KR970010733B1 - 피치계 활성탄소섬유 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 공기중의 산화온도와 섬유의 산화전 중량에 대한 산화후 중량비간의 관계를 도시하는 그래프.
제2도는 공기중의 산화온도와 질소 흡착량간의 관계를 도시하는 그래프.
제3도는 공기중의 산화시간과 미처리 섬유중량에 대한 산화섬유 중량비간의 관계를도시하는 그래프.
제4도는 공기중의 산화온도와 공극 용적간의 관계를 도시하는 그래프.
제5도는 암모니아의 상대입력과 암모니아의 흡착량간의 관계를 도시하는 그래프.
제6도는 공기중의 산화온도와 암모니아 흡착량 증가율간의 관계를 도시하는 그래프.
제7도는 공기중의 산화온도와 암모니아 흡착량간의 관계를 도시하는 그래프.
제8도는 암모니아 흡착량 측정장치의 구조를 도시하는 개략 설명도.
제9도는 질소(N2) 흡착량 측정장치의 구조를 개략적으로 도시하는 일부절결 측면도.
제10도는 수분 흡착량 측정장치의 구조를 도시하는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 가스 저장통 2 : 시편 지시 튜브
3 : 수은 압력계 4 : 진공 펌프
5 : 바스킷 6 : 수정 스프링
본 발명은 피치계(pitch-based)활성탄소섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.
활성탄소섬유는 공장, 자동차등에서 배출되는 배기가스중에 함유된, 인체에 유해한 질소산화물을 제거하거나 용매등을 회수하는 데에 있어서, 기상 흡착물질로서 사용되고, 수돗물 또는 오수를 정화하거나 폐수를 처리하는데에 있어서 액상흡착물질로서도 사용되어 오고 있다.
최근들어, 활성탄소섬유의 흡착능력에 대한 개선이 요망되고 있는 바, 이러한 요청에 부응하기 위하여 일본국 특허공개공보 제84-32,921호 개시된 바와 같은 셀룰로오스계 활성탄소섬유를 공기중에서 가열하여 산화시키므로써 흡습성을 개선하는 방법이 제안되어 왔다
활성탄소섬유의 표면이 배기가스중의 불순물이나 흡착물질의 분해 또는 중합에 의한 생성물로 덮여있을 경우에는, 100 내지 200℃에서 통상의 가열탈착방법을 행하더라도 흡착물질을 제거할 수 없다. 이러한 경우에는, 더 높은 온도에서 가열을 행하거나, 750 내지 900℃에서 재활성화를 위한 하소처리를 하여 흡착물질을 제거해야 한다.
상술한 종래의 방법에서 이용되는 셀룰로오스계 활성탄소섬유는 공기중에서 350℃이상의 온도로 가열하면 타서 없어지거나 성질이 변화되어 공기중의 가열탈착이 불가능해진다. 따라서, 셀룰로오스에 활성탄소섬유의 가열시에는, 연소가스, 이산화탄소가스, 수증기등과 같은 불활성가스의 기류하에서 재생처리를 해야하므로 불활성 가스기류의 공급 및 유지를 위한 장치가 필요하고, 그 결과 재생작업이 번거롭게 되고 장치의 가격이 고가로 되는 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 개선된 흡착능력을 가지며 흡착된 정도에 관계없이 효과적으로 재생처리를 할 수 있는 활성탄소섬유를 제공하는데 있다.
본 발명은 총중량을 기준으로 적어도 약 3중량%의 산소를 함유하는 피치계 활성탄소섬유를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 개선된 피치계 활성탄소섬유의 제조방법으 제공하며, 이 제조방법은 피치계 활성탄소섬유를 산화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 피치계 활성탄소섬유는 산소함량이 높기 때문에 암모니아가스등과 같은 염기성가스나 수증기등에 대한 흡착특성이 우수하다.
