Production of Activated Carbon from Woody Fishing Port Wastes Using Sulfuric Acid as Activating Agent

목질(木質) 어항(漁港) 폐기물(廢棄物)을 원료(原料)로 한 황산(黃酸)에 의한 활성탄(活性炭) 제조(製造)

  • Kim, Dong-Su (Department of Environmental Science and Engineering, Ewha Womans University) ;
  • Lee, Jung-Eun (ILIC, Pusan National University)
  • Published : 2006.04.01

Abstract

Production of activated carbon from woody fish parking cases has been studied using waste sulfuric acid as an activating agent for the purpose or promoted recycling of woody fishing port wastes. The adsorption capacity of produced activated carbon was observed to increase with activation temperature and reached its maximum at ca. $650^{\circ}C$ under the experimental conditions. However, the adsorption capacity of activated carbon became deteriorated above this temperature due to the thermal degeneration of its structure. Optimal activation time was found to be about 120 minutes and 1:3 weight ratio of raw material and activating agent was appropriate for increased adsorption capacity of activated carbon under the conditions of $550^{\circ}C$ and 60 minutes of activation time. Regarding the effect of the concentration of activating agent on activation, ca. 1.2 M of sulfuric acid was observed to be proper for an optimal activation or raw material. Comparison of the activation power of sulfuric acid with nitric acid showed that sulfuric acid was superior to nitric acid, however, with regard to the yield of activated carbon there was no significant difference between the two activating agents. The degree of dispersion of carbon particles was shown to be relatively high in neutral condition and the produced activated carbon was considered to be effectively employed for the treatment of metal ions in wastewater due to its negative surface charge in aqueous condition.

해양에서 발생하는 목질 폐기물의 재활용 방안의 일환으로 폐 어류 상자를 원료로 활성탄을 제조하는 방안을 검토하였다. 폐 황산을 활성화제로 하여 온도에 따른 활성탄의 흡착능의 변화를 검토한 결과 실험조건에서 $650^{\circ}C$부근에서 최대의 흡착능이 관찰되었으며 이보다 온도가 상승할 경우 열적 분해로 인해 흡착능이 감소하는 것으로 나타났다. 활성시간은 약 120분 정도가 적절한 것으로 파악되었으며 $550^{\circ}C$ 및 60분의 활성화 조건에서 원료 물질과 활성화제의 무게비가 1:3의 조건일 때 최대 흡착능이 관찰되었다. 활성화 조건은 황산의 농도가 1.2M일 때 최적인 것으로 조사되었으며 활성화제의 종류에 따른 활성능을 비교한 결과 황산은 질산에 비해 활성탄의 흡착능면에 있어서는 그 효과가 더욱 큰 것으로 파악되었으나 수율에 미치는 영향은 두 경우 뚜렷한 차이가 없는 것으로 나타났다. 제조된 활성탄은 중성 영역에서 분산도가 높은 것으로 관찰되었으며 전 pH 영역에 걸쳐 음의 전하를 띠는 것으로 파악되어 금속 이온 함유 폐수에 효과적인 흡착제로 사용될 수 있을 것으로 사료되었다.

Keywords

References

  1. 정해윤, 김중균 1999: 복합 미생물에 의한 수산폐기물의 발효 사료화, 춘계수산관련학회 공동학술대회, 한국수산학회지, pp.214-215
  2. 유정석, 2003: 폐기물 관리 현안문제 및 대책: 해양폐기물 종합처리 시스템 개발현황, 한국폐기물 학회 심포지움, pp.7-39
  3. 김석준, 섬성훈, 길상인, 윤진한 1996: 해상에서의 폐기물 처리기술, 대한조선학회지, 33(4), pp.43-51
  4. 조동오,2003: 해양폐기물 수매제도의 경제학적 의의와 향후 정책방향, 한국해양수산개발원, 월간 해양수산, 226, pp.1-4
  5. 박용철, 최중기 1993: 폐기물 해양배출에 대한 해양환경적 고찰, 한국해양학회지, 28(2), pp.142-152
  6. 우종식, 2001: 한국 연근해 해양폐기물의 현주소, 대한조선학회지, 38(4), pp.50-56
  7. 이흥동,2001: 해양 폐기물 종합처리 시스템의 경제적 분석, 한국해양수산개발원, 월간해양수산, pp.l-17
  8. Satya, P.M. and Krishnaiah, J.A.K., 1997: Production of activated carbon form coconut shell char in a fluidized bed reactor, Ind.Eng.Chern.Res. 36(9), pp.3625-3630 https://doi.org/10.1021/ie970190v
  9. Tancredi, N., Cordero, T., Rodriguez-Mirasol, J.and Rodriguez, J.J.,1996:$ CO_2$ gasification of eucalyptus wood chars. Fuel. 75.pp.1505-1508 https://doi.org/10.1016/0016-2361(96)82641-X
  10. 이상봉, 김동윤, 최정일, 2000: 참나무를 이용한 BAC (Biological Activated Carbon) Process 용 활성 탄 제조에 관한 연구, 대환환경공학회지, 22(6), pp.1037-1044
  11. 이영동, 강화영, 2000: 물리적활성화법과 약품활성화법을 이용하여 폐슬러지로부터 활성탄 제조, 한국폐기물학회지, 17(5), pp.562-574
  12. 김종휘, 안계혁, 김태완, 1998: 활성탄/PVA binder를 이용한 supercapacitor용 전극의 비축전용량 특성, 한국공업화학회지, 2(2), pp.905-908
  13. 김광호, 박종학, 2000: 공기정화용 활성탄 필터 제조에 관한 연구, 공업화학회지, 11 (8), pp.821-824
  14. 나춘기, 김상배, 2004: 활성탄으로서 석탄회 미연탄소분의 재활용성, 한국폐기물학회지, 21(4), pp.328-335
  15. 김병기, 김영직, 2005: 활성탄과 비타민 A의 급여가 거세 한우의 성장, 혈액성상 및 도체 특성에 미치는 영향, 동물자원지, 47(2), pp.233-242 https://doi.org/10.5187/JAST.2005.47.2.233