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飲用水用活性炭需要測定那些性能指標(biāo)

發(fā)布時(shí)間:2019-04-16點(diǎn)擊:次

飲用水用活性炭需要測定那些性能指標(biāo)

活性炭的質(zhì)量有多項(xiàng)物理與化學(xué)指標(biāo),如:水分、灰分、酸溶物、各種金屬和酸根的含量,以及它的吸附性能等。對(duì)于不同用途活性炭,常用不同性能指標(biāo)來評(píng)價(jià)活性炭是否適用。在活性炭選擇之前,需要從活性炭生產(chǎn)廠商處取得完整的(經(jīng)法定檢測單位檢測的)技術(shù)性能參數(shù)報(bào)告或說明書,作為選擇活性炭的依據(jù)之一。

由于各種活性炭生產(chǎn)過程不一樣,活性炭產(chǎn)品的性能差別也很大,其中碘值、亞甲藍(lán)值、機(jī)械強(qiáng)度、比表面積、總孔容積、中孔容積、堆積容重等都是需要收集的活性炭性能技術(shù)指標(biāo)。

在飲用水處理中,影響活性炭處理效果和運(yùn)行成本的主要性能指標(biāo)為:吸附量、強(qiáng)度、摩擦系數(shù)、pH值、灰分、粒徑大小、粒度分布、水分和可溶物等。

下面分別就這幾項(xiàng)指標(biāo),進(jìn)行具體分析。

1、吸附量

表征活性炭吸附量的指標(biāo)很多,常用的吸附量指標(biāo)主要有碘值、亞甲藍(lán)值、丁烷值、四氯化碳值、糖蜜值、單寧酸值,這幾項(xiàng)指標(biāo)分別代表了活性炭對(duì)不同分子量有機(jī)物的吸附能力,其中碘值和亞甲藍(lán)值是經(jīng)常使用的。

碘值與活性炭對(duì)小分子物質(zhì)的吸附能力密切相關(guān)。它可以用于估算活性炭的比表面積和表征活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)于以碘(分子量為254)為代表的分子量大約250左右、非極性和分子對(duì)稱的物質(zhì)來說,碘值可以表征活性炭對(duì)這部分物質(zhì)的吸附能力。

亞甲藍(lán)值表示活性炭液相吸附性能,主要反映活性炭的脫色能力,一般此值越高,表示活性炭吸附性能越好。在實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)于以亞甲藍(lán)分子(分子量為374)為代表的分子量大約370左右、極性和線性結(jié)構(gòu)的顯色物質(zhì)來說,亞甲藍(lán)值可以表征活性炭對(duì)此類物質(zhì)的吸附能力。

亞甲藍(lán)值與碘值相類似,也反映了活性炭的孔隙結(jié)構(gòu),特別是微孔的數(shù)量。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn),活性炭的碘值、亞甲藍(lán)值與活性炭對(duì)天然水中有機(jī)物的吸咐能力之間相關(guān)性能不好,因此在選擇去除天然水中有機(jī)物的活性炭時(shí),不宜采用這些指標(biāo)。

丁烷值與四氯化碳值存在著很好的相關(guān)性,美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)中顯示:四氯化碳活性=257×丁烷活性,R2=0.934(均按照ASTM一D5228-92)。兩值均可表征出活性炭樣品的微孔容積,是活性炭孔隙結(jié)構(gòu)的量度值,常表征活性炭的活化程度。兩值對(duì)表征活性炭對(duì)小分子量、非極性有機(jī)物去處能力,具有重要意義。

糖蜜值是以大分子量的焦糖作為吸附質(zhì),它主要表征了活性炭對(duì)大分子有機(jī)物,特別是水源中的高分子量有機(jī)物的去除能力。由于焦糖分子量較大,因此難以進(jìn)入活性炭的微孔結(jié)構(gòu)中,只是被活性炭的大孔、中孔等吸附,因此可以反映出活性炭孔隙結(jié)構(gòu)中大孔、中孔的比例。

單寧酸(分子量為322)值表示吸附有機(jī)分子能力的指標(biāo),它是在濃度一定的單寧酸溶液中,加入活性炭的量使單寧酸溶液濃度低于某個(gè)確定值所需要活性炭的量,因此,此值越低表示活性炭吸附性能越好。單寧酸的性質(zhì)與天然有機(jī)物(NOM)中的代表物質(zhì)腐殖酸十分相近。

