KR20230093802A - Method for low-temperature oxidative stabilized pitch and activated carbon by the method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피치의 저온 산화안정화 방법 및 이를 통해 제조된 활성탄소에 관한 것으로서, 피치를 산화안정화하는 방법에 있어서, 상기 피치를 안정화기에 노출시켜 산소관능기를 산화시키는 안정화단계; 상기 안정화된 피치를 불활성분위기에서 가열하여 탄화하는 탄화단계 및 상기 탄화된 피치를 불활성 기체 분위기에서 승온 후 활성화제인 수증기 또는 CO2 분위기에서 활성탄소를 제조하는 활성화단계를 포함하며, 상기 안정화기는, 오존, 플라즈마 및 전자선 빔 중 하나이고, 상기 탄화단계는, 상기 안정화된 피치를 5 내지 21℃/min의 탄화속도를 가지며 500내지 1000℃의 탄화온도까지 가열한 후, 상기 탄화온도에서 30 내지 120분동안 유지하며 탄화하며, 상기 활성화단계는, 상기 안정화된 피치를 5 내지 21℃/min의 활성화속도를 가지며 600내지 1000℃의 활성화온도까지 가열한 후, 상기 활성화온도에서 30 내지 120분동안 유지하며 활성화하는 것을 특징으로 하는 피치의 저온 산화안정화 방법을 제공할 수 있다.The present invention relates to a low-temperature oxidative stabilization method of pitch and activated carbon produced thereby, and to a method for oxidatively stabilizing pitch, comprising: a stabilization step of exposing the pitch to a stabilizer to oxidize an oxygen functional group; A carbonization step of heating and carbonizing the stabilized pitch in an inert atmosphere, and an activation step of producing activated carbon in an activator, water vapor or CO 2 atmosphere after heating the carbonized pitch in an inert gas atmosphere, wherein the stabilizer includes ozone , Plasma and one of an electron beam beam, and the carbonization step is performed by heating the stabilized pitch to a carbonization temperature of 500 to 1000° C. at a carbonization rate of 5 to 21° C./min, and then at the carbonization temperature for 30 to 120 minutes. While maintaining and carbonizing, in the activation step, the stabilized pitch has an activation rate of 5 to 21 ° C / min and is heated to an activation temperature of 600 to 1000 ° C, and then maintained at the activation temperature for 30 to 120 minutes It is possible to provide a low-temperature oxidation stabilization method of pitch characterized in that it is activated.

Description

피치의 저온 산화안정화 방법 및 이를 통해 제조된 활성탄소{Method for low-temperature oxidative stabilized pitch and activated carbon by the method}Method for low-temperature oxidative stabilized pitch and activated carbon by the method}

본 발명은 피치의 저온 산화안정화 방법 및 이를 통해 제조된 활성탄소에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오존(Ozone), 플라즈마(Plasma), 전자선 빔(Electron beam) 중 하나 이상의 처리 방법을 이용하여 연화점이 낮은 피치를 저온에서 산화안정화함으로써 기존 피치계 활성탄소 대비 경제성이 높아진 고 비표면적의 활성탄소를 제조할 수 있는 피치의 저온 산화안정화 방법 및 이를 통해 제조된 활성탄소에 관한 것이다.The present invention relates to a low-temperature oxidation stabilization method of pitch and activated carbon produced through the method, and more particularly, to a softening point using at least one treatment method among ozone, plasma, and electron beam. It relates to a method for low-temperature oxidation stabilization of pitch, which can produce activated carbon with a high specific surface area that is more economical than conventional pitch-based activated carbon by oxidatively stabilizing low pitch at a low temperature, and an activated carbon produced through the same.

산업계에 사용되고 있는 리튬이온 배터리의 음극소재, 탄소 전극봉, 탄소 섬유 등 탄소소재의 주요 중간원료 중 피치는 제철공정의 부산 물인 콜 타르 혹은 석유계 잔사유의 합성을 통해 제조된다. 일반적으로 석유계 잔사유는 콜 타르에 비해 황, 질소, 금속 등 불순물의 함량이 낮아 탄소소재의 원료물질로 장점이 높지만, 분자량이 낮아 피치 합성반응 중 휘발도가 높아, 피치 합성 수율이 낮은 단점을 갖고 있다. 이와 같은 방법으로 얻어진 PFO피치는 안정화, 탄화, 물리적 활성화 공정을 통하여 활성탄소로 제조할 수 있다. 먼저 피치는 공기분위기의 열처리를 통해 산화되는 안정화 공정 이후 불활성 분위기에서 탄화 후 수증기 또는 CO2 활성화를 통해 활성탄소 제조된다. Among the major intermediate raw materials for carbon materials such as anode materials for lithium-ion batteries, carbon electrodes, and carbon fibers used in the industry, pitch is manufactured through the synthesis of coal tar or petroleum-based residue oil, a by-product of the steelmaking process. In general, petroleum-based residue oil has a low content of impurities such as sulfur, nitrogen, and metal compared to coal tar, and has a high advantage as a raw material for carbon materials. has The PFO pitch obtained in this way can be made into activated carbon through stabilization, carbonization, and physical activation processes. First, after a stabilization process in which pitch is oxidized through heat treatment in an air atmosphere, activated carbon is produced through carbonization in an inert atmosphere and then activation of water vapor or CO 2 .

피치계 활성탄소의 기공특성은 특히 피치의 결정구조에 많은 영향을 받기 때문에 연화점 및 안정화 공정이 매우 중요하다. 일반적으로 산화 안정화공정은 피치의 연화점이 높을수록 안정적으로 산화반응이 이루어지지만, 높은 연화점을 갖는 피치를 제조하기 위해서는 높은 온도와 긴 합성시간 요구되는 단점이 있으며, 연화점이 높을수록 제조된 활성탄소의 비표면적이 낮아지는 한계점을 갖는다.Since the pore characteristics of pitch-based activated carbon are particularly affected by the crystal structure of pitch, the softening point and stabilization process are very important. In general, the oxidation stabilization process is stably oxidized as the softening point of pitch increases. However, in order to produce pitch having a high softening point, a high temperature and a long synthesis time are required, and the higher the softening point, the higher the ratio of activated carbon produced. It has a limit in that the surface area is lowered.

