수처리를 위해 활성탄을 선택하는 방법

활성탄이란 무엇입니까?

활성탄은 탄소-를 함유한 원료로 만든 미결정 탄소 소재의 일종입니다. 검은색 외관, 고도로 발달된 내부 기공 구조, 큰 비표면적 및 강력한 흡착 능력을 특징으로 하며 흡착제, 촉매 또는 촉매 담체로 널리 사용됩니다.

활성탄은 원료에 따라 목재{0}}계 활성탄, 견과류껍질 활성탄, 동물뼈/혈액 활성탄, 광물-계 활성탄, 합성수지 활성탄, 고무/플라스틱 활성탄, 재생활성탄 등으로 분류됩니다. 견과류껍질 시리즈 중,수처리용 코코넛 껍질 활성탄풍부한 미세 기공과 안정적인 수처리 성능이 돋보입니다. 물리적 형태에 따라 분말형, 입상, 불규칙 입상, 원통형, 구형, 섬유상 활성탄으로 구분됩니다. 많은 수처리 프로젝트는 입상 유형을 채택하고 수행합니다.입상 활성탄 정수 여과유기오염물질과 채도를 효율적으로 제거합니다.

활성탄은 정수, 금 추출, 설탕 탈색, 의약품 주입 정제, 혈액 정화, 공기 정화, 개인 안전 보호 등 거의 모든 국가 경제 부문과 일상 생활 시나리오를 포괄하는 매우 광범위한 응용 분야를 자랑합니다.

 

 

활성탄의 조성 및 제조

활성탄 소재는 특수 처리를 거쳐 가공된 비정질 탄소를 말합니다. 비표면적이 크고, 기체 및 액체상의 무기/유기 물질과 콜로이드 입자에 대한 흡착 능력이 우수합니다. 주요 품종으로는 활성탄(AC)과 활성탄섬유(ACF)가 있습니다.

고성능-흡착제로서 뛰어난 성능은 독특한 표면 구조적 특성과 표면 화학적 특성에서 비롯됩니다. 활성탄은 안정된 화학적 성질, 높은 기계적 강도, 산/알칼리/내열성, 물 및 유기용제에 대한 불용성, 재활용성 등의 특징을 가지고 있습니다. 그것은 화학 산업, 환경 보호, 식품 가공, 야금, 제약 정제, 군사 화학 보호 및 기타 분야에서 널리 채택되었습니다. 현재 변형 활성탄은 폐수 처리 및 대기 오염 제어에 광범위하게 적용되어 환경 개선에 대한 유망한 전망을 보여줍니다.

활성탄의 80%-90% 이상이 탄소 원소로 구성되어 있어 소수성 흡착 특성을 갖습니다. 탄소 외에도 두 가지 유형의 불순물이 포함되어 있습니다.

• 화학적으로 결합된 원소: 주로 산소와 수소. 이러한 잔류물은 불완전한 탄화 또는 활성화 중에 탄소 표면에 화학적으로 결합된 외부 비-탄소 원소로 인해 남아 있습니다. 예를 들어, 증기 활성화 시 표면 산화가 발생합니다.
• 회분 함량: 활성탄의 무기 분율.

석탄, 목재, 코코넛 껍질, 호두 껍질, 살구 껍질, 대추 껍질 등 거의 모든 탄소-가 풍부한 유기 물질은 활성탄의 원료가 될 수 있습니다. 이러한 탄소질 공급원료는 고온 및 특정 압력 하에서 활성화로 내부에서 열분해를 통해 활성탄으로 전환됩니다. 활성화 과정에서 거대한 비표면적과 복잡한 기공 네트워크가 점차 형성되어 흡착 반응이 일어납니다. 기공 크기는 큰 분자가 자신의 분자 크기보다 작은 기공에 들어갈 수 없기 때문에 활성탄에 선택적 흡착 성능을 부여합니다. 일반적인 견과류-껍질 제품으로서,수처리용 코코넛 껍질 활성탄코코넛 껍질을 증기 활성화하여 제조되며,{0}}미량 유기물 제거에 이상적인 잘 발달된 미세 기공을 형성합니다.

