The Preparation of Low Cost Activated Carbon Fibers for Removal of Volatile Organic Chemicals and Odor

저가 탄소섬유를 이용한 악취제거 기술 개발

In this study, two kinds of activated carbon fibers were prepared from PAN-based stabilized fibers by physical activation with steam. The variations in specific surface area, amount of iodine adsorption and pore size distribution of the activated carbon fibers after the activation process were discussed. The activated carbon fibers were prepared by two different methods, namely a 1- and 2-step method. For the 2-step method, carbonization of fibers in $N_2$ atmosphere was carried out to make carbon fibers and then activated by steam. In normal two step steam activation, BET surface area of about $1019m^2/g$ was obtained in the study. In the 1-step steam activation process, the carbonization and activation were simultaneously carried out. In the one step steam activation, BET surface area of $1635m^2/g$ was obtained after heat-treatment at $990^{\circ}C$. However, nitrogen adsorption isotherms for oxidized PAN based activated carbon fibers that were prepared by both methods were type I in the Brunauer-Deming-Deming-Teller (BDDT) classification even though they have different BET surface areas, amounts of iodine adsorption and pore size distributions.

본 연구에서는 PAN계 안정화섬유를 원료로 하여 수증기를 이용한 물리적 활성화에 의해 여러 등급의 활성탄소섬유를 제조하고, 비표면적, 요오드 흡착량, 미세구조, 세공구조 등을 측정하여 제조조건에 따른 그 특성변화를 고찰하였다. 수증기를 이용한 물리적 활성화에서 기존의 탄화과정과 활성화과정의 2단계를 이용한 공정과, 탄화공정과 활성화 공정을 동시에 수행하는 1단계 활성화과정을 비교함으로써 저가로 활성탄소섬유를 제조할 수 있는 제조방법을 연구하였다. 2단계 법에서는 안정화 섬유를 $900^{\circ}C$에서 탄화한 후 이를 다시 $900^{\circ}C$에서 활성화하는 방법으로 $1019m^2/g$의 비표면적을 갖는 활성탄소섬유를 얻었으나 1단계 방법에서는 $900^{\circ}C$에서 $1636m^2/g$의 비표면적을 갖는 활성탄소섬유를 제조하였다. 이들 활성탄소섬유 사이에는 비표면적, 요오드 흡착력, 기공분포 등이 서로 차이가 있음에도 불구하고, Brunauer-Deming-Deming-Teller(BDDT)에 의한 분류에서는 제I형을 나타내는 공통점도 가지고 있었다.