따라서 피치계 활성탄소의 품질, 생산성, 경제성을 높이기 위해서는 연화점이 낮은 피치를 활용하는 것이 유리하다. 하지만 낮은 연화점을 가진 피치계 탄소는 저비점 물질을 다량으로 함유하고 있기 때문에 고온에서 이루어지는 산화안정화 공정에서 산소는 대부분 저비점 물질과 먼저 산화되어 CO, CO2, CH4와 같은 기체로 제거되기 때문에 산화안정화 수율이 매우 감소되는 문제점이 발생된다. 따라서 기존 피치계 활성탄소가 갖는 문제점을 해결하기 위해서는 낮은 연화점을 갖는 피치의 저온 안정화 기술이 필요한 실정이다.Therefore, in order to improve the quality, productivity, and economy of pitch-based activated carbon, it is advantageous to utilize pitch with a low softening point. However, since pitch-based carbon with a low softening point contains a large amount of low boiling point materials, in the oxidation stabilization process performed at high temperature, most of the oxygen is oxidized with the low boiling point materials first and removed to gases such as CO, CO 2 , CH 4 , so oxidation stabilization There is a problem that the yield is greatly reduced. Therefore, in order to solve the problems of the existing pitch-based activated carbon, a low-temperature stabilization technology of pitch having a low softening point is required.

종래기술로는 대한민국 등록특허 제 10-1592714호 "피치계 탄소 단섬유의 제조장치 및 상기 단섬유의 제조방법"이 있다.As a prior art, there is Korean Patent Registration No. 10-1592714 entitled "Apparatus for manufacturing short pitch-based carbon fibers and method for manufacturing the short fibers".

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 반응성이 큰 오존, 플라즈마, 전자선 빔을 이용하여 저온에서 낮은 연화점을 갖는 피치의 안정화 기술을 개발하여 수율이 개선되어 생산성 및 경제성이 향상된 피치의 저온 산화안정화 방법 및 이를 통해 제조된 활성탄소를 제공하는데 목적이 있다.Therefore, in order to solve the above problems, the present invention develops a pitch stabilization technology having a low softening point at a low temperature using highly reactive ozone, plasma, and electron beam, thereby improving the yield and improving productivity and economic feasibility of the pitch at a low temperature. An object of the present invention is to provide an oxidation stabilization method and activated carbon produced through the method.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 피치의 저온 산화안정화 방법은 피치를 산화안정화하는 방법에 있어서, 상기 피치를 안정화기에 노출시켜 산소관능기를 산화시키는 안정화단계; 상기 안정화된 피치를 불활성분위기에서 가열하여 탄화하는 탄화단계 및 상기 탄화된 피치를 불활성 기체 분위기에서 승온 후 활성화제인 수증기 또는 CO2분위기에서 활성탄소를 제조하는 활성화단계를 포함하며, 상기 안정화기는, 오존, 플라즈마 및 전자선 빔 중 하나이고, 상기 탄화단계는, 상기 안정화된 피치를 5 내지 21℃/min의 탄화속도를 가지며 500내지 1000℃의 탄화온도까지 가열한 후, 상기 탄화온도에서 30 내지 120분동안 유지하며 탄화하며, 상기 활성화단계는, 상기 안정화된 피치를 5 내지 21℃/min의 활성화속도를 가지며 600내지 1000℃의 활성화온도까지 가열한 후, 상기 활성화온도에서 30 내지 120분동안 유지하며 활성화하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, a low-temperature oxidation stabilization method of pitch according to an embodiment of the present invention includes a stabilization step of oxidizing an oxygen functional group by exposing the pitch to a stabilizer; A carbonization step of heating and carbonizing the stabilized pitch in an inert atmosphere, and an activation step of producing activated carbon in an activator, water vapor or CO 2 atmosphere after heating the carbonized pitch in an inert gas atmosphere, wherein the stabilizer includes ozone , Plasma and one of an electron beam beam, and the carbonization step is performed by heating the stabilized pitch to a carbonization temperature of 500 to 1000° C. at a carbonization rate of 5 to 21° C./min, and then at the carbonization temperature for 30 to 120 minutes. While maintaining and carbonizing, in the activation step, the stabilized pitch has an activation rate of 5 to 21 ° C / min and is heated to an activation temperature of 600 to 1000 ° C, and then maintained at the activation temperature for 30 to 120 minutes characterized by activation.

또한, 상기 안정화단계는, 상기 안정화기가 상기 오존일 경우, 상기 피치를 10 내지 200 mg/L의 농도를 가지는 오존에 노출시키되, 10 내지 110℃의 안정화온도에서 10 내지 120분동안 유지하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the stabilization step, when the stabilizer is the ozone, the pitch is exposed to ozone having a concentration of 10 to 200 mg/L, and maintained at a stabilization temperature of 10 to 110 ° C. for 10 to 120 minutes. to be

또한, 상기 안정화단계는, 상기 안정화기가 상기 플라즈마일 경우, 상기 피치를 100 내지 1000W의 상기 플라즈마에 노출시키되, 10 내지 110℃의 안정화온도에서 10 내지 120분동안 유지하는 것을 특징으로 한다.In the stabilization step, when the stabilizer is the plasma, the pitch is exposed to the plasma of 100 to 1000 W, and maintained at a stabilization temperature of 10 to 110 ° C. for 10 to 120 minutes.

또한, 상기 안정화단계는, 상기 안정화기가 상기 전자선 빔일 경우, 상기 피치를 300kGy 내지 5000kGy의 상기 전자선 빔에 노출시키되, 10 내지 110℃의 안정화온도에서 10 내지 120분동안 유지하는 것을 특징으로 한다.In the stabilization step, when the stabilizer is the electron beam, the pitch is exposed to the electron beam beam of 300 kGy to 5000 kGy, but maintained at a stabilization temperature of 10 to 110 ° C. for 10 to 120 minutes. Characterized in that.

