CN114324112A - 一种饮用水滤芯净化效果的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种饮用水滤芯净化效果的测试方法，包括以下步骤：滤芯原材料基本性能的测试，成型滤芯净水效果的测试，成型滤芯微观结构表征的测试分析；其中，滤芯原材料基本性能的测试是对滤芯中炭材料进行测试，测试指标包括含水率测试、灰分测试、挥发分测试及固定碳测试；成型滤芯净水效果的测试包括滤芯对水质甲醛的吸附测试、滤芯对高锰酸盐指数标准物质(CODMn)的吸附测试、吸附容量的测试、以及滤芯对水质中微量元素去除率的测试。本发明实现了对滤芯净化效果的测试，在产品开发过程中能够更好的确定产品质量，避免出现滤芯过滤效果不达标的问题，为炭材料制备净化滤芯的应用提供理论支持，具有重要的理论实践意义。
Description
技术领域
本发明涉及滤芯技术领域，具体地说是一种饮用水滤芯净化效果的测试方法。
背景技术
饮用水是人体新陈代谢不可或缺的要素，人类大部分疾病的产生都有饮用水存在着密不可分的关系，随着工业的快速发展、城镇化速度的加快以及人类的各种活动等，农村和城市饮用水受到了严重的污染，污染物主要包括有机污染物、无机污染物、生物污染物和放射性污染物，主要危害为有机污染物产生的“三致”(致癌、致畸和致突变)问题，饮用水污染已成为全球关注的热点，炭材料拥有较强吸附性，是饮用水净化用主要材料之一。
炭材料作为多孔且具有强吸附性能的材料，被广泛应用到饮用水净化领域。目前，国内外利用炭材料对饮用水进行净化处理，主要使用竹炭、木质活性炭及椰壳活性炭，主要处理方法包括粉末状投加、颗粒状过滤和滤芯过滤，其中，滤芯过滤已成为市场的主流方式。
目前，国际上还没有统一的标准来监督管理饮用水滤芯的性能，导致市面上的饮用水滤芯质量良莠不齐，对于用户来说，要判断市面上的饮用水滤芯对于水质的净化效果是非常困难的，有研究表明目前家用饮用水滤芯的不合格率较高。
因此，提供一种饮用水滤芯净化效果的测试方法，以解决现有技术所存在的问题，对其应用推广具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种饮用水滤芯净化效果的测试方法，以实现对滤芯净化效果的测试，在产品开发过程中能够更好的确定产品质量，避免出现滤芯过滤效果不达标的问题。
为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。
一种饮用水滤芯净化效果的测试方法，包括以下步骤：
101、滤芯原材料基本性能的测试；
102、成型滤芯净水效果的测试；
103、成型滤芯微观结构表征的测试分析。
优选地，所述步骤101中滤芯原材料基本性能的测试是对滤芯中炭材料进行测试，测试指标包括含水率测试、灰分测试、挥发分测试及固定碳测试。
优选地，所述含水率测试具体地，将炭材料试样放置在干燥箱中干燥至恒重，以质量减少量占试样质量的百分数作为含水率W，公式如下：
式中：m1为试样初始质量，g；
m0为试样初始质量，g。
优选地，所述灰分测试具体地，取试样粉碎过筛网并烘至绝干，灼烧至恒重，冷却至室温称重，以残留物的质量占原试样质量的百分数作为灰分A，公式如下：
式中：m为试样的质量，g；
m1为坩埚的质量，g；
m2为灰与坩埚的总质量，g。
优选地，所述挥发分测试具体地，取试样粉碎过筛网并烘至绝干，隔绝空气加热，以所失去的质量占原试样质量的百分数作为挥发分V，公式如下：
式中：m为试样的质量，g；
m1为坩埚的质量，g；
m2为试样加热后剩余物质与坩埚的总质量，g。
优选地，所述步骤102中成型滤芯净水效果的测试包括滤芯对水质甲醛的吸附测试、滤芯对高锰酸盐指数标准物质(CODMn)的吸附测试、吸附容量的测试、以及滤芯对水质中微量元素去除率的测试。
优选地，所述滤芯对水质甲醛的吸附测试采用乙酰丙酮分光光度计法，测定样品吸附甲醛前后废液中甲醛的浓度，进而算出水质甲醛的去除率η，公式如下：
式中：ρ0、ρ1分别为处理前后废水中甲醛的浓度，mg/L；
甲醛吸附量用单位质量的吸附剂吸附量Qe(mg/g)表示，公式如下：
式中：v为溶液的体积，mL；
ρ0、ρ1为处理前后废水中甲醛的浓度，mg/L；