활성탄은 고온 탄화 및 탄소-기반 공급원료의 활성화를 통해 생산되는 소수성 흡착제입니다. 풍부한 미세 기공은 매우-큰 비표면적을 부여하여 2차 유출수에서 색, 냄새, 대부분의 유기 오염 물질 및 특정 무기 물질(독성 중금속 포함)을 효과적으로 제거할 수 있습니다.

 

활성탄의 작동 원리

 

1. 여과 원리

활성탄 필터는 물 속의 부유 오염물질을 차단하고, 갇힌 부유 고형물이 탄소 입자 사이의 빈 공간을 채웁니다. 필터층의 기공 크기와 다공성은 탄소 입자 크기가 증가함에 따라 확장됩니다. 더 거친 활성탄은 부유 물질 저장을 위한 더 넓은 공간을 제공하여 여과 용량, 먼지 보유 용량 및 총 오염 물질 차단 용량을 향상시킵니다. 전체 동작 로직입상 활성탄 정수 여과물리적 차단과 표면 흡착의 이중 메커니즘에 의존합니다.

기공이 클수록 부유 고형물이 더 낮은 탄소층으로 더 깊이 침투할 수 있습니다. 필터 두께가 충분하면 더 많은 오염물질을 포집할 수 있어 중간층과 바닥층의 차단 성능을 최대한 발휘하고 시스템의 전체 오염물질 보유 용량을 높일 수 있습니다.

이론적으로 부유물질 차단 능력은 활성탄의 전체 표면적에서 비롯됩니다. 낮은 유속에서는 스크리닝이 여과를 지배합니다. 높은 유속에서는 탄소 입자의 표면 흡착이 주도됩니다. 탄소 입자의 전체 표면적이 클수록 물 속의 부유 물질에 대한 접착력이 더 강해집니다.

 

2. 흡착원리

활성탄과 오염 물질 분자 사이의 분자간 힘에 따라 흡착은 물리적 흡착과 화학적 흡착(활성 흡착이라고도 함)의 두 가지 범주로 분류됩니다.

• 물리적 흡착: 반 데르 발스 힘 또는 정전기적 인력에 의해 구동됩니다. 흡착강도는 주로 탄소의 물리적 특성에 따라 달라지며 화학적 조성에는 거의 영향을 받지 않습니다. 반데르발스 힘은 약하고 응축과 유사하게 오염물질에 구조적 변화를 거의 일으키지 않습니다. 오염물질은 물리적 흡착 후에도 원래의 화학적 특성을 유지합니다.
• 화학 흡착: 화학 결합에 의해 구동되며, 오염 물질 분자에 대한 심각한 구조적 변화를 수반하는 화학 반응과 유사합니다. 이는 약한 분극보다는 전자 공유 또는 전달을 포함하며 되돌릴 수 없는 과정입니다. 물리적 흡착과 화학적 흡착의 근본적인 차이점은 흡착 결합을 형성하는 힘에 있습니다.

흡착은 오염 물질 분자가 자유 에너지가 감소된 고체 표면에 부착되어 흡착 열을 방출하는 발열 과정입니다. 발산력은 물리적 흡착과 화학적 흡착 사이의 흡착 열, 속도, 활성화 에너지, 온도 선택성, 흡착층 수량 및 흡착 스펙트럼의 차이를 초래합니다.

활성탄 흡착 기술은 수십 년 동안 제약, 화학, 식품 산업의 정제 및 탈색에 적용되어 왔으며 1970년대부터 산업 폐수 처리에 채택되었습니다. 실제 생산을 통해 물속의 미량 유기오염물질에 대한 탁월한 흡착 성능을 검증하고, 인쇄염색, 염료, 식품가공, 유기화학폐수 등에 탁월한 처리효과를 제공합니다. 합성 염료, 계면활성제, 페놀, 벤젠, 유기염소, 살충제 및 석유화학 제품을 포함하여 BOD 및 COD로 대표되는 유기물을 고유하게 제거합니다. 따라서 활성탄 흡착은 산업 폐수의 주류 2차 및 3차 처리 공정 중 하나가 되었습니다.