또한, 700 내지 3300 m2/g의 비표면적, 0.25 내지 1.9 cm3/g의 총기공부피, 0.26 내지 1.17 cm3/g의 미세기공(micropore)부피 및 0.01 내지 0.9 cm3/g의 중기공(mesopore)부피를 포함하는 활성탄소를 제공할 수 있다.In addition, a specific surface area of 700 to 3300 m 2 /g, a total pore volume of 0.25 to 1.9 cm 3 /g, a micropore volume of 0.26 to 1.17 cm 3 /g, and a mesopore volume of 0.01 to 0.9 cm 3 /g It is possible to provide activated carbon containing a (mesopore) volume.

본 발명에 의하면 피치의 산화안정화 방법 및 이를 통해 제조된 활성탄소는 낮은 연화점을 갖는 피치도 안정적으로 산화안정화가 가능하도록 할 수 있다.According to the present invention, the oxidation stabilization method of pitch and the activated carbon produced through the method can stably enable oxidation stabilization of pitch having a low softening point.

또한, 피치를 산화안정화 시키는 공정의 온도 및 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.In addition, productivity can be improved by reducing the temperature and time of the step of oxidatively stabilizing the pitch.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 피치의 저온 산화안정화 방법의 흐름도.1 is a flow chart of a low-temperature oxidation stabilization method of pitch according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the description of the present invention with reference to the drawings is not limited to specific embodiments, and various transformations may be applied and various embodiments may be applied. In addition, the content described below should be understood to include all conversions, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In the following description, terms such as first and second are terms used to describe various components, and are not limited in meaning per se, and are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Like reference numbers used throughout this specification indicate like elements.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions used in the present invention include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "include", "include" or "have" described below are intended to designate that features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist. should be construed, and understood not to preclude the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 attached.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 피치의 산화안정화 방법의 흐름도이다.1 is a flowchart of a method for oxidation stabilization of pitch according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 피치의 저온 산화안정화 방법은 석유계 피치를 보다 안정적으로 산화 안정화할 수 있는 방법으로, 안정화단계(S10), 탄화단계(S20) 및 활성화단계(S30)를 포함할 수 있다.The low-temperature oxidation stabilization method of pitch according to an embodiment of the present invention is a method for oxidatively stabilizing petroleum pitch more stably, and may include a stabilization step (S10), a carbonization step (S20) and an activation step (S30). there is.

여기서, 피치는 PFO로 합성된 석유계 피치 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 통상적으로 사용되는 석탄계 피치에 모두 적용 가능할 수 있다.Here, the pitch may be used, such as petroleum-based pitch synthesized with PFO, but is not limited thereto and may be applicable to all commonly used coal-based pitches.

또한, 피치는 입도가 18 내지 600 mesh인 것이 가장 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.In addition, it is most preferable that the pitch has a particle size of 18 to 600 mesh, but is not limited thereto.

안정화단계(S10)는 피치를 안정화기에 노출시켜 피치의 산소관능기를 산화시키는 것으로, 이에, 피치의 결정구조를 정립할 수 있다.The stabilization step (S10) is to expose the pitch to a stabilizer to oxidize the oxygen functional group of the pitch, thereby establishing the crystal structure of the pitch.

이때, 안정화기는 오존, 플라즈마 및 전자선 빔 중 하나일 수 있으며, 각각에 따라 안정화단계(S10)가 하기와 같이 다르게 수행될 수 있다.In this case, the stabilizer may be one of ozone, plasma, and electron beam, and the stabilization step (S10) may be performed differently as follows.

먼저, 안정화기가 오존일 경우 안정화단계(S10)는 피치를 10 내지 200 mg/L의 농도를 가지는 오존에 노출시킬 수 있다. 또한, 안정화단계(S10)는 오존에 노출된 피치를 10 내지 110℃의 안정화온도에서 10 내지 120분동안 유지하여 수행될 수 있다. First, if the stabilizer is ozone, the stabilization step (S10) may expose the pitch to ozone having a concentration of 10 to 200 mg/L. In addition, the stabilization step (S10) may be performed by maintaining the pitch exposed to ozone at a stabilization temperature of 10 to 110 ° C. for 10 to 120 minutes.

이때, 안정화단계(S10)는 10 내지 100 mg/L의 농도를 가지는 오존에 노출시키는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. At this time, in the stabilization step (S10), it is most preferable to expose to ozone having a concentration of 10 to 100 mg/L, but is not limited thereto.

또한, 안정화단계(S10)는 15 내지 70℃의 안정화온도에서 10 내지 45분동안 유지하여 수행되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the stabilization step (S10) is most preferably performed by maintaining at a stabilization temperature of 15 to 70 ° C. for 10 to 45 minutes, but is not limited thereto.

다음으로, 안정화기가 플라즈마일 경우 안정화단계(S10)는, 피치를 발열량이 100 내지 1000 W인 플라즈마에 노출시킬 수 있다. 또한, 안정화단계(S10)는 플라즈마에 노출된 피치를 10 내지 110℃의 안정화온도에서 10 내지 120분동안 유지하여 수행될 수 있다.Next, when the stabilizer is plasma, in the stabilization step (S10), the pitch may be exposed to plasma having a calorific value of 100 to 1000 W. In addition, the stabilization step (S10) may be performed by maintaining the pitch exposed to the plasma at a stabilization temperature of 10 to 110 ° C. for 10 to 120 minutes.

이때, 안정화단계(S10)는 피치를 플라즈마에 노출시킨 후 15 내지 70℃의 안정화온도에서 10 내지 45분동안 유지하여 수행되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.At this time, the stabilization step (S10) is most preferably performed by maintaining the pitch at a stabilization temperature of 15 to 70 ° C. for 10 to 45 minutes after exposing the pitch to plasma, but is not limited thereto.

마지막으로, 안정화기가 전자선 빔일 경우 안정화단계(S10)는 피치를 흡수선량이 300 내지 5000 kGy인 전자선 빔에 노출시킬 수 있다. 또한, 안정화단계(S10)는 전자선 빔에 노출된 피치를 10 내지 110℃의 안정화온도에서 10 내지 120분동안 유지하여 수행될 수 있다.Finally, if the stabilizer is an electron beam, the stabilization step (S10) may expose the pitch to an electron beam having an absorbed dose of 300 to 5000 kGy. In addition, the stabilization step (S10) may be performed by maintaining the pitch exposed to the electron beam at a stabilization temperature of 10 to 110 °C for 10 to 120 minutes.

