[98호] 고도처리의 소재산업(16)

 

 

 

활성탄의 처리와 함침

 

 

많은 회사에서는 염산 같은 산으로 세척하고 이어서 물로 씻어서 약간의 무기불순물을 제거함으로써 저 회분 활성탄을 생산한다. 리그노 셀룰로오스 타입의 원료(호두 각, 과일 씨 등)의 경우에는 이 단순한 처리로 많은 응용이 가능하도록 1wt%까지 적게 회분을 감소할 수 있다. 어떤 특별한 경우에는 불균질 촉매의 담체로서 또는 정밀 화학이나 식․의약품을 제조하는 경우에는 세척을 더 철저히 하고 더욱 정밀한 절차를 요구한다.

 

 

앞서 언급한 것과 같이 활성탄의 표면화학적 성질이 흡착 공정에 중요한 역할을 하기 때문에 역시 활성탄의 표면화학을 적당히 개질하기 위해 부가적인 처리를 실시한다. 산소 표면그룹을 개질하기 위해서는 몇 가지 선택 사양이 있는데, 그 중 다음 두 가지가 가장 중요하다.

 

 

(1) 공기, 질산, 과산화수소 등으로 산화시켜 산소그룹의 수를 증가시키는 것이고, 산화제의 선택은 주로 수율 감소와 도입하려는 산소그룹의 종류를 고려한다.

 

 

(2) 고온, He 분위기에서 열처리하거나 저온, 수소분위기에서 열처리하여 부분적으로 혹은 전체적으로 산소표면그룹을 제거한다. 처리 정도는 탄소표면에 남는 산소 그룹의 양과 종류에 달려 있다.

 

 

활성탄의 또 다른 표면개질은 특히 염소와 브롬을 가지고 할로겐화 함으로써 생성될 수 있다. 이것은 일반으로 할로겐-탄소 표면구조를 탄소 불포화 점(sites) 또는 화학흡착된 수소의 교환에 의해서 형성시키는 것이 가능하다. 따라서 이런 화학종(化學種)은 완전히 표면성질과 탄소의 표면반응을 개질할 수 있다. 그래서 야자각, 숯의 염소화에 의한 Cl-C 표면복합물은 탄소의 표면산성을 변하지는 않았지만, 비교적 낮은 상대압에서도 흡착량을 증가시킨다는 것이 확인되었다.

 

 

활성탄의 다른 표면 개질은 S 증기나 H2S, SO2 등을 한 가지 또는 건조 NH3와 함께 처리함으로써 S-C 및 N-C 표면 복합물이 형성된다. 이런 표면 복합물은 활성탄의 표면 거동을 역시 개질한다.