흡착은 표면 장력 및 표면 에너지 변화와 관련된 느린 계면 현상입니다. 두 가지 추진력이 흡착을 유발합니다. 즉, 소수성 물질에 대한 물 용매의 반발력과 고체 흡착제와 용질 사이의 친화력 인력입니다. 폐수 흡착은 일반적으로 두 가지 힘이 결합된 효과입니다.

흡착능력은 활성탄의 비표면적과 기공구조에 의해 직접적으로 결정됩니다. 탄소 종류는 폐수의 특성에 따라 수질검사를 통해 선정되어야 합니다. 풍부한 전이 기공을 가진 탄소는 인쇄 및 염색 폐수에 선호됩니다. 기타 영향을 미치는 요인은 다음과 같습니다.

• 회분 함량: 회분 함량이 낮을수록 흡착 성능이 향상됩니다.
• 흡착물 분자 크기와 탄소 기공 직경 간의 일치 정도: 크기가 더 가까울수록 흡착이 촉진됩니다.
• 흡착 농도: 특정 농도 범위 내에서 흡착 용량이 증가합니다.
• 수온 및 pH 값: 수온이 상승하면 흡착 능력이 감소합니다.

 

 

활성탄의 성질

 

1. 흡착성

활성탄 흡착은 다공성 탄소 표면에 오염물질을 포집하여 수용성 유기물, 합성세제, 미생물, 바이러스, 부분 중금속을 제거하는 동시에 탈색, 탈취, 공기 정화를 실현합니다.

활성탄은 표면적이 크고 내부에 미세한 모세관 기공이 있는 작은 탄소 과립으로 구성됩니다. 모세혈관은 강력한 흡착 능력을 가지고 있습니다. 탄소 표면과 기체/액체 불순물이 완전히 접촉하면 흡착 및 정화가 이루어집니다.

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2. 화학적 성질

활성탄은 기공 구조와 화학적 조성에 의해 공동으로 결정되는 물리적, 화학적 흡착에 의존합니다.

탄소 외에도 활성탄에는 카르보닐, 카르복실, 페놀, 락톤, 퀴논 및 에테르 그룹을 포함하여 화학적으로 결합된 산소 및 수소 작용기가 소량 포함되어 있습니다. 표면 산화물 및 복합체는 원료 파생물이나 활성화 중 및 활성화 후 공기/증기와의 반응에서 파생됩니다. 표면 황화물과 염화물도 때때로 형성될 수 있습니다. 원료의 미네랄은 활성화 과정에서 회분으로 농축되며, 주로 탄산염, 인산염과 같은 알칼리 및 알칼리 토금속 염입니다.

 

3. 기계적 성질

• 입자 크기: 유지된 질량을 계산하기 위해 표준 체 스크리닝을 통해 측정하고 입자 크기 분포 분석을 위해 각 체를 통과했습니다.
• 겉보기 벌크 밀도: 내부 기공 부피 및 입자 간 공극 부피를 포함한 단위 부피당 활성탄의 질량-
• 입자 밀도: 내부 공극 부피는 포함하지만 입자 간 공극 부피는 제외된 단위 부피당 활성탄의-질량입니다.
• 경도: 단편화에 대한 저항성.
• 내마모성: -마모 방지 성능.

기계적 특성은 적용 효과에 직접적인 영향을 미칩니다. 밀도는 탱크 부피를 결정합니다. 분말 미세도는 여과에 영향을 미칩니다. 세분화된 탄소 크기 분포는 유체 저항과 압력 강하를 제어합니다. 단편화 저항은 서비스 수명과 폐탄소 재생 효율에 영향을 미칩니다.

 

활성탄의 분류

 

1. 원료별

• 목재-기반 활성탄
• 동물의 뼈/혈액 활성탄
• 미네랄-기반 활성탄
• 기타 원료 활성탄
• 재생활성탄

 

2. 제조공정별

• 화학적 활성탄(Chemical Carbon)
• 물리적 활성탄(물리적 탄소)
• 결합된 화학적-물리적/물리적-화학적 활성탄

 

3. 물리적 형태별

분말 활성탄, 입상 활성탄, 불규칙 입상 활성탄, 원통형 활성탄, 구형 활성탄 및 기타 특수-형 활성탄.