더우기, 본 발명의 피치계 활성탄소섬유는 고온 내열성을 가지므로, 종래의 셀룰로오스계 활성탄소섬유가 타서 없어지거나 그 성질이 악화되는 조건, 즉 공기등과 같은 산소함유가스중의 고온조건하에서도 열처리를 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 피치계 활성탄소섬유는 공기등과 같은 산소함유가스중에서 하소처리하여 재활성화시킬 수 있으며, 이러한 하소처리에 의하면 통상의 가열 탈착방법에 의해 제거할 수 있는 흡착물질뿐만 아니라 그에 의해 제거할 수 없는 흡착물질을 불활성가스를 사용하지 않고도 제거할 수 있다. 이와 같은 잇점을 가지는 본 발명의 피치계 활성탄소섬유는 대형 재생장치를 필요로 하지 않으며 흡착정도 및 흡착물질의 종류에 관계없이 간단한 장치를 사용해서 용이하고도 효과적으로 재생처리할 수 있다.
본 발명의 방법은 극히 간단한 산화조작을 포함하는 것으로, 위에서 언급한 탁월한 성질을 발휘하도록 개선된 본 발명의 피치계 활성탄소섬유를 극히 용이하게 제조할 수 있으므로 상업적으로 유리하다.
본 발명의 개선된 피치계 활성탄소섬유가 높은 흡착능력을 가지는 이유는 명확히 규명된 것은 아니지만, 다음과 같은 이유 때문 일 것으로 추정된다.
즉, 본 발명의 개선된 피치계 활성탄소섬유는 높은 산소함량 때문에 그 표면에 카르보닐기, 카르복실기, 락톤기 등과 같은 산소함유 작용기가 부착되어 있고, 이로 인하여 수분, 암모니아가스 등에 대한 탄소섬유의 친화도가 증가되어 흡착능력이 향상되는 것이다.
본 발명의 개선된 피치계 활성탄소섬유는 그것의 총중량을 기준으로 적어도 약 3중량%, 바람직하게는 약3 내지 약 18중량%, 더욱 바람직하게는 약 6 내지 약 10중량%의 산소를 함유하는 것을 특징으로 한다.
일반적인 피치계 활성탄소섬유의 출발물질로서 사용되는 피치는 약1.5중량%의 산소를 함유하고 있다. 피치를 방사(紡絲)하여, 얻어진 피치섬유를 불용융화하고, 얻어진 탄소섬유를 활성화시키는 것과 같은 종래의 방법으로 제조한 피치계 활성탄소섬유는 산소함량이 약 1.0 내지 1.5중량%이다. 이와 달리, 본 발명의 개선된 피치계 활성탄소섬유는 그 산소함량이 종래 피치계 활성탄소섬유의 2배 이상이다.
본 발명의 개선된 피치계 활성탄소섬유는 종래의 피치계 활성탄소섬유를 산화시켜시 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서, 출발물질로서 유용한 피치계 활성탄소섬유는 특별히 한정되어 있는 것은 아니며, 예를들어, 콜타르를 정제 및 증류한 후 다중축합시켜서 피치를 얻고, 이 피치를 용융방사(溶融紡絲)하고, 얻어진 섬유를 불용융화하거나 또는 불용융화 및 탄화하여 탄소섬유를 얻고, 이탄소섬유를 활성화시키는 방법으로 제조한 통상의 피치계 활성탄소섬유라면 어떠한 것이라도 무방하다.
용융방사 단계 및 불용융화 단계는 특정된 것이 아니며, 예를 들면, 피치를 방사장치로 공급하고, 약 300내지 약 400℃로 가열된 피치를 불활성가스의 사용으로 인해 가해진 압력하에서 노즐을 통해 압출하여 피치섬유를 형성하고, 당해 피치섬유를 산화분위기 중에서 약 300 내지 약 400℃의 온도로 약 0.3. 내지 약 1.5시간동안 유지하여 불용융화하는 종래의 방법으로 행할 수도 있다. 불용융화된 섬유의 탄화단계도 불활성가스의 분위기중에서 약 800 내지 약 1500℃의 온도로 약 0.5 내지 약 30분간 종래의 방법으로 행할 수 있다. 불용융화된 섬유나 불용융화 및 탄화된 섬유의 활성화 단계는 증기, 알칼리금속 수산화물 등과 같은 공지의 활성화제의 존재하에 약 700 내지 약 1000℃의 온도에서 약 0.5 내지 1시간동안 종래의 방법으로 행할 수도 있다. 본 발명에 있어시 출발물질로서 유용한 피치계 활성탄소섬유는 예를들면 일본국 특허공개공보 제86-34225호에 개시되어 있다.
