KR20230041886A - 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법 - Google Patents
중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230041886A KR20230041886A KR1020210124869A KR20210124869A KR20230041886A KR 20230041886 A KR20230041886 A KR 20230041886A KR 1020210124869 A KR1020210124869 A KR 1020210124869A KR 20210124869 A KR20210124869 A KR 20210124869A KR 20230041886 A KR20230041886 A KR 20230041886A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- activated carbon
- hollow fiber
- carbon molded
- spinning solution
- coagulant
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 245
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 57
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims abstract description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 18
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 16
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 4
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims description 4
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 4
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 3
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001470 polyketone Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 claims description 3
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 3
- DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OCC)OCC DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N trimethyl phosphate Chemical compound COP(=O)(OC)OC WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920001289 polyvinyl ether Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 3
- 238000007872 degassing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 10
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 7
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 6
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920002432 poly(vinyl methyl ether) polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
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
- B01J20/305—Addition of material, later completely removed, e.g. as result of heat treatment, leaching or washing, e.g. for forming pores
-
- 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
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- 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
- B01J20/3007—Moulding, shaping or extruding
-
- 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
- B01J20/3071—Washing or leaching
-
- 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
- B01J20/3078—Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
- D01D1/02—Preparation of spinning solutions
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
- D01D1/10—Filtering or de-aerating the spinning solution or melt
- D01D1/103—De-aerating
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/06—Wet spinning methods
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/24—Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
Abstract
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법은 극성 유기 용매에 고분자 수지를 용해시킨 후 활성탄 분말을 첨가하고 교반하여 방사 용액을 제조하는 제1단계, 상기 제1단계에서 제조된 방사 용액을 가압 용기로 옮겨 진공으로 탈포하는 제2단계, 상기 제2단계에서 상기 탈포된 방사 용액이 담긴 가압 용기에 질소 기체를 주입한 후 상기 방사 용액을 이중 노즐을 통해 응고제를 포함하는 응고조로 토출하여 중공사형 활성탄 성형체를 제조하는 제3단계, 및 상기 제3단계에서 제조된 중공사형 활성탄 성형체를 건조시키는 제4단계;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상전이법을 이용한 한 번의 프로세스를 통해 가운데 구멍이 있는 얇은 관 형태인 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법에 관한 것이다.
활성탄은 미세기공이 잘 발달된 무정형 탄소의 집합체로서, 큰 비표면적이 특징이다. 따라서, 활성탄은 수중 또는 대기 중의 오염물질을 흡착하여 제거하는 용도로 광범위하게 활용되고 있으며, 최근에는 다양한 환경 문제가 사회적 이슈로 대두됨에 따라서 활성탄의 수요도 점차 증가하고 있는 추세이다.
분말 형태의 활성탄은 실제 공정이나 산업에 적용하기 위해서는 성형에 따른 제품화가 진행되어야 한다. 일반적으로 활성탄 성형체를 제조하기 위한 방법으로 압출이나 압축 성형법을 사용하고 있다. 활성탄은 윤활성이 없어 쉽게 퍼지지 않는 특성을 가지고 있으며, 이러한 특성에 의해 일반적인 압축성형을 통해서는 압축분포가 한 부분으로 편중되는 등 활성탄의 성형에 많은 어려움이 존재할 뿐만 아니라, 이러한 이유로 성형제품에 있어서도 강도 및 내구성이 상당히 취약하다는 문제점이 있다.
또한, 활성탄을 실제 공정시스템에 적용하기 위해서는 압력강하를 최소화하기 위한 형태가 중요하다.
도 1을 참조하면, 펠렛형 활성탄의 경우 압력강하가 높아 유체가 활성탄을 통과하지 못하게 되므로, 펌프 또는 블로워 등에 과부하가 발생할 수 있으며, 이에 따라 공정 운전비용의 상승이 야기될 수 있다. 위와 같은 문제점을 해결하기 위해, 압력강하를 최소화할 수 있는 중공사형 활성탄 등 다양한 형태의 활성탄이 개발되고 있다.