 

4. 기공 크기별

• 거대 기공: 기공 직경이 1000Å 이상
• 과도 기공: 기공 직경 20 ~ 1000 Å
• 미세기공: 기공 직경 20Å 이하 미세기공은 활성탄 비표면적의 대부분을 차지합니다.

 

5. 원료 카테고리별

• 목재{0}} 기반 활성탄: 우드 칩, 숯 등으로 제조됩니다.
• 견과껍질활성탄 : 코코넛껍질, 호두껍질, 살구껍질 등으로 제조됩니다.
• 석탄{0}}기반 활성탄: 갈탄, 이탄, 역청탄, 무연탄 등으로 제조됩니다.
• 석유{0}}기반 활성탄: 예: 피치-기반 피치로 만든 구형 활성탄
• 재생활성탄 : 재활성화된 폐탄소

 

이러한 유형의 활성탄은 물리적 및 화학적 활성화 과정을 결합하여 고품질의 숯과 목재 칩을 정제합니다. 흑색 화약으로 무독성, 무취이며-공극이 잘 발달되어 있고 수질에 유해한 수용성-물질이 없습니다. 강력한 흡착력, 탁월한 탈색성, 빠른 여과 속도가 특징입니다. 액상에서 크고 작은 분자의 유해물질을 효과적으로 흡착하며 생활하수, 화학폐수, 의료폐수, 도시폐수 및 기타 수역에 널리 적용되며 탈색, 탈취 및 COD 감소에 탁월한 성능을 발휘합니다.

 

 

고품질 활성탄의 특성-

프리미엄 활성탄은 큰 흡착 용량, 긴 사용 수명, 높은 기계적 강도, 낮은 회분 함량, 쉬운 역세 및 안정적인 유출수 품질을 특징으로 합니다. 이상한 냄새를 제거하고 채도를 개선하며 염소, 페놀, 수은, 납, 비소, 염화물, 세제, 살충제 및 화학 비료를 포함한 독성 수질 오염 물질에 대한 높은 제거율을 달성합니다.

 

핵심 기술 지표

• 입자 크기(10~24 메쉬, 2.0~0.8mm): 95% 이상 참고: 입자가 작을수록 비표면적이 더 크고 흡착력이 향상되지만 손실과 먼지가 더 많이 발생합니다.
• 요오드가: 1000 mg/g 이상 참고: 요오드가가 높을수록 흡착력이 강함을 나타냅니다.
• 비표면적: 1000-1200m²/g 참고: 1g의 활성탄은 1000m2의 기공벽 면적으로 펼쳐집니다. 흡착 성능은 기공 발달 정도에 따라 달라집니다.
• 메틸렌블루 탈색력 : 10 mL/g 이상 주 : 탈색능력을 나타냄.
• 내마모성: 95% 이상 참고: 내마모성이 높을수록 탄소 품질이 우수하다는 의미입니다.
• 건조 감량: 10% 이하 참고: 수분 함량을 나타냅니다. 값이 낮을수록 품질이 좋아집니다.
• 점화 잔류물(회분 함량): 3% 이하 참고: 회분 함량이 낮을수록 품질이 우수함을 의미합니다.
• 부피 밀도: 0.48–0.55 g/mL 참고: 일반적으로 부피 밀도가 낮을수록 흡착 용량이 더 강력해집니다.

 

끝까지 읽어주셔서 정말 감사드립니다! 귀하는 수처리에 활성탄을 적용하는 방법에 대해 어느 정도 이해하셨을 것입니다. 27년간의 활성탄 생산 경험을 보유한 회사로서 고객이 선택할 수 있는 다양한 수처리용 활성탄 제품을 제공합니다. 언제든지 편하게 연락주시면 24시간 온라인 서비스를 제공해 드리겠습니다.

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