이때, 안정화단계(S10)는 피치를 흡수선량이 300 내지 3000 kGy인 전자선 빔에 노출시킨 후 15 내지 70℃의 안정화온도에서 10 내지 45분 동안 유지하여 수행되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.At this time, the stabilization step (S10) is most preferably performed by exposing the pitch to an electron beam having an absorbed dose of 300 to 3000 kGy and then maintaining the pitch at a stabilization temperature of 15 to 70 ° C. for 10 to 45 minutes, but is not limited thereto. .

한편, 안정화단계(S10)는 각각의 안정화 조건에서, 상기 하한치 미만에서 피치를 안정화시킬 경우, 피치의 안정화가 제대로 이루어지지 않아 탄화, 활성화 단계에서 용융 및 기공형성이 제대로 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다. On the other hand, in the stabilization step (S10), when the pitch is stabilized below the lower limit in each stabilization condition, pitch stabilization is not properly performed, so that melting and pore formation are not properly performed in the carbonization and activation steps. there is.

또한, 안정화단계(S10)는 각각의 안정화 조건에서 상기 상한치를 초과하여 피치를 안정화시킬 경우, 급격한 산소확산속도로 인한 표면의 산화막 형성으로 표면과 내부의 응력차이가 발생하여 균열이 발생하게 되고 최종적으로는 과산화로 인해 피치가 전부 연소되는 문제가 발생할 수 있다.In addition, in the stabilization step (S10), when the pitch is stabilized by exceeding the upper limit in each stabilization condition, a stress difference between the surface and the inside occurs due to the formation of an oxide film on the surface due to the rapid oxygen diffusion rate, resulting in cracks. In the case of peroxidation, a problem in which the pitch is completely burned may occur.

이와 같이, 안정화단계(S10)는 안정화기에 따라 상기에 기재된 조건에 맞춰 피치를 산화안정화 시킴으로써 피치의 결정구조를 정립시킬 수 있다.In this way, the stabilization step (S10) may establish the crystal structure of the pitch by oxidatively stabilizing the pitch according to the conditions described above according to the stabilizer.

다음 단계인 탄화단계(S20)는 안정화단계(S10)로부터 안정화된 피치를 가열하여 탄화하는 단계이다.The carbonization step (S20), which is the next step, is a step of heating and carbonizing the stabilized pitch from the stabilization step (S10).

보다 구체적으로, 탄화단계(S20)는 안정화된 피치를 5 내지 21℃/min의 탄화속도를 가지며 500내지 1000℃의 탄화온도까지 가열한 후, 탄화온도에서 30 내지 120분동안 유지하며 수행될 수 있다.More specifically, the carbonization step (S20) may be performed by heating the stabilized pitch to a carbonization temperature of 500 to 1000° C. at a carbonization rate of 5 to 21° C./min, and then maintaining the carbonization temperature for 30 to 120 minutes. there is.

이때, 탄화단계(S20)는 N2, He, Ar 등 불활성 기체 분위기에서 수행되는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.At this time, the carbonization step (S20) is most preferably performed in an inert gas atmosphere such as N 2 , He, Ar, etc., but is not limited thereto.

가장 바람직한 탄화단계(S20) 안정화된 피치를 6 내지 15℃/min의 탄화속도를 가지며 600 내지 900℃의 탄화온도까지 가열한 후, 탄화온도에서 55 내지 105분동안 유지하며 수행될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.The most preferred carbonization step (S20) may be performed by heating the stabilized pitch to a carbonization temperature of 600 to 900 ° C with a carbonization rate of 6 to 15 ° C / min, and then maintaining the carbonization temperature for 55 to 105 minutes. Not limited.

이때, 탄화단계(S20)는 탄화온도가 500℃미만일 경우, 낮은 탄화온도에 의하여 낮은 결정성에 의하여 활성화 공정에서의 기공구조 제어가 용이하지 않으며, 1000℃를 초과할 경우 높은 결정성에 의하여 기공발달이 어려운 문제가 발생할 수 있다. At this time, in the carbonization step (S20), when the carbonization temperature is less than 500 ° C., it is not easy to control the pore structure in the activation process due to low crystallinity due to the low carbonization temperature, and when it exceeds 1000 ° C., pore development occurs due to high crystallinity. Difficult problems can arise.

또한, 탄화단계(S20)는 탄화온도에서 30분 미만일 경우 짧은 탄화시간으로 인하여 결정립이 고정되지 않으며, 120분을 초과할 경우 긴 공정시간으로 인해 공정비용이 증가하는 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.In addition, in the carbonization step (S20), if the carbonization temperature is less than 30 minutes, the crystal grains are not fixed due to the short carbonization time, and if it exceeds 120 minutes, the process cost may increase due to the long process time, which is not preferable .

이와 같이, 피치는 상기와 같이 탄화단계(S20)를 통해 탄화됨으로써 결정립이 고정되어 기공구조 제어가 용이한 상태가 될 수 있다.In this way, the pitch is carbonized through the carbonization step (S20) as described above, so that the crystal grains are fixed and the pore structure can be easily controlled.

마지막 단계인 활성화단계(S30)는 탄화된 피치를 불활성 기체 분위기에서 가열한 후, 수증기를 이용하여 활성화하는 단계이다. 여기서 불활성 기체는 N2, He, Ar 등을 포함할 수 있으며, N2인 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. The last step, the activation step (S30), is a step of heating the carbonized pitch in an inert gas atmosphere and then activating it using water vapor. Here, the inert gas may include N 2 , He, Ar, and the like, and most preferably N 2 , but is not limited thereto.

또한, 수증기는 CO2, O2, Air 등으로 대체될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.In addition, water vapor may be replaced with CO 2 , O 2 , Air, etc., but is not limited thereto.