본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 상전이법을 이용한 한 번의 프로세스를 통해 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법은 극성 유기 용매에 고분자 수지를 용해시킨 후 활성탄 분말을 첨가하고 교반하여 방사 용액을 제조하는 제1단계; 상기 제1단계에서 제조된 방사 용액을 가압 용기로 옮겨 진공으로 탈포하는 제2단계; 상기 제2단계에서 상기 탈포된 방사 용액이 담긴 가압 용기에 질소 기체를 주입한 후 상기 방사 용액을 이중 노즐을 통해 응고제를 포함하는 응고조로 토출하여 중공사형 활성탄 성형체를 제조하는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 제조된 중공사형 활성탄 성형체를 건조시키는 제4단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1단계에서, 상기 방사 용액은 20 중량% 내지 80 중량%의 상기 활성탄 분말, 2 중량% 내지 15 중량%의 상기 고분자 수지, 및 나머지 중량%의 상기 극성 유기 용매로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1단계에서, 상기 활성탄 분말은 25 중량% 내지 50 중량%로 첨가될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제1단계에서, 상기 활성탄 분말은 30 중량% 내지 45 중량%로 첨가될 수 있다.
상기 활성탄 분말의 입자 크기는 0.01 μm 내지 10 μm일 수 있다.
상기 극성 유기 용매는 1-메틸-2-피롤리돈, 트리에틸포스페이트, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름알데히드, 디메틸설폭사이드 및 트리메틸포스페이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 고분자 수지는 폴리이서설폰(Polyethersulfone), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리이서이미드(Polyetherimide), 폴리아미드(Polyamide), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리설파이드(Polysulfide), 폴리케톤(Polyketone), 폴리이서케톤(Polyetherketone) 및 폴리이서이서케톤(Polyethertherketone)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1단계에서 상기 방사 용액은 분산제를 더 첨가함으로써 제조될 수 있으며, 상기 분산제는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol), 폴리비닐메틸에테르(polyvinyl ether), 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol), 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide) 및 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2단계에서 상기 가압 용기의 진공도는 1 Torr 내지 200 Torr일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제3단계에서 주입되는 질소 기체의 압력은 0.5 bar 내지 20 bar일 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제3단계에서 주입되는 질소 기체의 압력은 1 bar 내지 5 bar일 수 있다.
상기 제3단계에서 상기 응고제는 비용매, 물과 비용매가 혼합된 혼합용매, 물과 양용매가 혼합된 혼합용매, 또는 물과 저분자 유기물질이 혼합된 혼합용매일 수 있으며, 상기 응고조에 저장된 상기 응고제의 온도는 0 ℃ 내지 50 ℃일 수 있다.
상기 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법은 상기 제4단계 이전에 수행되는 상전이 단계;를 더 포함할 수 있으며. 상기 상전이 단계는 상기 제3단계에서 제조된 중공사형 활성탄 성형체로부터 용매와 응고제를 상호교환 시켜 기공을 형성시키는 과정을 통해 수행될 수 있다.
상기 상전이 단계의 열수처리 공정은 상온에서 12 시간 내지 72 시간동안 수행될 수 있다.
상기 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법은 상기 제4단계 이전에 수행되는 세척 단계;를 더 포함할 수 있으며, 상기 세척 단계는 10 % 내지 20 % 농도의 알코올 수용액 또는 열수를 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 가운데 구멍이 있는 얇은 관 형태인 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법은 상전이법을 통해 중공사 형태의 활성탄 성형체를 제조할 수 있으며, 한 번의 프로세스를 통해 비대칭형의 기공을 형성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 제조 방법에 의해 제조된 활성탄은 외부 기공과 내부 기공이 동시에 존재하므로 펠렛 형태에 비해서 비표면적은 상대적으로 넓을 수 있으며, 이에 따라 상기 활성탄의 비표면적이 증가될 수 있고 압력강하가 최소화될 수 있다.
