일반기술

킬레이트 관능기가 도입된 고기능성 활성탄소섬유 및 이의 표면처리방법

*원리 및 구성본 발명은 킬레이트 관능기를 도입하여 중금속 흡착능을 향상시킨 고기능성 활성탄소섬유 및 이의 표면처리 방법에 관한 것이다.*배경 - 산업이 급속히 발전함에 따라 자연환경의 오염이 심각한 문제로 대두되고 있는 가운데, 특히 공장폐수나 생활하수에 존재하는 중금속은 먹이사슬을 거치면서 축적되어 인간에게 심각한 문제를 야기하고 있다. 이러한 중금속 흡착제 중에 하나인 활성탄소섬유는 기공구조가 거의 미세기공으로 이루어져 그 흡착 표면적이 넓어 흡착 용량이 크고, 내부 기공이 모두 외부표면으로 직접 연결되어 있어서 흡착 속도가 빠르고 가공이 용이하여 흡착제로서 유용한 소재로 각광받고 있다. - 흡착제는 크게 물리적 흡착제와 화학적 흡착제로 나눌 수 있다. 물리적 흡착제로는 활성탄이나 제올라이트 등이 주로 사용되고 있는데, 이들은 가격이 저렴하고 사용이 간편하지만 암모니아 가스, 황화수소, 질소산화물 등과 같은 유해가스 성분에 대한 흡착능력이 낮고 대부분 입상으로 성형 가공면에서 한계가 있다. 따라서, 이러한 단점을 보완하기 위해 흡착제 등에 관능기를 도입하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.*종래기술기존의 중금속 흡착의 방법은 일반적으로 화학적 침전, 응집, 이온교환, 용매추출, 역삼투, 그리고 생물학적 처리 등을 이용하여 중화시키거나 또는 금속 수화물로 침전시켜 중금속을 제거하고 있으며, 활성탄, 실리카겔, 석영 혹은 수화된 금속 산화물 등을 이용한 금속 이온의 흡착에 대한 실험들도 수행되고 있다. 이 중 활성탄 흡착법이 제거 효율이나 경제적인 면에서 가장 효율적인 방법으로 이용되어 왔으나 활성탄의 형태가 입상이나 분말상으로 제한된 비표면적과 넓은 세공분포로 인해 미량의 흡착 분리나 다성분 혼합물의 선택 흡착에 한계가 있을 뿐만 아니라 흡착설비가 대형화되고 장치 운전시 편류 현상과 급격한 압력 손실이 발생하는 단점이 있다.*제조방법 상의 특징본 발명은1) 활성탄소섬유를 불소 표면처리 하여 표면상에 라디칼을 생성시키는 단계;2) 생성된 라디칼을 반응 개시점으로 하여 활성탄소섬유에 반응성 단량체를 도입하여 그래프트 중합반응시키는 단계; 및 3) 그래프트 중합된 활성탄소섬유에 킬레이트 관능기를 도입하는 단계를 포함한다. *특징 및 장점1)간단하면서도 단시간의 불소 표면처리로 라디칼이 생성됨.2)그래프트 중합반응 및 킬레이트 관능기 도입으로 활성탄소섬유의 높은 비표면적은 그대로 유지하면서 중금속 흡착능은 향상됨.3)고기능성 흡착제로 유용.