상술한 방법에 의해 얻어진 피치계 활성탄소섬유에서, 본 발명의 출발물질로서 적합한 것은 섬유직경이 약 12μm, 인장강도가 약 8 내지 약 25kg/mm2, 인장계수가 약 330 내지 700kg/mm2, 비표면적이 약 200 내지 약 2500m2/g 또는 약 700 내지 2500m2/g, 바람직하게는 약 300 내지 약 100m2/g, 공극반경이 약 5 내지 약 20Å, 바람직하게는 약 7 내지 약 10Å, 더욱 바람직하게는 약 8Å인 것이다.
본 발명에 있어서는 출발물질로서 사용하기 위한 피치계 활성탄소섬유를 산화 시킨다. 산화처리하는, (1) 출발물질인 피치계 활성탄소섬유를 오존함유 분위기에 노출시키거나, (2) 상기 피치계 활성탄소섬유를 과산화수소용액에 침지시키거나, (3) 이것을 질산에 침지시키거나, 또는 (4) 산소함유 분위기 중에서 이것을 가열하며 행할 수 있다.
상기 (1) 내지 (4)의 방법은 그에 의해 얻어지는 본 발명의 피치계 활성탄소섬유가 소정의 산소함량을 가지도록 행하면 된다. 따라서 (1) 내지 (4)의 방법을 실행하기 위한 조건은 특정된 것이 아니며 여러가지로 달라질 수 있으나, 다음과 같은 조건이면 바람직하다.
상기 (1), (2) 또는 (3)의 방법에 있어서 피치계 활성탄소섬유를 오존함유 분위기, 과산화수소용액, 또는 질산에 접촉시키기 위하여, 피치계 활성탄소섬유를 실온 또는 대략 실온에서 약 5 내지 약 20시간동안, 오존농도가 약 700 내지 약 1000ppm이고, 질소 공기등의 포함된 오존함유 분위기에 접촉시키거나; 약 20 내지 약 30중량%의 농도를 가지는 과산화수소용액과 실온에서 약 0.5 내지 약 1시간동안 접촉시키거나(이때 과산화수소용액의 온도는 침지초기에 실온이었딘 것이 반응열로 인하여 비등점까지 상승된다); 약 30 내지 약 40중량%의 농도를 가지는 질산과 그것의 비등점에서 약 0.5 내지 약 1시간동안 접촉시킨다. 질산에 침지시킨 경우에는 안전을 고려해서 산화섬유를 물로 세척하는 것이 바람직하다.
상기 (4)의 방법은 탄소섬유를 산소함유 분위기중에서 가열하여 행한다. 산소함유 분위기로서는 공기 그자체를 이용하는 것이 가장 바람직하지만, 산소함량이 공기와 비슷하고 질소가스, 아르곤가스, 헬륨가스 또는 이들의 혼합물등과 같은 불활성 가스를 함유하는 분위기를 이용하더라도 무방하다. (4)의 방법에 있어서 가열온도는 약 300 내지 약 900℃, 바람직하게는 약 400 내지 600℃ 더욱 바람직하게는 약 450 내지 약550℃로 한다. 또한, (4)의 방법에 있어서는 피치계 활성탄소섬유의 산소함량이 일정수준에 도달할때까지, 일반적으로는 약 0.25 내지 약 0.75시간동안 가열을 계속한다. 가열온도가 900℃에 이르면 산화에 의한 피치계 활성탄소섬유의 소모량이 증가하므로 이러한 온도범위에시는 가열시간을 예를들면 0.5시간 미만으로 단축해야 한다. 반면, 가열온도가 300℃부근일 경우에는 산화에 의한 피치계 활성탄소섬유의 소모량은 감소하지만 이러한 온도범위에시는 가열시간이 길어진다.
본 발명에 따라 약 300 내지 약 990℃의 온도에서 열처리를 행할 경우에는, 탄소섬유의 중량감소율이 약30%이하에 불과하다. 또한, 본 발명에 있어시는 가열을 행하더라도 공극용적이 감소하지 않고 오히려 증가한다고 하는 잇점이 있다.