도 1은 중공사형 활성탄과 펠렛형 활성탄을 비교 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 중공사형 활성탄을 제조하기 위한 성형장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법에 의해 제조된 중공사형 활성탄을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법에 의해 제조된 다양한 형태의 성형체를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 중공사형 활성탄을 제조하기 위한 성형장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법에 의해 제조된 중공사형 활성탄을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법에 의해 제조된 다양한 형태의 성형체를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법
이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조로 하여 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이며, 도 3은 중공사형 활성탄을 제조하기 위한 성형장치의 모식도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법은, 극성 유기 용매에 고분자 수지를 용해시킨 후 활성탄 분말을 첨가하고 교반하여 방사 용액을 제조하는 제1단계(S1), 상기 제1단계(S1)에서 제조된 방사 용액을 가압 용기로 옮겨 진공으로 탈포하는 제2단계(S2), 상기 제2단계(S2)에서 상기 탈포된 방사 용액이 담긴 가압 용기에 질소 기체를 주입한 후 상기 방사 용액을 이중 노즐을 통해 응고제를 포함하는 응고조로 토출하여 중공사형 활성탄 성형체를 제조하는 제3단계(S3), 상기 제3단계에서 제조된 중공사형 활성탄 성형체로부터 용매와 응고제를 완전히 상호 교환시켜 기공을 형성시키는 제4단계(S4), 상기 제4단계를 통해 용매와 불순물을 제거하기 위해 중공사형 활성탄 성형체를 세척하는 제5단계(S5), 및 상기 제5단계(S5)에서 세척된 중공사형 활성탄 성형체를 건조시키는 제6단계(S6)를 포함할 수 있다.
제1단계(S1)에서, 상기 방사 용액은 20 중량% 내지 80 중량%의 상기 활성탄 분말, 2 중량% 내지 15 중량%의 상기 고분자 수지, 및 나머지 중량%의 상기 극성 유기 용매로 이루어질 수 있다.
상기 활성탄 분말은 상기 극성 유기 용매에 용해되지 않고 분산되는 구성일 수 있다.
상기 활성탄 분말은 25 중량% 내지 50 중량%로 첨가되는 것이 바람직할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 활성탄 분말은 30 중량% 내지 45 중량%로 첨가될 수 있다.
이때, 제1단계(S1)에서 첨가되는 상기 활성탄 분말이 상기 방사 용액의 총 중량에 대하여 20 중량% 미만인 경우에는 활성탄 분말의 함량이 부족하여 제조되는 활성탄 성형체의 기계적 강도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있으며, 제1단계(S1)에서 첨가되는 상기 활성탄 분말이 상기 방사 용액의 총 중량에 대하여 80 중량%를 초과하는 경우에는 과량의 활성탄 입자로 인해 제조 공정 속도가 현저히 떨어져 중공사형 활성탄의 대량 생산이 불가능하다는 문제가 발생할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1단계(S1)에서 첨가되는 상기 활성탄 분말의 입자 크기는 0.01 μm 내지 10 μm일 수 있다.
이때, 상기 활성탄 분말의 입자 크기가 0.01 μm 미만일 경우에는 형성되는 중공사형 활성탄 성형체의 다공성 및 비표면적이 현저하게 감소하는 문제가 발생할 수 있으며, 상기 활성탄 분말의 입자 크기가 10 μm를 초과할 경우에는 제조된 중공사형 활성탄 성형체의 기계적 강도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 극성 유기 용매는 1-메틸-2-피롤리돈, 트리에틸포스페이트, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름알데히드, 디메틸설폭사이드 및 트리메틸포스페이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 극성 유기 용매는 용해도가 높고 비점이 높아 방사 시 안정성 측면에서 유리한 1-메틸-2-피롤리돈을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고분자 수지는 상기 극성 유기 용매에 용해되는 구성일 수 있다.
상기 고분자 수지는 폴리이서설폰(Polyethersulfone), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리이서이미드(Polyetherimide), 폴리아미드(Polyamide), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리설파이드(Polysulfide), 폴리케톤(Polyketone), 폴리이서케톤(Polyetherketone) 및 폴리이서이서케톤(Polyethertherketone)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 고분자 수지는 상기 극성 유기 용매에 용이하게 용해되는 물질인 폴리이서설폰(Polyethersulfone) 또는 폴리설폰(Polysulfone)을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고분자 수지는 활성탄 분말의 바인더 역할을 수행할 수 있다.
