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문제 정의
- 수 있는 가능성이 높다. 본 연구에서는 펄프 제조 시 폐액중에 함유되어 다량 버려지고 있는 리그닌을 회수 . 정제하여 40CTC에서 acetone을 사용한 액화열분해에 의해 1.
- 본 연구에서는 펄프 제조 시 폐액중에 함유되어 다량 버려지고 있는 리그닌을 회수 . 정제하여 40CTC에서 acetone을 사용한 액화열분해에 의해 1.3, 5-trimethyl bezene, mesityl oxide 및 methyl isobutyl ketone 등과 같은 액상의 연료 및 연료첨가물질을 제조하는 과정에서 발생하는 열분해반응 후의 잔류고형물로부터 활성탄을 제조한 다음 등온흡착계수를 검토하고 흡착제로서의 이 용 가능성을 분석하여 폐기물로부터 유용한 자원을 회수 사용할 수 있는 재활용방법에 대해 조사해 보고자 하였다.
제안 방법
- 활성화 시간은 1. 2 및 3시간으로 변화시켜 활성탄을 제조하였다.
- 활성화제인 ZnCb의 첨가량을 시료무게의 100. 200 및 300 wt%로 다르게 첨가하고. 활성화 촉매인 염산과 증류수를 10wt%씩 가하여 충분히 교반한 후.
- 30. 50 및 60mg씩 각각 다르게 첨가하였다. 이것을 20P에서 항온진탕기로 12시간 동안 충분히 진탕 시켜 평형농도에 도달시킨 후.
- EBT의 농도는 540nm의 고유흡수파장에서 UV- Spectrophotometer(Hitachi Co. N-2000)를 이용하여 홉광도를 측정한 다음. 미리 준비된 검 량선에의해 결정하였다.
- 5mm(t) 크기의 스테인레스강관을 설치하고 일정량의 시료를 알루미나 보트에 담아 로속에 넣고 활성화 반응을 수행하였다. Silicon 고무로 막은 관내부를 불활성 분위기로 만들기 위해 질소기체를 통하게 하였으며 temperature controller# 사용하여 반응온도를 조절하였다.
- 후. 리그닌 액화열분해 잔류고형물에 대한 Zn02의 첨가량을 질량비로 각각 100, 200, 및 300wt%로 변화시켜 활성탄을 제조하였으며, 이들의 비표면적을 조사하여 Fig. 3에 나타냈다.
- 완전히 배기된 시료의 정확한 무게를 잰 다음. 분석 포트로 옮겨 액체질소온도에서 상대압력을 변화시켰을 때, 흡착 및 탈착되는 질소의 양으로부터 등온선을 구하고. 세공분포를 조사하였으며.
- 분석 포트로 옮겨 액체질소온도에서 상대압력을 변화시켰을 때, 흡착 및 탈착되는 질소의 양으로부터 등온선을 구하고. 세공분포를 조사하였으며. 상대압력 0.
- 이하 EBT로 표기)수용액 100 M의 pH를 완충용액을 사용하여 3~10까지 다르게고정시킨 후. 순수로 충분히 침지시킨 입상 활성탄을 각각 50mg(건조기준 질량) 첨가하였다. 이것을 항온 진탕 기에서 20로 12시간 동안 충분히 진탕 시켜 평형 농도에 도달시킨 후 여과하고.
- 이것을 20P에서 항온진탕기로 12시간 동안 충분히 진탕 시켜 평형농도에 도달시킨 후. 여과하여 여액 중에 남아있는 흡착질의 농도를 UV-Spectrophoto- meter로 분석한 결과로부터 흡착등온선을 구하였다.
- 이것을 항온 진탕 기에서 20로 12시간 동안 충분히 진탕 시켜 평형 농도에 도달시킨 후 여과하고. 여액 중에 남아있는 EBT의 농도를 분석하여 흡착율을 조사하였다.
- 전기로에 1000mm(l) x60mm(d) X 5.5mm(t) 크기의 스테인레스강관을 설치하고 일정량의 시료를 알루미나 보트에 담아 로속에 넣고 활성화 반응을 수행하였다. Silicon 고무로 막은 관내부를 불활성 분위기로 만들기 위해 질소기체를 통하게 하였으며 temperature controller# 사용하여 반응온도를 조절하였다.
- 최적 활성화 조건인 활성화 온도 10001C, 활성화제 첨가량 300wt%, 활성화 시간은 1 시간에서 제조한 활성탄에 대해 EBT 흡착실험을 수행하였다.