이렇게 얻어지 본 발명의 개선된 피치계 활성탄소섬유는 출발물질로서 사용된 피치계 활성탄소섬유의 공극용적을 그대로 유지하거나 소폭이기는 하지만 증가시키게 된다. 본 발명의 개선된 피치계 활성탄소섬유는 흡습성이 크게 개선되어, 예를들면 상대습도 30%에서 측정한 흡습성이 출발물질로서 사용된 피치계 활성탄소섬유의 12배에 이른다. 본 발명의 개선된 피치계 활성탄소섬유는, 50 내지 600Torr의 암모니아 상대 압력
하에서 측정하였을 때, 출발물질로서 사용된 피치계 활성탄소섬유의 약 1.2 내지 약 8배에 상당하는 염기성가스, 특히 암모니아를 흡착할 수 있다.
또한, 본 발명의 개선된 피치계 활성탄소섬유는 우수한 내열성을 가지므로 약 500 내지 약 900℃의 고온 공기중에서도 가열흡착에 의해 재생처리 할수 있다. 따라서, 본 발명의 피치계 활성탄소섬유는 대규모 재생장치를 필요로하지 않는다고 하는 또다른 잇점이 있다. 즉, 본 발명에 의하면 흡착정도 및 흡착된 물질의 종류에 관계없이 간단한 장치를 이용해서 용이하고도 효과적으로 재생처리를 할 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
(실시예 1)
공칭 비표면적이 1,000m2/g인 피치계 활성탄소섬유(상표명 A-10, 오오사까 가스 가부시끼가이샤 제품)를 공기중에서 600℃의 온도로 1시간동안 가열하여 본 발명의 개선된 피치계 활성탄소섬유를 얻었다.
본 발명의 개선된 피치계 활성탄소섬유와 비교용의 미처리 피치계 활성탄소섬유(상표면 A-10, 오오사까 가스 가부시끼가이샤 제품, 비교예 1)에 대한 원소분석을 하고 흡습성을 검사하였다.
흡습성을 평가하기 위하여 상대습도 30%와 50%에서 후술하는 방법(제10도 참조)으로 수분흡착량을 측정하였다. 다음의 표 1 및 표 2는 그 결과를 나타낸다.
[표 1]
[표 2]
피치계 활성탄소섬유는 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 산화에 의해서 산소함량이 증가되었다. 이와 같이 산소함량이 증가된 이유는 산화에 의해서 산소함유 작용기가 피치계 활성탄소섬유의 표면에 부착되었기 때문인 것으로 추정된다. 본 발명의 피치계 활성탄소섬유는 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이 미처리 피치계 활성탄소섬유에 비해 5.6 내지 12배 이상 높은 흡습성을 나타내었다.
이상의 결과를 고찰해 볼때, 본 발명의 피치계 활성탄소섬유의 표면에는 산화에 의해 산소함유 작용기가 부착되고, 이로인해 친수성이 향상되고, 그 결과 흡습성이 현저하게 증가한 것으로 추정된다.
본 발명의 활성탄소섬유에 대하여는 다음과 같은 시험을 행하여 그 특성을 평가하였다.
(시험예 1)
공칭 비표면적이 1,000m2/g인 피치계 활성탄소섬유(상표명 A-10, 오오사까 가스 가부시끼가이샤 제품)를, 공기중에서 온도를 각각 달리하여 1시간동안 가열하였다. 산화된 섬유와 미처리 섬유의 중량을 측정하여 처리전 중량에 대한 처리후 중량의 비율, 즉 중량감소율을 계산하였다. 제1도에 도시한 그래프에 있어서, 가열온도(공기중의 산화온도)는 가로측에 나타내고, 처리전 중량에 대한 처리 후 중량의 비율은 세로측에 나타내었다.
제1도를 참조하면, 본 발명의 피치계 활성탄소섬유는 공기중에서 500℃로 가열하였을때의 중량감소율이 20%이고, 공기중에서 900℃로 가열하였을때의 중량감소율이 27%임을 알 수 있다. 이와 같이 본 발명의 피치계 활성탄소섬유는 높은 내열성을 가지므로 500 내지 900℃의 고온에서 가열탈착을 행하므로써 재생시킬 수있다.