제1단계(S1)에서 상기 고분자 수지가 상기 방사 용액 총 중량에 대하여 2 중량% 미만으로 첨가되는 경우 바인더로서의 역할을 제대로 수행하지 못할 수 있으며, 상기 고분자 수지가 상기 방사 용액 총 중량에 대하여 15 중량%를 초과하여 첨가되는 경우 상기 방사 용액의 점도가 과도하게 증가하여 방사가 어려워지는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 제1단계(S1)에서 상기 방사 용액은 분산제를 더 첨가함으로써 제조될 수도 있으며, 상기 분산제는 상기 활성탄 분말 입자가 상기 극성 유기 용매 내에서 균일하게 분포시키는 역할을 수행할 수 있다.
상기 분산제는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol), 폴리비닐메틸에테르(polyvinyl ether), 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol), 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide) 및 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2단계(S2)는 제1단계(S1)에서 제조된 상기 방사 용액을 가압 용기로 옮겨 진공 상태로 탈포하는 단계일 수 있다.
이때, 제2단계(S2)에서 상기 가압 용기의 진공도는 1 Torr 내지 200 Torr일 수 있다.
제2단계(S2)에서, 상기 가압 용기의 진공도가 1 Torr 미만인 상태에서 탈포가 수행되는 경우에는 상기 방사 용액 내의 극성 유기 용매가 휘발되는 문제가 발생할 수 있으며, 상기 가압 용기의 진공도가 200 Torr를 초과한 상태에서 탈포가 수행되는 경우에는 상기 방사 용액 내부의 기포가 제대로 제거되지 않아 이후 제조되는 중공사형 활성탄 성형체의 품질이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
제3단계(S3)는 제2단계(S2)에서 탈포된 방사 용액이 담긴 가압 용기에 질소 기체를 주입한 후, 상기 방사용액을 이중 노즐을 통해 응고제를 포함하는 응고조로 토출하여 중공사형 활성탄 성형체를 제조하는 단계일 수 있다.
제3단계(S3)에서 주입되는 질소 기체의 압력은 0.5 bar 내지 20 bar일 수 있으며, 바람직하게는 1 bar 내지 5 bar일 수 있다.
제3단계(S3)에서 방사가 0.5 bar 미만의 압력으로 수행되는 경우에는 토출량 감소에 따라 제조된 중공사형 활성탄 성형체가 동심원 형태를 유지하지 못하거나 생산성이 저하되는 문제가 발생할 수 있으며, 제3단계(S3)에서 방사가 20 bar를 초과하는 압력으로 수행되는 경우에는 활성탄 성형체의 상전이 과정이 원활하게 이루어지지 않아서 유기 용매가 충분히 제거되지 않아 중공사형 활성탄 성형체의 품질이 저하될 수 있다.
제3단계(S3)에서 상기 응고제는 비용매, 물과 비용매가 혼합된 혼합용매, 물과 양용매가 혼합된 혼합용매, 또는 물과 저분자 유기물질이 혼합된 혼합용매일 수 있으며, 상기 응고조에 저장된 상기 응고제의 온도는 0 ℃ 내지 50 0℃일 수 있다.
제4단계(S4)는 제3단계(S3)에서 제조된 중공사형 활성탄 성형체에서 잔여 용매와 응고제를 상호교환 시키는 후처리 공정을 통해 수행될 수 있다.
구체적으로, 제3단계(S3)에 의해 제조된 중공사형 활성탄 성형체 내부에 용매가 잔류할 수 있는데, 제4단계(S4)는 이러한 잔류 용매와 응고제를 완전히 상호교환시켜 기공을 형성시킬 수 있다.
제4단계(S4)는 상전이 단계로 지칭될 수도 있다.
