KR20160130586A - 활성탄의 흡착능을 향상시키는 방법 - Google Patents

활성탄의 흡착능을 향상시키는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160130586A
KR20160130586A KR1020150062508A KR20150062508A KR20160130586A KR 20160130586 A KR20160130586 A KR 20160130586A KR 1020150062508 A KR1020150062508 A KR 1020150062508A KR 20150062508 A KR20150062508 A KR 20150062508A KR 20160130586 A KR20160130586 A KR 20160130586A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
activated carbon
filter
current
present
efficiency
Prior art date
Application number
KR1020150062508A
Other languages
English (en)
Inventor
박연수
이주현
Original Assignee
박연수
이주현
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 박연수, 이주현 filed Critical 박연수
Priority to KR1020150062508A priority Critical patent/KR20160130586A/ko
Publication of KR20160130586A publication Critical patent/KR20160130586A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3441—Regeneration or reactivation by electric current, ultrasound or irradiation, e.g. electromagnetic radiation such as X-rays, UV, light, microwaves
    • B01D46/0078—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 공기청정기, 정수기 및 가습기 등의 필터에 사용될 수 있는 활성탄 또는 이를 포함하는 필터의 흡착능을 향상시키는 방법과 상기 방법에 사용될 수 있는 필터를 제공하고자 한다.
본 발명은 전류를 인가하여 활성탄의 흡착능을 향상시킴으로써 필터 효율을 보다 높일 수 있을 뿐만 아니라, 활성탄을 소량만 사용하여도 충분한 필터 효율을 확보할 수 있어 경제적, 환경적 장점이 있다.

Description

활성탄의 흡착능을 향상시키는 방법{Method for improving absorption property of activated carbon}
본 발명은 공기청정기, 정수기 및 가습기 등의 필터에 사용될 수 있는 활성탄 또는 이를 포함하는 필터의 흡착능을 향상시키는 방법과 상기 방법에 사용될 수 있는 필터를 제공하고자 한다.
활성탄은 다공성 물질로 넓은 표면적을 가지고 있으며, 다양한 표면 화학 특성 등으로 인해 흡착 효율이 우수한 것으로 알려져 있다. 상기 활성탄의 구조는 육각 평면층이 반 데르 발스(Van der Waals)의 힘으로 결합된 순수 흑연의 구조와 유사하지만, 도 1에서 보는 바와 같이 불순물과 제조 공정 중 활성화 공정으로 인해 비체계적인 형태를 갖는다.
상기한 활성탄의 흡착능은 오염물질의 특성에 의해 영향을 받는데, 그 중에서도 특히 오염물질의 용해도(solubility)에 가장 큰 영향을 받게 된다. 즉 오염물질의 용해도가 클수록 활성탄의 흡착 효율은 낮아지게 된다. 한편, 활성탄의 흡착능은 오염물질의 용해도 외에도 분자량이나 극성에 의해서도 영향을 받게 된다.
한편, 활성탄의 기공 사이즈는 다양한 모양과 크기를 갖는 물질을 흡착하는 능력에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 활성탄의 적용 용도 또한 그 기공 사이즈에 따라 구분할 수 있는데, 도 2는 활성탄 입자에서 기공의 크기에 따른 다양한 타입을 도식적으로 나타낸 것으로, 이를 참조하면 잘 발달된 메소포어(mesopores) 구조(20 ~ 1000Å)를 갖는 활성탄은 주로 액상에 사용되고, 구체적으로는 정수, 폐수 처리, 정제, 표백, 귀금속 회수 및 양조 등에 사용하는 것이 효율적이다. 다음으로 넓은 표면적과 높은 강도를 갖는 마이크로포어(micropores) 구조를 갖는 활성탄은 공기 정화, 탈취, 가스 분리, 용매 회수, 배기 가스 처리 및 담배 필터 등과 같이 가스 처리에 사용하는 것이 바람직하다. 고밀도 활성탄을 천연 가스 운송, 수소 연료 자가용 및 연료 전지 등의 가스 저장을 위해 사용될 수 있다.
상기한 활성탄을 이용하면 금속의 표면 처리 또는 도금 산업으로부터 발생되는 폐수로부터 중금속 이온을 제거할 수 있다. 즉, 중금속이 피피엠 단위의 소량으로 포함되어 있어도 효율적으로 이를 처리할 수 있으며, 그 처리 과정이 간단하고 대규모로 스케일-업이 용이하여 최근에는 그 중요성이 높아지고 있다. 이처럼 활성탄은 넓은 표면적과, 화학적 안정성 및 우수한 내구성의 특성에 의해 특히 수 처리에서 그 사용량이 증가하고 있다.