이러한 활성화단계(S30)는 탄화된 피치를 불활성 기체 분위기에서 5 내지 21℃/min의 활성화속도를 가지며 600내지 1000℃의 활성화온도까지 가열할 수 있다. 이후, 활성화단계(S30)는 불활성 기체를 차단하고, 활성화온도에서 수증기를 공급하여 20 내지 120분동안 유지하며 수행될 수 있다.In this activation step (S30), the carbonized pitch may be heated to an activation temperature of 600 to 1000° C. with an activation rate of 5 to 21° C./min in an inert gas atmosphere. Thereafter, the activation step (S30) may be performed while blocking the inert gas, supplying water vapor at the activation temperature, and maintaining it for 20 to 120 minutes.

가장 바람직한 활성화단계(S30)는 탄화된 피치를 6 내지 15℃/min의 활성화속도를 가지며 600내지 1000℃의 활성화온도까지 가열한 후, 활성화온도에서 60 내지 120분동안 유지하며 수행될 수 있으며 이에 한정되지 않는다.The most preferred activation step (S30) may be performed by heating the carbonized pitch to an activation temperature of 600 to 1000 ° C with an activation rate of 6 to 15 ° C / min, and then maintaining it at the activation temperature for 60 to 120 minutes. Not limited.

이때, 활성화단계(S30)가 하한치 미만의 조건에서 수행될 경우 피치계 활성탄소의 낮은 기공특성이 나타날 수 있으며, 상한치를 초과하는 조건에서 수행될 경우 낮은 수율로 인해 생산성과 경제성이 현저히 저하되는 문제 등이 발생할 수 있다.At this time, when the activation step (S30) is performed under conditions below the lower limit, low pore characteristics of the pitch-based activated carbon may appear, and when performed under conditions exceeding the upper limit, productivity and economics are significantly lowered due to low yield, etc. this can happen

이에 따라, 본 발명에 따른 피치의 저온 산화안정화 방법은 안정화단계(S10), 탄화단계(S20) 및 활성화단계(S30)를 통해 표면의 다양한 산소 관능기를 도입하여, 산화안정화 된 활성탄소를 제공할 수 있다.Accordingly, the low-temperature oxidation stabilization method of pitch according to the present invention introduces various oxygen functional groups on the surface through the stabilization step (S10), carbonization step (S20) and activation step (S30) to provide oxidation-stabilized activated carbon. can

이와 같이 제조된 활성탄소는 700 내지 3300 m2/g의 비표면적, 0.25 내지 1.9 cm3/g의 총기공부피, 0.26 내지 1.17 cm3/g의 미세기공(micropore)부피 및 0.01 내지 0.9 cm3/g의 중기공(mesopore)부피를 포함할 수 있다.The activated carbon thus prepared has a specific surface area of 700 to 3300 m 2 /g, a total pore volume of 0.25 to 1.9 cm 3 /g, a micropore volume of 0.26 to 1.17 cm 3 /g, and a micropore volume of 0.01 to 0.9 cm 3 /g of mesopore volume.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are only to illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following examples.

[실험예 1][Experimental Example 1]

[실시예 1][Example 1]

안정화기가 오존(Ozone)인 안정화 단계가 피치의 결정구조에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 연화점이 낮은 피치를 25℃에서 15분간 유지하고 오존의 농도를 10mg/L만큼 피치의 안정화를 실시한 뒤 원소분석을 하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.In order to analyze the effect of the stabilization step, in which ozone is the stabilizer, on the crystal structure of pitch, the pitch with a low softening point was maintained at 25 ° C for 15 minutes, and the pitch was stabilized at an ozone concentration of 10 mg / L, followed by elemental analysis. and the results are shown in Table 1.

[실시예 2][Example 2]

실시예 1과 비교하여 오존농도를 10mg/L 대신에 20mg/L 만큼 흘려준 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 1, the only difference was that the ozone concentration was flowed by 20 mg/L instead of 10 mg/L, but the rest of the process was the same.

[실시예 3][Example 3]

실시예 1과 비교하여 오존농도를 10mg/L 대신에 30mg/L 만큼 흘려준 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 1, the only difference was that the ozone concentration was flowed by 30 mg/L instead of 10 mg/L, but the rest of the process was the same.

[실시예 4][Example 4]

실시예 1과 비교하여 안정화기가 오존 대신 플라즈마를 사용한 것과 오존농도 10mg/L 대신 발열량 300W 만큼 조사해준 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 1, the only difference was that the stabilizer used plasma instead of ozone and irradiated with a calorific value of 300W instead of ozone concentration of 10mg/L, but the rest of the process was the same.

[실시예 5][Example 5]

실시예 4와 비교하여 발열량을 300W 대신에 400W 만큼 조사해준 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 4, the only difference was that the calorific value was irradiated by 400W instead of 300W, but the rest of the process was the same.

[실시예 6][Example 6]

실시예 4와 비교하여 발열량을 300W 대신에 500W 만큼 조사해준 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 4, the only difference was that the calorific value was irradiated by 500W instead of 300W, but the rest of the process was the same.

[실시예 7][Example 7]

실시예 1과 비교하여 안정화기가 오존 대신 전자선 빔를 사용한 것과 오존농도 10mg/L 대신 흡수선량 1000kGy 만큼 조사해준 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 1, the only difference was that the stabilizer used an electron beam instead of ozone and irradiated with an absorbed dose of 1000 kGy instead of ozone concentration of 10 mg/L, but the rest of the process was the same.

[실시예 8][Example 8]

실시예 7과 비교하여 흡수선량을 1000kGy 대신에 2000kGy 만큼 조사해준 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 7, the only difference was that the absorbed dose was irradiated by 2000 kGy instead of 1000 kGy, but the rest of the process was the same.

[실시예 9][Example 9]

실시예 7과 비교하여 흡수선량을 1000kGy 대신에 3000kGy 만큼 조사해준 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 7, the only difference was that the absorbed dose was irradiated by 3000 kGy instead of 1000 kGy, but the rest of the process was the same.

