CN106248513A - 一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置及方法 - Google Patents

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陶辉
文晨
杨嘉玮
陈卫
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N3/56—Investigating resistance to wear or abrasion
    • G01N3/567—Investigating resistance to wear or abrasion by submitting the specimen to the action of a fluid or of a fluidised material, e.g. cavitation, jet abrasion
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    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0284—Bulk material, e.g. powders

Abstract

本发明公开一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置及方法，该装置包括用于模拟水处理过程的进水系统、炭室、回水室；具有装置简单、操作简便、误差小等优点。该方法是利用高速水流冲刷颗粒活性炭，在高速水流对颗粒活性炭的剪切力作用以及由于水流所引起的颗粒活性炭间相互碰撞的作用下，导致颗粒活性炭破损；破损后的小颗粒随水流出，而剩余颗粒活性炭被滤网拦截而留在测定装置内。通过测定高速水流冲刷后前后颗粒活性炭质量的差值，来测定活性炭强度。本发明提供的测定方法简单易行，与实际条件下的吻合较好。

Description

一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置及方法
技术领域
本发明涉及一种强度测定装置，具体涉及一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置及方法。
背景技术
颗粒活性炭具有优异的吸附性能从而被广泛应用于水处理领域。除吸附性能指标外，强度也是衡量颗粒活性炭性能的重要指标之一，表征活性炭的抗磨损能力。强度直接关系着活性炭的应用效果和使用寿命。
关于活性炭机械强度测定的方法有很多种，目前常采用的方法为《活性炭球盘法强度测试方法》GB/T 20451-2006，其基本原理是：将质量m1克的活性炭装入强度测定仪的转鼓内，旋紧鼓盖，水平放置在两滚轴间，开动仪器运行一段时间后，取下钢转鼓，开盖倒出钢球，将试样移至粒度仪上，仍用前述筛层进行第二次过筛；收集保留在筛层上的试样并称量质量m2克，与球磨前的质量进行比较，求出试样强度，其公式为W(％)＝m1/m2×100％。
水处理过程中活性炭会发生破损，主要是由于频繁的水冲洗所造成的，而在球磨法测试过程中，颗粒活性炭所承受的剪力、压力及摩擦强度远远大于其在水处理过程中的情况，因而其测试结果与实际情况偏离较大，不具有实践的指导意义。因此，本领域技术人员有必要提供一种更能准确反应炭颗粒强度的水处理用颗粒活性炭强度的测定装置及方法。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种更能准确反应炭颗粒强度的水处理用颗粒活性炭强度的测定装置及方法。
为实现上述目的之一提供一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置，本发明采用了以下技术方案：
一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置，包括依次连通的进水系统、炭室、回水室；所述进水系统包括通过进水管顺次相连的水箱、蠕动泵、阀门；所述回水室内设有用以截留颗粒活性炭的第二滤网，并且其下部与炭室连通，且所述回水室通过回水管回连至水箱；所述炭室下部安装有用以均匀水流且截留颗粒活性炭的第一滤网，且炭室底部与进水管连通。
优选的，所述炭室内装填颗粒活性炭的体积为两个滤网间体积的40～60％。
进一步的，所述炭室内装填颗粒活性炭的体积为两个滤网间体积的50％。
优选的，按炭室横截面面积计量，所述进水系统的水流量控制为40～80L/(m2·s)。