세계적으로 활성탄의 년소비량이 대략 110만 톤이며, 그 사용량은 매년 9% 정도씩 증가하고 있다. 활성탄의 수요는 2016년까지 매년 10.3% 정도 증가하여, 190만 미터톤에 다를 것으로 예상된다. 하지만, 생산된 활성탄 중 오직 15 ~ 20% 만이 재생 자원을 사용하여 제조되고, 나머지는 비재생 석탄-기반 자원으로부터 생산된다.
대부분의 활성탄은 코코넛 껍질을 사용하여 2 단계의 공정을 통해 제조된다. 첫 단계로는 코코넛 껍질을 탄화시켜 휘발성 물질을 제거하여 작은 기공을 형성시키고, 그 후 고온 증기 하에서 활성화시킨다. 이러한 공정을 통해 활성화된 탄소에 흡착성이 부여된다. 그런데, 코코넛 껍질을 숯 등으로 변환시키는 탄화 공정 시, 코코넛 무게의 70%에 해당하는 휘발성 물질이 대기로 방출되는데, 상기 휘발성 물질에는 지구 온난화의 원인이 되는 메탄, CO2, 수증기 및 다양한 유기성 증기들이 포함되어 있다.
이에 최근에는 재활용 자원을 사용하여 활성탄을 생선하거나, 혹은 활성탄 효율을 높여서 그 생산량을 줄이는 등의 다양한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명의 일 목적은 활성탄의 흡착능을 향상시키는 방법을 제공하여 활성탄 사용량 저감에 따른 경제적 및 환경적 장점을 얻고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 필터 내 활성탄의 흡착능을 향상시키는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 흡착능이 우수한 활성탄을 포함하는 필터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 활성탄에 전류를 인가하는 단계를 포함하는, 활성탄의 흡착능 향상 방법을 제공한다.
상기 활성탄에 100mA 내지 1000mA의 전류를 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 필터 내 활성탄에 전류를 인가하는 단계를 포함하는, 필터의 흡착 효율 향상 방법을 제공한다.
상기 활성탄에 100mA 내지 1000mA의 전류를 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 2개 이상의 전극판;
상기 전극판 사이에 개재되는 활성탄; 및
상기 전극판에 연결된 전류 공급 장치를 포함하여,
상기 전류 공급 장치는 활성탄에 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는, 흡착 효율이 우수한 필터를 제공한다.
상기 전극판은 흑연 또는 구리로 이루어질 수 있다.
상기 전극판은 그물 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 상기 필터를 포함하는 초음파 가습기를 제공한다.
본 발명은 전류를 인가하여 활성탄의 흡착능을 향상시킴으로써 필터 효율을 보다 높일 수 있을 뿐만 아니라, 활성탄을 소량만 사용하여도 충분한 필터 효율을 확보할 수 있어 경제적, 환경적 장점이 있다.
도 1은 활성탄의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 활성탄 입자에서 기공의 크기에 따른 다양한 타입을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 실험예 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에서 입도가 100 메쉬인 활성탄을 사용한 경우, 전류 인가량에 따른 Cu2 + 이온의 흡착 효율의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 실험예 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에서 입도가 14 x 25 메쉬인 활성탄을 사용한 경우, 전류 인가량에 따른 Cu2 + 이온의 흡착 효율의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 실험예 2에서 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에서 입도가 100 메쉬인 활성탄을 사용한 경우, 전류 인가량에 따른 MnO4 - 이온의 흡착 효율의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 실험예 2에서 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에서 입도가 14 x 25 메쉬인 활성탄을 사용한 경우, 전류 인가량에 따른 MnO4 - 이온의 흡착 효율의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 실험예 3에서 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에서 2개의 전극판을 사용하고, 입도가 20 x 40 메쉬인 활성탄을 사용한 경우, 전류 인가량에 따른 E.coli의 흡착 효율의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 실험예 3에서 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에서 4개의 전극판을 사용하고, 입도가 20 x 40 메쉬인 활성탄을 사용한 경우, 전류 인가량에 따른 E.coli의 흡착 효율의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 11의 (a) 및 (b)는 실험예 3에서 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에서 2개의 전극판을 사용하고, 입도가 14 x 25 메쉬인 활성탄을 사용한 경우, 전류 인가량에 따른 E.coli의 흡착 효율의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 12의 (a) 및 (b)는 실험예 3에서 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에서 4개의 전극판을 사용하고, 입도가 14 x 25 메쉬인 활성탄을 사용한 경우, 전류 인가량에 따른 E.coli의 흡착 효율의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 13은 실험예 4에서 사용한 실험 장치의 사진을 나타낸 것이다.
