The adsorption of Cr(VI) from aqueous solutions to activated carbon fiber (ACF) was investigated using both batch and flow-through column experiments. The batch experiments (adsorbent dose, 10 g/L; initial Cr(VI) concentration, 5-500 mg/L) showed that the maximum adsorption capacity of Cr(VI) to ACF was determined to 20.54 mg/g. The adsorption of Cr(VI) to ACF was sensitive to solution pH, decreasing from 9.09 to 0.66 mg/g with increasing pH from 2.6 to 9.9; the adsorption capacity was the highest at the highly acidic solution pHs. Kinetic model analysis showed that the Elovich model was the most suitable for describing the kinetic data among three (pseudo-first-order, pseudo-second-order, and Elovich) models. From the nonlinear regression analysis, the Elovich model parameter values were determined to be ${\alpha}$ = 162.65 mg/g/h and ${\beta}$ = 2.10 g/mg. Equilibrium isotherm model analysis demonstrated that among three (Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson) models, both Freundlich and Redlich-Peterson models were suitable for describing the equilibrium data. In the model analysis, the Redlich-Peterson model fit was superimposed on the Freundlich fit. The Freundlich model parameter values were determined to be $K_F$ = 0.52 L/g and 1/n = 0.56. The flow-through column experiments showed that the adsorption capacities of ACF in the given experimental conditions (column length, 10 cm; inner diameter, 1.5 cm; flow rate, 0.5 and 1.0 mL/min; influent Cr(VI) concentration, 10 mg/L) were in the range of 2.35-4.20 mg/g. This study demonstrated that activated carbon fiber was effective for the removal of Cr(VI) from aqueous solutions.
In this study, we prepared Fe-activated carbon fiber(ACF)/$TiO_2$ composites with titanium (VI) n-butoxide (TNB) as the titanium source for ACF pre-treated with iron compounds through the impregnation method. In terms of textural surface properties, the composites demonstrate a slight decrease in the BET surface area of the samples and an increase in the amount of iron compounds treated. The surface morphology of the Fe-ACF/$TiO_2$ composites was characterized by means of SEM. The composites have a porous texture with homogenous compositions of Fe and titanium dioxide distributed on the sample surfaces. The phase formation and structural transition of the iron compounds and titanium dioxide were observed in X-ray diffraction patterns of the Fe-ACF/$TiO_2$ composites. The chemical composition of the Fe-ACF/$TiO_2$ composites, which was investigated with EDX shows strong peaks for the C, O, Fe and Ti elements. The photo degradation results confirm that the Fe-ACF/$TiO_2$ composites show excellent removal activity for the COD in piggery waste due to photocatalysis of the supported $TiO_2$, radical reaction by Fe species, and the adsorptivity and absorptivity of ACF.
In the manufacturing process of PCB , three kinds of VOCs such as aceton, methanol and 2-metoxyethanol are being used. In this study, adsorption characteristics of activated carbon fibers(ACFs) and active carbon were examined to temove these VOCs. The experimental results showed that ACF has better adsorption and regeneration efficiency than activated carbon. Phenolic-resin based ACF showed the highest adsorption capacity and the capacity was not decreased after repeated regeneration by steam. On the adsorption and desorption experiments for ternary components, preferential adsorption with roll-over phenomena was appeared. 2-Metoxyethanol was strong adsorbaste and it displaced adsorbed methanol and aceton.
Test activated carbon fiber (ACF) was prepared from Polyacrylonirile (PAN) through oxidation and chemical activation. Immersion of ACF precursors in the aqueous KOH solution enhanced the surface structure, as examined by BET pore analysis. Specific surface area increased greatly from less than $70m^2/g$ to $1226m^2/g$ with 4 M KOH, and total pore volume also rose up to $0.483cm^3/g$. In particular, it was found that micropores favorable for $CO_2$ molecule capture occupied more than 95%. Maximum $CO_2$ adsorption capacity was 3.59 mmol/g at 298 K. Low depth of pores in the present ACF may facilitate the molecules' desorption for its regeneration.
활성탄소섬유(Activated carbon fiber, ACF)의 비표면적을 향상시키는 대표적인 방법은 알칼리금속을 이용한 화학적 활성화(Chemical activation, CA)와 산화제를 이용한 표면처리(Surface treatment, ST)방법이 있다. 알칼리금속을 이용한 CA 공정은 열처리 과정에서 알칼리금속의 화학반응에 의하여 미세기공이 발달되며, ST 공정은 산화제의 산화력에 의하여 표면의 미세기공을 발달시킨다. 본 연구에서는 대표적인 표면개질 방법인 CA 공정의 효과를 증대하기 위하여 전처리로 ST 공정을 수행하였으며, ST 공정 유무에 따라 CA된 ACF의 특성변화를 관찰하였다. ST 및 CA 유무에 따른 ACF 특성을 조사하기 위하여 무게변화, FT-IR, TGA, 원소분석을 수행하였으며, 대표적인 VOC물질인 톨루엔을 이용하여 흡착특성을 평가하였다. 실험결과 초기 raw ACF의 비표면적과 톨루엔 흡착량은 각각 1,483 $m^2/g$, 0.22 $g_{-Tol.}/g_{-ACF}$였으며, CA 처리시 1,998 $m^2/g$, 0.27 $g_{-Tol.}/g_{-ACF}$로 증가하였고, ST된 ACF를 CA 처리한 경우 2,743 $m^2/g$, 0.37 $g_{-Tol.}/g_{-ACF}$로 증가하였다. 본 연구를 통하여 ST 및 CA 결합공정을 통한 ACF의 표면특성을 증가를 확인하였다.