进一步的，按炭室横截面面积计量，所述进水系统的水流量控制为60L/(m2·s)。
进一步的，所述进水系统的冲刷时间控制为2～6h。
优选的，所述进水系统的冲刷时间控制为4h。
优选的，所述第一滤网、第二滤网均设为80目。
优选的，所述回水室设为圆筒体，所述炭室设为上部圆筒体与下部倒圆锥体的拼合，圆筒体内径相同；所述回水室下部与炭室之间螺纹连接，倒圆锥体的底部炭室与进水管连通。
本发明的目的之二是提供一种水处理用颗粒活性炭强度的测定方法，包括如下步骤：
S1、称取质量为M0的颗粒活性炭置于炭室，并将炭室与回水室相连接，在炭室下部安装有用以截留颗粒活性炭的第一滤网，在回水室内设有用以截留颗粒活性炭的第二滤网，其中炭室内装填颗粒活性炭的体积为两个滤网间体积的40～60％；
S2、以炭室横截面面积计量，向水箱加入去离子水，开启蠕动泵及阀门，并调节蠕动泵流量至40～80L/(m2·s)；
S3、冲刷2～6h后，关闭蠕动泵，取出尚存于炭室中的颗粒活性炭，并在105℃条件下烘干至恒重，测定其质量为M1；
S4、以测定前后颗粒活性炭质量变化的百分比表征活性炭强度H，其计算公式为：
H＝M1÷M0×100％
式中：H——水处理用颗粒活性炭强度，单位：％；
M0——测定前颗粒活性炭质量，单位：g；
M1——测定后颗粒活性炭质量，单位：g。
本发明的有益效果在于：
1)本发明提供的测定方法与现有的球磨法相比，更能反映活性炭在水处理过程中的真实情况，测定结果与实际情况吻合较好。
2)本发明提供的装置具有结构简单、操作简便、误差小等优点，适于推广应用。
附图说明
图1为本发明强度测定装置的结构简示图。
图中标注符号的含义如下：
1-进水系统 10-进水管 11-水箱 12-蠕动泵
13-阀门 2-炭室 20-第一滤网 3-回水室
30-第二滤网 31-回水管
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置
一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置，包括依次连通的进水系统1、炭室2、回水室3；进水系统1包括通过进水管10顺次相连的水箱11、蠕动泵12、阀门13；回水室3内设有用以截留颗粒活性炭的第二滤网30，并且其下部与炭室2连接，且回水室3通过回水管31回连至水箱11；炭室2下部安装有用以均匀水流且截留颗粒活性炭的第一滤网20，且炭室2底部与进水管10连通。
炭室2内装填颗粒活性炭的体积为两个滤网间体积的40～60％。作为优选值，炭室2内装填颗粒活性炭的体积为两个滤网间体积的50％。
按炭室2横截面面积计量，进水系统1的水流量控制为40～80L/(m2·s)。作为优选值，水流量控制为60L/(m2·s)。
进水系统1的冲刷时间控制为2～6h。作为优选值，冲刷时间控制为4h。
第一滤网20、第二滤网40均设为80目。
其中，回水室3下部与炭室2通过螺纹连接，如图1中A处所示。回水室3设为圆筒体，炭室2设为上部圆筒体与下部倒圆锥体的拼合，圆筒体内径相同；倒圆锥体的底部炭室2与进水管10连通。
一种水处理用颗粒活性炭强度的测定方法
包括如下步骤：
S1、称取质量为M0的颗粒活性炭置于炭室2，并将炭室2与回水室3相连接，在炭室2下部安装有用以截留颗粒活性炭的第一滤网20，在回水室3内设有用以截留颗粒活性炭的第二滤网30，其中炭室2内装填颗粒活性炭的体积为两个滤网间体积的40～60％；
S2、以炭室2横截面面积计量，向水箱11加入去离子水，开启蠕动泵12及阀门13，并调节蠕动泵12流量至40～80L/(m2·s)；
S3、冲刷2～6h后，关闭蠕动泵12，取出尚存于炭室2中的颗粒活性炭，并在105℃条件下烘干至恒重，测定其质量为M1；
S4、以测定前后颗粒活性炭质量变化的百分比表征活性炭强度H，其计算公式为：
H＝M1÷M0×100％
式中：H——水处理用颗粒活性炭强度，单位：％；
M0——测定前颗粒活性炭质量，单位：g；
M1——测定后颗粒活性炭质量，单位：g。
下面对本发明的技术原理作出如下的详细说明。
本发明利用高速水流冲刷颗粒活性炭，在高速水流对颗粒活性炭的剪切力作用以及由于水流所引起的颗粒活性炭间相互碰撞的作用下，导致颗粒活性炭破损。破损后的小颗粒随水流出，而剩余颗粒活性炭被滤网拦截而留在测定装置内。通过测定高速水流冲刷后前后颗粒活性炭质量的差值，来测定活性炭强度。
本发明测定装置主体采用有机玻璃制作，其回水室3设为圆筒体，炭室2设为上部圆筒体与下部倒圆锥体的拼合，圆筒体内径均为100mm，回水室3与炭室2的高度均为150mm，两者通过螺纹连接。回水室3内安装目数为80目的第二滤网30，距离回水室3顶部100mm；炭室2下部安装目数为80目的第一滤网20，第一滤网20距离倒圆锥体的底部炭室100mm。