도 14는 실험예 4에서 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에 가해지는 전류 인가량에 따른 향연 미립자의 흡착 효율의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 15는 실험예 5에서 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에 가해지는 전류 인가량에 따른 담배연기 미립자의 흡착 효율의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 16은 실험예 6에서 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에 가해지는 전류 인가량에 따른 일산화탄소의 흡착 효율의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
활성탄은 무극성 표면을 가져 무극성 입자만을 흡착하고, 극성 입자와 전하를 가진 물질은 거의 흡착하지 못한다. 본 발명의 발명자들은 활성탄에 전류를 가해주는 경우, 활성탄 기공 내부에 정전기와 전기장이 형성되어 모든 물질에 대한 흡착능이 향상되는 것을 발견하여 본 발명에 이르게 되었다.
구체적으로, 본 발명의 일 구현 예에 따르면, 활성탄에 전류를 인가하는 단계를 포함하는, 활성탄의 흡착능 향상 방법을 제공한다.
여기서 상기 활성탄의 종류는 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들어 10 내지 250 메쉬의 입도 크기를 가진 것을 사용할 수 있으며, 얇은 기공을 가진 활성탄을 사용하는 것이 흡착능을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 활성탄에 인가되는 전류량은 100 mA 내지 1000 mA인 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 흡착하고자 하는 물질의 종류에 따라 다양하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 이온을 흡착 제거하는 경우 100 ~ 500 mA의 전류를 인가할 수 있고, 박테리아를 흡착 제거하는 경우 100 ~ 200 mA의 전류를 인가할 수 있으며, 향연, 담배연기 또는 일산화탄소 등의 기상을 제거하는 경우에는 500 ~ 1000 mA의 전류를 인가할 수 있다.
단, 활성탄에 가해지는 전류량이 100 mA 미만인 경우 흡착능 향상 효율이 미미할 수 있고, 1000 mA를 초과하는 경우 비용적인 점에서 문제가 될 수 있다.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 필터 내 활성탄에 전류를 인가하는 단계를 포함하는, 필터의 흡착 효율 향상 방법을 제공한다.
상기 필터는 공기청정기, 정수기 및 가습기 등에 사용될 수 있는 것으로, 구체적인 구조는 특별히 한정하지 않으며 활성탄을 포함하고 있으면 제한하지 않는다.
여기서 상기 활성탄의 종류는 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들어 20 내지 250 메쉬의 입도 크기를 가진 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 활성탄에 인가되는 전류량은 100 mA 내지 100 0mA인 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 흡착하고자 하는 물질의 종류에 따라 다양하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 이온을 흡착 제거하는 경우 100 ~ 500 mA의 전류를 인가할 수 있고, 박테리아를 흡착 제거하는 경우 100 ~ 200 mA의 전류를 인가할 수 있으며, 향연, 담배연기 또는 일산화탄소 등의 기상을 제거하는 경우에는 500 ~ 1000 mA의 전류를 인가할 수 있다.
단, 활성탄에 가해지는 전류량이 100 mA 미만인 경우 흡착능 향상 효율이 미미할 수 있고, 1000 mA를 초과하는 경우 비용적인 점에서 문제가 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 2개 이상의 전극판; 상기 전극판 사이에 개재되는 활성탄; 및 상기 전극판에 연결된 전류 공급 장치를 포함하여, 상기 전류 공급 장치는 활성탄에 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는, 흡착 효율이 우수한 필터를 제공한다.
본 발명에서 상기 전극판은 전류 공급 장치로부터 가해지는 전류를 그 사이에 개재된 활성탄에 공급할 수 있는 것이면 무방하고, 소재를 특별히 한정하지는 않으나, 바람직하게는 흑연 또는 구리로 이루어진 것을 사용할 수 있다. 특히, 구리로 이루어진 것을 사용하는 경우 그물 형상을 갖는 전극판을 사용할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터의 구조를 개략적으로 도시한 것으로, 도 3에 따르면 흑연 소재로 이루어진 두 전극판(1, 1')이 대향하여 배치되고, 그 사이에 활성탄(10)이 개재되며 필터 하단부에는 마(11) 소재로 폐쇄되어 있고, 마(11)와 활성탄(10) 사이에는 면(12)이 배치되어 있으며, 각각의 전극판(1,1')에는 전류 공급 장치(100)의 전원이 연결된 것을 볼 수 있다.
