KR960003235B1 - 활성탄, 그의 제조방법 및 활성탄을 이용한 흡착 - Google Patents

활성탄, 그의 제조방법 및 활성탄을 이용한 흡착 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

활성탄, 그의 제조방법 및 활성탄을 이용한 흡착
제1도는 본 발명의 활성탄에 의해 SO2및/또는 Nox를 제거하기 위한 장치의 사시도이다.
제2도는 제1도에 나타낸 장치의 단면도이다.
제3도는 제1도에 나타낸 장치에서 사용되는 스크린 테두리의 사시도이다.
제4도는 제3도에 나타낸 스크린 테두리의 일부에 대한 확대 사시도이다.
제5도 및 6도는 활성탄의 공급을 조절하기 위한 수단을 갖는 제1도의 장치의 대략적인 단면도이다.
제7도는 본 발명의 또 다른 장치의 대략적인 단면도이다.
제8도는 본 발명의 활성탄의 전자현미경 사진이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : SO2및 Nox의 제거 장치 2 : 스크린
2A : 좌측 및 우측 수직벽 2A1 : 스크린 교환 해치
2C : 상부 개구부 2C1 : 보충 호퍼
2D : 하부 배출 개구부 2E : 회전 블래이드
2E1 : 활송 장치 2F : 수거 박스
3 : 트럼펫 형의 앞면 배기 가스 도입 파이프 3A : 연기 파이프
3B : 검사 해치
4 : 트럼펫 형의 뒷면 배기 가스 도입 파이프 5 : 스크린 부위
5A : 스크린 테두리 5B : 활성탄
5A1 : 테두리 부위 5A2 : 앞면 스크린
5A3 : 뒷면 스크린 5A4 : 연결 볼트
5A11 : 바닥판 5A12 : 좌측 및 우측 수직벽
5A20 : 구멍 5L : 테두리 부위의 두께
6 : 압력 방출 배기 가스 파이프 6A : 뚜껑
6B : 지레 6C : 추
7 : 모터 8 : 컨베이어
8A : 모터 9 : 호울더
9A : 센서 9B : 대응추
10 : 타이머 스위치 11 호퍼
11A : 회전 블래이드 11B : 모우터
본 발명은 활성탄, 활성탄의 제조방법 및 활성탄을 이용한 흡착에 관한 것이다.
활성탄은 비표면적과 흡착 능력이 크고, 다양한 목적을 위해 흡착제로서의 용도 범위가 넓은 다공성 탄질 물질이다.
활성탄은 기체 및 증기의 흡착, 용매의 회수, 기체의 정제, 기체의 탈취 및 물을 처리하거나 용액을 탈색 또는 정제하기 위해 액체와의 접촉에 이용될 수 있다. 또한, 활성탄은 촉매용 담체로서 사용될 수 있다.
지금까지, 활성탄은 목재 또는 갈탄을 활성제, 예를들어 염화아연, 인산 등으로 처리한 후 건조 증류시키거나, 또는 목탄을 스팀으로 활성화함으로써 제조되어 왔다. 예를들어, 목탄, 코코야자 껍질, 석탄숯 등을 충분히 탄화시킨 다음 스팀에 의해 고온 처리하였다. 또는 활성탄은 염화 아연중에 침지시킨 다음 고온에서 하소시킴으로써 활성화된다.
활성탄은 통상 비표면적이 800~1200m2/g이고, 공극부피가 0.2~2cm3/g이며, 공극크기는 1~4nm이다.
활성탄은 주로 탄소 및 소량의 수소, 산소 및 무기 성분으로 구성된다. 화학 구조에 관해서, 활성탄은 주로 흑연으로 구성되고 무정형이며, 표면상에 히드록시기, 퀴논기 등과 같은 작용기를 갖는다.
본 발명에 따르면, 목탄, 갈탄, 코코야자 껍질, 석탄숯 등과 같은 통상의 출발물질 대신에 최근 처분 문제가 곤란한 폐기 타이어를 사용함으로써, 흡착성이 우수한 활성탄의 제조방법이 연구되었다. 또한 활성탄의 특정 성질을 효율적으로 이용하기 위한 연구를 수행하였다.
일본국 특허 출원 공개 제127812/89호에는, 폐기 타이어를 보일러용 연료로서 연소시켜 얻어진 재가 퍼클로로에틸렌 가스를 어느정도 흡착함이 기술되어 있다.
