CN1963465A - 一种测试活性炭对有机物吸附性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测试活性炭对有机物吸附性能的方法，是将一定量的活性炭试样与有机物溶液经充分振荡吸附后，经过滤、取滤液，用紫外分光光度法测定滤液中残留的有机物的量，取每克炭吸附的有机物的量(以毫克计)定为有机物吸附值。本发明方法可以在较短时间内测得活性炭对有机物吸附性能，测试结果与实际使用效果相一致，且具有使用常规仪器、操作简单、测试结果表示方法简单明确等优点。

Description

一种测试活性炭对有机物吸附性能的方法
技术领域
本发明涉及水处理中活性炭性能检测的方法，尤其涉及一种测试活性炭对有机物吸附性能的方法。
背景技术
由于环境污染的加剧，天然水体中有机物含量增高，在工业用水和城市给水处理中，采用活性炭来降低水中有机物的吸附处理(目前多为粒状活性炭的柱式过滤吸附)也日益增多。由于活性炭价格昂贵，再生困难，使活性炭吸附处理的处理费用很高；另一方面目前国内活性炭生产厂家很多，种类繁杂，性能差异很多，所以如何选择吸附性能好的水处理用活性炭就是一件很有经济意义的工作。
在纯水和饮用水的制备中，活性炭已成为去除水中有机物的一个必不可少的手段。因此活性炭对有机物吸附性能就成为选择活性炭的一个重要指标。
目前已有的测试活性炭对有机物吸附性能的方法有碘值、亚甲基兰吸附值、苯酚吸附值等。但该类方法测得的结果与活性炭实际应用效果并不一致，研究表明，碘值、亚甲基兰吸附值等测出的活性炭对小分子有机物吸附性能。而天然水中有机物主要包括腐植酸、富里酸、木质素、丹宁等，这些物质是大分子天然有机物，其分子量大约为几百～几十万，比碘、亚甲基蓝、四氯化碳的分子量大得多。碘、亚甲基蓝、四氯化碳这些小分子物质可以进入活性炭的微孔，其吸附量反映活性炭对这些小分子物质的吸附能力，而天然水中的有机物，由于分子体积大，却不能像这些小分子物质一样进入所有的微孔，微孔表面也就难以发挥吸附作用，所以碘值等活性炭一般吸附性能指标，就不能全面反映活性炭对天然水中大分子有机物的吸附性能，而天然水中的有机物大分子部分往往超过总量的50％以上，所以用碘值等来表征活性炭对有机物的吸附性能，在实际应用过程成中往往会有出入。
活性炭的吸附性能主要有其孔结构和表面官能团决定，特别是孔结构对活性炭的吸附性能有时甚至有决定性的意义。因此，对活性炭孔结构的测试，在一定程度上也可以表征活性炭的吸附性能。目前对活性炭孔结构的测试主要有比表面积、孔容分布等。但是孔结构测试结果与活性炭的实际使用效果仍然有较大差距，估计这与孔的形状有一定关系。如果孔通道属于进口小后部大的类型，即使活性炭的比表面积大、过渡孔丰富，其对大分子有机物的吸附性能仍然较差。对孔形状的测试，其难度将进一步增大，且机理尚不明确。另一方面，比表面积、孔容分布等的测试需专业测试设备，费用昂贵，普通实验室无法进行测试。
《DL/T582-2004火力发电厂水处理用活性炭使用导则》中介绍了一种利用从天然水中提取的有机物(腐殖酸、富里酸等)作为标准物，通过测试活性炭的等温吸附曲线来表征其对有机物吸附性能的方法。该方法测试结果与活性炭的实际使用效果基本一致，较好的表征了活性炭对有机物的吸附性能，已得到了活性炭生产厂家和使用单位的认可。但是该方法测是步骤较为繁琐，且必须是2种或2种以上的活性炭相比较来确定哪种活性炭的吸附性能较佳，室间实验数据可比性较差。这给使用单位向生产厂家提出产品性能指标及验收标准造成了一定困难。
发明内容
针对已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种准确测试活性炭对有机物吸附性能的方法，本发明方法可以在较短时间内测得活性炭对有机物吸附性能，测试结果与实际使用效果相一致，且使用常规仪器、操作简单、测试结果表示方法简单明确。
本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：
本发明方法的要点在于，用天然水中有机物的提取物(腐殖酸、富里酸等)作为标准物，通过活性炭对该有机物溶液的吸附来测试其对有机物吸附性能。具体步骤如下：
(1)、称取粒径小于75μm的干燥活性炭试样0.1±0.01g(精确至0.1mg)，放入干燥的具塞锥形瓶中，准确加入10mg/L的有机物溶液100mL，立即塞好瓶盖，置于振荡器上，在25℃下连续振荡至达到吸附平衡；
(2)将溶液通过0.45μm滤膜过滤后，在紫外光下进行比色，测其吸光度值；
(3)按下式计算有机物吸附值：
式中：A0——有机物溶液初始吸光度值；
A——达到吸附平衡后，有机物溶液吸光度值；
V——有机物溶液体积，L；
k——吸光系数，L/mg；
m——活性炭试样质量，g。
其中(2)步骤中的紫外光波长为254nm。
其中(1)步骤所述在振荡器上振荡的时间为2小时。
其中所述有机物为腐殖酸、富里酸、木质素中的一种或者为腐殖酸和富里酸的混合物。其中腐殖酸、富里酸、木质素的提取方法在《中华人民共和国电力行业标准DL/T582-2004》中的附录A和附录D中有详细公开。
本发明方法通过活性炭对该有机物溶液的吸附来测试其对有机物吸附性能，测试中固定称取式样的质量和有机物溶液的浓度及体积，测试结果用数字表示，简单且直观，易于不同活性炭之间进行对比，也可在检测活性炭中作为定量指标来使用。具有可使用常规仪器、操作简单、测试结果表示方法简单明确等优点。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式进一步说明本发明是如何实现的：
实施例1
称取经粉碎粒径小于75μm的干燥活性炭试样0.1058g，放入干燥的具塞锥形瓶中，准确加入100mL腐殖酸溶液，其吸光度值A0＝0.323，立即塞好瓶盖，置于振荡器上，在25℃下连续振荡2小时；
将溶液静置后，取上层清液通过0.45μm滤膜过滤，滤液在波长254nm紫外光下进行比色，测其吸光度值A＝0.132；
经测定，10mg/L腐殖酸溶液的吸光度值为0.318，吸光系数k＝0.0318L/mg。
按下式计算腐殖酸吸附值：
式中：A0——腐殖酸溶液初始吸光度值；
A——达到吸附平衡后，腐殖酸溶液吸光度值；
V——腐殖酸溶液体积，L；
k——吸光系数，L/mg；
m——活性炭试样质量，g。
实施例2
按所述的相同步骤重复进行实施例1，但是有机物溶液为富里酸溶液，测试结果如下：
A0＝0.180
A＝0.031
m＝0.1012g
经测定，10mg/L富里酸溶液的吸光度值为0.174，吸光系数k＝0.0174L/mg；
经计算，Q富里酸＝8.462mg/g
实施例3
按所述的相同步骤重复进行实施例1，对2种活性炭进行测试，有机物溶液为腐殖酸溶液，测试结果如下：
    活性炭样     1#     2#
    A0Am(g)Q腐殖酸(mg/g)     0.3230.1300.10455.808     0.3230.1090.10046.703
根据测试结果可以得出结论，2#活性炭对有机物的吸附性能优于1#活性炭。