도 4에 따르면 사각 형상의 활성탄(10)의 양면에 구리로 이루어진 그물 형상의 두 전극판(2, 2')이 배치되고, 각각의 전극판(2, 2')의 다른 이면에는 아크릴 프레임(3, 3')이 배치되는 것을 볼 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으나, 두 구리 전극판(2, 2') 각각에는 전류 공급 장치(100)의 전원이 연결될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 필터는 그에 포함되는 활성탄에 전류를 인가함으로써 활성탄의 흡착 효율을 현저히 향상시킬 수 있고, 그에 따라 필터의 흡착 효율을 높일 수 있음은 물론, 소량의 활성탄만을 사용하더라도 충분한 흡착 효과를 얻을 수 있어 경제적 및 환경적 장점을 갖게 된다.
한편, 본 발명의 흡착 효율이 우수한 필터는 이온, 박테리아, 기체 입자등의 흡착을 목적으로 하는 다양한 장치에 적용될 수 있으며, 예를 들면 공기청정기, 정수기 및 가습기 등에 적용될 수 있으나, 초음파 가습기에 적용하는 것이 바람직하다. 초음파 가습기는 청결 상태를 지속적으로 유지시키지 않으면 문제가 발생하며, 과거에 살균제를 사용하다가 사망하는 사건도 발생한 적 있다. 따라서, 이러한 초음파 가습기에 본 발명의 필터를 적용하는 경우 안전하고 효율적으로 박테리아를 제거하여 청정한 상태를 지속적으로 유지시킬 수 있다.
실시예
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하의 실험예에서는 도 3에 도시된 구조를 갖는 필터를 사용하여 실험을 수행하였고, 활성탄으로는 100 메쉬, 20 x 40 메쉬, 14 x 25 메쉬인 것을 사용하였다. 또한, 이하의 실험예에서 대조군으로는 필터를 통과시키지 않은 것을 'Reference'로 나타내었고, 필터는 통과시키되 전류를 가하지 않은 것을 '0mA'로 나타내었다. 또한, 전류 인가에 따른 효과를 평가함에 있어서 '필터 효율(filter efficiency)과 '개선율(improvement rate)'은 하기 식을 이용하여 계산하였다.
필터 효율(%)= (전류를 인가하지 않았을 때 여과액의 O.D값 - 전류를 인가하였을 때 여과액의 O.D값)/전류를 인가하지 않았을 때 여과액의 O.D값 X 100
개선율(%)= (필터를 통과시키지 않은 용액의 O.D값 - 전류를 인가하였을 때 여과액의 O.D값)/필터를 통과시키지 않은 용액의 O.D값 X 100
[실험예 1]
입도가 100 메쉬인 활성탄이 충진된 필터와, 14 x 25 메쉬인 활성탄이 충진된 필터를 준비하였다. 그리고, 500ml의 증류수에 CuSO4 8g을 혼합하여 0.1M의 구리황산 수용액을 제조하였다. 필터 내 전극판을 통하여 0mA, 100mA, 200mA 및 500mA의 전류를 인가하면서 제조된 구리황산 수용액 중 50ml를 취하여 상기 필터에 통과시켰다. 이 후, 제조된 구리황산 수용액과 필터를 통과한 여과액의 농도를 UV 분광광도계(UV-2450)를 이용하여 비교하여 그 결과를 도 5(입도가 100 메쉬인 활성탄 사용) 및 도 6(입도가 14 x 25 메쉬 인 활성탄 사용)에 나타내었다. 단, 전류가 필터를 통해 흐르는 지를 확인하기 위하여, 실험에 앞서 1분 동안 전류 공급 장치를 필터에 연결시켰다.