중유 연소 보일러에서와 같은 중유의 연소로부터 발생하는 배기 가스는 산성 비의 원인이 되는 산화황(SO2) 및 산화질소(Nox)를 함유하고 있으므로, 따라서 SO2및 Nox를 배기 가스로부터 제거해야 한다. 지금까지, 이러한 유해 성분을 다음과 같이 제거시켜 왔다.
석탄 열전력 플랜트에서, 석탄재를 생석회 및 석고와 혼합하고 얻어진 혼합물을 사용하여 배기 가스중의 SO2를 흡착시킨다.
이러한 혼합물 재료는 피치로 응고시킨 생성물이다.
석탄 연소 보일러와 중유 연소 보일러내에서, 유해물질, SO2, Nox 등을 제거하기 위한 배기 가스 처리 장치의 99%는 습식형 방식으로 수행되며, 흡착제는 생석회, 석고 등이다. 그러나, 이들 흡착제는 물로 세척, 다시 말해서 물로 처리된다.
상기 언급된 방법 이외에, 석탄재, 석회 및 석고를 사용한 건식형 처리를 이용할 수 있다.
상기 언급된 처리는 장치의 크기가 복잡하며, 메카니즘이 대규모라는 문제점을 갖는다.
건식형 처리의 경우에서도, 종래의 장치들은 탈황반응 탑과 탈니트로기 반응 탑을 별도로 가지거나, 또는 서로 다른 성분들을 혼합하고 혼연하고 혼합물을 물로 응고시킨 후 건조에 의해 성형시키는 것을 구성된 단계를 요구한다.
습식형 장치에는, 먼저 제거 탑과 흡착 탑이 별도로 제공되어 있으며, 배기 가스를 물 샤워로 세척하고 폐수를 물로 처리한다. 석탄재, 석회 및 석고를 사용한 건식형 처리는 또한 습식형 처리 만큼의 비용이 든다.
본 발명의 종래의 처리기술의 문제점을 고려하여 행해졌다.
본 발명의 목적은 공극크기와 공극부피가 큰 반면 비표면적이 작은 활성탄, 및 그의 유용한 특성을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 중유 연소, 특히 중유 연소 보일러로부터의 배기 가스에서 SO2및/또는 Nox를 제거하기 위한 간단하고 효율적인 방법 또는 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한가지 측면에 따르면, 불규칙 배열된 탄소 미세결정 및 탄소 미세결정 사이의 틈중의 흑연화 되기 어려운 가교 격자로 구성된 흑연화되기 어려운 탄소로 구성되고, 연필경도가 B~6B이고, 공극크기가 100~400Å이고 비표면적이 150~500m/g이고, 공극부피가 1.3~5.0ml/g이며, 원한다면 CEC가 8~13인 활성탄이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 언급된 활성탄을 통해 배기 가스를 통과시킴을 특징으로 하는, 중유의 연소에 의해 형성되는 배기 가스로부터 SO2및/또는 Nox를 제거하기 위한 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 배기 가스를 외부로 배출하기 위한 도관 및 이 도관을 교차하여 도관에 장치된 본 발명의 활성탄을 수용하는 스크린 부위를 포함함을 특징으로 하는 중유의 연소에 의해 형성된 배기 가스로부터 SO2및/또는 Nox를 제거하기 위한 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 산소의 존재하 및 CO2및 수증기의 존재하에 400~900℃에서 금속 코드를 함유하는 폐기 타이어를 연소시킴을 특징으로 하는 활성탄의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 측면은 특별한 특성을 갖는 유용한 활성탄을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 활성탄은 B~6B, 바람직하게는 2B~4B의 연필경도, 100~400Å, 바람직하게는 200~350Å의 공극크기, 150~500m2/g , 바람직하게는 200~400m2/g의 비표면적, 1.3~5.0ml/g, 바람직하게는 1.4~3.0ml/g의 공극부피 및, 원한다면 8~13, 바람직하게는 9~12,의 CEC를 가지며, 불규칙 배열된 탄소 미세결정과 탄소 미세결정간의 틈중의 흑연화되기 어려운 가교격자로 구성된 흑연화되기 어려운 탄소로 구성된다.
상기에서, CEC(양이온 교환능력)은 염기를 치환시키는 능력이다. 비료성분은 염기이므로, CEC가 커질수록 비료 성분이 활성탄에 더욱 많이 흡착될 수 있다. 본 발명의 활성탄을 토양과 혼합할때, 활성탄은 토양으로서 작용할 수 있다. 활성탄의 CEC가 커지면, 활성탄은 많은 양의 비료 성분을 흡착할 수 있다. 단위는 밀리그램 당량(ME)이다. 예를들어, CEC 20밀리그램 당량은 토양 100g이 20밀리그램 당량의 염기(비료 성분)를 흡착할 수 있음을 의미한다. 본 발명의 활성탄의 CEC는 하기 표에 나타낸 바와 같이 통상적으로 이용되는 활성탄의 CEC 보다 크다.
