Метод определения водоёмкости активированного угля

Метод определения водоемкости активированного угля

Активированный уголь — это специально обработанный пористый углеродный материал, состоящий в основном из углерода. Он обладает хорошо развитой пористой структурой и большой удельной поверхностью (от 500 до 1700 м²/г), что позволяет эффективно удалять вредные вещества из газов или жидкостей посредством физической и химической адсорбции.

Он производится из углеродсодержащего сырья, такого как древесина, скорлупа орехов и уголь, путем карбонизации и активации. Обычно он имеет черный цвет в виде порошка, гранул или столбиков и широко применяется в очистке воды, очистке воздуха, обесцвечивании пищевых продуктов, очистке фармацевтических препаратов и других областях.

Цель эксперимента

Цель определения водоемкости активированного угля — оценка его адсорбционной способности по отношению к молекулам воды, что отражает степень развития его пористой структуры и гидрофильности поверхности. Этот показатель служит важным ориентиром для оценки его эффективности в таких областях, как очистка воды и воздуха.

Отражение общего объема пор: Молекулы воды в основном заполняют микропоры и мезопоры активированного угля. Более высокая адсорбционная способность указывает на более развитую пористую структуру и, как правило, на большую удельную поверхность.

Прогнозирование практической применимости: В сценариях очистки воздуха, увлажнения и очистки сточных вод водоемкость может быстро указывать на адсорбционный потенциал активированного угля по отношению к полярным веществам.

Помощь в контроле качества: Как быстрый метод тестирования в производстве, он используется для мониторинга однородности продукции и стабильности партий.

Образцы и приборы для эксперимента

Образец: Активированный уголь

Прибор: Тестер водоемкости активированного угля ST-62, соответствующий GB/T 7702.5

Процедуры эксперимента

1. Предварительная обработка и сушка образца

Образец согласно GB/T 7702.1. Равномерно поместите образец активированного угля в чистую бюкс с толщиной образца не более двух третей объема емкости. Поместите открытую бюкс в сушильный шкаф при температуре 105±5℃ и сушите в течение 2 часов. Извлеките, плотно закройте, перенесите в эксикатор и охладите до комнатной температуры не менее чем на 30 минут, чтобы подготовить абсолютно сухой образец для испытаний.

• Взвешивание абсолютно сухого образца

Предварительно нагрейте, откалибруйте и обнулите аналитические весы. Точно взвесьте массу абсолютно сухого образца активированного угля как m₁ с точностью до 0,0001 г и запишите данные. Подготовьте два параллельных образца для одновременного тестирования, чтобы гарантировать соответствие повторяемости испытаний требованиям национальных стандартов.

3. Насыщение активированного угля водой

Поместите взвешенный абсолютно сухой активированный уголь в чистый стакан. Добавьте достаточное количество дистиллированной воды, чтобы полностью погрузить образец, при этом уровень жидкости должен быть не менее чем на 20 мм выше поверхности образца. Оставьте для настаивания и замачивания при комнатной температуре и атмосферном давлении до полного насыщения пор водой. Аккуратно перемешайте 2-3 раза во время замачивания, чтобы обеспечить равномерную и достаточную адсорбцию воды.

4. Вакуумная фильтрация для удаления поверхностной свободной воды

Перенесите насыщенный водой активированный уголь в воронку Бюхнера, выстланную фильтровальной тканью. Включите вакуумный насос для стабильной фильтрации под отрицательным давлением до прекращения непрерывного капания. Удалите свободную воду с поверхности частиц, сохраняя только адсорбированную воду внутри пор, чтобы обеспечить точность испытаний.

5. Взвешивание насыщенного образца

После фильтрации быстро перенесите насыщенный активированный уголь обратно в исходную бюкс и закройте ее, чтобы предотвратить испарение влаги. Используйте те же откалиброванные весы для точного взвешивания общей массы насыщенного образца как m₂ с точностью до 0,0001 г и полностью запишите все данные параллельных образцов.

Результат эксперимента

Измеренная водоемкость данной партии гранулированного активированного угля на угольной основе составляет 37,0%, что соответствует соответствующим техническим спецификациям продукта. Водопоглощение и водоудерживающая способность образца квалифицированы.