(시험예 2)
시험예 1에서 제조한 각각의 피치계 활성탄소섬유를 이용하여 액체질소의 비등점에서 질소(N2)가스의 흡착량을 측정하였다. 이 결과를 제2도에서 선(O-O)의 그래프로 도시하였다. 이 도면에 있어서 가로축은 가열온도(공기중의 산화온도)를 나타내고, 세로측은 질소가스의 흡착량을 나타낸다.
비교를 위해서, 공칭 비표면적이 1,500m2/g인 셀룰로오스계 활성탄소섬유(상표명 KF 1,500, 도요보 가부시끼 가이샤 제품)를, 공기중에서 온도를 각각 다르게 하여 1시간동안 가열하였다. 이렇게 해서 얻어진 각각의 셀룰로오스계 활성탄소섬유에 의한 질소가스 흡착량-을 측정하여 그 결과를 상술한 것과 같은 방법으로 제2도에 선(△-△)로 도시하였다.
셀룰로오스계 섬유를 공기중에서 400℃를 약간 상회하는 온도로 산화시킨 결과, 질소가스의 흡착량이 현저히 감소하였으며, 그것을 공기중에서 500℃의 온도로 산화시켰을 때에는 질소가스의 홉착량이 0으로 되었다. 이것은, 400℃이상의 온도로 가열할 경우에는 셀룰로오스계 활성탄소섬유가 타버려서 그 특성이 악화되고 500℃이상의 온도로 가열할 경우에는 셀룰로오계 활성탄소섬유가 타서 없어져 버린다는 것을 의미한다.
셀룰로오스계 활성탄소섬유는 500℃에서 산화시킬 경우 타서 없어져버리므로 500℃이상의 온도로는 산화처리할 수 없다. 그러나, 본 발명에서 출발물질로 사용하는 피치계 활성탄소섬유는 500℃이상에서의 산화에도 견딜수 있고, 이렇게 해서 얻어진 개선된 피치계 활성단소섬유는 질소가스의 흡착능력이 향상된다.
제2도를 보면, 350℃이하의 온도에서는 셀룰로오스계 활성탄소섬유가 피치계 활성단소섬유에 비해 높은 질소가스 흡착능력을 발휘한다는 것을 알 수 있다. 그 이유는, 이 시험에서 사용된 셀룰로오스계 활성탄소섬유의 비표면적이 1,500m2/g인 반면, 피치계 활성탄소섬유의 비표면적은 1,000m2/g이기 때문이다.
(시험예 3)
공칭 비표면적이 l,000m2/g인 피치계 활성탄소섬유(상품명 A-l0 오오사까 가스 가부시끼 가이샤 제품)를, 재활성화를 위해 최대 소성온도인 900℃로 공기중에서 가열하되, 그 가열시간을 다르게하여 4종류의 개선된 피치계 활성탄소섬유를 제조하였다. 산화처리된 섬유 및 미처리 섬유의 중량을 측정하여 중량 감소율을 계산하였다. 제3도에 도시한 그래프에 있어서 가로측은 가열시간(공기중에서 산화시간)을 나타내고, 세로축은 처리전 중량에 내한 처리후 중량의 비율을 나타낸다.
제3도를 보면 다음과 같은 사실을 알 수 있다. 즉, 피치계 활성탄소섬유는 900℃에서 약 3시간까시 산화처리를 하더라도 타버리지는 않지만, 900℃에서의 산화처리시간이 l시간 이상일 경우에는 중량이 현저하게 감소한다. 이것은 900℃에서의 산화 열처리를 1시간이내에 완료할 필요가 있다는 것을 의미한다. 바꾸어 말하면, 피치계 활성탄소섬유는 900℃에서 약 1시간미만의 시간 동안 열처리할 수 있다. 따라서, 개선된 피치계 활성탄소섬유는 공기중에서 재활성화를 위한 일반적인 하소처리 조건(750 내지 900℃에서 약 30분 내지 약 60분)하에 재활성화를 위한 하소 처리를 하여 재생시킬 수 있음이 명백하다.
(시험예 4)
시험예 2에서 동일한 방법으로 측정한 질소가스의 흡착량에 의거하여 공극용적을 계산하였다. 제4도에 도시한 그래프에 있어시 가로측은 가열온도(공기중의 산화 온도)를 나타내고, 세로측은 공극 용적을 나타낸다.
