농산 부산물을 이용한 활성탄 농산 부산물을 이용한 활성탄
제조 및 유기물 흡착성 제조 및 유기물 흡착성
95304066 이병용
96006155 정용승
발표순서 발표순서
목적 목적
배경 배경
활성탄 활성탄
농산 폐기물을 이용한 활성탄 제조 농산 폐기물을 이용한 활성탄 제조
• 결과 결과
발표 목적 발표 목적
• 농산폐기물을 이용한 활성탄제조법을 알아보자 농산폐기물을 이용한 활성탄제조법을 알아보자
배경 배경
• 활성탄의 실용화 활성탄의 실용화 , , 사업화 사업화
• 활성탄 제조 기술낙후 활성탄 제조 기술낙후
• 제조비용이 수입가격 보다 고가 제조비용이 수입가격 보다 고가
• 매년 활성탄 사용율 증가 매년 활성탄 사용율 증가
• 다이옥신류 저감대책으로 부상 다이옥신류 저감대책으로 부상
• 폐기물 처분 문제 폐기물 처분 문제
( ( 판매가 기준 판매가 기준 ) )
입상활성탄 입상활성탄 kg kg 당 당 1500~1600 1500~1600 원 원
분말활성탄 분말활성탄 kg kg 당 당 1200 1200 원 원 . .
활성탄이란 활성탄이란 ? ?
• 미세세공이 발달한 미세세공이 발달한
무정형 탄소의 집합체 무정형 탄소의 집합체
• 미세세공을 이용한 미세세공을 이용한
큰 내부 표면적 흡착제 큰 내부 표면적 흡착제
활성탄의 분류 활성탄의 분류
원료에 의한 분류 원료에 의한 분류
형상에 의한 분류 형상에 의한 분류
용도에 의한 분류 용도에 의한 분류
원료에 의한 분류 원료에 의한 분류
분 류
분 류 원 료 원 료 비 교 비 교 식물계 활성탄
식물계 활성탄 톱밥 톱밥 , , 목재 목재 , , 야 야
자각 등 자각 등 재생 회수율 재생 회수율 (8 (8 0~85%)
0~85%) 석탄계 활성탄
석탄계 활성탄 아탄 아탄 , , 갈탄 갈탄 , , 역 역
청탄 등 청탄 등 재생 회수율 재생 회수율 (8 (8 5~90%)
5~90%) 석유계 활성탄
석유계 활성탄 석유 잔사 석유 잔사 , , 황 황 산 산 Sludge Sludge 등 등 기 타
기 타 Plup Plup 폐액 폐액 , , 합 합 성수지 폐액
성수지 폐액
분 류
분 류 형 상 형 상
파쇄 파쇄 ( ( 입상 입상 ) ) 활성탄 활성탄 형상 및 크기 불규칙 형상 및 크기 불규칙
조립 조립 ( ( 성형 성형 ) ) 활성탄 활성탄 Binder Binder 를 첨가하여 를 첨가하여 성형 형상 및 크기 다 성형 형상 및 크기 다 양 양
분 말 탄
분 말 탄 입도 분포를 규제 입도 분포를 규제
형상에 의한 분류
형상에 의한 분류
구 분 특 징 용 도 비 고
기상흡착용 Micro 세공 이 주로발달
담배필터 용제회수
자동차 Carnister 방독면
가스정제
Micro 세공이 잘 발달된
야 자 각 계 를 주 로 사용
액상흡착용
Meso 및 Macro 세공이주로 발달
정수 폐수 당액탈색
Pore 가 큰쪽으로 잘
발달된 활성탄 .
