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1、中华人民共和国电力行业标准中华人民共和国电力行业标准 水处理用活性炭性能试验导则水处理用活性炭性能试验导则 DL/T 58295 Guide for performance test of activated carbon for water treatment 中华人民共和国电力工业部中华人民共和国电力工业部 1995-08-11批准批准 1995-12-15实施实施 1 主题内容与适用范围 1.1 主题内容 本导则规定了我国水处理系统中活性炭吸附过滤器使用的活性炭的物理性 能、 吸附性能、运行参数及有关的试验方法。 1.2 适用范围 本导则适用于水处理系统中澄清水在进入反渗透器前或阳离子交
2、换器前、后 的 吸附过滤装置，主要是为了降低水中有机物含量及去除水中余氯。 2 引用标准 GB 7702.11387 煤质颗粒活性炭试验方法 GB 7701.1687 煤质颗粒活性炭 HG 3129080 活性炭质量标准 3 技术内容 3.1 活性炭的物理性能 粒状活性炭： 材料：果壳(核桃壳、山核桃壳、杏仁壳、山楂壳、椰子壳)； 比表面积：500m2/g； 总孔容积：0.9cm3/g； 粒度：1028目(1.6510.589mm)占90%； 强度：90%； 充填密度：0.400.50g/cm3； 干燥减量：10%； pH值：大于或等于。 3.2 活性炭的吸附性能 碘吸附值大于或等于1000m
3、g/g； 苯酚吸附值大于或等于450mg/g。 3.3 活性炭的运行参数 3.3.1 水质要求： 进水水质：进水浊度小于或等于2mg/L；进水余氯小于1mg/L。 出水水质：出水CODMN小于2.0mg/L；出水余氯小于0.1mg/L。 出水CODMN与总阴离子含量之比小于0.004。 水质pH5。 3.3.2 运行流速：515m/h。 3.3.3 工作压力：0.6MPa。 3.3.4 运行周期：24h左右反洗一次，或进、出口总压差升到0.050.1MPa时须 反洗。 3.3.5 反洗方式：放水，空气擦洗，最后水反洗。 3.3.6 反洗过程中： 空气擦洗强度：20L/(m2s)； 水反洗强度：
4、14L/(m2s)； 水正洗强度：1.5L/(m2s)； 空气擦洗时间：1520min； 水反洗时间：2030min； 水正洗时间：120min或出水变清时结束。 3.3.7 炭层高度大于或等于2000mm。 3.3.8 年损耗率小于或等于5%。 3.3.9 失效标准：CODMN去除率小于或等于20%。 3.3.10 再生方式：强制放电再生方式(推荐)。 3.4 活性炭使用前的处理 电厂水处理用活性炭通常使用的是颗粒状的果壳炭，一般有核桃壳、山核桃 壳、山楂壳、杏仁壳、椰子壳等，以椰子壳为最好。具体活性炭的选择通过活性 炭 的筛选试验来确定。使用前必须对要使用的活性炭进行预处理。 3.4.1
5、用5%(V/V)的HCl溶液浸泡活性炭，12h以后，弃去废酸液。 3.4.2 用除盐水正洗，洗去活性炭中残留的HCl(以5%AgNO3溶液检验)，然后以除 盐水反洗。 3.4.3 弃去存水，刮去上层炭末，最后以除盐水正洗到硬度(1/2Ca+1/2Mg2+) 10mol/L。 预处理完毕的活性炭进行装载后即可使用，装载方法有人工装入法、真空吸 入 法和皮带输送法。 3.5 活性炭使用后的再生 活性炭的再生方法有多种。本导则推荐强制放电再生技术，采用该技术再生 时，可使失效的活性炭的干燥、焙烧、活化三个阶段一次完成，再生后活性炭的 吸 附恢复率可达95%以上，接近新的活性炭水平，而每次再生的炭损小