测定时所采用高速水流的流量为60L/(m2·s)，冲洗时间为4h，颗粒活性炭装填量取两滤网之间体积的50％。本实施例中两滤网之间的体积为π×(100/2)2×100＝785ml，其50％为392.5ml，活性炭颗粒密度一般为1.9～2.1g/cm3，故颗粒活性炭装填量M0为600.1g。
冲刷之后取出尚存于炭室2中的颗粒活性炭，并在105℃条件下烘干至恒重，测定其质量为M1为593.4g，最后计算可得活性炭强度H＝M1÷M0×100％具体为98.88％。
综上所述，本发明能反映活性炭在水处理过程中的真实情况，测定结果与实际情况吻合较好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置，其特征在于：包括依次连通的进水系统(1)、炭室(2)、回水室(3)；所述进水系统(1)包括通过进水管(10)顺次相连的水箱(11)、蠕动泵(12)、阀门(13)；所述回水室(3)内设有用以截留颗粒活性炭的第二滤网(30)，并且其下部与炭室(2)连通，且所述回水室(3)通过回水管(31)回连至水箱(11)；所述炭室(2)下部安装有用以均匀水流且截留颗粒活性炭的第一滤网(20)，且炭室(2)底部与进水管(10)连通。
2.根据权利要求1所述的一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置，其特征在于：所述炭室(2)内装填颗粒活性炭的体积为两个滤网间体积的40～60％。
3.根据权利要求2所述的一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置，其特征在于：所述炭室(2)内装填颗粒活性炭的体积为两个滤网间体积的50％。
4.根据权利要求1所述的一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置，其特征在于：按炭室(2)横截面面积计量，所述进水系统(1)的水流量控制为40～80L/(m2·s)。
5.根据权利要求4所述的一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置，其特征在于：按炭室(2)横截面面积计量，所述进水系统(1)的水流量控制为60L/(m2·s)。
6.根据权利要求4所述的一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置，其特征在于：所述进水系统(1)的冲刷时间控制为2～6h。
7.根据权利要求1所述的一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置，其特征在于：所述进水系统(1)的冲刷时间控制为4h。
8.根据权利要求1所述的一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置，其特征在于：所述第一滤网(20)、第二滤网(40)均设为80目。
9.根据权利要求1所述的一种水处理用颗粒活性炭强度的测定装置，其特征在于：所述回水室(3)设为圆筒体，所述炭室(2)设为上部圆筒体与下部倒圆锥体的拼合，圆筒体内径相同；所述回水室(3)下部与炭室(2)之间螺纹连接，倒圆锥体的底部炭室(2)与进水管(10)连通。
10.一种水处理用颗粒活性炭强度的测定方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、称取质量为M0的颗粒活性炭置于炭室(2)，并将炭室(2)与回水室(3)相连接，在炭室(2)下部安装有用以截留颗粒活性炭的第一滤网(20)，在回水室(3)内设有用以截留颗粒活性炭的第二滤网(30)，其中炭室(2)内装填颗粒活性炭的体积为两个滤网间体积的40～60％；
S2、以炭室(2)横截面面积计量，向水箱(11)加入去离子水，开启蠕动泵(12)及阀门(13)，并调节蠕动泵(12)流量至40～80L/(m2·s)；
S3、冲刷2～6h后，关闭蠕动泵(12)，取出尚存于炭室(2)中的颗粒活性炭，并在105℃条件下烘干至恒重，测定其质量为M1；
S4、以测定前后颗粒活性炭质量变化的百分比表征活性炭强度H，其计算公式为：
H＝M1÷M0×100％
式中：H——水处理用颗粒活性炭强度，单位：％；
M0——测定前颗粒活性炭质量，单位：g；
M1——测定后颗粒活性炭质量，单位：g。
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