五、活性炭的基础知识点:
1、碘值:碘值(iodine value;iodine number)是活性炭的一个性能参数,表示有机化合物中不饱和程度的一种指标;
2、活性炭碘值高低即吸附值:指100g物质中所能吸收(加成)碘的克数;
1)主要用于油脂、脂肪酸、蜡及聚酯类等物质的测定; 2)不饱和程度愈大,碘值愈高; 3)干性油的碘值大于非干性油的碘值;
4)要注意,如油脂分子结构中有两个或两个以上的烯基,则只有这些烯基处于非共轭状态时,碘值才有真实性;
3、活性炭碘值高低测定:通常所用的方法有以下三种
1)油脂的四氯化碳溶液以碘和二氯化汞的乙醇溶液滴定;
2)以氯化碘的冰醋酸溶液滴定;
3)以含有吡啶、溴和浓硫酸的冰醋酸溶液滴定:
a.乳油的碘值通常在24~26之间; b.干性油的碘值在130以上; c.半干性油的碘值在100~130之间;
d.非干性油的碘值在100以下; e.陆地动物脂肪的碘值在80以下; f.海洋动物油脂的碘值在100以上。
※ 果壳、竹炭、煤制的碘值都在几百,活性炭原料碘值从800、850、900、950、1000、1100mg/g等多种
1)碘值是液相吸附指标,大体能看出活性炭的比表面积大小及微孔是否发达;
2)气相吸附指标关健看:CTC吸附值,苯吸附值:好的活性炭CTC>100%,苯吸附>50%;
3)吸附能力不同,成本价格也不同,同碘值的活性炭椰壳对小分吸附效果超好,不同应用选择不同材质的活性炭。
4)碘值吸附力简单判定法:
(1)用手掂重量:要想提高活性炭的吸附性能,只有尽可能多地在活性炭上制造孔隙结构,孔隙越多,活性炭越酥松,相对密度也就会越轻,因此好的活性炭手感上会比较轻,
在同等重量包装的情况下,性能好的活性炭会比劣质活性炭体积大许多;
(2)泡水看气泡:将一小把活性炭投入水中,由于水的渗透作用,水会逐渐浸入活性炭的孔隙结构中,迫使孔隙中的空气排出,从而产生一连串的极为细小的气泡,在水中拉
出一条细小的气泡线,同时会发出丝丝的气泡声,这种现象发生得越剧烈,持续时间越长,活性炭的吸附性就越好;
(3)看脱色能力:活性炭吸附能力的另一个表现就是脱色能力,活性炭具有能将有色液体变成浅色或无色的神奇能力,这其实就是因为活性炭吸附了有色液体里的色素分子的
原因造成的,正因为活性炭的这种特性,被广泛应用于制糖工业领域中红糖变白糖的生产过程中。
※ 操作方法:
1)取两只透明杯子,在一只杯子里放入纯净水,然后滴入一滴红墨水(这里可以用任何一种便于观察但不改变水的性质的色素都可以,例如蓝墨水、打印机彩色墨水,但不能
使用墨汁和碳素墨水),搅拌均匀后将一半有色水倒入另一个杯子中留作对比样;
2)将活性炭放入有色水中,数量应达到水的一半或更多,这样效果会比较明显;3)静置10―20分钟后与对比水样进行对照,在同等条件下,脱色效果越强说吸附性能越好。
4、苯吸附值:苯是小分子,用苯吸附值表征活性炭对小分子有机物的吸附能力。
1)苯吸附值越大说明活性炭对小分子有机物吸附能力越强; 2)将所用活性炭称重,置入充满苯蒸汽的容器中,吸附24小时后拿出来,称重,前后两次重量之差即为苯吸附值。
5、水分/含水率:活性炭水分的定义是指将一定量的活性炭试样经过烘干、恒温、恒重、冷却后,所失去水分质量占原试样质量的百分数表示水分含量百分比。
※ 检测方法:
1)一般采用烘干法,即把一个炭样放入一个经过预先烘干并恒重的带盖称量瓶中,准确称取3-5g活性炭样品;
2)再将装有试样的称量瓶打开盖子,置于电热恒温干燥箱内,在(150±5)℃的温度下,恒温2h以上,直至恒重;
3)然后从恒温干燥箱内取出称量瓶,盖上盖子,放入内装变色硅胶的干燥器内,冷却至室温后称量;