m为吸附剂量的质量，g。
优选地，所述滤芯对高锰酸盐指数标准物质(CODMn)的吸附测试和吸附容量的测试是采用静态吸附测试。
优选地，所述滤芯对水质中微量元素去除率的测试，采用电感耦合等离子发生光谱仪对试样微量元素含量进行测定。
优选地，所述步骤103中成型滤芯微观结构表征的测试分析是采用X-射线衍射仪、电子顺磁共振波谱仪、扫描电子显微镜对滤芯成型前后及净化水后表面元素组成、官能团变化及电子自旋变化规律进行表征分析。
本发明所获得的有益技术效果：
1)本发明实现对滤芯净化效果的测试，在产品开发过程中能够更好的确定产品质量，避免出现滤芯过滤效果不达标的问题，为炭材料制备净化滤芯的应用提供理论支持，具有重要的理论实践意义；
2)本发明通过对滤芯原材料基本性能的测试、成型滤芯净水效果的测试，为竹炭在饮用水净化领域的应用提供了理论支撑及实际应用的参考价值，同时，对拓宽其应用领域，具有重大意义。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下为本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本公开一种实施例中饮用水滤芯净化效果的测试方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。
应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B的至少一种，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
如附图1所示，一种饮用水滤芯净化效果的测试方法，包括以下步骤：
101、滤芯原材料基本性能的测试；
102、成型滤芯净水效果的测试；
103、成型滤芯微观结构表征的测试分析。
其中，步骤101中滤芯原材料基本性能的测试是对滤芯中炭材料进行测试，测试指标包括含水率测试、灰分测试、挥发分测试及固定碳测试。
所述含水率测试具体地，将炭材料试样放置在干燥箱中干燥至恒重，以质量减少量占试样质量的百分数作为含水率W，公式如下：
式中：m1为试样初始质量，g；
m0为试样初始质量，g。
所述灰分测试具体地，取试样粉碎过筛网并烘至绝干，灼烧至恒重，冷却至室温称重，以残留物的质量占原试样质量的百分数作为灰分A，公式如下：
式中：m为试样的质量，g；
m1为坩埚的质量，g；
m2为灰与坩埚的总质量，g。
所述挥发分测试具体地，取试样粉碎过筛网并烘至绝干，隔绝空气加热，以所失去的质量占原试样质量的百分数作为挥发分V，公式如下：
式中：m为试样的质量，g；
m1为坩埚的质量，g；
m2为试样加热后剩余物质与坩埚的总质量，g。
所述固定碳测试具体地，通过灰分和挥发分的结果计算得出，公式如下：
C＝100-A-V
式中：A为试样的灰分，％；
V为试样的挥发分，％。
炭材料的灰分、挥发分和固定碳三个指标都是衡量其质量的重要指标，通过测试炭材料的灰分、挥发分和固定碳，在一定程度上可以有效地表面饮用水净化用炭材料的品质。
其中，步骤102中成型滤芯净水效果的测试包括滤芯对水质甲醛的吸附测试、滤芯对高锰酸盐指数标准物质(CODMn)的吸附测试、吸附容量的测试、以及滤芯对水质中微量元素去除率的测试。
所述滤芯对水质甲醛的吸附测试采用乙酰丙酮分光光度计法，测定样品吸附甲醛前后废液中甲醛的浓度，进而算出水质甲醛的去除率η，公式如下：
式中：ρ0、ρ1分别为处理前后废水中甲醛的浓度，mg/L；
甲醛吸附量用单位质量的吸附剂吸附量Qe(mg/g)表示，公式如下：
式中：v为溶液的体积，mL；
ρ0、ρ1为处理前后废水中甲醛的浓度，mg/L；
m为吸附剂量的质量，g。
所述滤芯对高锰酸盐指数标准物质(CODMn)的吸附测试和吸附容量的测试是采用静态吸附测试。
滤芯对高锰酸盐指数标准物质(CODMn)的吸附测试中高猛酸盐指数(IMn)以每升试样消耗毫克氧数来表示(mg/L)，公式如下：
式中：v1为试样滴定时，消耗高锰酸钾溶液的体积，mL；
v2为标定时，消耗高锰酸钾溶液的体积，mL；
C为草酸钠标准溶液，0.01mol/L。
吸附容量q，公式如下：
式中：v为加入原水量，mL；
