농산 부산물을 이용한 활성탄제조 및 유기물 흡착성

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1 농산 부산물을 이용한 활성탄제조 및 유기물 흡착성
이병용 정용승

2 발표순서 목적 배경 활성탄 농산 폐기물을 이용한 활성탄 제조 결과

3 발표 목적 농산폐기물을 이용한 활성탄제조법을 알아보자

4 배경 활성탄의 실용화,사업화 활성탄 제조 기술낙후 제조비용이 수입가격 보다 고가 매년 활성탄 사용율 증가
다이옥신류 저감대책으로 부상 폐기물 처분 문제

5 (판매가 기준) 입상활성탄 kg당 1500~1600원 분말활성탄 kg당 1200원.

6 활성탄이란? 미세세공이 발달한 무정형 탄소의 집합체 미세세공을 이용한 큰 내부 표면적 흡착제

7 활성탄의 분류 원료에 의한 분류 형상에 의한 분류 용도에 의한 분류

8 원료에 의한 분류 분 류 원 료 비 교 식물계 활성탄 톱밥, 목재, 야자각 등 재생 회수율 (80~85%) 석탄계 활성탄
분 류 원 료 비 교 식물계 활성탄 톱밥, 목재, 야자각 등 재생 회수율 (80~85%) 석탄계 활성탄 아탄, 갈탄, 역청탄 등 재생 회수율 (85~90%) 석유계 활성탄 석유 잔사, 황산 Sludge 등 기 타 Plup 폐액, 합성수지 폐액

9 형상에 의한 분류 분 류 형 상 파쇄(입상)활성탄 형상 및 크기 불규칙 조립(성형)활성탄
분 류 형 상 파쇄(입상)활성탄 형상 및 크기 불규칙 조립(성형)활성탄 Binder를 첨가하여 성형 형상 및 크기 다양 분 말 탄 입도 분포를 규제

10 용도에 의한 분류 구 분 특 징 용 도 비 고 기상흡착용 Micro 세공이 주로발달 액상흡착용 촉매 및 촉매담체 특수 공정용
구 분 특 징 용 도 비 고 기상흡착용 Micro 세공이 주로발달 담배필터 용제회수 자동차 Carnister 방독면 가스정제 Micro 세공이 잘발달된 야자각계를 주로 사용 액상흡착용 Meso 및 Macro 세공이 주로 발달 정수 폐수 당액탈색 Pore가 큰쪽으로 잘 발달된 활성탄. 촉매 및 촉매담체 높은 강도 낮은 회분 Meso 세공이 발달 할로겐화 수소화 Merox 큰세공이 발달 특수 공정용 공정 용도에 따른 첨착가공 방사선용 반도체, 석유 정제 특정 물질 선택 흡착 강화

11 활성탄 세공구조

12 활성탄세공 구조 모식도

13 식물계와 석탄계활성탄의 기공분포 식 물 계 석 탄 계 Marco Pore(포집기능) 약 10 % 약 30 %
식 물 계 석 탄 계 Marco Pore(포집기능) 약 10 % 약 30 % Meso Pore (분산기능) 약 10 % 약 20 % Micro Pore (저장기능) 약 80 % 약 50 %

14 활성탄 제조 공정 탄 화 과 정한 물 질 탄 화 기 에 투 입 수 분 제 거 물 질 구 성 원 분 해 탄 화 처 리 시 작
입 자 화 학 처 리 입 자 변 화 및 구 성 원 입 자 배 출 진 공 상 태 시 작 그 물 구 조 입 자 구 성 활 성 탄 가 압 기 입 자 구 조 의 특 수 변 화 다 공 성 활 성 탄 탄화과정 활성화과정

15 농산 부산물을 이용한 활성탄 제조 활성탄제조 활성탄 제조 결과 농·임산 부산물을 원료로 하는 활성탄 제조 결과 수처리실험
탄화실험 결과 회분제거 실험결과 활성화 실험결과 농·임산 부산물을 원료로 하는 활성탄 제조 결과 수처리실험