제8도는 본 발명의 활성탄의 전자현미경 사진을 나타낸다. 배율은 1000배이다. 이것은 커다란 공극, 큰 공극부피 및 불규칙 배열을 나타낸다.
하기 표는 본 발명의 활성탄과 통상적으로 이용되는 활성탄을 비교하기 위해 주어진 것이다.
Figure kpo00001
상기 표에서 명백히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 활성탄은 통상적으로 이용가능한 활성탄 보다 경도가 낮고, 공극 크기와 공극 부피가 크며, 이것은 커다란 입자와 분자들을 흡착할 수 있다. 전자 현미경 사진의 구조를 고려할 때, 본 발명의 활성탄은 그것의 적은 비표면적에 기인하여 탈취 및 탈색작용이 불가능한 것처럼 생각된다. 그러나, 이것은 놀랍게도 우수한 탈취 및 탈색 작용을 나타낸다. 이는 큰 공극 크기 및 공극 부피에 기인한 현상이다.
다음에서, 본 발명의 활성탄과 통상적으로 이용가능한 활성탄은 그것의 흡착성의 면에서 더욱 비교된다.
a. 본 발명의 활성탄
오일 : 흡착됨
곰팡이 : 흡착됨
암모니아 냄새 : 흡착됨
탈취 속도 : 매우 빠름
탈색(메틸렌 블루) : 매우 빠름
b. 통상적으로 이용가능한 활성탄
오일 : 흡착되지 않음
곰팡이 : 흡착되지 않음
암모니아 냄새 : 어렵게 흡착됨
탈취 속도 : 느림 ; 장시간이 걸린다.
탈색(메틸렌 블루) : 보통
폐기 타이어를 연소시켜 제조한 본 발명의 활성탄은 예를들어 다음의 성분들을 함유하여 다음의 pH를 나타낸다.
Figure kpo00002
활성탄은 연성(낮은 연필 경도)이지만, 결합력에 관련된 탄소비율(C/N)이 약 200정도로 높기 때문에 구조 강도가 높다.
통상적으로 이용가능한 활성탄의 탄소비율은 약 70이다.
본 발명의 활성탄은 다양한 물질을 흡착하기 위해 사용될 수 있다. 예를들면, 이것은 농약, 예를들어 퀴놀린-구리[비스(퀴놀린-8-올레이트)구리]의 수용액을 흡착 및 처리하기 위해 사용된다. 퀴놀린-구리 310mg/ℓ가 함유되고, 입자크기가 각각 1mm 이하 및 2mm 이하인 활성탄을 사용하는 경우에, 처리후의 퀴놀린-구리 함량은 각각 0.072mg/ℓ 및 0.13mg/ℓ이다.
본 발명의 활성탄은 또한 상주도중의 트리할로메탄을 제거하고, 미네랄 얼음을 정제하고, 합성 수지 재료를 출발물질인 페놀을 제거하기 위해 효율적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 본 발명의 활성탄을 사용하여 SO2및/또는 Nox를 흡착시킴으로써 중유 연소, 예를들어 중유 연소 보일러로부터의 배기 가스중에 존재하는 SO2및/또는 Nox를 제거함에 관한 것이다.
상기 유해 물질 SO2및 Nox는 본 발명의 활성탄을 함유하는 층을 통해 배기 가스를 통과시킴으로써 제거될 수 있다.
본 발명에 따르면, 예를들어 하기 구조의 장치를 사용하여 상기 배기 가스로부터 SO2및/또는 Nox를 제거하는 방법을 수행할 수 있다.
장치는 중유의 연소에 의해 형성되는 배기 가스, 예를들어 중유 연소 보일러로부터의 배기 가스를 밖으로 배출하기 위한 도관 및 본 발명의 활성탄을 수용하는 스크린 부위를 포함한다. 예를들면, 스크린 부위는 평행한 스크린 사이에 놓여진 활성탄으로 구성된다.
스크린 표면은 바람직하게는 도관의 축에 대해 실제로 수직으로 위치하며, 가능한한 배기 가스의 유동을 방해하지 않기 위하여, 도관의 축에 대해 수직인 스크린 부위의 횡단면적은 도관의 횡단면적 보다 큰 것이 바람직하다.