도 5의 (a)와 도 6의 (a)에서 보는 바와 같이, 활성탄에 전류를 가한 경우 O.D 값이 현저히 감소한 것을 볼 수 있고, 가해지는 전류량이 증가할수록 O.D값이 더욱 감소하는 것을 볼 수 있다. 이를 통해 활성탄에 전류를 가해주면 Cu2 + 이온의 흡착률이 현저히 향상되며, 전류량이 증가할수록 더욱 향상되는 것을 알 수 있다. 더욱이, 도 5의 (b)와 도 6의 (b)에서도, 활성탄에 전류를 가하자 필터 효율(filter efficiency)과 개선율(improvement rate)이 현저히 증가하는 것을 볼 수 있다.
이렇듯 상기한 실험을 통해 본 발명의 필터는 중금속 제거에 사용하기에 적절함을 알 수 있다.
[실험예 2]
500ml의 증류수에 KMnO4 47.9 x 10-2g을 혼합하여 1.0 x 10-3M의 KMnO4 수용액을 제조하였다. 상기 실험예 1의 구리황산 수용액 대신 KMnO4 수용액 50mL를 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 실험을 수행하였으며, 농도의 변화는 도 7 및 도 8에 그래프로 나타내었다.
도 7의 (a)와 도 8의 (a)에서 보는 바와 같이, 활성탄에 전류를 가한 경우 O.D 값이 현저히 감소하며, 가해지는 전류량이 증가할수록 O.D값이 더욱 감소하다가 500mA의 전류를 가해주자 O.D 값이 0 수준에 도달한 것을 볼 수 있다. 이를 통해 활성탄에 전류를 가해주면 MnO4 - 이온의 흡착률이 현저히 향상되며, 전류량이 증가할수록 더욱 향상되다가 500mA의 전류를 가해주면 필터를 통과하는 용액 내 MnO4 - 이온 대부분이 흡착되는 것을 알 수 있다. 또한, 도 7의 (b)와 도 8의 (b)에서도, 활성탄에 전류를 가하자 필터 효율(filter efficiency)과 개선율(improvement rate)이 현저히 증가하는 것을 볼 수 있다. 상기 실험을 통해 본 발명의 필터는 음이온을 제거함에 보다 바람직한 것을 알 수 있다. 또한, 도 7과 도 8을 비교하여 보았을 때, 입도가 100 메쉬인 활성탄을 사용한 경우가 흡착 효율이 좀 더 우수한 것을 볼 수 있다.
[실험예 3]
도 3에 도시된 구조를 갖는 필터를 준비하고, 그 외에도 4개의 전극판이 사각면을 구성하도록 배치한 뒤 그 내부에 활성탄을 충진하여 하기 표 1과 같은 조합의 필터를 준비하였다. 한편, E.coli를 초기 농도가 106 cells/ml(O.D가 0.1 ~ 0.2)가 되도록 멸균된 LB(Luria Berbani) 배지에 접종한 뒤 배양하였다. 상기 필터 내 전극판을 통하여 0mA, 100mA, 200mA 및 500mA의 전류를 인가하면서 얻어진 배양액을 2 종류의 필터에 각각 통과시켰다. 단, 전류 인가 시 4개의 전극판을 포함하는 필터의 경우 2개의 전극판에는 전류 공급 장치의 (+) 전원을, 나머지 2개의 전극판에는 (-) 전원을 연결시켜 수행하였다. 이 후, 얻어진 배양액과, 상기 필터를 통과한 여과액의 농도를 UV 분광광도계를 이용하여 비교하여 그 결과를 도 9 내지 도 12에 나타내었다.
구분 필터 종류 활성탄의 입도
실시예 1 2개의 전극판 내 활성탄 충진 20 x 40 메쉬
실시예 2 4개의 전극판 내 활성탄 충진 20 x 40 메쉬
실시예 3 2개의 전극판 내 활성탄 충진 14 x 25 메쉬
실시예 4 4개의 전극판 내 활성탄 충진 14 x 25 메쉬
도 9의 (a) 내지 도 12의 (a)에서 보는 바와 같이, 활성탄에 전류를 가한 경우 대장균의 O.D 값이 현저히 감소한 것을 볼 수 있다. 이를 통해 활성탄에 전류를 가해주면 대장균, 더 나아가서는 박테리아에 대한 흡착능이 현저히 향상되는 것을 알 수 있다. 더욱이, 도 9의 (b) 내지 도 12의 (b)에서도, 활성탄에 전류를 가하자 필터 효율(filter efficiency)과 개선율(improvement rate)이 증가하는 것을 볼 수 있으며, 특히 4개의 전극판을 포함하는 필터를 사용한 경우(도 10 및 도 12) 활성탄 내에 전류를 세밀하게 인가해줄 수 있어서, 2개의 전극판을 포함하는 필터를 사용한 경우(도 9 및 도 11)보다 개선율이 더욱 높은 것을 볼 수 있다.