[비교예 1][Comparative Example 1]

실시예 1과 비교하여 오존, 플라즈마, 전자선 빔을 이용한 산화안정화 단계를 수행하지 않고, 분당 1℃의 속도로 240℃까지 승온한 뒤 90분간 유지하여, 산화안정화한 것만 다를 뿐, 나머지 공정은 동일하게 하였다. Compared to Example 1, the oxidation stabilization step using ozone, plasma, and electron beam was not performed, and the temperature was raised to 240 °C at a rate of 1 °C per minute and maintained for 90 minutes, except that the oxidation stabilization was performed, and the rest of the processes were the same. made it

구분division 원소분석 (at%)Elemental analysis (at%) CC HH OO NN As-receivedAs-received 93.3893.38 3.053.05 1.121.12 2.112.11 오존 산화안정화Ozone oxidation stabilization 실시예1Example 1 83.5183.51 4.024.02 9.949.94 0.100.10 실시예 2Example 2 83.4983.49 3.953.95 10.0110.01 0.130.13 실시예 3Example 3 82.4882.48 3.813.81 10.9910.99 0.300.30 플라즈마 산화안정화Plasma oxidation stabilization 실시예 4Example 4 84.3684.36 4.064.06 10.0410.04 0.100.10 실시예 5Example 5 84.3484.34 3.993.99 10.1110.11 0.130.13 실시예 6Example 6 83.3283.32 3.853.85 11.1011.10 0.310.31 전자선 빔 산화안정화Electron Beam Oxidation Stabilization 실시예 7Example 7 85.2185.21 4.104.10 10.1410.14 0.100.10 실시예 8Example 8 85.1985.19 4.034.03 10.2110.21 0.130.13 실시예 9Example 9 84.1684.16 3.893.89 11.2111.21 0.310.31 비교예1Comparative Example 1 91.5391.53 5.225.22 2.312.31 0.540.54

표 1에 따르면, 오존을 이용하여 안정화 처리된 피치는 농도가 증가할수록 미처리 탄소에 비해 산소(O)가 증가하였다. 반면에 탄소(C)는 감소하는 경향이 관찰되었는데 이는 피치 표면에 오존의 농도가 증가하면서 산소 도입량도 증가됨으로써 탄소 표면에 탄소 구조가 파괴되면서 산소 관능기들이 증가한 것으로 확인되었다. According to Table 1, pitch stabilized using ozone increases oxygen (O) compared to untreated carbon as the concentration increases. increased. On the other hand, a tendency for carbon (C) to decrease was observed, which was confirmed by the fact that the oxygen functional groups increased as the carbon structure was destroyed on the carbon surface as the amount of oxygen introduced increased as the concentration of ozone increased on the surface of the pitch.

또한, 플라즈마, 전자선 빔을 이용하여 안정화 처리된 피치는 조사량이 증가함에 따라 피치 안에 있는 산소함량이 증가하고, 탄소와 수소의 함량은 감소하는 것을 확인할 수 있었다. In addition, it was confirmed that the pitch stabilized using plasma and electron beam increased the oxygen content in the pitch and decreased the carbon and hydrogen content as the irradiation amount increased.

이러한 결과는 산소가 피치에 침투한 후 산화안정화 과정에서 탄소와 수소 원자를 방출되며, 기존에 있던 분자가 중축합을 통해 방향족 화합물로 전환된 것으로 판단할 수 있었다.These results indicate that carbon and hydrogen atoms are released in the oxidation stabilization process after oxygen penetrates the pitch, and the existing molecules are converted into aromatic compounds through polycondensation.

[실험예 2][Experimental Example 2]

[실시예 10][Example 10]

안정화기가 오존(Ozone)인 피치의 산화안정화 방법(실시예1)에 있어서, 30mg/L의 오존농도로 안정화된 피치 3g을 알루미나 도가니에 옮겨 담고, SUS 재질의 반응기에 장입시킨 후, N2(99.999%) 기체를 300 cc/min의 유속으로 충진 하였다. 반응기는 10℃/min의 승온 속도로 900℃까지 가열하였으며, 이후 N2 가스를 차단한 뒤 0.5 cc/min의 유량으로 수증기를 공급하여 20분의 활성화 시간 동안 활성화하였으며, 이후 상온까지 N2 분위기 아래 자연 냉각시켜 오존을 이용하여 산화안정화된 활성탄소를 제조하였다. In the oxidation stabilization method of pitch in which the stabilizer is ozone (Example 1), 3 g of pitch stabilized at an ozone concentration of 30 mg / L is transferred to an alumina crucible, charged into a reactor made of SUS, and N 2 ( 99.999%) gas was filled at a flow rate of 300 cc/min. The reactor was heated up to 900 °C at a heating rate of 10 °C/min, then N 2 gas was shut off, and steam was supplied at a flow rate of 0.5 cc/min to activate the reactor for an activation time of 20 minutes. Oxidation-stabilized activated carbon was prepared using ozone by natural cooling below.

[실시예 11][Example 11]

실시예 10과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 30분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 10, the only difference was that the activation time was activated for 30 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 12][Example 12]

실시예 10과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 40분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 10, the only difference was that the activation time was activated for 40 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 13][Example 13]

실시예 10과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 50분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 10, the only difference was that the activation time was activated for 50 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 14][Example 14]

실시예 10과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 60분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 10, the only difference was that the activation time was activated for 60 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 15][Example 15]

실시예 10과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 70분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 10, the only difference was that the activation time was activated for 70 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 16][Example 16]

실시예 10과 비교하여 안정화기가 오존 대신 플라즈마를 사용한 것과 플라즈마 발열량을 400W를 사용한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 10, the only difference was that the stabilizer used plasma instead of ozone and the plasma heat generation amount of 400 W was used, but the rest of the process was the same.

[실시예 17][Example 17]

실시예 16과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 30분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 16, the only difference was that the activation time was activated for 30 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 18][Example 18]

실시예 16과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 40분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 16, the only difference was that the activation time was activated for 40 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 19][Example 19]

실시예 16과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 50분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 16, the only difference was that the activation time was activated for 50 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 20][Example 20]

실시예 16과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 60분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 16, the only difference was that the activation time was activated for 60 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 21][Example 21]

실시예 16과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 70분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 16, the only difference was that the activation time was activated for 70 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 22][Example 22]

실시예 10과 비교하여 안정화기가 오존 대신 전자선 빔을 사용한 것과 전자선 조사량을 3000kGy 사용한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 10, the only difference was that the stabilizer used an electron beam instead of ozone and an electron beam irradiation of 3000 kGy, but the rest of the process was the same.

