면서 변화시켰다.
(2) (1)에서 각각의 설정온도에 도달하면 탄화 시간은 1~3시간까지 지속적으로 변화시켰다.
(3) (2)과정이 마무리 되면 가열로의 온도를 상온까지 떨어뜨린 후에 헴프 숯을 가열로에서 꺼내어 탄화 수율(30~60% 범위)을 계산한다. 이와 같은 탄화과정을 거친 후 헴프 숯의 비표면적은 1 g당 20~30 m2의 값을 갖는다.
1-2. 이산화탄소와 수증기를 이용한
헴프
숯 활성화
(1) 헴프 활성탄을 제조하기 위해 동일한 상기 관형 가열로에 헴프 숯을 장입하고 환원 분위기를 위해 일정 유량(200 ml/min)의 질소를 흘려주면서 헴프 숯의 활성화를 위해 최종 활성화 온도를 750~950 ℃까지 변화시킨다.
(2) (1)에서 각각의 설정온도에 도달하면 활성화 시간은 1~5시간까지 변화시킨다.
(3) (1)에서 각각의 설정온도에 도달하면 이산화탄소 5~25 ml-CO2/gcharmin 또는 수증기 1.5~2.5 ml-H2O/gcharhr로 주입하면서 헴프 숯을 활성화시켰다.
1-3. 결과
상기 실시예 제조방법으로 얻은 결과는 하기와 같다.
1-3-1.
헴프
숯과
헴프
활성탄 표면
본 발명에 사용된 헴프 줄기와 뿌리의 표면 500배 확대하여 촬영한 사진을 도1의 (a)와 (b)에 각각 비교해서 나타냈다. 도 1의 (a)와 (b) 사진에서 헴프 줄기와 뿌리는 표면이 거칠고 중간에 수관이 확인되며, 이러한 수관은 탄화와 활성화 과정중 마이크로 기공을 생성하게 된다.
도 1의 (c)와 (d)는 헴프 줄기와 뿌리를 각각 탄화만 시켜 제조한 헴프 숯이며, 사진에서 확인할 수 있는 바와 같이 마이크로와 메조 기공이 고르게 분포되어 있고, 탄화과정에서 수관이 확장되어 마크로 기공을 형성하고 있다.
도 1의 (e)~(h)는 헴프 줄기와 뿌리를 각각 이산화탄소와 수증기로 800 ℃에서 2시간 활성화시켜 제조한 활성탄 사진이다. 활성화 과정에서 마이크로 기공은 거의 확인되지 않고 메조 기공이 고르게 분포되어 있다.
1-3-2.
헴프
활성화 제조
본 발명에서 활성화제인 기상과 액상의 활성화제를 헴프 숯과 반응시켜 활성탄을 제조하여 반응 조건별로 비표면적과 평균 기공크기를 측정하여 그 결과를 아래 표1에 나타내었다.
| 비표면적(m2/g) | 평균기공크기(㎚) | 활성화제 및 조건 | 활성화 | ||
| 헴프 줄기 | 실시예 1 | 647 | 3.37 | 20 ml-CO2/gcharmin | 800℃, 2시간 |
| 실시예 2 | 744 | 3.47 | 2.0 ml-H2O/gcharhr | 800℃, 2시간 | |
| 헴프 뿌리 | 실시예 3 | 665 | 3.49 | 20 ml-CO2/gcharmin | 800℃, 2시간 |
| 실시예 4 | 750 | 3.33 | 1.5 ml-H2O/gcharhr | 800℃, 2시간 | |
탄화과정을 거친 후 헴프 숯의 비표면적은 1g당 20~30 m2의 값을 갖는다. 상기 표 1에서 보는바와 같이 헴프 활성탄은 활성화제를 사용하므로써 헴프 숯의 비표면적보다 약 25~38배 발달되었고, 평균기공크기가 3.4 ㎚로 거의 일정한 값을 나타낸 것을 알 수 있다.
실시예
2.