4)以失去的水分质量占原试样质量的百分数来表示水分含量百分比。
6、PH值测定:
1)在200ml烧杯中放1.0g活性炭,加100ml蒸馏水,用电PH值测定; 2)磁搅拌器搅拌1小时,然后用pH计测定该液体的pH值;
3)注意:按pH计的说明书或常规操作规程,事先将pH调试、校正。(有国标和行标参照对比)
7、灰分/残渣率:活性炭灰分的定义是指将一定量的活性炭试样经过高温灼烧,所得残渣占原试样质量的百分数。
※ 检测方法:用马弗炉煅烧
1)先将30mL瓷坩锅置于马弗炉中,在(800±25)℃下烧灼1h,取出后放入干燥器内冷却至室温,然后准确称量灼烧过的瓷坩锅质量;
2)再准确称量1-2g经粉碎至71μm的干燥试样(称准至0.1mg),置于已灼烧至恒重的瓷坩锅中,再置于(150±5)℃的烘箱内干燥2h后冷却至室温;
3)将活性炭试样及瓷坩锅置于马弗炉中,打开坩锅盖,逐渐升高温度,在(650±20)℃下灼烧至恒重(约2h)或(800±25)℃下灼烧1h;
4)取出坩锅置于干燥器中,冷却30min,称量(称准至0.1mg),所得残渣占原试样质量的百分数就是该活性炭的灰分含量百分比。
8、活性炭能吸附多少质量的有害物质?不同材料和用途的活性炭,其内孔径大小也不同,优质活性炭吸附有害物质的质量可接近甚至达到其本身的质量,如原生态活性炭载椰壳活性炭。
9、活性炭的使用期为多长?
1)影响活性炭使用寿命的关键因素是使用环境中有害物质的总量大小以及脱附的频率; 2)活性炭吸附有害气体的质量可接近甚至达到其本身的质量;
3)在普通家庭空间空气中,有害气体的质量远远小于活性炭的使用量,只要经常将活性炭放置在太阳下暴晒,就可以长期使用。
10、活性炭吸附饱和后,是否会将有害气体再次释放出来?
1)活性炭的再生是在特殊条件下进行的,一般是在600度以上高温下进行; 2)普通条件下不会释放被吸附的有害气体;
3)我们通常所说的在阳光下暴晒,原则上不能叫活性炭的再生,其主要作用是蒸发并释放被大量大分子结构的水蒸汽所占用的活性炭内空间。
11、粉末活性炭与不定型颗粒活性炭的区别:
1)以外形粒度尺寸0.175-0.18mm为界限:大于0.175-0.18mm的颗粒占多数的为不定型颗粒活性炭,小于0.18mm颗粒占多数的为粉末状活性炭;
2)颗粒活性炭一般由椰壳或果壳制作,粉状活性炭一般木屑或煤等为原料;
3)活性炭是颗粒状比粉末状的好,但是活性炭比较容易饱和需要经常替换的不是长久使用的,重复使用需要去暴晒;
4)活性炭颗粒度标准:煤质颗粒活性炭的试验方法规定了煤质颗粒活性炭粒度测定所需仪器、步骤及测定结果的处理等内容,适用于煤质颗粒活性炭粒度的测定。
(1)煤质颗粒活性炭粒度计算公式:Li(%)=mi/m×100% 式中Li—第i层粒度的质量分数/% mi—第i层筛上的试样质量/B m—原试样的质量/g
(2)方法提要:将一定质量的水质净化活性炭试样置于振筛机上进行筛分,以保留在各筛层上的试样的质量占原试样质量的百分数表示试样的粒度分布;
(3)测定步骤:
a.根据产品技术要求,选取一组相应的筛层,按筛孔大小,由上而下顺序排列,安放在振筛机上;
b.称取100 g试样倒入振筛机的最上层筛子内,盖上筛盖,扣紧全套筛子,开动振筛机,同时启动定时器(或秒表)振筛(600士10) s;
c.松开振筛机夹子,拿下筛盖依次轻取下各层并将各层中的试样用瓷盘分别收集,卡在筛孔上的活性炭轻轻震拍筛框或用刷子刷下,也作该筛层上的筛分。
d.依次称量每一筛层以及底盘内的筛分质量(精确至o.1g ),重复s. l至s. 5步骤,再做一份试样。