[실시예 23][Example 23]

실시예 22과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 30분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 22, the only difference was that the activation time was activated for 30 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 24][Example 24]

실시예 22과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 40분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 22, the only difference was that the activation time was activated for 40 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 25][Example 25]

실시예 22과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 50분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 22, the only difference was that the activation time was activated for 50 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 26][Example 26]

실시예 22과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 60분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 22, the only difference was that the activation time was activated for 60 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[실시예 27][Example 27]

실시예 22과 비교하여 활성화 시간을 20분 대신에 70분 동안 활성화한 점만 다를 뿐 나머지 공정은 동일하게 하였다.Compared to Example 22, the only difference was that the activation time was activated for 70 minutes instead of 20 minutes, and the rest of the process was the same.

[비교예 2][Comparative Example 2]

실시예 10과 비교하여 오존, 플라즈마, 전자선 빔을 이용한 산화안정화 단계를 수행하지 않고, 분당 1℃의 속도로 240℃까지 승온한 뒤 90분간 유지하여, 산화안정화한 것만 다를 뿐, 나머지 공정은 동일하게 하였다. Compared to Example 10, the oxidation stabilization step using ozone, plasma, and electron beam was not performed, and the temperature was raised to 240 ° C at a rate of 1 ° C per minute and maintained for 90 minutes, except that oxidation stabilization was performed, and the rest of the processes are the same. made it

실시예 10 내지 27 에서 제조한 활성탄소의 비표면적, 기공 전체 부피, 미세기공 (직경 2 nm미만) 부피, 중기공 (직경 2 nm 내지 50 nm) 부피를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. The specific surface area, total pore volume, micropore (diameter less than 2 nm) volume, and mesopore (diameter 2 nm to 50 nm) volume of the activated carbon prepared in Examples 10 to 27 were measured and shown in Table 2 below.

수율 : 사용한 전구체 대비 활성탄소질량의 변화를 백분위로 측정하였다.Yield: The change in activated carbon mass compared to the precursor used was measured in percentile.

비표면적 : 573K에서 잔류 압력을 10-3 torr 이하로 유지한 상태로 6시간 동안 탈기시킨 후에 등온흡착장치(BELSORP-max, BEL JAPAN, Japan)을 이용하여 77K 에서 상대압력 (P/P0)에 따른 질소(N2)기체의 흡착량을 측정하여 비표면적 및 기공부피를 산출하였다. Specific surface area: Relative pressure (P/P 0 ) at 77K using an isothermal adsorption device (BELSORP-max, BEL JAPAN, Japan) after degassing for 6 hours while maintaining the residual pressure below 10 -3 torr at 573K The specific surface area and pore volume were calculated by measuring the adsorption amount of nitrogen (N 2 ) gas.

구분division SBET
(m2/g)
S BET
(m 2 /g)
VTotal
(cm3/g)
V Total
(cm 3 /g)
VMicro
(cm3/g)
V Micro
(cm 3 /g)
VMeso
(cm3/g)
V Meso
(cm 3 /g)
수율(%)transference number(%)
오존 산화안정화Ozone oxidation stabilization 실시예 10Example 10 840840 0.330.33 0.320.32 0.010.01 5555 실시예 11Example 11 12501250 0.500.50 0.470.47 0.030.03 4545 실시예 12Example 12 16701670 0.690.69 0.630.63 0.060.06 3838 실시예 13Example 13 19801980 0.860.86 0.740.74 0.120.12 2626 실시예 14Example 14 26302630 1.341.34 0.850.85 0.490.49 1515 실시예 15Example 15 32403240 1.861.86 1.161.16 0.880.88 88 플라즈마 산화안정화Plasma oxidation stabilization 실시예 16Example 16 760760 0.300.30 0.290.29 0.010.01 6161 실시예 17Example 17 11301130 0.450.45 0.420.42 0.030.03 5050 실시예 18Example 18 15001500 0.620.62 0.570.57 0.050.05 4242 실시예 19Example 19 17801780 0.770.77 0.670.67 0.110.11 2929 실시예 20Example 20 23702370 1.211.21 0.770.77 0.440.44 1717 실시예 21Example 21 29202920 1.671.67 1.041.04 0.790.79 99 전자선 빔 산화안정화Electron Beam Oxidation Stabilization 실시예 22Example 22 710710 0.280.28 0.270.27 0.010.01 6363 실시예 23Example 23 10601060 0.430.43 0.400.40 0.030.03 5252 실시예 24Example 24 14201420 0.590.59 0.540.54 0.050.05 4444 실시예 25Example 25 16801680 0.730.73 0.630.63 0.100.10 3030 실시예 26Example 26 22402240 1.141.14 0.720.72 0.420.42 1717 실시예 27Example 27 27502750 1.581.58 0.990.99 0.750.75 1010 비교예 2Comparative Example 2 13701370 0.590.59 0.510.51 0.070.07 4343

상기 표 2를 참조하면, 실시예 10 내지 27에서 제조된 활성탄소의 비표면적은 710 내지 3240 m2/g를 갖는 것을 알 수 있으며, 중기공율은 중기공율은 0 내지 88%로 높은 중기공율을 나타내는 것을 알 수 있다.Referring to Table 2, it can be seen that the specific surface area of the activated carbon prepared in Examples 10 to 27 has a range of 710 to 3240 m 2 /g, and the mesoporous rate is 0 to 88%, indicating a high mesoporous rate. can know that

또한, 오존, 플라즈마, 전자선 빔을 이용하여 산화안정화 된 피치 기반 활성탄소의 비표면적 및 기공특성이 종래의 방법으로 제조된 활성탄소 보다 우수함을 확인할 수 있었다.In addition, it was confirmed that the specific surface area and pore characteristics of the pitch-based activated carbon stabilized by oxidation using ozone, plasma, and electron beam were superior to those of the activated carbon prepared by the conventional method.