糖蜜值和單寧酸值,兩指標(biāo)相互配合,能夠很好地判斷出活性炭孔隙結(jié)構(gòu)中大孔、中孔的比例,較好地反映出活性炭對(duì)天然大分子有機(jī)物的去除能力。

2、強(qiáng)度和摩擦系數(shù)

在飲用水的深度處理中,對(duì)過濾后出水濁度控制很嚴(yán)格,即要求在砂濾池出水濁度的基礎(chǔ)上不再升高。因?yàn)樵?a href="http://m.xmshilian.com/4/49.html" target="_blank">粒狀活性炭實(shí)際應(yīng)用中,要考慮其在運(yùn)輸、反沖洗和再生時(shí)活性炭的破損情況,主要有3種力可使活性炭機(jī)械破裂而形成粉塵,造成出水濁度升高,即沖擊力、積壓力和磨損力,強(qiáng)度和摩擦系數(shù)便分別代表了沖擊積壓力和摩損力,反映出活性炭的耐破損能力,因此強(qiáng)度和摩擦系數(shù)作為選擇活性炭的首要控制指標(biāo),要盡量選取高強(qiáng)度和摩擦系數(shù)大活性炭。如果強(qiáng)度低,則炭的結(jié)構(gòu)疏松,在反沖洗時(shí),炭粒易脫落,由于微生物能附著在炭粒表面,會(huì)造成出水的生物健康問題。

3、pH值

pH值是活性炭表面化學(xué)性質(zhì)的重要表征;钚蕴康谋砻婊瘜W(xué)性質(zhì)對(duì)其吸附性能起到重要作用,表面酸堿性被認(rèn)為是控制吸附的重要因素;钚蕴康谋砻嫠嵝栽黾,或者說極性的氧分子增加,或含氧官能團(tuán)的數(shù)量增加,使得活性炭的表面極性增加,從而有利于其對(duì)水分子的吸附,對(duì)水分子的吸附有可能因占據(jù)活性炭孔而降低了活性炭對(duì)疏水性化合物的吸附。對(duì)于NOM為代表的中性條件下帶負(fù)電荷的有機(jī)物,如果活性炭的表面帶有中性條件下可水解的強(qiáng)堿性基團(tuán)的量,大于羧基等強(qiáng)酸性基團(tuán)的量,也就是說pH大于7時(shí),在中性的水體中活性炭表面就會(huì)帶有正電荷,這將有利于它對(duì)NOM的吸附。一般來說,較高的PH值有利于活性炭對(duì)NOM的吸附,但不是越高越好,pH值過高預(yù)示著活性炭表面存在較多的強(qiáng)堿性基團(tuán),從而導(dǎo)致活性炭表面親水性增加,也不利于對(duì)疏水性有機(jī)物的吸附。

4、灰分

灰分表明了活性炭中無機(jī)礦物質(zhì)的含量,灰分是活性炭中的雜質(zhì),含量越低越好;曳值慕M成一般有SiO2、Al2O3、Fe2O3以及一些其他金屬化合物,這些組成在用于飲用水處理時(shí)可能會(huì)影響活性炭的能力和某些要求,一般來說不直接影響活性炭的吸附性能。有研究表明,活性炭除砷效果與其比表面積大小基本無關(guān),而主要是與其灰分有關(guān),即其中的金屬礦物組成起著決定性作用。

5、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

粒徑大小和粒度分布、水分、可溶物等指標(biāo),主要是對(duì)活性炭的購買和運(yùn)行成本產(chǎn)生重要影響。

粒徑大小和粒度分布,可決定活性炭床的壓降和床層膨脹,是關(guān)系活性炭設(shè)備大小和運(yùn)行的重要參數(shù),其中活性炭的有效尺寸和均勻系數(shù),與活性炭的實(shí)際運(yùn)行效果有著直接的關(guān)系,在同樣的有效尺寸下,均勻系數(shù)越高,處理效果越好。

水分和可溶物則關(guān)系著活性炭的購買成本,兩指標(biāo)越高,則購買成本越高。

綜合上述,在使用飲水用活性炭的時(shí)候,采購時(shí)要注意各項(xiàng)指標(biāo)是否達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),只有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的,才是合格的產(chǎn)品。

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