煤基（煤质）活性炭的质量检测

 

       由于煤基活性炭产品种类繁多，用途各异，质量差异较大，因此对其进行物理性能、吸附性能和表面结构的检测，对指导煤基活性炭的生产和应用是非常重要的。目前除常规检测方法已比较完善外，随着活性炭产品研发的不断深入，特殊用途的新型活性炭检测方法也正在制定中。

目前，我国在活性炭的生产和销售中主要采用以下几种检测标准：

GB（中华人民共和国国家标准）：《煤质颗粒活性炭试验方法》（GB／T 7702-2008）是在GB／T 7702.1～7702.22-1997基 础上进行部分修订而制定的现行标准，主要用于气相吸附和液相吸附领域，包括对活性炭的物理性能、吸附性能和表面结构的相关检测方法。

ASTM（美国材料与试验协会）：该试验方法可以作为世界性的活性炭试验标准，其中用液相等温线法测定活性炭吸附量的标准方法是脱除水中污染物和表面活性剂等杂质的zui基本方法。另外，ASTM标准还包含对活性炭水溶物的测定方法和活性炭丁烷活性及工作容量的检测方法。

JIS（日本工业标准）：该方法现在采用的是JISK1474-2014，将活性炭吸附能力分成液相吸附、气相吸附以及焦糖脱色试验。

       AWWA（美国水行业协会）：包括粉状和粒状活性炭标准，是经过美国国家标准学会批准的国家标准，并于1991年生效实施。这两项标准主要针对水处理用活性炭的检测，其中对酚吸附值和单宁酸的检测是zui重要的两项指标检测。酚吸附值表征活性炭对一些味和臭的脱除能力，单宁酸是以腐烂植物进人水中的有机化合物为代表，进行这两项指标的检测，对自来水厂是非常必要的。

此外，还有一些不同行业根据其实际需要而制定的行业标准。

       由于活性炭的应用越来越广泛，新产品和新技术不断涌现，如现阶段用于烟气脱硫、脱硝的活性焦产品，要求进行脱硫、脱硝性能检测，而现有的活性炭检测标准中没有对应的综合性能检测方法，因此，科研单位、生产厂家以及用户就要联合制定对应的检测方法来进行该产品的性能评价。

下面对《煤质颗粒活性炭试验方法》（GB／T 7702-2008）中常见的检测方法逐一介绍。

1.水分的测定

一般采用烘干法，即将活性炭在（150±5）℃下恒温干燥2h以上直至恒重，以失去的水分质量占原试样质量的百分数来表示水分。由于活性炭是孔隙非常发达的吸附剂，在空气中放置时间越长，吸附水分越多，将直接影响其吸附性能。

 2.粒度的测定

使用安装在震筛机，由上而下的一组目数逐渐增大的筛子进行测定，经过震荡后称量并计算保留在各筛层上的试样质量占原试样质量的百分数，从而得到粒度分布。通过粒度分布所得到的数据可以计算平均粒度直径、有效尺寸和均一系数。平均直径影响活性炭在装填床层中的压力降和吸附速度，有效尺寸和均一系数常用于城市水处理。

3．强度的测定

采用球盘强度测试仪，用保留在强度试验筛上的试样质量所占总质量的百分比作为活性炭的强度，用于表征活性炭在使用过程中的抗磨损能力。

4．装填密度的测定

使用一定体积的量筒进行测定，装填密度为活性炭的质量与填充量筒的体积之比。装填密度的大小和活性炭吸附性能及强度等指标有密切的关系，同时反映活性炭的活化程度。

5．水容量的测定

取一定质量的活性炭，吸水饱和后，用活性炭所吸水的质量与试样质量的百分比表示活性炭的水容量。活性炭的水容量是评价活性炭总孔容积的简易方法。

6．亚甲基蓝吸附值的测定

使用已知浓度的亚甲基蓝溶液，通过活性炭吸附后再使用分光光度仪测定。亚甲基蓝可以表征活性炭中孔数量多少，是活性炭液相吸附的重要指标。

7．碘吸附值的测定

取一定量的活性炭与已知浓度的碘溶液混合震荡过滤后，移取一定量的澄清液用已知浓度的硫代硫酸钠滴定，计算每克活性炭吸附碘的量。碘值可以表征活性炭微孔数量的多少，判断活化程度的高低，是活性炭吸附性能的zui常用指标之一。

