활성탄 가공 절차는 일반적으로 탄화 후 식물성 탄소 재료를 활성화하는 과정으로 구성됩니다. 탄화는 400~800°C에서 진행되는 열처리로, 휘발성 물질의 함량을 최소화하고 탄소 함량을 증가시켜 원료를 탄소로 전환합니다. 이를 통해 재료의 강도가 향상되고 탄소 활성화에 필요한 초기 다공성 구조가 형성됩니다. 탄화 조건을 조정하면 최종 제품에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 탄화 온도가 높아지면 반응성은 증가하지만, 동시에 존재하는 기공의 부피는 감소합니다. 기공 부피 감소는 더 높은 탄화 온도에서 재료의 응축이 증가하여 기계적 강도가 증가하기 때문입니다. 따라서 원하는 탄화 제품에 따라 적절한 공정 온도를 선택하는 것이 중요합니다.
이러한 산화물은 탄소 밖으로 확산되어 부분적인 가스화를 유발하고, 이로 인해 이전에 닫혀 있던 기공이 열리고 탄소의 내부 다공성 구조가 더욱 발달합니다. 화학적 활성화에서는 탄소를 고온에서 탈수제와 반응시켜 탄소 구조에서 대부분의 수소와 산소를 제거합니다. 화학적 활성화는 종종 탄화와 활성화 단계를 결합하지만, 공정에 따라 이 두 단계는 별도로 진행될 수도 있습니다. KOH를 화학적 활성화제로 사용하면 3,000m²/g 이상의 높은 표면적이 관찰되었습니다.
다양한 원료로 만든 활성탄.
활성탄은 다양한 용도로 사용되는 흡착제일 뿐만 아니라, 다양한 원료로부터 생산될 수 있어 원료에 따라 다양한 분야에서 생산될 수 있는 매우 다재다능한 제품입니다. 이러한 원료에는 식물 껍질, 과일 씨, 목질 재료, 아스팔트, 금속 탄화물, 카본 블랙, 하수 폐기물, 폴리머 폐기물 등이 있습니다. 이미 발달된 기공 구조를 가진 5탄소 형태로 존재하는 다양한 종류의 석탄을 추가 가공하여 활성탄을 만들 수 있습니다. 활성탄은 거의 모든 원료로부터 생산될 수 있지만, 폐기물에서 활성탄을 생산하는 것이 가장 비용 효율적이고 환경 친화적입니다. 코코넛 껍질에서 생산된 활성탄은 많은 양의 미세 기공을 가지고 있는 것으로 나타났으며, 높은 흡착 용량이 필요한 응용 분야에서 가장 일반적으로 사용되는 원료입니다. 톱밥과 기타 목질 폐기물 또한 기체 상태에서 흡착에 적합한 고도로 발달된 미세 기공 구조를 가지고 있습니다. 올리브, 자두, 살구, 복숭아 씨에서 활성탄을 생산하면 경도, 내마모성, 미세기공 용적이 높은 매우 균질한 흡착제를 얻을 수 있습니다. PVC 폐기물은 사전에 염산(HCl)을 제거하면 활성화될 수 있으며, 메틸렌블루에 적합한 활성탄을 얻을 수 있습니다. 타이어 폐기물에서도 활성탄을 생산할 수 있습니다. 다양한 전구체를 구별하기 위해서는 활성화 후 나타나는 물리적 특성을 평가하는 것이 필수적입니다. 전구체를 선택할 때는 기공의 비표면적, 기공 용적 및 기공 용적 분포, 과립의 조성 및 크기, 탄소 표면의 화학적 구조/특성 등의 특성이 중요합니다.
적절한 용도에 맞는 적절한 전구체를 선택하는 것은 매우 중요합니다. 전구체 물질의 다양성을 통해 탄소 기공 구조를 제어할 수 있기 때문입니다. 전구체마다 크기가 다른 대기공(>50nm)을 가지고 있으며, 이는 반응성을 결정합니다. 이러한 대기공은 흡착에는 효과적이지 않지만, 활성화 과정에서 미세기공 생성을 위한 더 많은 통로를 제공합니다. 또한, 대기공은 흡착 과정에서 흡착 분자가 미세기공에 도달할 수 있는 더 많은 경로를 제공합니다.
게시 시간: 2022년 4월 1일