Variation of Pore Structure of Coal-based Activated Carbon with Burn-off of Steam Activation

수증기 활성화법으로 제조된 석탄계 활성탄의 Burn-off에 따른 세공구조의 변화

This study is to investigate changes of pore structure with different burn-off degree of steam activated carbons manufactured from domestic anthracite. The activated carbons were characterized by adsorption of nitrogen at 77 K. Steam activation substantially enhanced the porosity of the activated carbons. Burn-off increased linearly according to increasing activation time, and total pore volume and BET surface area increased with burn-off. Activation at $800^{\circ}C$ increased more micropore volume than that at $950^{\circ}C$. Activated carbons manufactured at high temperature had less microporosity than that at lower temperature, but had more developed macroporosity. The steam activation produced an enlargement of pore below $100{\AA}$ diameter in the activated carbons. Furthermore, the porosity in the $6{\sim}40{\AA}$ pore diameters range increased considerably with the degree of burn-off.

본 연구는 무연탄올 원료로 제조한 활성탄의 활성화 시간과 burn-off에 따른 세공구조의 변화를 고찰한 것으로 77K에서 질소 흡착실험에 의해 특성을 분석했다. 활성화 시간의 증가에 따라 burn-off는 거의 선형적으로 증가하며, burn-off를 증가시킴에 따라 제조된 활성탄의 총세공부피와 BET 비표면적은 증가했다. $800^{\circ}C$의 활성화는 $950^{\circ}C$의 활성화에 비해 미세세공(micropore)을 많이 생성시켰고, 동일한 burn-off에서는 저온에서 활성화시킨 활성탄에 미세세공이 발달하고 고온에서 활성화시킨 활성탄에 중간이상의 세공이 더 발달해 있었다. 수증기 활성화에 의해서는 직경 $100{\AA}$ 이하의 세공이 주로 발달되었으며 특히 $6{\sim}40{\AA}$ 범위의 세공은 burn-off의 정도에 따라 상당히 발달됨을 알 수 있었다.