피치계 탄소섬유로부터 활성탄소섬유를 제조한 후, 이에 대하여 금속를 처리하여 금속-ACFs를 제조하였다. 제조된 금속-ACFs에 대하여 흡착 및 표면특성을 통하여 물리화학적 특성을 제시하였다. BET식으로부터 금속이 처리된 활성 탄소섬유의 비표면적을 구한 결과 Ag-ACF의 경우 136.2~1585$m^2$/g의 범위에, Cu가 처리된 활성탄소섬유에 경우 698.2~896.2$\m^2$/g의 범위에, Ni-ACF의 경우 685.2~898.2$\m^2$/g의 범위에 분포하였다. 또한 $\alpha_s$-법을 사용하여 구한 미세 동공부피는 Ag-ACF에 대하여 0.07~1.2cm^3/g, Cu-ACF에 대하여 0.2~0.3cm^3/g, Ni-ACF에 대하여 0.3~0.7cm^3/g, 의 범위에 분포함을 알 수 있었다. 이와 관련하여 SEM 분석을 통하여 표면성상에 대하여 연구한 결과, 처리된 금속은 섬유표면 주위를 부분적으로 또는 전 범위에 걸쳐서 피복되어 있음이 관찰되었다. 최종적으로 Shake 플라스크법에 의거하여 대장균(E. coli)에 대한 금속-ACFs의 항균특성에 대한 결과로부터 금속의 양이 증가함에 따라 항균효과가 크게 증가함을 알 수 있었다.
The absorption characteristics of powdered activated carbon doped by transition-metal nanoparticles were investigated to enhance the remove efficiencies of $TCOD_{Mn}$ and Color from the flexo-inks wastewater. According to the adsorption dynamics of PAC and MPAC, the optimal dosage of activated-carbon adsorbents was 3 g/L under the reaction conditions of pH6.0, 30 mill of reaction time, 240 rpm of mixing intensity. The removal efficiencies by the optimal dosages were maximized as 19% $TCOD_{Mn}$, 57% Color for PAC and 88% $TCOD_{Mn}$, 95% Color for MPAC. Freundlich indexes of isotherm absorption were estimated as follows: i) For PAC, k=-8.11, 1/n=2.98, r=0.91 in the raw water, and k=0.14, b/n=0.75, r=0.96 in the biological treatment water, ii) For MPAC, k=2.69, 1/n=0.21, r=0.80 in the raw water, and k=0.74, 1/n=1.17, r=0.95 in the biological treatment water. MPAC (Powdered activated carbon doped by transition-metal nanoaprticles) was very effective in the removal of organics from the raw water and biological treatment water, as Freundlich indexes of 1/n for both types of water were estimated less than 2.0.
본 연구에서는 다공성 활성탄소와 금속유기골격체 복합재료 기반의 전극 재료와 "이온젤" 이라고 불리는 고분자 고체 전해질을 이용하여 슈퍼커패시터를 제작 하였으며, 금속유기골격체의 함량에 따른 전기화학적 거동을 관찰하여 보았다. 슈퍼커패시터의 전기화학적 특성은 순환전압전류법(CV), 전기화학적 임피던스 분광법(EIS) 및 전정류 충·방전법(GCD)으로 분석하였으며, 그 결과로, 다공성 활성탄소 대비 금속유기골격체를 0.5 wt% 첨가 하였을 때 가장 높은 전기용량값을 확인 할 수 있었으며, 0.5 wt% 이상의 금속유기골격체의 함유량은 전기화학적 특성 감소에 영향을 주는 것으로 사료되며, 이러한 결과를 바탕으로 제조된 다공성 활성탄소/금속유기골격체 복합재료 기반의 슈퍼커패시터는 다양한 분야에 활용이 가능할 것으로 판단된다.
활성탄소를 가지고 수용액으로부터 전이금속이온을 제거 능력에 대해 시험했다. 탄소의 물리적, 화학적 그리고 액체-상 흡착 특징은 다음의 기준 절차로 수행하였다. Ni(II), Cu(II) 그리고 Fe(III)이온의 제거 연구는 흡착물질의 양, 금속이온 용액의 pH, 배치 모드에서 시간을 다양하게 하여 시도되었다. 평균 흡착 데이터는 Freundlich와 Langmuir로 맞춰졌고 등온 상수는 계산되었다. 다른 세가지 금속 이온의 평균 시간은 결정되었다. pH는 흡착에 있어서 중요한 역할을 하는 것을 발견했다. 이 과정은 흡열반응이었고, 열역학 인자는 계산되었다. 흡착 연구는 이온교환 메커니즘이 작용되는 것을 나타내고 있다.
대나무를 원료로 탄화 및 활성화 온도 $900^{\circ}C$에서 대나무 활성탄을 만들고, 이 대나무 활성탄에 금속 구리와 금속 은을 담지시켜 금속 담지 대나무 활성탄을 제조하였다. 제조된 금속 담지 활성탄의 비표면적 및 세공분포 등의 물리적 특성을 분석하였다. 또한 폐 대나무 활성탄의 재활용을 위하여 대나무활성탄과 NO 기체의 반응 특성 실험을 열중량분석기를 사용하여 반응 온도 $20{\sim}850^{\circ}C$, NO 농도 0.1~1.8 kPa 변화 조건에서 하였다. 실험 결과, 대나무 활성탄 특성 분석에서 구리 담지 대나무 활성탄에서는 구리 담지량이 증가할수록 세공 부피와 표면적이 감소하였다. 비등온과 등온 NO 반응에서는 전체적으로 구리 담지 대나무 활성탄[BA(Cu)]이 대나무 활성탄[BA]에 비하여 반응속도가 향상되는 것을 볼 수 있었다. 그러나 은 담지 대나무 활성탄[BA(Ag)]은 반응이 억제되는 것을 볼 수 있었다. NO 반응에서의 활성화에너지는 80.5 kJ/mol[BA], 48.5 kJ/mol[BA(Cu)], 66.4 kJ/mol[BA(Ag)]로 나타났고, NO 분압에 대한 반응차수는 0.63[BA], 0.92[BA(Cu)]이었다.
