椰殼活性炭吸附性能檢測項目,椰殼活性炭碘值含義活性炭指標
碘值
碘值是指活性炭在0.02N 12/KL水溶液中吸附的碘的量。碘值與直徑大于10A 的孔隙表面積相關聯, 碘值可以理解為總孔容的一個指示其器。
糖蜜值
糖蜜值是測量活性炭在沸騰糖蜜溶液的相對脫色能力的方法。糖蜜值被解讀為孔直徑大于28A的表面積。因為糖蜜是多組分的混合物,必須嚴格按照說明測試本參數。糖蜜值是用活性炭標樣和要測試的活性炭的樣品處理糖蜜液,通過計算過濾物的光學密度的比率而得。
堆積重
堆積重是測量特定量炭的質量的方法。通過逐漸把活性炭添加一個有刻度圓桶內至100cc,并測量其質量。該值被用于計算填充特定吸附裝置所需活性炭數量。簡單地說,堆積重是活性炭每單位體積的重量。
顆粒密度
顆粒密度是每單位體積顆粒炭的重量,不包括顆粒以及大于0.1mm裂隙間的空間。顆粒密度是用水銀置換來測定的。
四氯化碳
四氯化碳值是總孔容的指示器,是用飽和的零攝氏度的CCI4氣流通過25度的炭床來測量的。在規(guī)定的時間間隔內,測量被吸附的CCI4的重量直到樣品的重量變化可以忽略不計為止。
亞甲藍
亞甲藍值是指1.0克炭與1.0 mg/升濃度的亞甲藍溶液達到平衡狀態(tài)時吸收的亞甲藍的毫克數。
硬度
硬度是測量活性炭機械強度的指標。重量的改變,用百分比表示。更確切地講,硬度值是指顆?;钚蕴吭赗O-TAP儀器中對鋼球衰變運動的阻力。在炭與鋼球接觸過以后,通過利用篩子上的炭的重量來計算硬度值。
磨損值
磨損值是測量活性炭的耐磨阻力的指標。該實驗測量MPD的變化,通過百分比來表示。顆粒活性炭的磨損值說明顆粒在處理過程中降低顆粒的阻力。它是通過在RO_TAP機器中將炭樣品和鋼球接觸,測定最終的顆粒平均直徑與原始顆粒的平均直徑的比率來計算的。
丁烷值
丁烷值是飽和空氣與丁烷在特溫度和特定的壓力下通過炭床后,每單位重量的活性炭吸附的丁烷的量。
灰分
活性炭中包含無機物,通常是鋁和硅。灰分是研磨成粉狀的碳在954攝氏度時燃燒3個小時的剩余殘渣。從技術角度看,灰分是活性炭礦物氧化物的組分。通常定義為在一定量的樣品被氧化后的重量百分比。
水分
水分是測量碳所含水的多少。用Dean-Stark trap和冷凝器,在二甲苯溶液中煮沸活性炭來測量水分。為了測試水分,水被冷凝和截留在待測定臂狀容器內。活性炭的水含量也可以通過在150攝氏度下烘干3小時后活性炭重量上改變來測定。水分是活性炭中被吸附的水的重量的百分比。
活性炭應用研究越來越受重視(1)?;钚蕴孔鳛闅庀嗪鸵合辔椒蛛x領域的傳統(tǒng)吸附劑已應用了許多年。但關于它對特定吸附質的有效孔問題,雖經多年爭論,目前仍無統(tǒng)一認識。
有效吸附孔概念的提出,是基于如下的理論認識:在吸附分離技術實際應用時,活性炭對特定吸附質的富集實際處于動態(tài)過程中,孔寬度小于吸附質臨界分子直徑的那部分孔隙是無效孔,過寬的孔隙實際上只起到擴散通道的作用。只有孔寬度≥吸附質臨界分子直徑,≤特定尺寸的某一范圍的孔隙才能吸持吸附質,是該吸附質的有效吸附孔。動態(tài)吸附平衡量表征了有效吸附孔的孔容積。
我們在活性炭變壓吸附分離苯的工藝研究中,發(fā)現靜態(tài)吸附法得到的孔分布結果可以與某些常規(guī)檢測數據很好地關聯,從而得到活性炭對某些特定吸附質有效吸附孔的孔徑分布范圍,似可用以指導活性炭的應用研究,尤其是用于特種活性炭吸附劑的孔分布設計。
1、活性炭樣品的制備和檢測
選用新華牌DX09活性炭,用小型活化爐在880~920℃水蒸汽深度活化?;罨潭瓤刂疲涸谠璂X09炭基礎上再燒失45~50%wt.,總計獲得深度活化的TDX09炭樣品2.4kg。深度活化前后炭樣分別編號為AC和ACT。
用麥克公司Micromeritics ASAP 2000M型自動吸附儀測定試樣的BET表面積,并用密度函數法(DFT法)數據處理軟件獲得試樣的DFT微分孔寬分布。
炭樣的亞甲基藍吸附值、碘吸附值和四氯化碳吸附率的測定分別按GB/T7702.6-1997,GB/T7702.7-1997,GB/T7702.13-1997進行。
2、結果與討論
2.1 深度活化前后炭樣分析結果
樣品的SBET、DFT法表面積、孔容積、碘值、亞甲基藍值和四氯化碳吸附率檢測數據見表1。樣品DFT法孔隙寬度(以下稱為孔徑)~微分孔容見圖1和圖2。
表1 樣品性能及孔結構檢測結果
樣號 碘吸附值 mg/g
亞甲藍吸附值 mg/g
CCl4吸附率 %
SBET m2/g
DFT總孔容 cm3/g
DFT總比表面積 m2/g
AC 962 165 66 1006.79 0.4509 729.92