Claims (8)

1、一种测试活性炭对有机物吸附性能的方法，该方法包括如下步骤：
(1)、称取粒径小于75μm的干燥活性炭试样0.1±0.01g，放入干燥的具塞锥形瓶中，准确加入10mg/L的有机物溶液100mL，立即塞好瓶盖，置于振荡器上，在25℃下连续振荡至达到吸附平衡；
(2)将溶液通过0.45μm滤膜过滤后，在紫外光下进行比色，测其吸光度值；
(3)按下式计算有机物吸附值：
Figure A2006101178120002C1
式中：A0——有机物溶液初始吸光度值；
A——达到吸附平衡后，有机物溶液吸光度值；
V——有机物溶液体积，L；
k——吸光系数，L/mg；
m——活性炭试样质量，g。
2、根据权利要求1所述的一种测试活性炭对有机物吸附性能的方法，其特征在于：称取干燥活性炭试样时精确至0.1mg。
3、根据权利要求1所述的一种测试活性炭对有机物吸附性能的方法，其特征在于：其中(2)步骤中的紫外光波长为254nm。
4、根据权利要求1所述的方法，其中(1)步骤所述在振荡器上振荡的时间为2小时。
5、根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的一种测试活性炭对有机物吸附性能的方法，其特征在于：其中所述有机物为腐殖酸。
6、根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的一种测试活性炭对有机物吸附性能的方法，其特征在于：其中所述有机物为富里酸。
7、根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的一种测试活性炭对有机物吸附性能的方法，其特征在于：其中所述有机物为木质素。
8、根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的一种测试活性炭对有机物吸附性能的方法，其特征在于：其中所述有机物为腐殖酸、富里酸的混合物。
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