煤質(zhì)柱狀活性炭微觀結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)

    煤質(zhì)柱狀活性炭的微觀結(jié)構(gòu)表征包括比表面積，孔容積（分微孔容積、中孔容積、大孔容積等，有時(shí)更細(xì)分為細(xì)微孔、此微孔、細(xì)中孔、粗中孔等）平均空隙直徑、最可幾直徑等。

    我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了孔容積和比表面積的測(cè)定方法，美國(guó)和日本標(biāo)準(zhǔn)中則沒有對(duì)應(yīng)得規(guī)定。迄今為止，世界各國(guó)都未能拿出一套可用于表征煤質(zhì)柱狀活性炭微觀結(jié)構(gòu)的、能令大多數(shù)人信服的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。

    目前大多采用全自動(dòng)吸附儀，采用液氮靜態(tài)吸附方法來表征煤質(zhì)柱狀活性炭的微觀結(jié)構(gòu)，但由于選用的儀器及數(shù)據(jù)處理方法的差異，檢測(cè)結(jié)果差距較大，一般誤差在10左右。

    1、比表面積：比表面及孔結(jié)構(gòu)在比表面開始測(cè)試前對(duì)煤質(zhì)柱狀活性炭進(jìn)行加熱真空脫附處理，在—196℃液氮溫度下吸附氮?dú)?，測(cè)試氮?dú)馕降葴鼐€，利用BET方程，根據(jù)單分子層吸附量和吸附質(zhì)分子截面積，計(jì)算煤質(zhì)柱狀活性炭的比表面積；由相對(duì)壓力為0.98時(shí)的氮吸附值換算成液氮體積得到總孔體積，由Dubimin-Astakhov計(jì)算微孔表面積和微孔體積，由總孔體積減去微孔體積得到中孔體積，由H-K（Horvath-Kawazoe）模型及密度函數(shù)理論（Dengsityfunctionaltheory）計(jì)算平均孔徑及其分布。

     比表面積是表征煤質(zhì)柱狀活性炭吸附性能的主要指標(biāo)，這一指標(biāo)解釋了煤質(zhì)柱狀活性炭產(chǎn)生吸附的原因，是人們加深了對(duì)吸附現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，在煤質(zhì)柱狀活性炭及吸附材料的研究中，這種檢測(cè)指標(biāo)應(yīng)用得較多，但由于檢測(cè)儀器設(shè)備比較復(fù)雜，而且價(jià)格昂貴，因此在煤質(zhì)柱狀活性炭生產(chǎn)中應(yīng)用的比較少。

2、孔容積：孔容積通過測(cè)定顆粒煤質(zhì)柱狀活性炭的真密度、顆粒密度來計(jì)算孔容積。其測(cè)定方法有真密度法、汞置換法和氮吸附法等，各種方法測(cè)定的孔容略有不同，在報(bào)出測(cè)試結(jié)果時(shí)應(yīng)標(biāo)注檢測(cè)方法。

   孔容積也是表征煤質(zhì)柱狀活性炭吸附性能的重要指標(biāo)，經(jīng)常使用的孔容積測(cè)試方法有氮吸附法，一般在測(cè)試比表面時(shí)可同時(shí)計(jì)算出孔容積，孔容積和煤質(zhì)柱狀活性炭裝填密度密切相關(guān)，和裝填密度指標(biāo)成反比。

煤質(zhì)柱狀活性炭應(yīng)用模擬評(píng)價(jià)檢驗(yàn)

     世界上主要國(guó)家的煤質(zhì)柱狀活性炭標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法中，只有美國(guó)和一些煤質(zhì)柱狀活性炭大公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了煤質(zhì)柱狀活性炭氣相和液相應(yīng)用的原則性、指導(dǎo)性測(cè)定方法，這些檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)雖然大大擴(kuò)展了可檢測(cè)的吸附質(zhì)數(shù)量，也對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域選用煤質(zhì)柱狀活性炭品種有幫助，但由于這些方法僅對(duì)單組分吸附質(zhì)適用，而在煤質(zhì)柱狀活性炭應(yīng)用實(shí)踐中，吸附質(zhì)幾乎沒有單獨(dú)存在的可能性，煤質(zhì)柱狀活性炭總是會(huì)面對(duì)多種物質(zhì)組成的混合物，這些物質(zhì)在煤質(zhì)柱狀活性炭上不可避免的發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，競(jìng)爭(zhēng)吸附的發(fā)生必然導(dǎo)致目標(biāo)吸附質(zhì)的吸附量的改變，從而導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用效果偏離實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)結(jié)果，有時(shí)這種偏離會(huì)非常嚴(yán)重。

    為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)煤質(zhì)柱狀活性炭在實(shí)際應(yīng)用中的使用效果，需進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬吸附試驗(yàn)，這種模擬大多采用動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方法來進(jìn)行。對(duì)于液相模擬吸附試驗(yàn)，一般采用吸附柱方法，使用待處理工作態(tài)原液，有時(shí)根據(jù)相液中已知的主要成分進(jìn)行配液，選擇不同的工藝條件進(jìn)行試驗(yàn)，然后進(jìn)數(shù)據(jù)處理得到最佳工藝條件，用于指導(dǎo)煤質(zhì)柱狀活性炭的實(shí)際應(yīng)用。

   對(duì)于氣相模擬吸附試驗(yàn)，情況較為復(fù)雜。當(dāng)采用動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，多采取配氣法模擬實(shí)際氣體，選用合適的吸附管（亦可視為更小型一些的吸附柱），調(diào)整試驗(yàn)條件以獲取不同工業(yè)條件下的吸附穿透曲線等，進(jìn)而指導(dǎo)煤質(zhì)柱狀活性炭吸附裝置的設(shè)計(jì)和運(yùn)用條件的選擇，當(dāng)采用靜態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用向已加入煤質(zhì)柱狀活性炭的定容積吸附器中加注被吸附氣體的方法進(jìn)行試驗(yàn)。靜態(tài)模擬法實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性不如動(dòng)態(tài)法。

   一般煤質(zhì)柱狀活性炭的應(yīng)用單位為了準(zhǔn)確的選用煤質(zhì)柱狀活性炭產(chǎn)品或設(shè)計(jì)煤質(zhì)柱狀活性炭應(yīng)用裝置，均根據(jù)自己的需要建立煤質(zhì)柱狀活性炭應(yīng)用評(píng)價(jià)裝置，對(duì)煤質(zhì)柱狀活性炭的應(yīng)用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，以獲取準(zhǔn)確的工藝參數(shù)指導(dǎo)煤質(zhì)柱狀活性炭的應(yīng)用或裝置的設(shè)計(jì)。