ACT 1249 192 104 1192.06 0.7609 847.85
2.2 深度活化前后活性炭孔徑分布的變化
從圖1中分別量取、分段計算深度活化前后各孔徑范圍的微分峰累積面積,核算各孔徑區(qū)段的累積微分孔容值,處理結果見表2和表3。
關于用DFT法描述活性炭狹縫型孔結構的準確性,已被我們的研究工作證實,文獻(2)(3)中已有詳細論述。從表2數據可以看出,深度活化使活性炭0.5~1nm范圍的微孔孔容減小了26.45%,1~50nm范圍的孔隙容積增大,尤其是孔徑3~4nm的過渡孔孔容增加了四倍多。可見,煤質活性炭深度活化時,擴孔速度最快的是孔徑3~4nm的過渡孔,其次是孔徑4~50nm之間的過渡孔。
表2 各孔徑區(qū)段微分孔容積數據處理結果
孔徑范圍
Nm 炭樣AC 炭樣ACT (△V2-△V1)/△V1×100
微分峰面積
△S1,mm2 微分孔容積
△V1,cc/g 所占份額
% 微分峰面積
△S2,mm2 微分孔容積
△V2,cc/g 所占份額
%
0.5~1.0 656.84 0.1520 32.07 384.54 0.1118 13.69 -26.45
1.0~1.4 407.16 0.0943 19.88 426.16 0.1239 15.17 31.39
1.4~3.0 712.68 0.1650 34.80 1112.80 0.3235 39.61 96.06
3~4 116.16 0.0269 5.67 473.60 0.1377 16.86 411.90
4~10 112.00 0.0259 5.47 292.88 0.0851 10.42 228.57
10~50 43.12 0.0100 2.11 119.44 0.0347 4.25 247.00
總計 2047.96 0.4741 100.00 2809.42 0.8167 100.00
0.5~0.6 62.20 0.0144 29.93 0.0087
1.0~1.05 78.00 0.0181 72.40 0.0210
1.05~2.0 616.85 0.1428 575.85 0.1674
1.4~2.0 320.09 0.0741 270.04 0.0785
2.0~2.8 309.72 0.0717 633.99 0.1843
說明:表2中△V1=0.5mm·△S1·0.0004630cc/(g·mm),其中0.5mm為圖1中微分單峰間距的一半,0.0004630cc/(g·mm)為圖1中縱座標的分度平均值;
△V2=0.5mm·△S2·0.0005814cc/(g·mm),其中0.0005814cc/(g·mm)為圖2中縱座標的分度平均值。
表3 按孔隙分類法的數據統(tǒng)計結果
分類法 孔隙類別 孔隙直徑
nm AC樣品 ACT樣品 (△V2-△V1)/△V1×100
△V1
cc/g 所占份額
% △V2
cc/g 所占份額
%
杜比寧
分類法 微孔 <1.4 0.2463 51.95 0.2357 28.86 -4.30
次微孔 1.4~3.0 0.1650 34.80 0.3235 39.61 96.06
過渡孔 3.0~400 0.0628 13.25 0.2575 31.53 310.03
IUPAC
分類法 微孔 <2.0 0.3129 66.00 0.3002 36.76 -4.06
過渡孔 2.0~50 0.1612 34.00 0.5165 63.24 220.41
由表3得知,不論采用哪種活性炭孔隙分類方法,得到的結論都是相同的——深度活化可使煤質活性炭的過渡孔得以明顯發(fā)展。在以下的討論中,孔隙分類仍采用習慣分類即杜比寧分類法。
2.3 活性炭對碘、亞甲藍和四氯化碳的有效吸附孔范圍
在活性炭生產中,我們常通過測試產品對碘和亞甲藍的吸附值來評價該產品的液相吸附能力;通過測試產品對四氯化碳(或苯)蒸氣的吸附率來評價該產品的氣相吸附能力。
前面已提到,活性炭對特定吸附質的最小有效吸附孔徑與該吸附質的臨界分子直徑相當。有效吸附孔徑的上限值如何確定?已有文獻(4)指出,特定吸附質在活性炭孔隙中的最大吸持量等于該吸附質在有效吸附孔隙中的充填體積,亦即等于有效吸附孔的累積微分孔容值。故可認為:
(△V2-△V1)/△V1=(α2-α1)/α1即有:△V2/△V1=α2/α1
其中α1和α2分別為深度活化前后吸附質在活性炭中的吸附量。鞏義市億洋凈水材料廠電話:0371-69599709
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