촉매 및 촉매담체
높은 강도 낮은 회분
Meso 세공이 발 달
할로겐화 수소화 Merox
큰세공이 발달
특수 공정용
공정 용도에 따른첨착가공 방사선용
방독면 반도체 , 석유 정제
특정 물질 선택 흡 착 강화
용도에 의한 분류
용도에 의한 분류
활성탄 세공구조
활성탄 세공구조
Macropore(r>1000 ) Å )
Mesopore(r=20 ∼ 1000 Å )
Micropore(r<20 Å )
활성탄세공 구조 모식도
활성탄세공 구조 모식도
식물계와 석탄계활성탄의 기공분포 식물계와 석탄계활성탄의 기공분포
식 물 계 식 물 계 석 탄 계 석 탄 계
MarcoMarco Pore( Pore( 포집기능포집기능 ) ) 약 약 10 % 10 % 약 약 30 %30 %
Meso Meso Pore ( Pore ( 분산기능분산기능 ) ) 약 약 10 % 10 % 약 약 20 %20 %
Micro Pore ( Micro Pore ( 저장기능저장기능 ) ) 약 약 80 % 80 % 약 약 50 %50 %
탄 화 기 에 투 입
활성탄 제조 공정 활성탄 제조 공정
활 성 탄 활 성 탄 그 물 구 조
그 물 구 조 입 자 구 성 입 자 구 성
탄 화 처 리 시 작 물 질
구 성 원 분 해 수 분 제 거
진 공 상 태 시 작작
입 자 변 화 및 입 자 변 화 및 구 성 원 입 자 구 성 원 입 자
배 출배 출
입 자 화 학 입 자 화 학
처 리처 리
다 공 성 다 공 성 활 성 탄 활 성 탄
입 자 구 조 의 입 자 구 조 의
특 수 변 화 특 수 변 화
가 압 기 가 압 기
탄 화 과 정한
물 질
탄화과정탄화과정 활성화과정활성화과정
농산 부산물을 이용한 활성탄 제조 농산 부산물을 이용한 활성탄 제조
• 활성탄제조활성탄제조
• 활성탄 제조 결과활성탄 제조 결과
• 탄화실험 결과탄화실험 결과
• 회분제거 실험결과회분제거 실험결과
• 활성화 실험결과활성화 실험결과
• 농농 ·· 임산 부산물을 원료로 하는 활성탄 제조 결과임산 부산물을 원료로 하는 활성탄 제조 결과
활성탄제조 활성탄제조
전처리 과정 왕겨봉제작 전처리 과정 왕겨봉제작
• 탄화 과정 탄화 과정 600c 600c ∼ ∼ 700c (60min) 700c (60min)
회분제거 과정 회분제거 과정 NaOH NaOH 수용액에 함침 수용액에 함침
활성화 과정 활성화 과정 800 c∼900 c ( 90min ) 800 c∼900 c ( 90min )
수증기 활성화 수증기 활성화
구 성 SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O NaO
(%) 83.7 0.18 0.17 3.10 0.28
왕겨구성 성분
왕겨구성 성분
활성탄 제조 결과 활성탄 제조 결과
탄화실험 결과 탄화실험 결과
회분제거 실험결과 회분제거 실험결과
(1)(1) NaOHNaOH수용액 농도변화에 따른 회분제거수용액 농도변화에 따른 회분제거
(2)(2) NaOHNaOH수용액 온도변화에 따른 회분제거수용액 온도변화에 따른 회분제거
(3)(3) NaOHNaOH수용액 함침시간에 따른 회분제거수용액 함침시간에 따른 회분제거
• 활성화 실험결과 활성화 실험결과
• 농 농 · · 임산 부산물을 원료로 하는 활성탄 제조 결과 임산 부산물을 원료로 하는 활성탄 제조 결과
( ( 표 표 1. 1. 탄화온도에 따른 수율과 회분함량의 관계 탄화온도에 따른 수율과 회분함량의 관계 ) )
32 33 34 35 36 37 38 39 40
500 600 650 700 활성화 온도
(% ) 수 율 및 회 분 함 량
수율
회분함량
회분제거 실험결과 1
NaOH수용액 농도변화에 따른 회분제거
7880 8284 8688 9092 9496 10098
0 2 4 6 8 10
NaOH농도(N)
(% )
1214 1618 2022 2426 2830 3234
수율
회분함량
회분제거 실험 결과 2
NaOH수용액 온도변화에 따른 회분제거
60 65 70 75 80 85 90 95 100
20 40 60 80 100
온도
수율(%)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
회분함량(%)
수율 회분함량
회분제거 실험 결과 3
NaOH수용액 함침시간에 따른 회분제거
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0 5 10 15 20 25 시간(hr)
회분함량(%)
50 55 60 65 70 75 80 85 90
수율(%)
회분함량
수율
활성탄제조결과 활성탄제조결과
RC DRC ARC ADRC 회분
함량
(%) 34.5 4.87 57.6 8.6
요오드수 321.5 492.5 638.1 1075.2
활성화실험결과 활성화실험결과
활성온도에 따른 회분함량,수율,요오드값 결과
20 25 30 35 40 45 50
650 700 750 800 850 온도
회분함량
및 수
율(%)
250 300 350 400 450 500 550 600
요오드값(mg/g)
수율
회분함량 요오드값
SAMPLE WEIGHT
(g)
CABONI ZATION
(C)
ACTIVA TION ( C )
ACTIVA
TIME
(min)
STEAM WEIGHT
(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 6.5
7
ADRC 10 650 880 80 25 56.3 8.6 1075
.2 197 909 17.