c0为吸附质初始浓度，％；
c为吸附质平衡浓度，％；
w为炭材料投加量，mg。
所述滤芯对水质中微量元素去除率的测试，采用电感耦合等离子发生光谱仪对试样微量元素含量进行测定，主要包括常规微量元素As，Cd，Cr，Pb，Se，一般微量元素Fe，Mn，Cu，Zn，以及非常规微量元素Sb和Ba。
各种微量元素的去除率，公式如下：
式中：c0为原水中微量元素含量；
c1为净化后微量元素含量。
随着滤芯粉末添加量的增加，各种微量元素的含量呈下降趋势，当滤芯粉末的添加量达到一定以后，微量元素含量的变化逐渐趋于平稳，接近吸附饱和，由此可以得出吸附效果的好坏。
其中，步骤103中成型滤芯微观结构表征的测试分析是采用X-射线衍射仪、电子顺磁共振波谱仪、扫描电子显微镜对滤芯成型前后及净化水后表面元素组成、官能团变化及电子自旋变化规律进行表征分析。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，其并非因此限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种饮用水滤芯净化效果的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
101、滤芯原材料基本性能的测试；
102、成型滤芯净水效果的测试；
103、成型滤芯微观结构表征的测试分析。
2.根据权利要求1所述的饮用水滤芯净化效果的测试方法，其特征在于，所述步骤101中滤芯原材料基本性能的测试是对滤芯中炭材料进行测试，测试指标包括含水率测试、灰分测试、挥发分测试及固定碳测试。
3.根据权利要求2所述的饮用水滤芯净化效果的测试方法，其特征在于，所述含水率测试具体地，将炭材料试样放置在干燥箱中干燥至恒重，以质量减少量占试样质量的百分数作为含水率W，公式如下：
式中：m1为试样初始质量，g；
m0为试样初始质量，g。
4.根据权利要求2所述的饮用水滤芯净化效果的测试方法，其特征在于，所述灰分测试具体地，取试样粉碎过筛网并烘至绝干，灼烧至恒重，冷却至室温称重，以残留物的质量占原试样质量的百分数作为灰分A，公式如下：
式中：m为试样的质量，g；
m1为坩埚的质量，g；
m2为灰与坩埚的总质量，g。
5.根据权利要求2所述的饮用水滤芯净化效果的测试方法，其特征在于，所述挥发分测试具体地，取试样粉碎过筛网并烘至绝干，隔绝空气加热，以所失去的质量占原试样质量的百分数作为挥发分V，公式如下：
式中：m为试样的质量，g；
m1为坩埚的质量，g；
m2为试样加热后剩余物质与坩埚的总质量，g。
6.根据权利要求1所述的饮用水滤芯净化效果的测试方法，其特征在于，所述步骤102中成型滤芯净水效果的测试包括滤芯对水质甲醛的吸附测试、滤芯对高锰酸盐指数标准物质(CODMn)的吸附测试、吸附容量的测试、以及滤芯对水质中微量元素去除率的测试。
7.根据权利要求6所述的饮用水滤芯净化效果的测试方法，其特征在于，所述滤芯对水质甲醛的吸附测试采用乙酰丙酮分光光度计法，测定样品吸附甲醛前后废液中甲醛的浓度，进而算出水质甲醛的去除率η，公式如下：
式中：ρ0、ρ1分别为处理前后废水中甲醛的浓度，mg/L；
甲醛吸附量用单位质量的吸附剂吸附量Qe(mg/g)表示，公式如下：
式中：v为溶液的体积，mL；
ρ0、ρ1为处理前后废水中甲醛的浓度，mg/L；
m为吸附剂量的质量，g。
8.根据权利要求6所述的饮用水滤芯净化效果的测试方法，其特征在于，所述滤芯对高锰酸盐指数标准物质(CODMn)的吸附测试和吸附容量的测试是采用静态吸附测试。
9.根据权利要求6所述的饮用水滤芯净化效果的测试方法，其特征在于，所述滤芯对水质中微量元素去除率的测试，采用电感耦合等离子发生光谱仪对试样微量元素含量进行测定。
10.根据权利要求1所述的饮用水滤芯净化效果的测试方法，其特征在于，所述步骤103中成型滤芯微观结构表征的测试分析是采用X-射线衍射仪、电子顺磁共振波谱仪、扫描电子显微镜对滤芯成型前后及净化水后表面元素组成、官能团变化及电子自旋变化规律进行表征分析。
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