In this work, activated carbon fibers (ACFs) were plated with copper metal using electroless plating method and the effects of surface properties and pore structures on chromium adsorption properties were investigated. Surface properties of ACFs have been characterized using pH and acid/base values. BET data with $N_2$ adsorption were used to obtain the structural parameters of ACFs. The electroless copper plating did significantly lead to a decrease in the surface acidity or to an increase in the surface basicity of ACFs. However, all of the samples possessed a well-developed micropore. The adsorption capacity of Cr(III) for the electroless Cu-plated ACFs was higher than that of the as-received, whereas the adsorption capacity of Cr(VI) for the former was lower than that of the latter. The adsorption rate constants ($K_1$, $K_2$, and $K_3$) were also evaluated from chromium adsorption isotherms. It was found that $K_1$ constant for Cr(III) adsorption depended largely on surface basicity. The increase of Cr(III) adsorption and the decrease of Cr(VI) adsorption were attributed to the formation of metal oxides on ACFs, resulting in increasing the surface basicity.
항균 활성이 없는 폴리아크릴로나이트릴계 활성 탄소 섬유에 항균 활성을 부여하기 위해 반응성이 큰 전이금속인 구리를 전해도금 방식으로 도입시켜, 활성 탄소 섬유의 항균 활성 및 기공 특성에 미치는 영향을 고찰해 보았다. 항균 활성 시험은 병원성 제균으로서 그람 양성균인 황색 포도상 구균 (Staphylococcus aureus)과 비병원성의 그람 음성균인 대장균 (Klebsiella pnemoniae)을 대상으로 그 효과를 측정하였으며, 활성 탄소 섬유의 기공 특성은 BET식, Boer의 t-plot, 그리고 H-K식을 이용하여 확인하였다. 도입되는 구리의 양이 많아질수록 활성 탄소 섬유의 비표면적, 총 기공 부피, 미세기공 부피 등이 감소되는 것이 관찰되었으며, 반면 항균 활성은 S. aureus 및 K. pnemoniae에서 증가되었다.
The purpose of this research is to evaluate the adsorption capacity of casts for heavy metals. The casts were excreted by earthworm, Lumbricus rubellus, after having eaten the paper sludge. Various batch experiments on adsorption were performed to compare cast and activated carbon. The pH increase in solution due to extractives from cast was 1.3 and the cation exchange capacity which implies adsorption capacity for solubles is greater on activated carbon than on cast. According to the results of batch experiment, the removal rates of Pb, Cu, Cr, Zn using the activated carbon and casts as adsorbent were 98%, 93%, 94%, 89%, 82% and 95%, 90%, 88%,80%, 66%, respectivity, and this removal were achived less than 90 minutes. It can be said that casts is so good adsorbent as activated carbon is, although adsorption carbon was found to be some large than those of casts through Freundlich isotherm applied for adsorption of soluble. As a result on the experiment of isothermic adsorption from the mixed component solution in the batch, the order of preferable elements in heavy metal adsorption was found to be Pb>Cd>Cu>Cr>Zn on activated carbon, respectively.
오존으로 상수처리시 생성되는 소독부산물로써 독성이 강한 브롬산염을 철, 구리, 은 첨착활성탄을 이용하여 제거할 목적으로 회분식과 연속식으로 실험하였다. 활성탄 주입량별 브롬산염 제거 실험에서 각각의 활성탄을 0.1, 0.3, 0.5, 1.0 g씩 주입하여 240분 반응시킨 결과 브롬산염의 제거량은 주입량에 비례하였다. 그리고 산 처리한 활성탄을 사용할 때에는 브롬산염 제거 효율이 약 20%정도 증대되었다. 철, 구리, 은 첨착활성탄은 일반 활성탄보다 약 $30{\sim}50%$ 정도 제거 효율이 좋았으며 특히 철 첨착활성탄은 브롬산염을 약 92%제거하였다. 일반 활성탄을 이용하여 브롬산염을 제거하였을 경우 약 $0.02{\sim}0.45mg\;{BrO_3}^-/g$ AC이였지만 철, 구리, 은 첨착활성탄은 약 $0.9{\sim}1.5mg\;{BrO_3}^-/g$이었다. 연속식 칼럼 반응에서 브롬산염 유입량을 $15.6{\sim}46.8mL/min$으로 변화시켜 EBCT를 1, 2, 3 분으로 실험한 결과 96, 180, 252 시간에서 파과 현상을 보였다.
Tanaike, Osamu;Futaba, Don N.;Hata, Kenji;Hatori, Hiroaki
Carbon letters
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제10권2호
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pp.90-93
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2009
The excellent and characteristic capacitor performance of pure single-walled carbon nanotubes (SWNTs), which differ from conventional activated carbon electrodes, is reported. SWNTs with little bundling showed higher specific capacitance than activated carbons. High operating voltage can be expected for pure SWNTs without metal contamination and graphene edge structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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