KR910002384B1 - 폐당밀-맥분 혼합 점결제를 이용한 조립 활성탄의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

페당밀-맥분 혼합 점결제를 이용한 조립 활성탄의 제조방법

이 발명은 식물성 원료 그리고 폐당밀-맥분 혼합 점결제를 이용한 고품위 조립 활성탄을 제조하는 방법에 관한 것이다.

활성탄은 입자 내 공극이 잘 발달된 무정형 탄소로서 흡착성이 좋고 탈색 및 탈취효과가 큰 것이 특징이다. 이와 같은 특성을 이용하여 정당공업, 글루타민 산소다공업 등 식품공업과 의약공업 등에 널리 사용되고 있다. 또한 플라스틱과 폭약제조, 도료 및 인쇄공업 등에서 야기되는 유기용제의 문제로 인하여 화재나 폭발의 위험성이 상존하고 인체에 유해한 물질이 발생하는 등의 문제가 있기 대문에 이에 대한 대비책으로 활성탄을 사용함이 크게 각광을 받고 있다.

그런데 이와 같은 활성탄, 특히 조립 활성탄의 제조시 종래에는 광물질인 점결탄 등을 주원료로 하고 여기에 석유 또는 석탄계의 타르나 피치, 또는 펄프의 폐액 등을 점결제로 사용하였다.

따라서, 이 발명의 목적은 식물성을 주원료로 하면서 점결제로 폐당밀과 맥분의 혼합 점결제를 사용하여 경도가 더욱 개선된 조립 활성탄을 제조하는 방법을 제고하는데 있다.

이와 같은 이 발명은 미분쇄 백분율 1-15% 고형분의 농도로 용해하여 폐당밀과 70 :30-5:95 무게 %의 비율로 혼합한 혼합 점결제를 식물성 미분쇄 활성탄 원료와 30 : 70:-50 : 50의 비율로 혼합한 다음, 이들 혼합물을 10-150℃의 온도에서 약 30분간 숙성하고, 10kgf/㎠ 이상의 압력으로 조립 성형하고, 성형물을 약 105℃의 온도에서 1시간이상 건조한 후 300-700℃의 온도에서 탄화하고, 마지막으로 750-1000℃의 온도에서 1-3시간 부활하는 단계로 이루어져 있다.

이 발명에서 사용한 활성탄의 원료로는 목재, 리그닌, 각종 과일껍질, 곡물류 또는 이들 혼합물을 예로 들 수 있으며, 이러한 식물성 원료는 미분쇄하여 사용한다.

또한, 이 발명의 특징인 혼합 점결제는 폐당밀과 맥분의 혼합 점결제로 맥분과 폐당밀 70 :30 -5 : 95무게 %의 비율로 혼합해서 사용하며, 이러한 혼합 점결제중 미분쇄 맥분은 고형물을 기준으로하여 1-15%의 농도로 용해된 것을 사용함이 좋다. 그리고, 위의 혼합 점결제와 활성탄 원료를 서로 혼합할 경우에는 30 : 70 -50 : 50 무게%의 비율로 혼합한 다음에 10-150℃의 온도에서 약 30분간 숙성하고, 약 10Kg/㎠이상의 압력에 사출성형한다.

이러한 혼합 점결제는 활성탄 원료와 함께 계면에서 화학응집을 일으키는 역할을 함과 동시에 성형탄의 강도를 부여하는 역할을 하기 때문에 무엇보다도 식물성 활성탄 원료와 친화력이 있어야 사용이 가능해진다.

위에서, 혼합, 숙성, 사출 후에는 탄화시키는데, 여기서 탄화단계는 식물성 원료만을 열처리함으로서 다음에 이어지는 부활단계에서 불필요한 수소, 산소, 질소, 황 등의 비탄소 성분이 감소된 부활용 탄소재료를 제조하는데 그 목적이 있다. 탄화시에는 상온에서 400℃까지는 산소 결합이 분리되어 H₂O, CO 및 CO₂형태로 배출되고 점차로 휘발성분이 감소되어 700℃에 이르면 거의 존재하지 않게 된다 그러나 700-1000℃에 이르면 탈수소 반응으로 방향족간에 직접 결합이 활발해져 2차 평면구조가 발달함과 동시에 방향족 핵은 -CH₂- 결합에 의해 3차원 구조를 지니게 된다.

탄화단계 다음에는 부활공정을 거치는데 부활공정에서는 탄소의 산화반응에 의해 탄화물의 표면을 침식시켜 탄화물에 분자크기 정도의 미세공 구조를 더 발달시킴으로서 비표면적을 크게하여 흡착성능을 부여하는 공정이다. 이러한 부활에는 약품 부활법과 가스 부활법이 있다. 가스 부활법은 수증기, 이산화탄소 등의 활성화제로 750-1000℃ 온도에서 입상 활성탄과 분말 활성탄을 제조할 때 이용되며, 약품 부활법은 염화아연, 인산 등 각종 탈수성 무기약품을 사용하여 750℃이하의 비교적 저온에서 분말활성탄 제조시 주로 이용되나, 장치부식, 공해분제, 부활 후 활성화 약품을 함유한 활성탄의 처리문제 등 난점이 많으므로 최근 가스 부활법이 많이 이용되고 있다.

이상과 같은 단계 이외에도 부활단계 후에는 세정, 건조, 체가름 및 포장단계가 뒤따르며, 활성탄 원료는 건조후 미분쇄하는 전처리과정을 거친 다음에 혼합점결제와 혼합시킨다.

실시예를 통해 이 발명을 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

야자 숯 1kg을 청량해서 미분쇄기로 170메쉬를 90%이상 통과하도록 미분쇄한 미분탄 300g 정도에 폐당밀과 1-15% 농도로 맥분 용액 혼합물 150g 정도를 첨가하여 잘 혼합한 후, 고압 사출기에 넣고 10-150℃에서 30분 이내로 적의 숙성 유지시킨후, 10kgf/㎝¹이상의 압력으로 적의조정 2-10mm 크기의 조립을 제조한다.

그리고는, 조립 성형물을 105℃에서 1시간 이상, 건조하여 2-10mm로 절단한 시료를 300-700℃에서 충분히 탄화시켜 750-1000℃에서 1-3시간 부활시켜 활성탄을 제조한다.

이와 같이 제조한 활성탄은 수율이 30-50%, 비표면적이 1200-1300㎡/g, 경도가 98% 이상인 양질이었다.

실험결과는 다음의 표에 나타난 바와 같다.

위의 표에 나타난 바와 같이 KS 규격을 상회하는 품질의 조립 활성탄 제조시 점결제로서 폐당밀과 맥분용액의 혼합 점결제를 사용하면 기존에 사용하던 다른 점결제와 동등하거나 그 이상의 효과가 있음을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 식물성 원료를 이용하여 활성탄을 제조하는 방법에 있어서, 미분쇄 맥분을 1-15%의 고형분 농도로 용해하여 폐당밀과 70 : 30- 5 :95 무게%의 비율로 혼합한 혼합 점결제를 미분쇄 활성탄 원료와 30 : 70 - 50 : 50의 비율로 혼합한 다음, 이들 혼합물을 10-105℃의 온도에서 약 30분간 숙성하고, 10kgf/㎠이상의 압력으로 압출 성형시켜서되는 폐당밀-맥분 혼합 점결제를 이용한 조립 활성탄의 제조방법.