제5단계(S5)는 제3단계(S3)에서 제조된 중공사형 활성탄 성형체를 세척하는 단계일 수 있으며, 세척 단계로 지칭될 수도 있다.
상기 세척 단계는 10 % 내지 20 % 농도의 알코올 수용액 또는 열수를 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 프로판올 등을 포함할 수 있다.
상기 세척 단계는 열수를 사용할 수 있으며, 열수처리 공정은 상온에서 12 시간 내지 72 시간동안 수행될 수 있다. 일 실시예에 있어서. 상기 세척 단계의 열수처리 공정은 24 시간 내지 48 시간동안 수행될 수도 있다.
제6단계(S6)는 제3단계(S3)에서 제조된 중공사형 활성탄 성형체를 건조시키는 단계일 수 있으며, 80 ℃ 내지 300 ℃의 온도에서 1시간 내지 24시간 동안 수행될 수 있다.
제6단계(S6)에서 건조 온도가 80 ℃ 미만인 경우에는 형성되는 중공사형 활성탄 성형체의 내부의 수분이 완전히 건조되지 않을 수 있으며, 건조 온도가 300 ℃를 초과하는 경우에는 바인더의 변형으로 인하여 물성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
제6단계(S6) 이후 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조가 완성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1단계(S1)에서 첨가된 상기 활성탄 분말의 함량은, 제6단계(S6) 이후에 최종적으로 제조된 중공사형 활성탄의 총 중량에 대하여 60 중량% 내지 90 중량%일 수 있으나, 본 발명의 개념은 반드시 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1단계(S1)에서 첨가된 상기 활성탄 분말의 함량은, 제6단계(S6) 이후에 최종적으로 제조된 중공사형 활성탄의 총 중량에 대하여, 바람직하게는 72 중량% 내지 88 중량%일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 79 중량% 내지 86 중량%일 수 있다.
한편, 도 2에서는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법이 제4단계(S4)로서 상전이 단계를 포함하고 제5단계(S5)로서 세척 단계를 포함하는 것을 도시하고 있으나, 본 발명의 개념은 반드시 이에 한정되지 않으며, 상기 상전이 단계 및/또는 상기 세척 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있다.
예를 들어, 상기 상전이 단계를 생략하고 상기 세척 단계만 수행하는 경우 상기 세척 단계는 제4단계(S4)로 지칭될 수 있으며, 도 2에서 제6단계(S6)로 지칭된 중공사형 활성탄 성형체의 건조 단계는 제5단계(S5)로 지칭될 수 있다.
이와는 반대로, 상기 세척 단계를 생략하고 상기 상전이 단계만 수행하는 경우 상기 상전이 단계가 제4단계(S4)로 지칭될 수 있으며, 도 2에서 제6단계(S6)로 지칭된 중공사형 활성탄 성형체의 건조 단계가 제5단계(S5)로 지칭될 수도 있다.
이와는 달리, 상기 상전이 단계와 상기 세척 단계를 모두 생략하는 경우, 도 2에서 제6단계(S6)로 지칭된 중공사형 활성탄 성형체의 건조 단계가 제4단계(S4)로 지칭될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법은 상전이법을 통해 중공사 형태의 활성탄 성형체를 제조할 수 있으며, 한 번의 프로세스를 통해 비대칭형의 기공을 형성할 수 있는 장점이 있다.
중공사형 활성탄의 제조를 위한 성형장치
도 3은 중공사형 활성탄을 제조하기 위한 성형장치의 모식도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사형 활성탄의 제조를 위한 성형장치는, 응고제를 제공하기 위한 응고제 제공부(1), 질소가스 저장부(2), 가스조절부(3), 극성 유기 용매, 활성탄 분말 및 고분자 수지를 포함하는 방사 용액을 저장하기 위한 방사 용액 저장부(4), 및 응고조(5)를 포함할 수 있다.
응고제 제공부(1)는 예를 들어, 액체 정량 펌프로 구비될 수 있고, 질소가스 저장부(2)는 질소 탱크로 구비될 수 있으며, 가스조절부(3)는 레귤레이터로 구비될 수 있다.
