Свойства активных углей и методы их определения
Йодное число (iodine number) – количество молекулярного йода, которое может адсорбировать навеска активированного угля из водного раствора йода заданной концентрации (не менее 1100 мг/г). Существует прямая зависимость между йодным числом и удельной поверхностью активированного угля. Более высокое число указывает на более высокую степень активации, типовое значение показателя — 500—1200 мг/г.
Фракция или гранулометрический размер (product size) – размер основной части гранул угля. Единица измерения – миллиметры или mesh. При определении размера гранул зерненых углей применяют ситовый анализ, который проводится на грохотах. В грохот устанавливаются сита со стандартизованными размерами ячеек. После рассеивания определяют процентное соотношение в распределении зерен по крупности. При определении размеров обычно допускается отклонение на 5 % в большую или меньшую сторону, но в сумме не более 10 %.
Насыпная плотность (apparent density) – отношение массы навески угля к занимаемому ей объему (интервал от 0,460 до 0,530 г/см3). Принято считать, что объем включает в себя объем пор, трещин внутри гранул угля, а также объем пустот между гранулами.
Влажность (moisture) – количество влаги, содержащейся в образце активного угля, выраженное в процентном соотношении. Как правило, при определении влажности навеску угля помещают в сушильный шкаф до установления постоянной массы при заданной температуре. Максимально допустимое значение – 5%.
Зольность (ash) – масса твердого неорганического остатка, образующаяся после сгорания образца угля, выражается в % от массы анализируемого образца (не более 5%). Зольность является качественной характеристикой содержания в угле органических и неорганических веществ. Как правило, зольность обратно пропорциональна количеству органических соединений в образце. Определяют зольность прокаливанием навески угля в фарфоровом тигле при заданной температуре в электрической муфельной печи.
pH водной вытяжки (pH). Благодаря содержанию минеральных компонентов и присутствию на поверхности кислородсодержащих соединений углерода, активированный уголь может значительно влиять на значение pH водных растворов. Навеску угля кипятят в течение заданного интервала времени в дистиллированной воде, после охлаждения раствор отделяют от угля и определяют pH полученного раствора.
Прочность (hardness). При измерении этого показателя на навеску активного угля оказывают механическое воздействие, а затем с помощью ситового анализа определяют отношение количества целых гранул к количеству разрушенных. Для активных углей из скорлупы кокосового ореха значение прочности должно быть не менее 98 %.
Адсорбция метиленового голубого (M. B. value) – количество миллиграмм красителя, поглощенное одним граммом активированного угля из раствора (не менее 220 мг/г). Этот показатель позволяет судить о поверхности активированного угля, образованной порами с диаметром более 1,5 нм.
Адсорбция CTC (carbon tetrachloride adsorption, гравиметрия)
Адсорбционная емкость по четыреххлористому углероду (CTC activity) определяется как количество адсорбированного пара CCl4, отнесенное к навеске угля.
СТС - информативный и, в общем-то, не очень сложный метод оценки сорбционных характеристик. В двух словах: в статических изотермических условиях (в эксикаторе, на дно которого налит ЧХУ (четыреххлористый углерод), устанавливают бюкс с навеской сорбента) гравиметрически определяется адсорбция ЧХУ.
CTC-сорбция должна быть не менее 55 % масс.
Содержание железа (iron content) в угле определяется экстракцией водой или соляной кислотой с последующим количественным измерением, используя известные методы анализа (содержание железа не более 0,5 %). Присутствие большой доли данного элемента в угле крайне нежелательно, так как может оказывать негативное влияние на технологические процессы, в которых применяют активированный уголь.