8．苯酚吸附值的测定

将活性炭与苯酚溶液充分震荡吸附，过滤混合溶液后，采用溴酸钾法，用硫代硫酸钠溶液滴定，计算出每克活性炭吸附苯酚的质量，主要用于表征活性炭对烷烃的吸附能力。

9．着火点的测定

使用石英灼管和带有程序升温的加热炉进行测定，将活性炭放入石英灼管中并程序升温至热电偶测得炭层温度突然升高着火为止。由于用于气相吸附的活性炭可能受外部加热或吸附过程本身放热，炭层可能着火，因此根据实际应用的需要，检测活性炭的着火点十分必要。

10．苯蒸气、氯乙烷蒸气防护时间的测定

防护时间是指在规定的实验条件下，将含有一定蒸气浓度的空气流不断地通过活性炭试样层，从通入开始，至透过浓度达到规定值，这段时间间隔作为该活性炭对某蒸气的防护时间。苯蒸气、氯乙烷蒸气防护时间的测定，是对防护性能评价的有效方法。

11.四氯化碳吸附率的测定

在规定的实验条件下，将含有一定四氯化碳蒸气浓度的混合空气流不断地通过活性炭层，当活性炭达到吸附饱和时，试样所吸附的四氯化碳质量与试样质量的百分比即为四氯化碳吸附率。四氯化碳吸附率主要用来评价活性炭的气相有机物吸附能力。

12.硫容量的测定（硫化氢）

在一定的试验条件下，利用活性炭的多孔性，吸附硫化氢气体，在氧气和氨气存在的情况下，发生催化还原反应，析出的单质硫附着在活性炭上，直至达到吸附饱和为止。

穿透硫容量测定是在一定的试验条件下，利用活性炭的多孔性，吸附一定浓度的硫化氢气体，当透过活性炭试料层的硫化氢气体浓度达到体积分数50x10^-6时，这段时间内每克活性炭吸附硫化氢气体的质量即为活性炭的穿透硫容量。

硫容量主要表征活性炭在烟气净化过程中脱硫性能的高低。

13.灰分的测定

将一定质量的活性炭试样经过高温灼烧，所得残渣占原试样质量的百分数。活性炭灰分的高低直接影响其吸附性能，尤其对液相吸附影响较大。

14．pH值的测定

将活性炭在沸腾过的水（去离子水或蒸馏水）中煮沸，测定其冷却滤液的pH值。检测活性炭的pH值，目的是要掌握该活性炭的酸碱性，因为在实际应用过程中，当含有吸附质的流体通过活性炭层时，炭层和流体之间可能发生化学反应，而pH值可能是这一反应的一个有效参数。

15．漂浮率的测定

将活性炭试样烘干，置于盛有定量水的容器内浸渍，经搅拌、静置后，将漂浮在水面上的试样取出烘干至恒重，求出漂浮率。漂浮率主要用于液相净化和水处理用活性炭的检测，漂浮率的值越低，表明该活性炭越适合作水处理用炭。

16．焦糖脱色率的测定

利用活性炭的多孔性对焦糖试验液进行脱色处理，脱色后剩余焦糖浓度与焦糖液原始浓度的比值即为焦糖脱色率。焦糖脱色率的大小一般是衡量活性炭液相吸附较大分子能力的指标之一。

17．四氯化碳脱附率的测定

在规定的试验条件下，对吸附四氯化碳饱和后的活性炭进行脱附，脱附至恒重后，以脱附的四氯化碳占饱和吸附的四氯化碳质量分数表示被测活性炭对四氯化碳的脱附能力。

18．孔容积和比表面积的测定

     活性炭的总孔容积是通过测定活性炭的真密度、颗粒密度来计算所得的；比表面积的测定则是把相对压力0.05-0.35范围内的吸附等温线数据，按BET方程式，求出试料单分子层吸附量，根据吸附质分子截面积，计算出活性炭试样的比表面积。孔容积和比表面积都是表征活性炭吸附性能的重要指标。

     目前，随着我国活性炭出口量的不断增加和国内活性炭应用领域的不断扩大，对活性炭产品的检测标准和检测方法都提出了更高的要求。我国的检测标准要向国际先进标准靠拢并逐步与之接轨，使检测结果具有通用性和可比性。同时，还要根据我国国情，制定一些行业标准和企业标准，用于工厂生产过程的产品监控，尽量使检测方法简单、易懂、易操作，使之既节约时间、节约药品，又能基本达到与国标同样的检测结果。因此，我们应在进行活性炭产品检验过程中不断完善其检测标准和方法，使之具有更广泛的适用性。