3
ASD 60 650 880 90 35 8.46 10.2 1089
.6 199 1091 14.
0
APS 60 650 880 90 40 12.6 26.4 958.
6 200 1040 11.
9
Mix1 44 650 880 90 33 14.2 34.0 799.
5 190 617 13.
8
Mix2 48 650 880 90 40 9.8 45.0 856.
6 199 698 11.
7
MIX3 60 650 880 90 67 17.8 51.5 637.
0 197 580 14.
2
KU 650 880 3.5 1136
.0 199 1263 5.5
구 분 분 말 입 상
성 상 이 품목은 흑색의 분말이다 이 품목은 흑색의 알맹이다
확인시험 확인시험에 따라
시험할 때 적합하여야 한다 확인시험에 따라
시험할 때 적합하여야 한다
pH 4.0~11.0 4.0~11.0
체잔류물 200 호체 (74 ㎛ ) 의 체잔류물 10 ％ 이하 8 호체 (2,380 ㎛ ) 를 통과하고 35 호체 (500 ㎛ ) 에 남아 있는 체잔류물 95 ％이상
건조감량 30% 이하 30% 이하
염화물 0.5% 이하 0.5% 이하
비소 (As) 2ppm 이하 2ppm 이하
납 (Pb) 10ppm 이하 10ppm 이하
카므듐 (Cd) 1ppm 이하 1ppm 이하
아연 (Zn) 50ppm 이하 50ppm 이하
페놀가 25 이하 25 이하
ABS 가 50 이하 50 이하
메칠렌블루탈색력 150ml/g 이상 150ml/g 이상
요오드흡착력 950mg/g 이상 950mg/g 이상
◈ 수처리제 활성탄 성분규격 ◈ 수처리제 활성탄 성분규격 ( ( 환경부 환경부 ) )
다양한 수처리 적용실험 다양한 수처리 적용실험
공장폐수 공장폐수
생활하수 생활하수
계면활성제 계면활성제
COD
공장폐수에 대한 제거율
0 50 100
ARC ADRC ASD APS Mi x1 Mi x2 Mi x3 KU CAL
활성탄종류
(% ) 제 거 율 COD 제거율
생활 하수의 COD 제거율
0 20 40 60 80
ARC ADRC ASD APS Mi x1 Mi x2 Mi x3 KU CAL
활성탄 종류
(% ) 제 거 율 COD 제거율
COD 제거율
0 50 100
ARC ADRC ASD APS Mi x1 Mi x2 KU CAL
활성탄 종류
C O D (% ) 제 거 율 COD 제거율
결과 결과
• 650C,60min650C,60min 동안 탄화시 동안 탄화시
대부분의 휘발분이 제거대부분의 휘발분이 제거
탄화왕겨의 무게약 탄화왕겨의 무게약 65.0% 65.0% 감소감소
• 2N-2N-NaOHNaOH 용액 용액 80C 1680C 16 시간 유지 함침시시간 유지 함침시
회분회분 5.6% 5.6% 감소감소 , , 수율 수율 66.8%66.8%
• 수증기 활성화 조건 수증기 활성화 조건 880C, 90min 880C, 90min 동안 원료에 따라 다르나동안 원료에 따라 다르나
60g60g의 원료 투입시 의 원료 투입시 4040 ㎖∼㎖∼ 6060 ㎖의 물을 스팀으로 일정 주입㎖의 물을 스팀으로 일정 주입
결과 결과
• 5900059000톤톤(99(99년추정 기준년추정 기준) * ) * 입상활성탄입상활성탄( 1500( 1500원∼원∼16001600원원/kg) /kg)
약 약 885885억원 정도의 시장억원 정도의 시장
매년 약매년 약10%∼18%10%∼18%씩 증가씩 증가
• 원료 단가의 절감이 가능 국내 활성탄의 경쟁력원료 단가의 절감이 가능 국내 활성탄의 경쟁력
• 기존의 활성탄 비교 떨어지지 않는 흡착능기존의 활성탄 비교 떨어지지 않는 흡착능
• 원료의 공급량의 편차 계절에 따라 크다원료의 공급량의 편차 계절에 따라 크다
• 폐기물 재이용시 수거 범위가 제한적 폐기물 재이용시 수거 범위가 제한적
폐기물 재이용에 있어 그 효율이 생각보다 못할것같다 폐기물 재이용에 있어 그 효율이 생각보다 못할것같다