SO2, Nox, 매연 등의 흡착의 결과로서 더렵혀지거나 포화된 활성탄을 교환할 수 있는 부품을 장치내에 제공할 수도 있다.
예를들어, 스크린 부위의 한쪽 끝은 외부로 열려 있고 상기 개구부는 새로운 활성탄을 공급하기 위한 수단, 예를들어 벨트 컨베이어를 가지며, 스크린 부위의 다른 쪽 끝도 외부로 열려 있고 이 개구부 근처에 사용된 활성탄을 배출하기 위한 수단, 예를들어 회전 블래이드가 제공되어 있다.
또한, 사용된 활성탄의 배출량을 탐지함으로써 새로운 활성탄의 공급과 사용된 활성탄의 배출을 조절하기 위한 수단을 장치에 제공할 수도 있다.
추가로, 장치에 공급할 새로운 활성탄의 목적하는 양, 예를들어 1일 가동을 위해 필요한 양을 저장하기 위한 수단을 장치에 가할 수도 있다.
중유의 연소에 의해 형성된 배기 가스는 다량의 매연을 함유한다. 본 발명의 활성탄은 비표면적이 작은 반면 공극크기와 공극부피는 크다. 따라서, 활성탄은 매연에 의해 역효과를 받지 않으면서 SO2및/또는 Nox를 흡착할 수 있다. 또한, 활성탄은 연성(낮은 연필 경도)이므로 매연이 활성탕에 흡착될 수 있다.
본 발명의 SO2및/또는 Nox를 제거하기 위한 방법과 장치의 예를 도면의 참고로 하여 설명하겠다.
제1도에서, (1)은 활성탄에 의해 SO2및/또는 Nox를 제거하기 위한 본 발명의 장치를 나타낸다.
(2)는 규정된 폭을 갖는 좌측 및 우측 수직벽(2A)과 상기 벽의 상부와 하부의 끝에서 이들 벽 사이에 제공된 위 및 아래 테두리로 구성된 정사각형 형태의 부위를 포함하는 스크린을 나타낸다.
(2A1)은 스크린 포함 부위에서 우측 및 좌측 수직 벽중의 어느 하나 또는 둘다에 고정된 열 수 있는 스크린 교환 해치를 나타낸다.
또한, 스크린 포함 부위의 상부 개구부(2C)는 위쪽으로 열려진 개구부를 갖는 보충 호퍼(2C1)와 연결된다.
(3) (제2도)은 스크린 포함 부위의 앞 부분에 설치되고 굴뚝(나타내지 않음) 근처의 연기 파이프(3A)와 연결시킨 트럼펫 형의 앞면 배기 가스 도입 파이프를 나타낸다.
이 트럼펫 형의 앞면 배기 가스 도입 파이프(3)는 상기 파이프(3)의 측면에 열 수 있는 검사 해치(3B)를 갖는다. 이 해치는 스크린 망이 더러워졌을때 이를 세정하기 위해 소용된다.
(4)는 스크린 포함 부위의 뒷 부분에 설치되고 중유 연소 보일러(나타내지 않음) 근처의 연기 파이프(4A)와 연결시킨 트럼펫 형의 후면 배기 가스 도입 파이프를 나타낸다.
(6)은 트럼펫 형의 앞면 배기 가스 도입 파이프(3)의 상부 표면과 연결되고 이로부터 적립해 있는 증가된 압력 방출 배기 가스 파이프이며, 활성탄에 의한 흡착이 포화되었을때 배기 가스 압력을 방출시키기 위해 소용된다.
증가된 압력 방출 배기 가스 파이프의 상부 말단 개구부에는 열 수 있는 뚜껑(6A)이 설치되며, 이 뚜껑에 배기 가스 압력에 상응하는 추(6C)를 갖는 지레(6B)가 설치되어 있다.
(L)은 트럼펫 형의 앞면 배기 가스 도입 파이프(3)의 끝과 트럼펫 형의 뒷면 배기 가스 도입 파이프(4)의 끝 사이의 길이를 나타낸다.
제2도에서, 하부 배출 개구부(2D)에는 스크린 테두리에 의해 스크린 포함 부위에 함유되어 있는 활성탄(5B)의 배출 및 이것의 낙하를 막을 수 있는 회전 블래이드(2E)가 설치되어 있다.