The photocatalysts of Fe-ACF/$TiO_2$ compositeswere prepared by the sol-gel method and characterized by BET, XRD, SEM, and EDX. It showed that the BET surface area was related to adsorption capacity for each composite. The SEM results showed that ferric compound and titanium dioxide were distributed on the surfaces of ACF. The XRD results showed that Fe-ACF/$TiO_2$ composite only contained an anatase structure with a Fe mediated compound. EDX results showed the presence of C, O, and Ti with Fe peaks in Fe-ACF/$TiO_2$ composites. From the photocataytic degradation effect, $TiO_2$ on activated carbon fiber surface modified with Fe (Fe-ACF/$TiO_2$) could work in the photo-Fenton process. It was revealed that the photo-Fenton reaction gives considerable photocatalytic ability for the decomposition of methylene blue (MB) compared to non-treated ACF/$TiO_2$, and the photo-Fenton reaction was improved by the addition of $H_2O_2$. It was proved that the decomposition of MB under UV (365 nm) irradiation in the presence of $H_2O_2$ predominantly accelerated the oxidation of $Fe^{2+}$ to $Fe^{3+}$ and produced a high concentration of OH radicals.
Activated carbon fiber (ACF) was modified with MnS nanoparticles to prepare MnS-ACF, and it was employed for preparation of MnS-$ACF/TiO_2$ composites with titanium (IV) n-butoxide (TNB). The properties of MnS-$ACF/TiO_2$ composites were characterized by XRD, SEM, and EDX. EDX results showed the presence of C, O, and Ti as major elements and traces of the metal elements Mn and S. The photocatlytic activity was evaluated by degradation of methyl blue (MB) and methyl orange (MO) dye. The results demonstrated that as-prepared samples could effectively photodegrade MB and MO under UV irradiation. Subsequently, the decomposition of MB solution showed the combined effects of adsorptions by ACF and enhanced photocatalytic effect by $TiO_2$. Finally, the photocatalytic effect increased due to photo-induced-electron absorption effect by ACF and electron trap effect by comodified MnS nanoparticles.
Activated carbon fibers (ACFs) with high surface area and pore volume were modified with metal Ni impregnation and fluorination and investigated hydrogen storage properties by volumetric method. Micropore volume values of ACFs obtained from surface modification with Ni impregnation and fluorination were decreased 9 and 35 %, respectively. Hydrogen storage capacities of fluorinated ACFs were slightly changed, on the other hand, that of Ni impregnated ACF was considerably increased. It means that hydrogen was not only adsorbed on ACF surface, but also on Ni metal surface by means of dissociation. Although the microphone volume of ACF modified with fluorination was decreased, its hydrogen storage were found not to be changed compared with fresh ACF. These results indicated that the surface of ACF after fluorination modification may be strongly attracted hydrogen due to high electronegativity of fluorine. Therefore, it was proven that hydrogen storage capacity was related with micropore volume and surface property of carbon materials as well as specific surface area.
본 연구에서는 fiber reinforced plastics (FRP) 제품 가공시 발생하는 분진 및 악취 물질로 인한 작업현장의 악조건을 개선하기 위하여 activated carbon fiber (ACF) 장착 하이브리드 백필터를 개발하였다. FRP 제조업체 2개사에 ACF 백필터를 설치함에 있어 천장, 벽하단 부분에 덕트를 설치함은 물론 이동식 집진 덕트를 설치함으로써 집진효율을 높였다. 펄스젯트식 탈진방식을 채택하여 효과적인 시스템 운영을 유도함으로써 작업환경을 개선하고자 하였다. 하이브리드 백필터 시스템 운용시 이에 따르는 분진과 악취에 대한 제거동향을 고찰하였다.
To produce activated carbon fibers, the process is carried out through either physical activation method or chemical activation method. In this study, we present the results regarding the characteristics of activated carbon fibers manufactured under various conditions through the quantitative control of steam. The yield after activation indicates a decreasing trend with the increase in steam quantity and activation time. Additionally, specific surface area characteristics exhibit variations based on activation time and steam flow rate. The SEM analysis results reveal that higher steam flow rates lead to the presence of both mesopores and macropores on the surface of activated carbon fibers (ACF).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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