응고제 제공부(1)와 응고조(5)는 내부 응고제 라인(10)으로 연결될 수 있으며, 방사 용액 저장부(4)와 응고조(5)는 방사 용액 라인(20)으로 연결될 수 있다.
응고제 제공부(1)와 응고조(5)에는 동일한 구성의 응고제가 포함될 수 있으나, 본 발명의 개념은 반드시 이에 한정되지 않으며, 서로 다른 구성의 응고제가 포함될 수도 있다.
내부 응고제 라인(10)과 방사 용액 라인(20)은 이중 노즐(30)을 통해 결합될 수 있으며, 방사 용액은 중공사형 활성탄 성형체로 성형되어 이중 노즐(30)을 통해 응고조(5)로 토출될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 이중 노즐(30)은 상부면의 중심부에 구비되는 제1노즐 및 측면의 일부에 구비되는 제2노즐을 포함할 수 있으며, 내부 응고제 라인(10) 및 방사 용액 라인(20)은 상기 제1노즐 및 상기 제2노즐에 의해 이중 노즐(30)에 각각 결합될 수 있다.
즉, 응고제 제공부(1)는 내부 응고제 라인(10)과 이중 노즐(30)을 통해 응고조(5)에 연결될 수 있으며, 방사 용액 저장부(4)는 방사 용액 라인(20)과 이중 노즐(30)을 통해 응고조(5)에 연결될 수 있다.
따라서, 상기 응고제 및 상기 방사 용액은 이중 노즐(30)에 동시에 주입될 수 있으며, 상기 응고제는 상기 제1노즐을 통해 이중 노즐(30)에 주입될 수 있고, 상기 방사 용액은 상기 제2노즐을 통해 이중 노즐(30)에 주입될 수 있다.
이중 노즐(30)과 응고조(5) 사이에는 에어갭(40)이 마련될 수 있다.
도 2와 도 3을 함께 참조하면, 제1단계(S1)에서 제조된 방사 용액은 방사 용액 저장부(4)에 저장될 수 있다. 도 3에서 설명된 방사 용액 저장부(4)는 도 2에서 설명된 가압 용기와 실질적으로 동일한 구성일 수 있다.
제1단계(S1)를 통해 제조되어 방사 용액 저장부(4)에 저장된 상기 방사 용액은 제2단계(S2)를 통해 진공으로 탈포될 수 있다.
이후, 상기 제2단계(S2)에서 탈포된 방사 용액을 이중 노즐(30)을 통해 응고제를 포함하는 응고조(5)로 토출하여 중공사형 활성탄 성형체를 제조하는 제3단계(S3)가 수행될 수 있다.
구체적으로, 제3단계(S3)는 질소가스 저장부(2)에 저장된 질소 가스를 가스조절부(3)를 통해 방사 용액 저장부(4)에 주입시켜 상기 방사 용액을 이중 노즐(30)로 주입시키고, 이와 동시에 응고제 제공부(1)를 구동하여 상기 응고제도 이중 노즐(30)로 함께 주입시킴으로써 수행될 수 있다.
이때, 상기 방사 용액에 포함된 상기 극성 유기 용매와 상기 응고제가 상호교환되어, 상기 방사 용액에 포함된 고분자 수지와 활성탄 성분이 함께 내부에서 응고될 수 있으며, 이후 응고조(5)로 토출되어 동일한 원리로 외부가 응고되어 중공사형 활성탄 성형체가 제조될 수 있다.
상기 중공사형 활성탄 성형체의 응고는 이중 노즐(30)과 응고조(5) 사이에 마련된 에어갭(40)을 통해 속도를 조절할 수 있다.
이후, 상기 제3단계에서 제조된 중공사형 활성탄 성형체로부터 용매와 응고제를 완전히 상호교환시켜 기공을 형성시키는 제4단계(S4), 상기 제4단계를 통해 용매와 불순물을 제거하기 위해 중공사형 활성탄 성형체를 세척하는 제5단계(S5), 및 상기 제5단계(S5)에서 세척된 중공사형 활성탄 성형체를 건조시키는 제6단계(S6)가 순차적으로 수행됨으로써 중공사형 활성탄의 제조가 완성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 성형 장치를 통해 수행될 수 있으며, 특히 이중 노즐(30)을 이용한 한 번의 상전이 프로세스에 의해 수행될 수 있다.