(2E1)은 회전 블래이드(2E)의 하부 표면과 연결된 활성 장치이며, (2E1)의 하부 끝에는 사용된 활성탄용 수거 박스(2F)가 설치되어 있다.
스크린 포함 부위(2)에 설치된 이동가능한 스크린 부위(5)는 스크린 테두리(5A)(제3도) 및 상기 스크린 테두리(5A)에 충진된 활성탄(5B)으로 구성된다.
(2A), (2B), (2C), (2C1), (3), (3A), (4) 및 (4A)는 제1도에 인용된 번호에 상응하는 동일한 구성체 또는 부위를 나타낸다.
제3도에서, 스크린 테두리(5A)는 테두리 부위(5A1) 및 테두리 부위의 앞 표면과 뒷 표면에 각각 제공된 앞면 스크린(5A2) 및 뒷면 스크린(5A3)으로 구성된다.
테두리 부위(5A1)는 규정된 폭의 바닥판(5A11) 및 바닥판의 좌측과 우측 끝으로부터 각각 직립한 좌측 및 우측 수직벽(5A12)들로 구성된다.
또한, 바닥판(5A1)에는 사용된 활성탄의 낙하를 위한 몇개의 구멍(5A20)이 설치되어 있다.
또한, 앞면 스크린(5A2)은 테두리 부위(5A1)의 앞 모서리에 고정되어 있으며, 뒷면 스크린(5A3)은 앞면 스크린(5A2)을 향해 전방 및 후방으로 조절할 수 있도록 고정되어 있다.
(5L)은 테두리 부위의 두께를 나타낸다. 제4도는 제3도의 스크린 부위를 부분적으로 확대한 사시도이다.
(5A4)은 전방 및 후방으로 이동 가능한 뒷면 스크린을 지탱하기 위한 연결 볼트이다.
상기와 같은 방법으로, 스크린 테두리(5A)(제3도)의 부피는 스크린(5A3)을 전방 또는 후방쪽으로 이동시킴으로써 적절히 조절될 수 있다.
앞면 및 뒷면 스크린(5A2) 및 (5A3)은 규정된 메쉬의 망이 고정되는 정사각형의 테두리로 구성된다. 메쉬는 2mm 메쉬이다.
다음에서 제5도 및 6도를 참고로 하여, 스크린 부위(5)에서 사용된 활성탄의 배출 및 새로운 활성탄의 공급 메카니즘을 설명한다. 모터(7)을 회전 블래이드(2E)에 고정시킨다.
보충 호퍼(2C1)에 새로운 활성탄을 공급하기 위한 컨베이어(8)을 제공하고, 컨베이어에 모터(8A)을 장치한다.
추에 의해 센서(9A)를 움직일 수 있는 호울더(9) 위에 사용된 활성탄을 받기 위한 수거 박스(2F)를 위치시킨다.
(9B)은 대응 추이다. 타이머 스위치(10)를 올리면, 모우터(7)과 모우터(8A)가 작동하여 사용된 활성탄이 배출되면서 새로운 활성탄이 공급된다. 사용된 활성탄이 수거 박스(2F) 내에 축적되면 센서(9A)가 작동하여 모우터(7)과 모우터(8A)가 정지한다.
배기 가스에 대한 정제 작용을 자연스럽게 연속적으로 수행한다.
활성탄(5B)이 SO2및 Nox로 더럽혀지면, 지금가지 얻을 수 있는 실험적 데이타를 고려하여, 타이머 스위치(10)에 의해 모우터(7)을 움직여서 회전 블래이드(2E)를 3~4시간의 간격으로 작동시킴으로써 배출 개구부(2D)를 통해 활성탄(5B)을 낙하시킴과 동시에 스크린 부위(2C)의 상부 개구부에 의해 보충 호퍼(2C1)를 통해 새로운 활성탄을 보충한다.
새로운 활성탄을 보충하면서, 보일러로부터의 배기 가스를 연기 파이프, 트럼펫 형의 앞면 배기 가스 도입 파이프(3), 스크린 부위(5) 및 트럼펫 형의 뒷면 배기 가스 도입 파이프(4)를 통해 통과시키며 활성탄(5B)을 사용하여 통과되는 배가 가스중의 SO2및 Nox를 흡착시키고, 감소된 양의 SO2, Nox 등을 함유하는 얻어진 배기 가스를 굴뚝에서 외부로 방출시킨다.