6、于2%。 4 有关试验方法 4.1 活性炭粒度的测定 4.1.1 概述 在粒度仪上用分样筛将一定数量的试样进行筛分，用保留在各筛层上的活性 炭 的质量占试样总质量的百分数来表示试样的粒度分布。 4.1.2 仪器 粒度测定仪(见图1)：转速1502r/min，偏心距201mm； 图1 粒度测定仪 1筛子；2筛架；3底盘；4减速器；5电动机；6调节螺钉 方孔分样筛：直径200mm，高50mm； 天平：鉴别力阈0.1g； 秒表； 刷子。 4.1.3 操作 4.1.3.1 依据产品技术要求，选取一组相应的筛层，按筛孔大小顺序排列，安放在 粒度仪上。 4.1.3.2 用天平称取50g水分不大于5%的均匀
7、试样，倒入仪器的最上层筛子内，盖 上筛盖，扣紧全套筛子。起动电动机，同时揿动秒表，让仪器运转1803s。 4.1.3.3 松开夹子，拿出筛盖，依次轻轻取下各筛层，并将各层中的试样用瓷盘分 别收集。对卡在筛孔上的炭粒，可轻轻拍打筛框及用毛刷刷下，也作该筛层上的 筛分。 4.1.3.4 在天平上依次称量每一筛层以及底盘内的筛分质量，分别与试样总质量进 行比较，求出各种颗粒的百分率。 4.1.4 计算 粒度Wi按下式计算： Wm mii100% 式中 mi第i层筛上的活性炭质量，g； m试样的总质量，g； Wi第i段粒度。 4.2 活性炭充填密度的测定 4.2.1 概述 在一定容积的容器中紧密地填充
8、试样，求出单位体积的质量。 4.2.2 仪器 量筒：100mL； 圆木板：直径100mm，厚度10mm，固定于试验台上； 秒表； 天平：鉴别力阈0.1g； 粒度测定仪。 4.2.3 操作 4.2.3.1 取水分、粒度符合产品技术要求的试样120mL，用测定该产品粒度时使用 的最小孔径(最下层)筛层在粒度仪上过筛，除去试样中的粉尘及个别碎粒。 4.2.3.2 以每次20mL的量将试样加入容量为100mL的量筒内。每加一次样后，要 将量筒在圆木板上轻轻敲击，使试样振实，直至试样在持实状态下充满100mL。 敲 击时，用手指抓住量筒上部，使量筒与试验台(木板)呈80左右的倾角，让量 筒底部边缘轻轻撞
9、击在板上，并缓慢旋转之，使其底部四周均匀受击。敲击时间 每次约半分钟，敲击频率为140150次/min。 4.2.3.3 将量筒内试样倒入容器内称量。 4.2.4 计算 充填密度(g/L)按下式计算： 101 式中 1试样的测定结果，g/100mL。 4.3 活性炭干燥减量的测定 4.3.1 概述 求出试样在恒温干燥器内干燥后的减量。 4.3.2 仪器及装置 4.3.2.1 平型称量瓶：60mm30mm； 4.3.2.2 恒温干燥器。 4.3.3 操作 4.3.3.1 在已知重量的平型称量瓶中称量约10g试样，盖上瓶塞后称量(精确至 10mg)， 试样在称量瓶底面上尽量厚度均匀。 4.3.3.
10、2 取下瓶盖，将称量瓶和瓶盖在调节到1155的恒温干燥器中干燥3h。 4.3.3.3 在干燥器中冷却后，盖上瓶盖称量，算出减量。 4.3.4 计算 Nmm100% 式中 N干燥减量； m减量，m=m-m，g； m试样质量，g； m干燥后试样的质量，g。 图2 强度测定仪 1钢筒；2滚轴；3皮带轮；4电动机；5底座 4.4 活性炭强度的测定 4.4.1 概述 试样在仪器内经受一定的机械磨损，骨架和表层同时受到破坏。将被破坏的 炭 粒筛除，求出保持颗粒完整部分所占的百分数作为试样的强度。 4.4.2 仪器 强度测定仪(见图2)：钢筒转速502r/min；钢筒内径80mm，有效长度 120mm，壁厚
