椰殼活性炭碘吸附值，椰殼活性炭檢測方法

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1  前言
  活性炭是利用木炭、各種果殼和優質煤等作為原料，通過過篩、活化、炭化、烘干和篩選等一系列工序加工制造而成的外觀呈黑色，內部孔隙結構發達，比表面積大，吸附能力強的一類微晶質碳素材料。它是一種吸附劑、催化劑或催化劑載體，具有物理吸附、化學吸附的雙生特性，可以有選擇的吸附氣相、液相中的各種物質，以達到脫色、精制、消毒、除臭和去污、提純的目的。主要應用于糖、藥、味精工業、水處理、溶劑回收、食品飲料提純、空氣凈化、脫硫、載體、醫藥、黃金提煉、防毒面具、防毒服裝、半導體領域等等。

      活性炭工業自20世紀建立以來，現擁有各種活性炭生產廠家達300多家。年生產能力已突破20萬噸。中國具有各種豐富的煤炭資源和較為豐富的木材及果殼資源，它為活性炭的生產提供了一定的物質基礎。隨著活性炭用途的增大，應用范圍的擴大，活性炭的種類也越來越多。評價一種活性炭的優劣主要看它的各項性能指標但目前存在的問題是活性炭的檢測方法不統一。這就大大增加了我們的評價工作量。因為不同的檢測方法有可能會產生出不同的性能指標，而且缺乏一個具有權威的促裁機構。這就要求我們針對同一種活性炭，進行多種方法的測定，從而使得檢測數據的利用率不高，并且增加了活性炭的檢測費用。同時給活性炭本行業企業之間的信息交流也帶來了困難。

2  目前活性炭檢測方法的現狀
2.1  活性炭的檢測方法不統一
      世界上活性炭產量最大的國家是美國，其次是中國、俄羅斯、日本。這幾年產量大的國家，他們一般各種采用各自的檢測方法。由于檢測方法存在著差異，從而便利測得的數據不同。

      以最基本的活性炭碘值為例，碘值測定作為我國的常規檢測項目已有多年的歷史，主要的測定方法有三種，JISK1474-1991、GB/T7702-1997。雖然都是碘值測定，但因為碘和碘化鉀的配比不同，使得測得結果不同。下面我們就以這三種方法對同一種活性炭進行檢測，測得數據如下：

               方 法
炭樣      碘吸附值
種類        mg/g ASTM4607-1994 JISK1474-1991 GB/T7702-1997
8×35 1047 1012 973
破碎炭 1041 1029 967
D×30 951 910 876
PJ4×8 918 930 837
ZJ15 840 826 791
粉狀炭 871 827 775

通過此項實驗，我們可以看到同樣是測定活性炭的碘吸附值。只是因為使用的測定方法不同，而對同一種活性炭產生出不同的碘值指標。從實驗中，我們可以看到美國標準測得的碘值較高，日本次之，我們的標準方法測得值最低。為此，我們不能拋開檢測方法，而僅僅根據活性炭的性能指標來評價活性炭的好壞。由此我們也可以看出測定方法的重要性。但就目前情況而言，我國國內的活性炭檢測方法還比較混亂，由于檢測方法的不同而使企業所提供的活性炭性能指標缺乏可比性。給本行業企業之間的信息交流帶來了困難，同時也給客戶在選擇上帶來了麻煩。

2.2  活性炭檢測方法不完善
      就目前各個國家的檢測項目而言，大多為活性炭常規項目的檢測。比如美國主要測定的活性炭的碘吸附值、水分、灰分、粒度分布等，依據的主要是美國自來水工程協會粉狀和粒狀活性炭標準、美國ASTM最新活性炭標準及測試方法。日本主要測定活性炭的亞甲基藍脫色力、磺吸附值、pH值、干燥減量、總鐵鹽、灼燒殘渣、氯化物、比導電率、苯酚值、ABS值、砷、鉛、鎘、粒度200目通過等，主要依據的是日本工業標準??活性炭檢測方法。俄羅斯主要測定活性炭的表觀密度、水分、灰分、pH值等，主要依據的是俄羅斯最新活性炭及其測試方法。

     中國主要測定活性炭的亞甲基藍脫色力、碘吸附值、干燥、減量、pH值、總鐵鹽、氯化物等，依據的主要是活性炭國家標準和企業標準。隨著各國工業高速發展，活性炭應用范圍不斷擴大，活性炭的使用量也與日俱增，幾乎在所有的工業部門，尤其是食品、制藥、環保、農業、國防等部門、產業的各個領域，活性炭都得到廣泛的應用。各國活性炭企業都在不斷開發新產品，擴大市場容量。隨著活性炭應用范圍的增大，人們對活性炭的檢測范圍也在擴大。常規項目已不能滿足客戶的要求，比如現在對活性炭的可溶性有機物、腐殖酸、金屬含量等都有了要求。特別是在活性炭的應用領域，人們也提出了新的要求，比如純凈介質壓損、不同水溫膨脹曲線等。

2.3  缺乏專用的檢測設備
  活性炭作為國民經濟的一大支柱，在現代社會中發揮的作用越來越大，而針對活性炭檢測的專用設備還很缺乏。大部分檢測設備都為檢測廠家自己根據實驗需要加工而成，比如比表面積測定儀、粒度儀等。大多缺乏統一的標準，這就使得檢測數據有時出現誤差，給檢測帶來很多不便。