중공사형 활성탄 및 다양한 형태의 활성탄
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법에 의해 제조된 중공사형 활성탄을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법에 의해 제조된 다양한 형태의 성형체를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법에 의하면, 이중 노즐(30)을 통해 일정하면서도 안정된 형상을 가지는 중공사형 활성탄이 제조될 수 있으며, 필요에 따라 섬유 형태, 펠렛 형태 및 분리막 형태의 활성탄이 제조될 수도 있다.
특히, 분리막 형태의 활성탄은 전술한 성형 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 성형 장치를 이용하여 제조될 수 있으며, 중공사형 활성탄이 길게 연장된 형상으로 제조될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 이중 노즐(30)을 포함하는 성형 장치를 통해 중공사 형태의 활성탄이 제조될 수 있으며, 이와 같이 제조된 중공사형 활성탄은 외부 기공과 내부 기공이 동시에 존재하므로 펠렛 형태의 활성탄에 비해서 상대적으로 넓은 비표면적을 가질 수 있고, 압력강하 또한 최소화될 수 있다.
다만, 본 발명의 개념은 반드시 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 제조 방법은 전술한 기술분야 이외에도 다양한 기술분야에 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 다양한 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (15)
- 극성 유기 용매에 고분자 수지를 용해시킨 후 활성탄 분말을 첨가하고 교반하여 방사 용액을 제조하는 제1단계;
상기 제1단계에서 제조된 방사 용액을 가압 용기로 옮겨 진공으로 탈포하는 제2단계;
상기 제2단계에서 상기 탈포된 방사 용액이 담긴 가압 용기에 질소 기체를 주입한 후 상기 방사 용액을 이중 노즐을 통해 응고제를 포함하는 응고조로 토출하여 중공사형 활성탄 성형체를 제조하는 제3단계; 및
상기 제3단계에서 제조된 중공사형 활성탄 성형체를 건조시키는 제4단계;를 포함하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1단계에서, 상기 방사 용액은 20 중량% 내지 80 중량%의 상기 활성탄 분말, 2 중량% 내지 15 중량%의 상기 고분자 수지, 및 나머지 중량%의 상기 극성 유기 용매로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제2항에 있어서,
상기 제1단계에서, 상기 활성탄 분말은 25 중량% 내지 50 중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제2항에 있어서,
상기 제1단계에서, 상기 활성탄 분말은 30 중량% 내지 45 중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 활성탄 분말의 입자 크기는 0.01 μm 내지 10 μm인 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 극성 유기 용매는 1-메틸-2-피롤리돈, 트리에틸포스페이트, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름알데히드, 디메틸설폭사이드 및 트리메틸포스페이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 고분자 수지는 폴리이서설폰(Polyethersulfone), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리이서이미드(Polyetherimide), 폴리아미드(Polyamide), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리설파이드(Polysulfide), 폴리케톤(Polyketone), 폴리이서케톤(Polyetherketone) 및 폴리이서이서케톤(Polyethertherketone)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제1항에 있어서.