11、3mm，在内壁有对称分布的纵筋两条，筋高10mm，宽4mm，长 120mm；每个钢筒内放置直径为14.30.2mm的轴承滚珠5个； 粒度测定仪； 天平：鉴别力阈0.1g； 秒表； 量筒：100mL。 4.4.3 操作 4.4.3.1 取100mL试样放入烘箱内，在105110下烘干2h(也可用红外线加热干 燥)， 然后在粒度仪上用测定该产品粒度时使用的最小孔径(最下层)之筛层进行筛 选， 除去粉尘。水分小于1%的试样不必烘干，但必须过筛。 4.4.3.2 用量筒量取50mL经过筛选的试样，在天平上称其质量，然后装入强度测定 仪的钢筒内，旋紧筒盖，水平放置(如图2所示)在强度仪滚轴间，开动仪器并
12、同时 揿动秒表，运转3005s。 4.4.3.3 取下钢筒，开盖倒出钢球(滚珠)，将试样移至粒度仪上仍用前述筛层进行 第 二次过筛，过筛时间为1803s。收集保留在筛层上的试样并称其质量，与球 磨 前的质量进行比较，求出试样强度。 4.4.4 计算 强度(W)按下式计算： Wm m21100% 式中 m2球磨后保留在筛层上的试样质量，g； m1球磨前试样的质量，g； W试样的强度。 4.5 活性炭比表面积的测定 4.5.1 概述 本方法采用BET标准试验方法测定活性炭的比表面积。以已知量的氮气引入 含有冷却至液氮温度的已知质量的样品的定量体积中。在样品的表面上吸附一单 层 氮原子，并按压力与体
13、积的关系计算出未被吸附的气体量。根据吸附的氮量和 每一 氮分子占据的表面积计算出每克样品的平方米比表面积。 4.5.2 意义 气体分子可以达到的比表面积是评价活性炭的氧化速率的重要参数。BET法 为可达比表面积的直接的可复验的测量手段。 4.5.3 仪器 图3为BET表面积测量仪的示意图。所有管路旋塞和贮气瓶均用玻璃制成。 图3 BET表面积测量仪 1-Hg压限压阀；2-水捕集器；3-炭吸收器；4-压缩室；5-量管； 6-毫克量槽低压计；7-汞量器；8-Hg扩散泵；9-冷却捕集器 4.5.4 校准 在仪器安装前，对量管的每一小室的体积，必须精确测定。测定方法是，先 称 量空的量管，再将量管体积
14、充满汞，重新称量即得。 4.5.5 操作 4.5.5.1 除去杂质。将系统和样品于1.3mPa或更小的压力下脱气，样品温度为375 25。 关闭旋塞S1S2和S9，向氦和氮的贮气瓶充氦和氮至稍高于大气压。使气体 通过350下的炉内铜丝，除去氦和氮中的氧。水冷凝在液氮冷却的水捕集器中。 通 过液氮冷却的炭吸收器除去氦中惰性气体以外的痕量杂质。 4.5.5.2 管路体积测量。管路体积是指量管的零起点、压力计M1零起点和旋塞S4 S7之间的空间体积。关闭旋塞S4、S5和S7，将氦慢慢地从氦贮气瓶放入此管路的 空间体积内。将压力计M1中的汞液面调到零起点，记录气体压力p1。降低气体量 管 中的汞液面，
15、使气体膨胀，并将压力计M1中的汞液面调到零起点。记录量管体积 VB1、气体压力p2、量管温度TB1和室温TR1。 4.5.5.3 样品室体积测量。管路体积加样品管内的体积(包括样品中氦可进入的孔隙 的空间)为自由空间。样品管浸在液氮中，将量管的汞液面调回到零起点，并慢慢 打开旋塞S6。按以下程序测定液氮温度：使旋塞S8转向真空，通过旋塞S1供氮， 直到压缩室内汞被排空；打开旋塞S9，控制钢瓶流量，通过杜瓦瓶中的液氮 使氮 缓慢鼓泡；慢慢打开旋塞S8，通向大气，使压缩室内的氮压缩。记录压力计 M2 上压缩(冷凝)氮的压力pN。记录按图4确定的液氮温度TC。将压力计M1的汞 液面 调到零起点，记录室温TR2和气体压力p3。 图4 氮的气体压力与温度的关系 4.5.5.4 加氮。慢慢打开旋塞S7，将自由体积抽空到1.33mPa。关闭旋塞S6和S7， 使量管的汞液面返回到零起点，由贮气瓶补加氮。使气体量管的汞液面下降，让 气 体膨胀，并将压力计M1的汞液面调到零起点。记录量管体积VB1、气体压力 p4、 量管温度TB4和室温TR4。 4.5.5.5 氮吸附。样品管浸在液氮中，使量管的汞液面返回到零起点，慢慢打开旋 塞S8。将压力计M1的