제4도를 보면 다음과 같은 사실을 알수 있다. 즉, 본 발명에 의한 가열처리를 하더라도 탄소섬유의 공극용적이 감소하거나 공극이 파괴되지 않는다. 이것은, 열처리온도가 높을수록 공극용적이 커진다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명에 의한 열처리를 행하면 공극용적이 큰 피치계 활성탄소섬유를 얻을 수 있음이 분명하다.
(시험예 5)
공칭 비표면적이 1,000m2/g인 피치계 활성탄소섬유(상품명 A-10, 오오사까 가스 가부시끼 가이샤 제품)를, 각각 다른 온도(공기중에서의 산화온도)에서 1시간동안 가열하였다. 이렇게 해서 얻어진 탄소섬유와 미처리 탄소섬유에 대한 암모니아 흡착량을 측정하였다. 제5도에 도시한 그래프에 있어서, 가로측은 암모니아의 상대압력을 나타내고, 세로측은 암모니아 흡착량을 나타낸다. 이 그래프에 표시된 온도는 상술한 가열온도를 나타낸다.
또한, 제6도는 암모니아의 상대압력이 50Torr 및 600Torr인 경우의 시험결과를 나타내는 것으로, 이 도면에 있어서 가로측은 공기중에서의 산화온도를 나타내고, 세로측은 암모니아 흡착량의 증가율을 나타내며, 미처리 피치계 활성탄소섬유에 의한 암모니아 흡착량을 1로 정하였다.
제7도도 상술한 시험결과를 나타내는 것으로, 이 도면에시는 공기중에시의 산화온도를 가로측에, 암모니아의 흡착량을 세로측에 나타내었다.
제5도 내지 제7도를 보면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 개선된 피치계 활성탄소섬유는 암모니아에 대한 흡착능력이 미처리 활성탄소섬유에 비해 높고(제5도 참조), 약 500℃에서 산화처리를 해서 얻은 본 발명의 피치계 활성탄소섬유는 상당히 높은 흡착능력을 가진다.(제6도 및 제7도 참조).
본 명세서에서 암모니아 흡착량이라 함은 제8도에 도시한 바와 같은 구조의 측정장치를 사용해서 다음의 방법으로 측정한 값을 말한다.
측정 장치는 가스 저장통(1)는, 시편 지지 튜브(2)와, 수은 압력계(3)와, 진공 펌프(4)를 구비하고 있으며, 이들은 모두 상호 접속 및 연통되어 있다. 먼저, 100mg의의 피치계 활성탄소섬유 시편을 바스킷(5)에 담고, 이 바스킷(5)을 인장계수가 60 내지 120mm/g인 수정 스프링(6)의 선단에 매달아 시편 지지 튜브(2)내에 수납하였다.
가스 저장통(1)의 입구에 배치된 콕크(7)는 페쇄하는 한편, 그 출구의 콕크(8) 및 콕크(9)는 개방시켰다. 이 상태에서 진공 펌프(4)를 작동시켜 가스 저장통(1)의 내부압력을 약 10-4mmHg로 감소시키므로써 그 내부의 가스를 소기시켰다.
소기후, 출구의 콕크(8)는 폐쇄하고 입구의 콕크(7)는 개방시켜서 가스 저장통(1)내로 암모니아를 유입한 다음 가스공급원으로 이용하였다.
그후, 입구의 콕크(7)는 폐쇄하고 출구의 콕크(8)는 개방시키는 내부압력이 소정치, 예를들면 50Trr에 도달할 때까지 측정장치내로 암모니아를 취입하였다.
피치계 활성탄소섬유에 의한 암모니아의 흡착에 따라 측정장치내의 압력이 저하되면, 출구의 콕크(8)를 개방하여 내부압력이 소정치로 복원될때까지 측정장치에 암모니아를 공급 하였다.
상술한 조작을 반복하되, 측정장치내의 압력이 30분을 경과하여도 변화하지 않으면 평형상태에 도달한 것으로 간주하여 1/100mm의 단위로 눈금이 재겨진 카세토메터(cathetometer)를 이용해서 스프링(6)의 신장길이를 측정하였다. 얻어진 값을 기준으로 암모니아 흡착량을 계산하였다.