제7도에 나타낸 바와 같이, 회전 블래이드(11A)를 갖는 호퍼(11)가 새로운 활성탄을 컨베이어(8)에 공급할 수 있도록 하는 장치를 조립할 수도 있으며, 1일 가동시, 호퍼(11)의 용량은 활성탄의 중량 100kg이고, 회전 블래이드(11A)를 가동할 수 있는 모우터(11B)는 타이머 스위치(10)에 의해 움직일 수 있다.
(7), (8A), (9), (9A) 및 (9B)는 상기와 동일한 구성체 또는 부위를 나타낸다.
본 발명자들은 하기 조건하에서 실험을 행하였다.
a. 연기 파이프의 지름 : 585mm
b. 트럼펫 형의 앞면 배기 가스 도입파이프(3)의 끝과 트럼펫 형의 뒷면 배기 가스 도입 파이프(4)의 끝 사이의 길이 L : 1400mm.
c. 스크린 부위(5)의 부피 :
두께 5L………………………………………90mm
높이 ………………………………………1530mm
폭 …………………………………………1020mm
두께 90mm은 뒷면 스크린(5A3)을 전방 또는 후방으로 이동시킴으로써 변할 수 있다. 따라서 스크린 테두리(5A)의 부피가 적절히 조절될 수 있다.
d. 스크린 부위중의 활성탄의 충진량 : 28kg
e. 활성탄의 입자 크기 : 4mm~6mm
실험용 연료로부터 산출한 황 함량 : 6.2kg/hr×6hr=37.2kg(9672mm2*)(kg/hr)
활성탄 28kg에 관한 데이타로부터 산출한 흡착량 : 14.95kg(3887mm2*)
* 스크린의 면적
Figure kpo00003
Nox의 분자량이 크기 때문에, 공극 부피는 즉시 채워진다. 따라서, 흡착 속도가 빠르지만 흡착은 단 시간에 끝난다. 활성탄의 충진중량이 증가될 때, 흡착되는 분자의 양도 증가되므로 시간이 연장될 수 있다.
이렇게 처리된 배기 가스중에서 농도를 180ppm으로 유지시키기 위하여, 타이머를 2시간으로 고정시킨다.
활성탄의 스크린 부위(5)의 두께를 100mm으로 증가시킴으로써, 흡착시간이 연장될 수 있고 따라서 활성탄 교환 조작 사이의 시간을 간단히 연장시킬 수 있다.
공기 비율 : 1.65
배기 가스 온도 : 240℃
유량(최대) : 8.75m/s
유량(최소) : 8.44m/s
배기 가스 정압(mmHg) : (최대) 3.0~1.9
유량(m3/hr) : (최대) 4400~3800
본 발명에 따르면, 제7도를 참고로 하여, 활성탄 100kg/1일을 호퍼에 위치시키고 벨트 컨베이어로 이동시켜 필터로 공급되도록 구성할 수 있다.
본 발명의 활성탄은 폐기 타이어를 태움으로써 제조될 수 있다. 예를들면, 보일러 내에서 폐기 타이어를 태워서 제조한 활성탄을 사용할 수도 있다[참조. 일본국 특허 출원 공개 제127812/89호].
본 발명의 활성탄은 산소의 존재하 및 CO2및 수증기의 존재하에 400~900℃, 바람직하게는 700~800℃의 온도에서 강철 코드, 규소강철 코드 등과 같은 금속 코드를 함유하는 폐기 타이어를 태움으로써 제조될 수 있다.
폐기 타이어의 연소용으로 사용되는 공기는 바람직하게는 고습도, 예를들어 60% 이상의 상대 습도이며, 원한다면 적절한 방법으로 연소 대기에 물을 가한다.
활성탄의 형성 후에, 금속 코드 단편을 예를들어 자석을 사용하여 제거한다. 이어서 원하는 활성탄 입자들을 선별하여 목적하는 입자크기의 범위의 입자들을 수득한다. 따라서, 펠렛화가 필요하지 않다. 당연히, 필요한 경우, 목적하는 입자 크기 이하의 크기를 갖는 입자들을 펠렛화하여 목적하는 입자들을 제조할 수도 있다.
이러한 제조 절차는 공기(산소)의 부재하에 탄소-함유 물질을 강하게 가열하고 건조 증류를 수행한 다음 활성 수소를 가하는 것으로 구성된 방법 또는 탄질 재료를 충분히 탄소화한 다음 얻어진 탄소를 스팀 또는 화학물질 처리에 의해 활성화시키는 것으로 구성된 방법과는 매우 상이하다.