상기 제1단계에서 상기 방사 용액은 분산제를 더 첨가함으로써 제조되며,
상기 분산제는 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol), 폴리비닐메틸에테르(polyvinyl ether), 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol), 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide) 및 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2단계에서 상기 가압 용기의 진공도는 1 Torr 내지 200 Torr인 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제3단계에서 주입되는 질소 기체의 압력은 0.5 bar 내지 20 bar인 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 제3단계에서 주입되는 질소 기체의 압력은 1 bar 내지 5 bar인 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제3단계에서 상기 응고제는 비용매, 물과 비용매가 혼합된 혼합용매, 물과 양용매가 혼합된 혼합용매, 또는 물과 저분자 유기물질이 혼합된 혼합용매이며,
상기 응고조에 저장된 상기 응고제의 온도는 0 ℃ 내지 50 0℃인 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제4단계 이전에 수행되는 상전이 단계;를 더 포함하며,
상기 상전이 단계는 상기 제3단계에서 제조된 중공사형 활성탄 성형체로부터 용매와 응고제를 상호교환 시켜 기공을 형성시키는 과정을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제4단계 이전에 수행되는 세척 단계;를 더 포함하며,
상기 세척 단계는 10 % 내지 20 % 농도의 알코올 수용액 또는 열수를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법. - 제14항에 있어서,
상기 세척 단계의 열수처리 공정은 상온에서 12 시간 내지 72 시간동안 수행되는 것을 특징으로 하는 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210124869A KR20230041886A (ko) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210124869A KR20230041886A (ko) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230041886A true KR20230041886A (ko) | 2023-03-27 |
Family
ID=85799827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210124869A KR20230041886A (ko) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230041886A (ko) |
-
2021
- 2021-09-17 KR KR1020210124869A patent/KR20230041886A/ko unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1899678B (zh) | 中空纤维膜制法 | |
| CN102085457B (zh) | 一种制备复合多层多孔中空纤维膜的方法及其装置和产品 | |
| US20110147300A1 (en) | Composition for preparation of hollow fiber porous membrane and preparation method using the same | |
| CN101439269A (zh) | 热塑性聚氨酯弹性中空纤维膜的制备方法 | |
| WO2017043233A1 (ja) | 非溶剤誘起相分離法用製膜原液およびこれを用いた多孔質中空糸膜の製造方法 | |
| JP7014714B2 (ja) | 多孔質膜、及び多孔質膜の製造方法 | |
| KR101913178B1 (ko) | 세라믹 중공사막의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 세라믹 중공사막 | |
| CN1899677B (zh) | 中空纤维膜制法 | |
| KR20160081612A (ko) | 다공성 pvdf 중공사막 및 이의 제조방법 | |
| KR20230041886A (ko) | 중공사 형태로 성형된 활성탄의 제조 방법 | |
| CN110871037A (zh) | 一种中空纤维分离膜及其制备方法 | |
| KR20130040620A (ko) | 친수화 개질 폴리불화비닐리덴 수지를 이용한 고강도 수처리용 중공사막의 제조방법 | |
| KR20130067509A (ko) | 열유도상분리에 의한 지지층과 비용매유도상분리에 의한 친수화 활성층으로 이루어진 복층구조의 친수성 중공사막 및 이의 제조방법 | |
| KR20180015797A (ko) | 폴리설폰계 중공사막 제조용 내부 응고액 및 이를 이용한 폴리설폰계 중공사막의 제조 방법 | |
| KR101872094B1 (ko) | 여과막 제조용 고분자 수지 조성물, 이를 이용한 여과막 제조방법 및 이로부터 제조된 여과막 | |
| CN103537203A (zh) | 一种热致相分离聚偏氟乙烯中空纤维膜及其制备方法 | |
| KR102139208B1 (ko) | 내오염성 중공사막의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 내오염성 중공사막 | |
| KR20170081001A (ko) | 세라믹 중공사막의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 세라믹 중공사막 | |
| KR20070103187A (ko) | 폴리불화비닐리덴계 다공성 중공사막 및 이의 제조방법 | |
| EP0420832B1 (en) | Asymmetric gas separation membranes having improved strength | |
| US10471395B2 (en) | Hollow fiber membrane and method of preparing the same | |
| KR101665189B1 (ko) | 내화학성이 우수한 폴리설폰계 중공사막 및 이의 제조방법 | |
| KR101763991B1 (ko) | 강도 및 수투과도가 향상된 중공사막 방사용 조성물 및 이를 이용한 중공사막의 제조방법 | |
| US20130313739A1 (en) | Membrane-forming dope solution for carbon membranes and method for producing carbon hollow fiber membranes using the same | |
| KR101474728B1 (ko) | 고강도 폴리비닐리덴플루오라이드 중공사 분리막의 제조방법 |