编者按:这是 Water Technology 十月刊题为“活性碳软件程序改善操作”的第二部分。在第一部分中,Nowicki博士讨论了活性炭(AC)性能预测以及ASTM软件。如果您错过了第一部分,请访问WaterTechOnline.com阅读本文的全文。
发布日期:2019-03-05 16:40 来源:活性炭网 作者:活性炭网 浏览数:
测试活性炭 编者按: 这是 Water Technology 十月刊题为活性碳软件程序改善操作的第二部分。在第一部分中,Nowicki博士讨论了活性炭(AC)性能预测以及ASTM软件。 如果您错过了第一部分,
编者按:这是 Water Technology 十月刊题为“活性碳软件程序改善操作”的第二部分。在第一部分中,Nowicki博士讨论了活性炭(AC)性能预测以及ASTM软件。如果您错过了第一部分,请访问WaterTechOnline.com阅读本文的全文。
分子的折射率(RI)对于物理吸附很重要,因为它与分子的极化性有关。作为一般规则,较高分子RI导致更好的吸附容量。极化率不应与分子极性概念相混淆。极化率与外壳非键合电子的松散性有关。
如果您知道任何分子的分子结构中的键,您可以使用该软件轻松确定RI。每种类型的化学键具有分配的值。RI是所有化合物分子键的加和总和。您可以使用RI作为分子与活性炭(AC)血小板表面结合的相对量度。
RI测量值为1.5或更高是非常好的AC吸附物; 它在AC上快速加载。这种分子具有外壳电子,其可以通过AC石墨片晶力场来控制。在物理吸附中,吸附物通过称为范德华力的静电力保持在吸附剂的AC表面上 - 范德瓦尔发展了五种将分子吸引在一起的现象。这种特定的范德瓦尔力也被称为伦敦分散力。以Fritz London命名,他提出了解释为什么增加气态氩的压力导致气体过早冷凝到液体之前的解释,然后达到理论压力的冷凝,这需要惰性氩气。
用于制造AC的不同类型的原料,包括煤,木材和椰子壳,具有不同尺寸的石墨片。这些石墨片的随机排序产生不同尺寸的吸附空间或孔的分布,其中污染物从移动的气相或液相中除去。吸附物的外分子电子从中性构型转变为分子表面上的正(缺电子)和负(富电子)位置。这在分子表面上提供相对负的和正的位置,这有助于静电在它们是近邻时粘在一起。6
吸附很大程度上取决于吸附质与AC石墨片表面的距离。远离AC服务的一个分子层的分子具有1的相对结合强度。在两个分子层之外,相对力是1/8,并且在三层之外,相对于一个分子层,结合力是1/27。AC结合力和分子距离关系是三的幂。远离AC表面的三个分子层以外的分子不被吸附。结合力不依赖于温度。较大的分子比较小的分子吸附更好。二聚体结合单体力的两倍。更强的结合分子可以取代先前吸附的分子,这称为翻转。
感兴趣的化合物的RI可能在公开文献中难以找到,然而,软件可以快速用于确定任何感兴趣的化合物的RI。
GAED软件提供的有关特定激活信息聚宝盆碳为气体或水相物理吸附应用机会。除等温线外,GAED还提供:孔径分布,BET表面积,痕量容量,中容量,孔隙或吸附空间体积,作为吸附能量密度和单个样品总孔容的函数等等。
GAED是最好的AC表征测试。我们使用GAED提供了5,000多个样本。GAED提供蒸汽相,水相或溶剂相的完整表征。6
接收并干燥美国测试协会(ASTM)的AC测试材料的表观密度。这使得能够以体积为基础呈现AC吸附数据。大多数客户使用粒状活性炭(GAC)填充容器,因此体积比较比基于重量的比较更有用。将干燥的材料置于GAED仪器样品室中。将其加热到250 ö下用流动的惰性氩气流下,带走任何挥发物和清洁样品。样品被清洁后,重量在250丢失ö C被报告为样品清洁度的量度-百分之二或更小重量丢失是好的。比较多个样品时,需要对它们进行全部清洗,并且必须知道污染的起始量在添加挑战吸附气体之前。
选择TFE或1,1,1,2-四氟乙烷作为挑战气体,因为TFE外壳电子被紧密保持,RI测量值为1.200,因此具有极低的极化率。250后ö C示例清洗,TFE是由流过所述样品中加入; 然后温度程序在零下21冷却样品至高于TFE的冷凝温度ö C.这避免了样品的增重从TFE缩合上测试样品。获得了由于物理吸附而在冷却期间的约700个样品重量增加值。然后将温度程序反转回250 oC获得加载的样品解吸曲线。在大约1,400个吸附和解吸数据点中,软件从准平衡权重中选择30个代表性数据点。这为运行的特定AC样本提供了称为特征曲线的数据表和图形表示。
从特征曲线,Y轴是孔体积,以每100cc材料的TFE吸附物的cc计,相对于X轴上的吸附能量密度,以每cc吸附空间或孔体积计的卡路里。软件根据特征曲线分布确定多项式方程。该等式使得能够在任何过程温度下对任何感兴趣的化合物进行等温线测定。计算孔径分布,BET表面积等。
标准吸附剂用作比较的基准控制,并证明GAED仪器在统计性能限制内执行。提供三种标准化合物等温线:甲基 - 叔丁基醚(MTBE),苯和苯酚。这三种化合物涵盖了水中弱吸附,中吸附和强吸附的能力。一旦特定的吸附剂吸附空间与TFE-GAED完全表征相映射,我们就可以在任何所需温度下为任何感兴趣的化合物提供等温线。我们只需要将目标化合物的摩尔体积与TFE摩尔体积进行比例,以获得特定化合物的特征曲线,从而得到其等温线。此外,相对折射率可用于重新绘制给定的三个标准之外的特定化合物的吸附空间分布。
GAED仪器软件提供气相精确测量,可提供经济的物理吸附信息。Polanyi模型连接气相和水相物理吸附。经典的ASTM等温线和特征曲线是可互换的。如果您有等温线,则可以将其转换为特征曲线。GAED直接提供最重要的等温信息; 等温线告诉我们吸附剂对于应用是否经济,以及AC是否具有满足特定吸附剂应用的工作性能。GAED可为应用选择最佳吸附剂。
软件程序改进了交流操作,包括:初始购买,生命周期性能监控,确定何时更换与未使用的GAC一起使用,选择最佳替代GAC以及确定热激活对使用的AC多孔结构的影响。了解每种测试方法提供的内容非常重要。先进的测试方法可用于解决传统标准方法无法解决的问题。采用智能软件的运营部门可以改善运营管理和生产力。
我建议安装的GAC应该通过GAED和ASTM测试方法进行分析。安装AC时,将代表性样品保存在封闭的干净容器中。该作用提供了可用于去除污染物的起始吸附空间或孔。使用GAC后,运行另一个GAED特征并与初始GAC进行比较。这种GAC在使用过的吸附空间中的差异揭示了特定水处理应用所需的特定孔隙。了解所需的毛孔有助于选择未来最好的碳。
(责任编辑:活性炭网)