상기한 실험을 통해 본 발명의 필터는 박테리아 제거 등에 사용하기에 적절함을 알 수 있다.
[실험예 4]
본 발명에 따른 필터의 미립자에 대한 흡착 효율을 확인하기 위하여, 미립 물질로 향연을 준비하였다. 실험을 위해 두 챔버를 준비하고 그 사이에 브릿지를 만들어 도 3에 도시된 구조를 갖는 필터를 설치하였다. 두 챔버 중 제1 챔버에는 팬을 연기를 제2 챔버로 이동시킬 수 있도록 팬(fan)을 설치하였고, 제2 챔버에는 제1 챔버로부터 연기를 빨아들일 수 있도록 3개의 에어 펌프를 설치하였다. 구조는 도 13에 개략적으로 도시하였다. 한편, 상기 필터 내 전극판을 통하여 0mA, 200mA, 500mA 및 1000mA의 전류를 인가하면서 제1 챔버 내로 향연 또는 담배연기를 주입하고 팬과 에어 펌프(Buck Libra L-4 pump)를 가동시켰다. 이 후, 제1 챔버에서와 제2 챔버에서의 농도를 비교한 뒤 필터 효율(filter efficiency)과 개선율(improvement rate)의 변화를 도 14에 그래프로 나타내었다. 단, 상기 필터 내 활성탄으로는 입도가 100 메쉬인 것을 사용하였고, 각 챔버 내 농도의 측정은 에어로졸 모니터(AM510)을 사용하여 수행하였다.
도 14에서 보는 바와 같이, 활성탄에 전류를 가하자 향연 입자의 필터 효율과 개선율이 증가하는 것을 볼 수 있다.
[실험예 5]
담배연기를 준비하여 상기 실험예 4의 향연 대신 담배연기를 사용하고, 인가되는 전류량을 0mA, 500mA 및 1000mA으로 조절한 것을 제외하고는 상기 실험예 4와 동일하게 실험을 수행하였으며, 농도의 변화에 따른 필터 효율(filter efficiency)과 개선율(improvement rate)의 변화는 도 15에 그래프로 나타내었다.
도 15에서 보는 바와 같이, 활성탄에 전류를 가하자 담배연기 입자의 필터 효율과 개선율이 증가하는 것을 볼 수 있다.
상기한 실험예 4와 실험예 5를 통하여 본 발명에 따른 필터는 공기 정화 또는 담배 필터 등에 사용하기에 적절함을 알 수 있다.
[실험예 6]
일산화탄소(CO)를 준비하여 상기 실험예 5의 담배연기 대신 일산화탄소를 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 5와 동일하게 실험을 수행하였으며, 농도의 변화에 따른 필터 효율(filter efficiency)과 개선율(improvement rate)의 변화는 도 16에 그래프로 나타내었다. 단, 일산화탄소의 농도는 CO 미터(CO meter)를 사용하여 측정하였다.
도 16에서 보는 바와 같이, 활성탄에 전류를 가하자 일산화탄소의 필터 효율과 개선율이 증가하는 것을 볼 수 있고, 인가되는 전류량이 증가할수록 그 효율이 더욱 증가하는 것을 볼 수 있다. 이를 통하여 본 발명에 따른 필터는 일산화탄소 제거 등에 사용하기에 적절함을 알 수 있다.
상기한 실험을 통하여 활성탄에 전류를 가해주는 경우, 이온, 박테리아, 미립자 및 기체 등에 대한 흡착 효율이 향상되며 가해주는 전류량이 증가할수록 흡착 효율이 더욱 향상되는 것을 알 수 있다. 본 발명에 따른 흡착능 향상 방법을 사용하는 경우, 필터 내 활성탄의 사용량을 줄일 수 있어 원가 절감에 따른 경제적인 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 활성탄 생산에 수반되는 환경 오염 문제도 해결할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 필터는 공기 정화, 담배 필터, 수 처리 및 하수 처리 등에 적용하기에 매우 바람직하다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
1, 1': 흑연 전극판
2, 2': 구리 전극판
3. 3': 아크릴 프레임
10: 활성탄
11: 마
12: 면
100: 전류 공급 장치

Claims (8)

  1. 활성탄에 전류를 인가하는 단계를 포함하는, 활성탄의 흡착능 향상 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄에 100mA 내지 1000mA의 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는, 활성탄의 흡착능 향상 방법.