헴프
탄화물(숯)의
흡착능
측정
상기 실시예 1에서 얻은 탄화물(숯)의 흡착능을 메틸렌블루를 이용한 문헌에 기재된 방법(이주명외 2인, Applied Chemistry, 6(2), Nov. pp951-954, 2002)을 이용하여 하기와 같이 실험한 결과,
본 발명에 제조한 헴프 활성탄과 석탄 및 코코넛 쉘을 원료로 하여 제조된 상용 활성탄을 각각 10 ppm의 메틸렌블루 용액((주)제일활성탄소)에 0.05 g의 활성탄을 넣고 상온에서 액상에서의 흡착 특성을 비교하여 도 2에 비교해서 나타냈다.
도 2의 (a)에는 입자 크기가 8-30 mesh에 해당하는 코코넛 활성탄, 석탄 활성탄 및 헴프 줄기 활성탄의 메틸렌 블루 흡착 특성을 나타냈으며, 각각의 경우 메틸렌 블루 제거율은 18~23% 정도 였다.
도 3의 (b)에는 입자 크기가 30-60 mesh에 해당하는 코코넛 활성탄, 석탄 활성탄, 헴프 줄기를 탄화 시킨 후 수증기와 이산화탄소로 활성화한 활성탄의 메틸렌 블루 흡착 특성을 나타냈다. 입자의 크기가 도 2의 (a) 경우보다 작아질 경우 코코넛 활성탄의 경우 50분 후 메틸렌 블루 제거율이 100%였고, 본 발명에서 수증기와 이산화탄소로 활성화하여 제조한 헴프 활성탄의 경우 120분후 메틸렌 블루 제거율이 각각 87%와 100%였다.
[표 1]에서 헴프 숯을 수증기로 800 ℃에서 2 시간 활성화시켰을 경우에 비표면적이 744 m2/g이었고, 동일한 활성화 조건에서 이산화탄소를 활성화시켰을 경우에 647 m2/g 로 수증기로 활성화시킨 활성탄의 비표면적이 13% 증가하였지만, 도 3 (b)에서 이산화탄소로 활성화시킨 30~60 mesh 활성탄의 경우 액상에서 메틸렌블루 제거율이 우수하였다.
Claims (9)
- 헴프 줄기 및 뿌리 원료를 파쇄하고, 직접 가열식 관형 가열로에 투입하여 연소가 일어나지 않는 분위기를 만들기 위해 일정 유량의 질소를 흘려주면서 최종 탄화 온도를 일정 온도까지 상승시키는 제 1단계; 상기 1단계에서의 설정온도에 도달시에 탄화 시간은 일정 기간동안 유지시키는 제 2단계; 상기 가열로의 온도를 상온까지 떨어뜨린 후에 일정한 탄화 수율을 도달한 헴프 탄화물를 수득하는 제 3단계; 상기에서 얻은 헴프 탄화물을 동일한 관형 가열로에 장입하고 환원 분위기를 위해 일정 유량의 질소를 흘려주면서 헴프 숯의 활성화를 위해 일정한 활성화 온도로 상승시키는 제 4단계; 상기 4단계에서의 설정온도에 도달시에 활성화 시간은 일정 기간동안 유지시키는 제 5단계; 상기 5단계에서 일정한 설정 온도에 도달시에 이산화탄소 또는 수증기를 주입시켜 활성화된 헴프 탄화물을 최종적으로 수득하는 제 6단계 공정을 포함하는 헴프 활성탄을 제조하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 공정의 제 1단계에서 질소는 100 ml/min 내지 900 ml/min의 양을 흘려주며, 상기 최종탄화온도는 300 내지 800 ℃,까지 변화시킴을 특징으로 하는 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 공정의 제 2단계에서 상기 탄화시간은 30분 내지 6시간 동안까지 지속적으로 변화시킴을 특징으로 하는 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 공정의 제 3단계에서 상기 탄화 수율은 30 내지 60%임을 특징으로 하는 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 공정의 제 4단계에서 질소는 100 ml/min 내지 900 ml/min의 양을 흘려주며, 상기 최종활성화온도는 500 내지 1200 ℃까지 변화시킴을 특징으로 하는 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 공정의 제 5단계에서 상기 활성화시간은 30분 내지 10시간 동안까지 변화시킴을 특징으로 하는 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 공정의 제 6단계에서 상기 이산화탄소는 1 내지 50 ml-CO2/gcharmin의 양으로 주입함을 특징으로 하는 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 공정의 제 6단계에서 상기 수증기는 0.5 내지 5.5 ml-H2O/gcharhr의 양으로 주입함을 특징으로 하는 제조방법. - 제 1항의 제조공정으로 제조된, 비표면적이 높고 흡착성능이 뛰어난 고품질의 헴프 활성탄.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101653488B1 (ko) * | 2015-03-31 | 2016-09-01 | 재단법인 한국탄소융합기술원 | 수증기로 활성화시킨 고분자 기반의 활성탄 제조방법 |
