활성탄소섬유 기반 페이퍼 필터의 유해가스 제거 특성

이은별; 김종구; 유병태

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이은별 (화학물질안전원) 김종구 (화학물질안전원) 유병태 (화학물질안전원)

저널정보: 대한환경공학회 대한환경공학회지 대한환경공학회지 제42권 제6호

발행연도: 2020.6

수록면: 289 - 297 (9page)

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목적 : 본 연구에서는 Pitch계 활성탄소섬유를 활용하여 페이퍼 필터를 제조하고 유해가스 제거효율 특성을 확인하였다. 또한 페이퍼 필터 제조간 활성탄소섬유의 고유 특성인 비표면적, 미세기공의 감소를 최소화하기 위하여 흡착제와 바인더의 비율에 따른 기공특성 변화를 관찰하고, 기계적 특성 및 유해가스별 제거 특성을 평가하여 최적화된 활성탄소섬유 기반 페이퍼 필터 제조 조건을 확립하고자 한다.
방법 : 활성탄소섬유 및 페이퍼의 기공특성은 BET 비표면적 측정을 통해 분석하였으며, 미세표면형상은 SEM 분석을 실시하였다. 인장강도 및 공기투과도는 각각 ISO 1924-2, ASTM D737:04에 의거하여 실시하였다. 제조된 필터의 제거성능은 가스검지관(GV-110S)을 이용하여 가스 제거효율로서 평가하였다.
결과 및 토의 : 활성탄소섬유 기반 페이퍼 제조 공정에서 바인더의 함량이 증가함에 따라, 비표면적이 최대 39.5% 까지 감소함을 확인하였다, 이러한 현상은 바인더의 과량 첨가에 따라 필터의 구조 형성이 용이하여 성형성은 우수하나, 활성탄소섬유 표면을 코팅시켜 미세기공을 폐쇄하기 때문으로 판단된다. 따라서, 성형성과 제거특성 제어 동시에 확보하기 위한 최적의 공정조건 요구되며, 본 연구에서는 8:2의 비율에서 최적의 성능을 확보하였다. 제거 성능 평가에서는 90%의 암모니아 제거율을 보였으며, 메틸메르캅탄과 황화수소는 약 60%의 제거율을 나타내었다. 이러한 결과는 각 물질별 증기압 차이에 따라 미세기공에 대한 물리적 흡착률이 상이하기 때문으로 판단된다.
결론 : 유해가스 제거를 위한 활성탄소섬유 기반 페이퍼 필터를 제조하였다. 흡착제와 바인더의 혼합비는 성형성과 제거 성능을 결정하는 중요한 공정 변수임을 확인하였으며, 8:2의 중량비 조건의 최적 조건으로 선정하였다.

Objectives : A paper filter was prepared by pitch based activated carbon fibers to investigate the removal efficiency of toxic gas. Also, changes in pore characteristics and mechanical properties according to the ratio of the adsorbent and the binder were observed to optimize the decrease in specific surface area and micropore, which are the unique characteristics of activated carbon fibers. In addition, it is intended to establish optimized paper filter derived activated carbon fiber manufacturing conditions through evaluation of toxic gas removal characteristics.
Methods : The pore characteristics of the activated carbon fiber and prepared paper were analyzed by measuring the BET specific surface area, and SEM analysis was performed on the fine surface shape. Tensile strength and air permeability were performed according to ISO 1924-2 and ASTM D737: 04, respectively. The adsorption performance of the prepared filter was evaluated as a gas removal efficiency using a gas detection tube (GV-110S).
Results and Discussion : As the content of the binder increased in the paper manufacturing process, it was confirmed that the specific surface area of t h e prepared filter decreased by up to 39.5% compared to the activated carbon fiber. It is considered that the micropores were closed because the surface of the activated carbon fiber was coated with the excessive addition of the binder. The removal efficiency showed a removal rate of 90% of ammonia, and methyl mercaptan and hydrogen sulfide showed a removal rate of about 60%. This result might be due to the difference in the physical adsorption rate according to the vapor pressure of each material.
Conclusions : An activated carbon fiber-based paper filter for removing of toxic gas was prepared. It was confirmed that the mixing ratio of the adsorbent and the binder was an important process parameter for determining moldability and adsorption performance. Finally, optimum condition was selected as weight ratio condition of 8:2.

#Activated Carbon Fibers #Toxic Gas #Filter #Removal Efficiency #Specific Surface Area #활성탄소섬유 #유해가스 #합지 필터 #제거효율 #비표면적

참고문헌 (20)

참고문헌 신청

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Ministry of Environment, Clean Air Conservation Act.

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