폐타이어 열분해 잔류물로부터 활성탄 제조에 관한 연구 = A study on the preparation of activated carbon from waste tire char
저자
발행사항
서산 : 한서대학교 대학원 환경공학과, 2012
학위논문사항
학위논문(석사)-- 한서대학교 대학원: 환경공학과 2012. 2
발행연도
2012
작성언어
한국어
주제어
KDC
539.93 판사항(4)
발행국(도시)
충청남도
형태사항
115 p.: 삽화; 30 cm.
소장기관
본 연구에서는 폐타이어 열분해 잔류물(char)을 이용하여 활성탄을 제조하기 위한 연구를 수행하였다. 이를 통해 최적의 활성탄 제조방법을 확립하고 제조된 활성탄의 물리적 특성을 파악하여 활성탄으로써 활용 가능성 및 적합성 여부를 평가하였다.
활성탄 제조는 고정층 석영관 반응기에서 수증기를 이용한 물리적 활성화 방법을 사용하였으며, 주요한 실험 변수는 활성화 온도, 활성화 시간, 승온속도 및 활성화제의 주입량 등이다. 활성화 후 생성된 활성탄의 특성을 분석하기 위하여 BET 표면적, 수율, 질소흡착 등온선, 세공분포 및 활성탄의 표면 등을 관찰하였다. 폐타이어 열분해 char의 고정탄소는 활성탄 제조를 위한 필요량이 함유되어 있으나 회분함량이 비교적 높아 비표면적이 높은 활성탄을 제조하는데 불리할 것으로 나타났다. 활성탄 제조 후 세공분포를 분석한 결과, 활성화 온도 850℃, 승온속도 5 ℃/min, 활성화 시간 3 hr의 조건에서 제조한 활성탄이 미세세공(micropore)이 가장 많이 발달하였고, 중간세공(mesopore)과 거대세공(mecropore) 또한 가장 많이 발달함을 알 수 있었다. 또한 활성탄의 거대세공이 많이 발달하여 유기물 흡착 및 중금속 흡착에 대한 제거능력은 우수할 것으로 사료된다. 본 연구결과, 폐타이어 열분해 잔류물을 이용한 활성탄 제조의 최적 조건은 활성화 온도 850℃, 활성화 시간 3 hr, 승온속도 5 ℃/min, 활성화제 공급량 3 g H2O/char-gㆍhr 등으로 조사되었다. 이 조건에서 제조한 활성탄의 BET 비표면적은 517.6 m2/g, 총 세공부피 0.648 cm3/g으로 나타나 활성탄으로서의 사용 가능성을 확인할 수 있었다.
The manufacturing method for the activated carbon using the residue (char) from the pyrolysis on waste tire was investigated in this study. The potentiality of utilization and its suitability as activated carbon were evaluated by establishing the manufacturing method and identifying the physical properties of manufactured activated carbon through this study. The physical activation method using the steam in the fixed-bed quartz reactor was used for preparation of activated carbon. The primary experiment parameters are the activation temperature, activation time, heating rate, and the injection quantity of active agent. BET surface area, yield ratio, nitrogen adsorption isotherm, pore distribution, and the surface of activated carbon were observed to analyze the characteristics of the created activated carbon after activation. The fixed carbon from the pyrolysis char of waste tire contained the required quantity to produce the activated carbon, but it was revealed that it is not favorable to produce the activated carbon with high specific surface area due to comparatively high ash contents. From the results of pore distribution of activated carbon, the micropore which was made in 850℃ of activation temperature, 5 ℃/min of heating rate, and 3 hours of activation time was developed in biggest quantity, and mesopore and mecropore were developed in the biggest quantity too. In addition, it is considered that the removal efficiency against the organic substance adsorption and heavy metal adsorption will be excellent. It was surveyed that the optimum conditions for producing the activated carbon using the pyrolysis residue were 850℃ of activation temperature, 3 hours of activation time, 5 ℃/min of heating rate, and 3 g H2O/char-gㆍhr of active agent through this study. The produced activated carbon in these conditions showed that the potentiality of utilization as activated carbon because the BET specific surface area was 517.6 m2/g and total pore volume was 0.648 cm3/g.
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