3  活性炭檢測方法的發展
       活性炭本身具有很強的選擇吸附性，同時它也可作為載體加以使用，所以人們對活性炭的研究越來越深入，所載的物質種類也越來越多，檢測方法也是層出不窮。特別是近幾年來，環境污染問題日漸提上日程，環保事業更是篷勃發展。由于活性炭吸附性能優越，以及它的可再生性，在日本電廠，活性炭被用于處理電場煙氣中的氮和硫，這就要求我們對此類活性炭的脫硫脫硝能力進行檢測，也就出現了該指標的檢測方法，但此檢測方法在標準上還寥寥無幾，大多為自擬的檢測方法。
  綜上所述，中國持續強勁的經濟增長，加入WTO以及國有資產重組將為活性炭工業帶來新的改革機遇。

        但目前我國活性炭工業面臨著國內、國際兩個市場的挑戰。國內市場將要求活性炭工業不斷提高質量、增加品種、降低成本；國際市場面臨著活性炭銷售的激烈競爭。這就要求我們要嚴把產品質量關，產品的質量是企業生存的根本。而產品質量的好壞，必須依據產品的檢測方法。而目前活性炭的很多檢測方法多難以收集。這就急迫需要活性炭專家及權威機構制定出一套比較完整、規范的活性炭檢測方法，其次也需要一大批有志之士對國內、國外的各個方法進行研究，以便找出方法之間所產生的差異，同時也需要有一個正規的儀器設備廠對其儀器進行加工、制造。從而使活性炭行業得到規范，增強國內活性炭行業之間的信息交流，同時在消除關稅壁壘的基礎上，也可以消除與減少國際貿易中的技術壁壘，以便使中國活性炭產品參與全球化市場競爭，在國際舞臺上發揮更大的作用。

水深度處理中活性炭的選擇
 
        檢測活性炭產品有較多技術指標。如碘吸附值、耐磨強度、比表面積、灰分、PH值等，現就其中主要的幾個指標介紹如下。就吸附值（簡稱碘值），它是炭在定量濃度的碘溶液中，及規定的條件下，每克炭吸附碘的毫克數，它可用于鑒定活性炭對直徑小于2nm的吸附質分子的吸附能力，且由此數值的降低值確定活性炭的再生周期。與之相類似的還有亞甲藍吸附值、苯酚值等，它們用以鑒定活性炭對直徑2～100nm的吸附質分子的吸附能力。耐磨強度（簡稱強度），用百分數表示，強度越高，表示活性炭顆粒越不易破碎，在吸附過程中不易泄漏破碎炭。國標GB／T 7701.4－1997《凈化水用煤質顆粒活性炭》中，詳細列出了煤質顆粒活性炭的技術指標，如：孔容積應大于0.65mL/g，比表面積應大于900～1049mg／g，苯酚吸附值應大于140mg／g等。而碘吸附值、亞甲藍吸附值、灰分和裝須密度等技術指標的不同，可區分優級品、一級品或合格品。例如，碘吸附值大于1050 mg／g的為優級品，900～1049 mg／g的為一級品，800～899 mg／g的為合格品。
 

　　在建筑給水深度處理中常用的活性炭品種有果殼堤和煤質炭，果殼炭的生產原料有杏核、椰子殼、核桃殼等；煤質炭的生產原料有無煙煤、煙煤、褐煤等。近年來，椰殼炭由于具有最小的孔隙半徑，比表面積大，碘值高，被認為是“最好的炭”，在飲用凈水行業使用廣泛。但我們通過分析椰殼炭孔隙的孔徑分布可以知道：椰殼炭的孔隙中微孔所占的比例較高，而作為擴散通道的大孔和吸附大分子有機物的過渡孔所占比例較低，所以它的碘值可能很高而實際應用中這些吸附容量并未充分利用。而椰殼炭的原料來源有限，其價格幾乎是所有炭種中最昂貴的。從性能價格比來說，椰殼炭不夠經濟。煤質活性炭具有較多的過渡孔和較大的平均孔徑，能較有效地吸附去除水中分了量較大的有機物。在原水水質不夠穩定，水中有機物的組成情況經常變化時，能較好地發揮吸附效能。煤質炭的機械強度較高，價格也較便宜，因此，在建筑給水深度處理中，煤質炭是較為經濟適用的炭種。還應注意的是，同樣是煤質炭，用于建筑給水深度處理中，應選擇以無煙煤為原料的炭。
 

　　其次是客觀地看待活性炭的各項技術指標。例如碘值并非是越高越好，碘值反映的是活性炭比衷面積的大小，但由于防分子直徑僅0.532nm，可以全部進入活性炭的孔隙中，而水中有機物分子直徑比隊分子大得多，不能完全進入活性炭所有的孔隙中去。所以破值雖然在一定程度上反映了活性炭的吸附能力，但在選擇建筑給水深度處理用活性炭時.不能片面追求過高的碘值，因為碘值提高一個檔次，發的價格會提高較多，而吸附效果卻不一定提高或提高很少，這同樣降低了其性能價格比。苯酚吸附值、亞甲藍吸附值等評價指標相對于碘值來說，較能反映活性炭吸附去除水中有機物能力的大小，但由于苯酚和亞甲藍仍是單一的化合物，與水中的有機物分子了相比，其分子直徑仍較小，故它們仍不能確切表示活性炭吸附去除水中有機物能力的大小。日前，有學者正在研究探索一種新的技術指標，以某種大分子物質代替碘或苯酚等對活性炭的吸附能力進行測試，希望比現在常用的指標更能準確地反映活性炭吸附水中有機物的能力。
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