질소의 흡착량은 다음과 같은 방법으로 측정하였다.
암모니아 흡착량을 측정하는데에 사용된 것과 동일한 장치를 사용하되, 가스 저장통(1)내에는 질소가스를 취입하여 가스공급원으로 이용하였다. 시편 지지 튜브(2)를 제9도에 일부 절결 측면도로서 도시한 것과 같이 액체질소통(10)에 침지시켰다. 흡착이 평형상태에 도달하면 1/100mm의 단외로 눈금이 새겨진 카세토메터로 수정 스프링(6)의 신장길이를 측정하여 질소 흡착량을 계산하였다.
수분의 흡착량은 다음과 같은 방법으로 측정하였다.
제10도에 도시한 바와 같이, 수분이 완전히 제거된 공기 실린더(l1)내의 공기를 시료 가스로서 사용하였다. 시료가스를 수분흡착에 유용한 염화칼슘(l2)과 공기의 정화에 유용한 활성탄소(13)를 이용해서 순차적으로 처리하였다.
처리된 시료가스를 건조 공기와 습윤 공기로 분리하되, 상기 습윤공기는 물탱크(14)내로 통과시켜서 수증기가 포화되도록 하였다. 이때 시료가스는 항온챔버(16)내의 혼합기(17)내에 건조 공기와 습윤 공기가 소정의 유속으로 공급되도록 유량계(15a)(15b)를 통해 공급하였다. 혼합후 일정한 온도로 소정된 시료가스는 컬럼내에 흡착평형이 이루어질 때까지 실험컬럼(18)내로 공급하였다. 평형상태에 도달한 후 활성탄소섬유를컬럼(18)으로부터 반출하여 그 무게를 달아서 수분 흡착량을 측정하였다. 컬럼(18)에는 시료 가스를 취입하기전에 약 1g의 건조한 활성탄소섬유를 수납해 두었다.
Claims (11)
- 총중량을 기준으로 약 3중량% 이상의 산소를 함유하는 피치계 활성탄소섬유.
- 제1항에 있어서, 상기 산소함량이 약 3 내지 약 18중량%인 피치계 활성탄소섬유.
- 제1항에 있어서, 상기 산소함량이 약 6 내지 약 10중량%인 피치계 활성탄소섬유.
- 얻어지는 피치계 활성탄소섬유의 산소함량이 3중량% 이상으로 될때까지 출발물질로서의 피치계 활성탄소섬유를 산화시켜서 제1항의 개선된 피치계 활성탄소섬유를 제조하는 방법.
- 제4항에 있어서, 출발물질로서의 상기 피치계 활성탄소섬유를 오존함유 분위기, 과산화수소 용액 또는 질산에 접촉시키는 방법.
- 제4항에 있어서, 출발물질로서의 상기 피치계 활성탄소섬유를 산소 함유 분위기중에서 약 300 내지 약 900℃로 가열하는 방법.
- 제6항에 있어서, 출발물질로서의 상기 피치계 활성탄소섬유를 공기 중에서 약 300 내지 약 900℃로 가열하는 방법.
- 제6항에 있어서, 출발물질로서의 상기 피치계 활성탄소섬유는 공기중에서 약 400 내지 약 600℃로 가열하는 방법.
- 제6항에 있어서, 출발물질로서의 상기 피치계 활성탄소섬유를 공기중에서 약 450 내지 약 550℃로 가열하는 방법.
- 제4항에 있어서, 출발물질로서의 상기 피치계 활성탄소섬유가, 콜타르를 정제, 증류 및 다중축합하며 피치를 얻고, 상기 피치를 용융방사하고, 얻어진 피치 섬유를 불용융화하거나 불용융화 및 탄화하고, 얻어진 탄소섬유를 활성화하여 제조한 것인 방법.
- 제4항에 있어서, 출발물질로서의 상기 피치계 활성탄소섬유가, 약 12μm의 섬유직경, 약 8 내지 약25kg/mm2의 인장강도, 약 330 내지 약 700kg/mm2의 인장계수, 약 200 내지 2500m2/g의 비표면적 및 약 5내지 20Å의 공극 반경을 가지는 것인 방법.
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