16 활성탄제조 전처리 과정 왕겨봉제작 탄화 과정 600c∼700c (60min) 회분제거 과정 NaOH 수용액에 함침
전처리 과정 왕겨봉제작 탄화 과정 c∼700c (60min) 회분제거 과정 NaOH 수용액에 함침 활성화 과정 c∼900 c ( 90min ) 수증기 활성화

17 왕겨구성 성분 구 성 SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O NaO (%) 83.7 0.18 0.17 3.10 0.28

18 활성탄 제조 결과 탄화실험 결과 회분제거 실험결과 활성화 실험결과 농·임산 부산물을 원료로 하는 활성탄 제조 결과
NaOH수용액 농도변화에 따른 회분제거 NaOH수용액 온도변화에 따른 회분제거 NaOH수용액 함침시간에 따른 회분제거 활성화 실험결과 농·임산 부산물을 원료로 하는 활성탄 제조 결과

19 (표1.탄화온도에 따른 수율과 회분함량의 관계)

20 회분제거 실험결과 1

21 회분제거 실험 결과2

22 회분제거 실험 결과 3

23 활성탄제조결과 RC DRC ARC ADRC 회분 함량(%) 34.5 4.87 57.6 8.6 321.5 492.5 638.1
요오드수 321.5 492.5 638.1 1075.2

24 활성화실험결과

25 ARC ASD APS Mix1 Mix2 MIX3 KU CAL (g) (C) ( C ) (mg) (%) M.B (mg/g)
SAMPLE WEIGHT (g) CABONI ZATION (C) ACTIVA TION ( C ) TIME (min) STEAMWEIGHT (mg) WIELD (%) ASH CONTENT ( % ) IODINE NO. (mg/g) M.B (mg/g) B.E.T. (m2/g) Ave rh (A) ARC 41 650 880 90 50 18.8 57.6 638.1 192 431 6.57 ADRC 10 80 25 56.3 8.6 1075.2 197 909 17.3 ASD 60 35 8.46 10.2 1089.6 199 1091 14.0 APS 40 12.6 26.4 958.6 200 1040 11.9 Mix1 44 33 14.2 34.0 799.5 190 617 13.8 Mix2 48 9.8 45.0 856.6 698 11.7 MIX3 67 17.8 51.5 637.0 580 KU 3.5 1136.0 1263 5.5 CAL 4.5 909.1 178 1115 6.1

26 8호체(2,380㎛)를 통과하고 35호체 (500㎛)에 남아 있는 체잔류물 95％이상
◈수처리제 활성탄 성분규격(환경부) 구    분 분   말 입  상 성 상 이 품목은 흑색의 분말이다 이 품목은 흑색의 알맹이다 확인시험 확인시험에 따라 시험할 때 적합하여야 한다 pH 4.0~11.0 체잔류물 200호체(74㎛)의 체잔류물 10％ 이하 8호체(2,380㎛)를 통과하고 35호체 (500㎛)에 남아 있는 체잔류물 95％이상 건조감량 30%이하 염화물 0.5%이하 비소(As) 2ppm이하 납(Pb) 10ppm이하 카므듐(Cd) 1ppm이하 아연(Zn) 50ppm이하 페놀가 25이하 ABS가 50이하 메칠렌블루탈색력 150ml/g이상 요오드흡착력 950mg/g이상

27 다양한 수처리 적용실험 공장폐수 생활하수 계면활성제

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31 결과 650C,60min동안 탄화시 대부분의 휘발분이 제거 탄화왕겨의 무게약 65.0% 감소
탄화왕겨의 무게약 65.0% 감소 2N-NaOH용액 80C 16시간 유지 함침시 회분5.6% 감소, 수율 66.8% 수증기 활성화 조건 880C, 90min 동안 원료에 따라 다르나 60g의 원료 투입시 40㎖∼60㎖의 물을 스팀으로 일정 주입

32 결과 59000톤(99년추정 기준) * 입상활성탄( 1500원∼1600원/kg) 약 885억원 정도의 시장
매년 약10%∼18%씩 증가 원료 단가의 절감이 가능 국내 활성탄의 경쟁력 기존의 활성탄 비교 떨어지지 않는 흡착능 원료의 공급량의 편차 계절에 따라 크다 폐기물 재이용시 수거 범위가 제한적 폐기물 재이용에 있어 그 효율이 생각보다 못할것같다