또한, 오존산화안정화의 활성탄소가 기공 특성이 가장 우수함을 확인할 수 있었다. 이를 통해 기상산화법인 오존산화안정화 공법이 전기화학적 산화법인 플라즈마, 전자선 빔 산화안정화 공법에 비해 산화안정화 시 유리한 것으로 판단된다.In addition, it was confirmed that the ozone oxidation-stabilized activated carbon had the best pore characteristics. Through this, it is judged that the ozone oxidation stabilization method, which is a gas-phase oxidation method, is more advantageous in terms of oxidation stabilization than the electrochemical oxidation methods, such as plasma and electron beam oxidation stabilization methods.

또한, 짧은 산화안정화 시간임에도 불구하고 본 발명의 산화안정화 방법이 일반적인 산화안정화 방법에 비해 높은 수율과 우수한 기공특성이 나타나는 것으로 판단하였다.In addition, it was determined that the oxidative stabilization method of the present invention exhibits a higher yield and excellent pore characteristics than general oxidative stabilization methods despite a short oxidative stabilization time.

이상에서 설명하는 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경하여 구현할 수 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention described above can be implemented by various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention, and such implementation can be performed by experts in the technical field to which the present invention belongs from the description of the above-described embodiments. that can be easily implemented.

Claims (5)

피치를 산화안정화하는 방법에 있어서,
상기 피치를 안정화기에 노출시켜 산소관능기를 산화시키는 안정화단계;
상기 안정화된 피치를 불활성분위기에서 가열하여 탄화하는 탄화단계 및
상기 탄화된 피치를 불활성 기체 분위기에서 승온 후 활성화제인 수증기 또는 CO2 분위기에서 활성탄소를 제조하는 활성화단계를 포함하며,
상기 안정화기는,
오존, 플라즈마 및 전자선 빔 중 하나이고,
상기 탄화단계는,
상기 안정화된 피치를 5 내지 21℃/min의 탄화속도를 가지며 500내지 1000℃의 탄화온도까지 가열한 후, 상기 탄화온도에서 30 내지 120분동안 유지하며 탄화하며,
상기 활성화단계는,
상기 안정화된 피치를 5 내지 21℃/min의 활성화속도를 가지며 600내지 1000℃의 활성화온도까지 가열한 후, 상기 활성화온도에서 30 내지 120분동안 유지하며 활성화하는 것을 특징으로 하는 피치의 저온 산화안정화 방법.
In the method of oxidatively stabilizing pitch,
A stabilization step of oxidizing the oxygen functional group by exposing the pitch to a stabilizer;
A carbonization step of carbonizing the stabilized pitch by heating it in an inert atmosphere, and
Including an activation step of producing activated carbon in an activating agent water vapor or CO 2 atmosphere after heating the carbonized pitch in an inert gas atmosphere,
The stabilizer,
one of ozone, plasma and electron beam;
In the carbonization step,
The stabilized pitch has a carbonization rate of 5 to 21 ℃ / min and is heated to a carbonization temperature of 500 to 1000 ℃, and then maintained at the carbonization temperature for 30 to 120 minutes and carbonized,
In the activation step,
Low-temperature oxidation stabilization of pitch, characterized in that the stabilized pitch has an activation rate of 5 to 21 ℃ / min and is heated to an activation temperature of 600 to 1000 ℃, and then maintained at the activation temperature for 30 to 120 minutes and activated method.
제1항에 있어서,
상기 안정화단계는,
상기 안정화기가 상기 오존일 경우,
상기 피치를 10 내지 200 mg/L의 농도를 가지는 오존에 노출시키되, 10 내지 110℃의 안정화온도에서 10 내지 120분동안 유지하는 것을 특징으로 하는 피치의 저온 산화안정화 방법.
According to claim 1,
The stabilization step is
When the stabilizer is the ozone,
Low-temperature oxidation stabilization method of pitch, characterized in that the pitch is exposed to ozone having a concentration of 10 to 200 mg / L, and maintained at a stabilization temperature of 10 to 110 ° C. for 10 to 120 minutes.
제1항에 있어서,
상기 안정화단계는,
상기 안정화기가 상기 플라즈마일 경우,
상기 피치를 100 내지 1000W의 상기 플라즈마에 노출시키되, 10 내지 110℃의 안정화온도에서 10 내지 120분동안 유지하는 것을 특징으로 하는 피치의 저온 산화안정화 방법.
According to claim 1,
The stabilization step is
When the stabilizer is the plasma,
Low-temperature oxidation stabilization method of pitch, characterized in that the pitch is exposed to the plasma of 100 to 1000 W, and maintained at a stabilization temperature of 10 to 110 ° C. for 10 to 120 minutes.
제1항에 있어서,
상기 안정화단계는,
상기 안정화기가 상기 전자선 빔일 경우,
상기 피치를 300kGy 내지 5000kGy의 상기 전자선 빔에 노출시키되, 10 내지 110℃의 안정화온도에서 10 내지 120분동안 유지하는 것을 특징으로 하는 피치의 저온 산화안정화 방법.
According to claim 1,
The stabilization step is
When the stabilizer is the electron beam,
Low-temperature oxidation stabilization method of pitch, characterized in that the pitch is exposed to the electron beam of 300 kGy to 5000 kGy, and maintained at a stabilization temperature of 10 to 110 ° C. for 10 to 120 minutes.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 활성탄소는,
700 내지 3300 m2/g의 비표면적, 0.25 내지 1.9 cm3/g의 총기공부피, 0.26 내지 1.17 cm3/g의 미세기공(micropore)부피 및 0.01 내지 0.9 cm3/g의 중기공(mesopore)부피를 포함하는 활성탄소.

The activated carbon produced by the method of any one of claims 1 to 4,
700 to 3300 m 2 /g specific surface area, 0.25 to 1.9 cm 3 /g total pore volume, 0.26 to 1.17 cm 3 /g micropore volume and 0.01 to 0.9 cm 3 /g mesopore volume ) activated carbon containing volume.

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