- 활성화 온도가 활성탄의 물성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 활성화 시간을 1시간. 활성화제의 첨가량을 100wt%로 고정하고, 활성화 온도를 700~ 1100℃까지 100'C 간격으로 변화시켜 활성탄을 제조하고, 각각의 비표면적을 조사하여 Fig.
- 본 실험에서는 최적 활성화 시간을 규명하기 위하여 활성화온도는 1000C. 활성화제 첨가량은 100 wt, %로 고정하고, 활성화시간을 1~3시간 범위에서 1시간 간격으로 변화시켜 활성화하였다. Fig.
- 위하여 활성화 시간을 1시간. 활성화제의 첨가량을 100wt%로 고정하고, 활성화 온도를 700~ 1100℃까지 100'C 간격으로 변화시켜 활성탄을 제조하고, 각각의 비표면적을 조사하여 Fig. 1에 나타내었다.
대상 데이터
- 펄프공장에서 부산물로 얻어지는 리그닌을 정제한 분말상의 kraft lignin인 Indulin AT(Westvaco Co.)에 아세톤을 첨가한 다음, 350~ 4001의 온도에서 20~80분간 열분해반응을 거쳐 액상의 연료 및 연료첨가제를 제조하는 과정에서 폐기물로 발생하는 고상물질을 원료로 사용하였다. 이 잔류고형물을 건조기에서 110±5로 24시간 이상 건조하여 활성탄의 제조원료로 사용하였다.
이론/모형
- 활성탄의 비표면적과 세공분포는 BET 비 표면적 측정 장치 (Micromeritics instrument Co. ASAP 2010)를 이용하여 측정하였다. 105±5℃에서 충분히 건조한 시료 0.
성능/효과
- 1) 리그닌을 원료로 하여 활성탄을 제조하는데 최적의 활성화 조건은 각 조건별로 제조한 활성탄의 비표면적을 살펴본 결과, 활성화 온도는 1000℃. ZnC12 첨가량은 시료무게의 300wt%.
- 991 로 Freundlich식에 잘 맞았으며. Freundlich식의 흡착계수인 8값이 0.409 로 리그닌으로부터 제조한 활성탄이 효과적인 흡착처리에 이용될 수 있음을 알았다.
- Freundlich의 흡착평형식에 대한 일치성을 나타내는 상관계수 re 0.991 로 EBT흡착실험에서 평형 농도와 흡착량과의 관계가 Freundlich식에 잘 적용됨을 알 수 있다. 그리고 北川睦夫에 의하면 Freundlich식의 흡착계수 중에서 평형흡착량을 나타내는 k값은 클수록 좋으며 흡착둥온선의 기울기를 나타내는 8의 값은 0.
- 5에서는 최적 조건에서 제조한 활성탄의 세공분포를 나타내었다. 그림을 보면 활성탄의 세공은 직경 2nm 부근에서 다량 분포하여 micropore가 잘 발달되어 있음을 알 수 있었으며, 20~100nm 부근의 meso- pore도 다소 생성되어 목질계활성탄의 세공구조 특성인 이원구조(bimodal)가 나타나는 것을 알 수 있었으며 이에 따라 흡착곡선과 탈착곡선의 히스테리시스가 일어나는 것을 세공분포로부터 다시 확인할 수 있었다.
- 산성과 염기성에서는 높은 흡착율을 중성에서는 저조한 흡착율을 보였다. 또한 산성보다는 염기성에서의 흡착율이 다소 우수했으며, pH 10에서 초기농도(20mg/<!)의 81.4%로 최고의 흡착율을 나타냈다.
- 또한 세공분포를 살펴본 결과. 주로 세공직경 2nm 부근의 micropore 가 잘 발달되어 있었으며, 20~100nm의 meso- pore도 다소 생성되었음을 확인할 수 있었다.
- 탈착 등온선에서 나타난 히스테리시스(hysteresis)는 de Boei에 의한 히스테리시스 루프 (hysteresis loop)의 B형에 가깝게 나타나 형성된 세공의 형태가 주로 평행판상형의 세공임을 예측할 수 있었다. 또한 세공분포를 살펴본 결과.
후속연구
- . 따라서 리그닌 액화열분해 잔류고형물로부터 제조한 활성탄을 실제적인 흡착처리에 효과적으로 활용할 수 있으며 이에 따라 본 연구자료는 폐기물 재활용 및 자원희수의한 방법으로 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
- 이때의 비 표면적은 MMnJ/g이었다. 한편 비표면적은 ZnC12의첨가량이 100wt%에서 300wt%로 증가하여도 계속 커지는 것으로 나타났기 때문에 ZnC12를 300 wt% 이상으로 첨가하는 것에 대해 차후 좀더 검토할 필요가 있을 것으로 생각된다.
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