상기에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 활성탄은 활성화 단계 또는 통상의 방법에서와 같은 복잡한 절차를 포함하는 복합단계 방법에 의하지 않고도 제조될 수 있다. 특성이 우수한 본 발명의 활성탄을 1단계로 제조하는 메카니즘은 명백히 밝혀지지 않는다. 본 발명을 임의의 특정한 이론으로 한정하길 원하지 않더라도, 금속 코드(꼬여진 얇은 금속 철사)가 연소시에 단편으로 파쇄되고 폐기 타이어중에 분산되어 촉매와 유사한 방식으로 작용하거나 또는 물질에 대해 물리적으로 작용하고, 또한 동시에 연소 대기중에 존재하는 CO2및 물이 탄질 재료를 활성화시키는 것으로 추측된다.
금속 코드의 양은 바람직하게는 폐기 타이어 중량의 1/3배 이상이다. 상기 양이 1/3배 미만일때, 얻어진 흡착 능력은 빈약하다. 더욱 바람직하게는, 상기 양은 폐기 타이어 중량의 약 4/10배~약 6/10배 중량이다.
상기에 살펴본 바와 같이, 본 발명은 적어도 부분적으로 다음의 장점들을 갖는다.
(1) 활성탄은 큰 공극 크기에 기인하여 큰 공극 부피를 가지며, 황 성분 및 질소 성분의 분자들은 빠른 속도로 흡착된다. 공극 부피가 크기 때문에, 흡착은 SO2및 Nox의 분자 구조에 상응하여 단 시간내에 수행될 수 있다.
(2) 산성 비중의 유해 성분의 80%은 산화 황(SO2)이고 이의 20%는 산화 질소(Nox)이며, 본 발명의 장치는 이들을 흡착할 수 있다.
(3) 본 발명의 장치는 간단하다. 활성탄의 부피가 배기 가스의 부피에 의존하여 변할 수 있는 (예를들어, 스크린 사이의 공간을 변화시킴으로써) 카트리지 시스템을 사용할 수 있다.
(4) SO2의 흡착은 시간이 걸리므로, 이에 조화되는 타이머 계전기를 사용하여 회전 블래이드를 가동시킴으로써 사용된 활성탄을 배출하고 보충 호퍼를 통해 새로운 활성탄을 공급시킴으로써 활성탄을 교환한다.
(5) 폐기 타이어를 태워서 활성탄을 제조할 때, 원하는 크기의 활성탄 입자들이 이미 형성되므로 건조 단계 및 공기의 제거를 위한 물-침지 단계는 필요하지 않다.
(6) 사용된 활성탄의 용량이 유해 배기 가스의 유동속도 및 유량으로부터 판단된 양적 한계에 도달하고, 압력 감소가 배기 가스 저항으로부터 판단된 한계에 도달할때, 압력을 완화시키면서 타이머 계전기에 의해 활성탄의 배출 및 공급이 반복된다.
(7) 더욱 큰 장점은, 본 발명의 활성탄에 의한 Nox의 흡착속도가 통상적으로 이용되는 활성탄에 의한 흡착속도 보다 더욱 빠르며, 활성탄에 의한 SO2의 흡착 용량(흡착제의 단위 중량 당 흡착물의 중량)이 통상적으로 이용되는 활성탄에 의한 흡착 용량의 약 1.7배라는 점이다. 또한, 기체 유동에 대한 저항이 작고 장치가 소형일 수 있다.
(8) CEC가 통상적으로 이용되는 활성탄의 CEC 보다 크기 때문에, SO2및 Nox를 흡착한 후의(다시말해서, 사용후) 활성탄은 이탄과 혼합하여 사용하거나 또는 탈취를 위해 가축, 가금 또는 돼지의 배설물과 혼합하여 퇴비로서 사용할 수 있다.
(9) 중유 연소 보일러로부터 배기 가스중의 Nox의 50% 이상을 제거할 수 있다. 본 발명의 활성탄의 비용은 통상적으로 이용되는 활성탄의 비용의 1/2이다.
(10) 본 발명의 장치는 습식형 제거 장치와는 상이한 건식형이며, 활성탄의 제조는 습식형 흡착제의 제조 보다 더욱 간단하고 활성탄은 필터에 쉽게 삽입되고 이로부터의 쉽게 배출될 수 있으므로 초기 반응이 낮다. 비용은 1/10 정도이다.