  3. 필터 내 활성탄에 전류를 인가하는 단계를 포함하는, 필터의 흡착 효율 향상 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 활성탄에 100mA 내지 1000mA의 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는, 필터의 흡착 효율 향상 방법.
  5. 2개 이상의 전극판;
    상기 전극판 사이에 개재되는 활성탄; 및
    상기 전극판에 연결된 전류 공급 장치를 포함하여,
    상기 전류 공급 장치는 활성탄에 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는, 흡착 효율이 우수한 필터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전극판은 흑연 또는 구리로 이루어진 것을 특징으로 하는, 흡착 효율이 우수한 필터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전극판은 그물 형상을 갖는, 흡착 효율이 우수한 필터.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 필터를 포함하는 초음파 가습기.
KR1020150062508A 2015-05-04 2015-05-04 활성탄의 흡착능을 향상시키는 방법 KR20160130586A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150062508A KR20160130586A (ko) 2015-05-04 2015-05-04 활성탄의 흡착능을 향상시키는 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150062508A KR20160130586A (ko) 2015-05-04 2015-05-04 활성탄의 흡착능을 향상시키는 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160130586A true KR20160130586A (ko) 2016-11-14

Family

ID=57528641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150062508A KR20160130586A (ko) 2015-05-04 2015-05-04 활성탄의 흡착능을 향상시키는 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160130586A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107876027A (zh) * 2017-11-27 2018-04-06 清远初曲智能科技有限公司 一种由动物粪便制成的多孔吸水性空气净化材料及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107876027A (zh) * 2017-11-27 2018-04-06 清远初曲智能科技有限公司 一种由动物粪便制成的多孔吸水性空气净化材料及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Adsorptive removal of gas-phase mercury by oxygen non-thermal plasma modified activated carbon
Weng et al. Regeneration of granular activated carbon by an electrochemical process
Li et al. Adsorption of Cr (III) from wastewater by wine processing waste sludge
CN102091514B (zh) 一种治理恶臭气体和工业VOCs的装置及方法
Liu et al. Isobutane adsorption with carrier gas recirculation at different relative humidities using activated carbon fiber cloth and electrothermal regeneration
CN108295842A (zh) 一种用于空气净化器的复合光催化材料
Nasruddin et al. Regeneration of spent activated carbon from wastewater treatment plant application
Ganjoo et al. Activated carbon: Fundamentals, classification, and properties
Rezaee et al. Adsorption properties and breakthrough model of formaldehyde on bone char
JP5002652B2 (ja) 汚染液体を処理するための吸着剤
CN205216530U (zh) 一种沥青烟气净化装置
RU2459660C2 (ru) Сорбент для удаления нефтехимических загрязнений из жидких сред и способ его получения
KR20160130586A (ko) 활성탄의 흡착능을 향상시키는 방법
KR102492039B1 (ko) 수처리용 활성탄 필터모듈과 그 재생방법 및 활성탄을 이용한 영가철-활성탄 복합체 필터모듈과 그 재생방법
CN201978653U (zh) 一种治理恶臭气体和工业VOCs的装置
CN207511986U (zh) 一种低温等离子体结合催化剂和吸附剂的废水处理装置
KR20180045188A (ko) 흡착능이 뛰어난 활성탄 필터 및 활성탄의 흡착능을 향상시키는 방법
Chauhan et al. Design of Laboratory Scale Packed bed column for adsorption of phenol on to modified coal fly ash (MCFA)
Jun et al. Evaluation of activated carbon-coated electrode in electrostatic precipitator and its regeneration for volatile organic compounds removal
KR100778360B1 (ko) 공기청정기용 활성탄필터 및 공기청정기용 활성탄필터제조방법
Li et al. Ferric ion adsorption and electrodesorption by carbon nanotubes and nanofibres films
WO2014096484A1 (es) Métodos electroquímicos de adsorción de contaminantes y regeneración en materiales porosos
CN115916707A (zh) 用于将污染物吸附至活性炭上并且使活性炭电化学再生的顺序反应器
CN203609957U (zh) 纳米光触媒静电玻璃纤维滤网
Bouaziz et al. A comparative study for the electrochemical regeneration of adsorbents loaded with methylene blue