| KR101695343B1 (ko) * | 2015-08-31 | 2017-01-11 | 재단법인 한국탄소융합기술원 | 결정성이 제어된 활성탄 제조 방법 |
| CN106608625A (zh) * | 2015-10-20 | 2017-05-03 | 北京林业大学 | 一种汉麻秆、树根混合活性炭的制备方法 |
| CN109502585A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-03-22 | 贵州理工学院 | 一种镁氮共掺杂的高比表面积生物质活性炭的制备方法 |
| US10547050B2 (en) * | 2016-08-30 | 2020-01-28 | Korea Institute Of Carbon Convergence Technology | High specific surface area hard carbon-based electrode active material through carbonization process control and electrode active material by thereof |
| KR20200097079A (ko) * | 2019-02-07 | 2020-08-18 | 박갑동 | 수세미를 이용한 활성탄의 제조방법 |
| KR102318843B1 (ko) * | 2020-12-09 | 2021-10-28 | 손지민 | 케나프 활성탄의 제조방법 |
| EP3959261A4 (en) * | 2019-04-26 | 2022-12-28 | Thomas Jefferson University | HEMP BASED CHARCOAL OR OILS AND POLYMERS SHAPED AS FIBERS OR FILMS WITH ENHANCED PROPERTIES |
-
2012
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101653488B1 (ko) * | 2015-03-31 | 2016-09-01 | 재단법인 한국탄소융합기술원 | 수증기로 활성화시킨 고분자 기반의 활성탄 제조방법 |
| KR101695343B1 (ko) * | 2015-08-31 | 2017-01-11 | 재단법인 한국탄소융합기술원 | 결정성이 제어된 활성탄 제조 방법 |
| CN106608625A (zh) * | 2015-10-20 | 2017-05-03 | 北京林业大学 | 一种汉麻秆、树根混合活性炭的制备方法 |
| CN106608625B (zh) * | 2015-10-20 | 2019-01-04 | 北京林业大学 | 一种汉麻秆、树根混合活性炭的工艺 |
| US10547050B2 (en) * | 2016-08-30 | 2020-01-28 | Korea Institute Of Carbon Convergence Technology | High specific surface area hard carbon-based electrode active material through carbonization process control and electrode active material by thereof |
| CN109502585A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-03-22 | 贵州理工学院 | 一种镁氮共掺杂的高比表面积生物质活性炭的制备方法 |
| CN109502585B (zh) * | 2018-12-27 | 2021-10-08 | 贵州理工学院 | 一种镁氮共掺杂的高比表面积生物质活性炭的制备方法 |
| KR20200097079A (ko) * | 2019-02-07 | 2020-08-18 | 박갑동 | 수세미를 이용한 활성탄의 제조방법 |
| EP3959261A4 (en) * | 2019-04-26 | 2022-12-28 | Thomas Jefferson University | HEMP BASED CHARCOAL OR OILS AND POLYMERS SHAPED AS FIBERS OR FILMS WITH ENHANCED PROPERTIES |
| KR102318843B1 (ko) * | 2020-12-09 | 2021-10-28 | 손지민 | 케나프 활성탄의 제조방법 |
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