(11) 본 발명의 활성탄은 탄소를 토양에 묻거나 토양과 혼합함으로써 토양 개질제로서 사용될 수 있다. 예를들어, 산성 토양수를 중화할 수 있으므로 석회 또는 융합 인산염 비료가 필요하지 않다. CEC가 높으므로 그 결과 비료의 보유가 양호하다. 황 성분 및 질소 성분이 흡착된 활성탄은 또한 토양 개질제로서 사용될 수 있으며, 황 및 질소 성분은 비료로서 작용한다.
또한, 저품질 오일에 의해 일어나는 대기 오염은 본 발명의 필터를 사용함으로써 극복될 수 있다. 특히, 본 발명은 황 함량이 높은 중유용으로 적합하다.

Claims (17)

  1. 불규칙 배열된 탄소 미세결정 및 탄소 미세결정 사이의 틈중의 연화되기 어려운 가교 격자로 구성된 흑연화되기 어려운 탄소로 구성되고, 연필 경도가 B~6B이고, 공극 크기가 100~400Å이며, 비표면적이 150~500m2/g이고, 공극 부피가 1.3~5.0ml/g인 활성탄.
  2. 제1항에 있어서, CEC가 8~13인 활성탄.
  3. 제1항에 있어서, 연필 경도가 2B~4B이고, 공극 크기가 200~350Å이고, 비표면적이 200~400m2/g이며, 공극 부피가 1.4~3.0ml/g인 활성탄.
  4. 제3항에 있어서, CEC가 9~12인 활성탄.
  5. 중유의 연소에 의해 형성된 배기 가스로부터 SO2및/또는 Nox를 제거함에 있어서, 제1항 기재의 활성탄을 통해 배기 가스를 통과시킴을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 배기 가스가 중유 연소 보일러로부터의 가스인 방법.
  7. 중유의 연소에 의해 형성된 배기 가스로부터 SO2및/또는 Nox를 제거하기 위한 장치에 있어서, 배기 가스를 외부로 배출하기 위한 도관 및 상기 도관을 교차하여 이 도관에 고정된 제1항 기재의 활성탄을 수용하는 스크린 부위를 포함하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 스크린 부위의 한쪽 끝이 외부로 열려 있고, 이 개구부에 새로운 활성탄을 공급하기 위한 수단이 있으며, 스크린 부위의 다른 한쪽 끝도 외부로 열려 있고, 이 개구부 부근에 사용된 활성탄을 배출하기 위한 수단이 설치된 장치.
  9. 제8항에 있어서, 사용된 활성탄의 배출량을 측정함으로써 새로운 활성탄의 공급 및 사용된 활성탄의 배출을 제어하기 위한 수단이 설치된 장치.
  10. 중유의 연소에 의해 형성된 배기 가스로부터 SO2및/또는 Nox를 제거함에 있어서, 폐기 타이어를 연소시켜 생성된, 불규칙 배열된 탄소 미세결정 및 탄소 미세결정 사이의 틈중의 연화되기 어려운 가교 격자로 구성된 흑연화되기 어려운 탄소로 구성되고, 연필 경도가 B~6B이고, 공극 크기가 100~400Å이며, 비표면적이 150~500m2/g이고, 공극 부피가 1.3~5.0ml/g인 활성탄을 통해 배기 가스를 통과시킴을 특징으로 하는 방법.
  11. 중유의 연소에 의해 형성된 배기 가스로부터 SO2및/또는 Nox를 제거하기 위한 장치에 있어서, 배기 가스를 외부로 배출하기 위한 도관 및 타이어를 연소시키므로 생성되는 활성탄을 수용하는 스크린 부위를 포함하는 장치.
  12. 산소, CO2및 수증기의 존재하에 400~900Å에서 금속 코드를 함유하는 폐기 타이어를 연소시키는 1단계로 구성되는, 불규칙 배열된 탄소 미세결정 및 탄소 미세결정 사이의 틈중의 연화되기 어려운 가교 격자로 구성된 흑연화되기 어려운 탄소로 구성되고, 연필 경도가 B~6B이고, 공극 크기가 100~400Å이며, 비표면적이 150~500m2/g이고, 공극 부피가 1.3~5.0ml/g인 활성탄의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 금속 코드가 강절 코드인 방법.
  14. 제12항에 있어서, 금속 코드가 규소 강철 코드인 방법.
  15. 제12항에 있어서, 연소 온도가 700~800℃인 방법.
  16. 제12항에 있어서, 금속 코드가 폐기 타이어 중량의 1/3배 또는 그 이상의 양으로 함유된 방법.
  17. 제12항에 있어서, 금속 코드가 폐기 타이어 중량의 4/10~6/10배의 양으로 함유된 방법.
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