申请日2016.07.18
公开(公告)日2016.11.23
IPC分类号G01N3/00
摘要
本发明公开一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置及方法，该装置包括用于模拟水处理过程的气源系统、配气室、炭室、保护室;具有装置简单、操作简便、误差小等优点。该方法是利用高速气流与水的混合流动对颗粒活性炭进行冲刷来模拟水处理过程中水流及气流对活性炭的冲刷及活性炭颗粒间的相互摩擦，并利用颗粒计数仪测定结束后水中细微颗粒数来表征水处理用活性炭的强度。本发明提供的测定方法与现有的球磨法相比，更能反映活性炭在水处理过程中的真实情况，测定结果与实际情况吻合较好。
权利要求书
1.一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置，其特征在于：包括顺次相连的气源系统(1)、配气室(2)、炭室(3)、保护室(4);所述气源系统(1)包括通过进气管(13)顺次相连的气源(10)、流量计(11)、阀门(12);所述配气室(2)的上部安装有用以均匀配气的第一滤网(20)，在配气室(2)底端安装有取样阀门(21)，且配气室(2)底部与进气管(13)连通;所述保护室(4)下部设有用以截留颗粒活性炭的第二滤网(40);所述炭室(3)的下端与配气室(2)互通连接，其上端与保护室(4)互通连接，第一滤网(20)与第二滤网(40)之间的空间构成炭室容积。
2.根据权利要求1所述的一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置，其特征在于：所述配气室(2)主体设为圆筒体，配气室(2)下部设为锥形体，取样阀门(21)安装在锥形体底端;所述炭室(3)、保护室(4)均为圆筒形结构。
3.根据权利要求1所述的一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置，其特征在于：所述炭室(3)中炭样的装载量为炭室容积的40%～80%。
4.根据权利要求3所述的一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置，其特征在于：炭样的装载量为炭室容积的60%。
5.根据权利要求1所述的一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置，其特征在于：按炭室(3)横截面面积计量，所述气源系统(1)的进气量控制为30～75L/(m2·s)。
6.根据权利要求5所述的一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置，其特征在于：所述气源系统(1)的进气时间控制为2～6h。
7.根据权利要求6所述的一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置，其特征在于：所述气源(10)来自空压机或压缩空气钢瓶。
8.根据权利要求1所述的一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置，其特征在于：所述第一滤网(20)的孔径为100～200目。
9.根据权利要求1所述的一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置，其特征在于：所述第二滤网(40)设为100目。
10.一种水处理用颗粒活性炭的强度测定方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、将配气室(2)分别与炭室(3)和气源系统(1)连接，向第一滤网(20)上部的炭室(3)中装入预先清洗过的质量为M g的颗粒活性炭，再将保护室(4)与炭室(3)连接，在保护室(4)的下部设有用以截留颗粒活性炭的100目第二滤网(40)，其中，炭样装载量为炭室容积、也即位于两滤网间容积的40%～80%;
S2、向装置中加入去离子水至刚淹没颗粒活性炭，并计下所加入的去离子水体积V mL，然后开启气源系统(1)进气;
S3、以炭室横截面面积计量，进气量控制为30～75L/(m2·s)，达到预定时间2～6h后停止进气，待炭层沉降后从配气室(2)底部的取样阀门(21)取得水样，采用颗粒计数仪进行微粒数目分析，记录粒径为2～5μm的微粒数目N个/mL;
S4、以单位质量颗粒活性炭所产生的微粒数目表征其强度P个/g，计算公式为：P=N×V÷M
式中：P——颗粒活性炭强度，单位：个/g;
N——鼓气结束后水样中的微粒数目，单位：个/mL;
V——测定过程中向装置中加入的去离子水体积，单位：mL;
M——测定过程中加入装置的颗粒活性炭质量，单位：g。
说明书
一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置及方法
技术领域
本发明涉及一种强度测定装置，具体涉及一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置及方法。
背景技术
活性炭是一种黑色多孔吸附剂，在水处理过程中用来去除水中的有机物、消毒副产物前体物、农药等污染物。活性炭作为一种优良的吸附剂在给水处理领域得到广泛的应用，是去除水中有机物、嗅味、特别是合成有机物的有效手段。而活性炭具有巨大的吸附性能主要是由其特殊的表面结构特性和表面化学特性所决定，活性炭强度的大小也是决定活性炭使用功能好坏的一个重要因素。
强度是活性炭的一个重要的物理性能测试指标，表征活性炭的抗磨损能力。强度直接关系着活性炭的应用效果和使用寿命。关于活性炭机械强度测定的方法有很多种，国标《活性炭球盘法强度测试方法》GB/T 20451-2006的基本原理是：将试样放入烘箱内，在105-110℃下烘干，然后在粒度仪上用测定该样品粒度所使用的下筛进行筛选，除去粉尘;然后用量筒量取一定试样，在天平上称其质量m1克，装入强度测定仪的转鼓内，旋紧鼓盖，水平放置在两滚轴间，开动仪器运行一段时间后，取下钢转鼓，开盖倒出钢球，将试样移至粒度仪上，仍用前述筛层进行第二次过筛;收集保留在筛层上的试样并称量质量m2克，与球磨前的质量进行比较，求出试样强度，其公式为W(%)=m1/m2×100%。
水处理过程中颗粒活性炭的破损主要是由于频繁的气冲洗所造成的，而以往采用的球磨法所采用的摩擦强度远远大于气冲洗，因而其测试结果与实际情况偏离较大。其次，活性炭在使用过程中由于强度不足而造成的活性炭颗粒破碎对出水水质具有较大的影响。因此，本领域技术人员有必要提供一种更能准确反应炭颗粒强度的水处理用颗粒活性炭的强度测定装置及方法。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种更能准确反映炭颗粒强度的水处理用颗粒活性炭的强度测定装置及方法，采用本方法可以获得水处理过程中活性炭颗粒破碎后的碎粒粒径分布。
为实现上述目的之一提供一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置，本发明采用了以下技术方案：
一种水处理用颗粒活性炭的强度测定装置，包括顺次相连的气源系统、配气室、炭室、保护室;所述气源系统包括顺次相连的气源、流量计、阀门;阀门连通至配气室，所述配气室的上部安装有用以均匀配气的第一滤网，在配气室底端安装有取样阀门;所述保护室下部设有用以截留颗粒活性炭的第二滤网;所述炭室的下端与配气室互通连接，其上端与保护室互通连接，所述第一滤网与第二滤网之间的空间构成炭室容积。
优选的，所述配气室主体设为圆筒体，配气室下部设为锥形体，取样阀门安装在锥形体底端;所述炭室、保护室均为圆筒形结构。
优选的，所述炭室中炭样的装载量为炭室容积的40%～80%，其中位于两个滤网间的容积即为炭室容积。
进一步的，炭样的装载量为炭室容积的60%。
优选的，按炭室横截面面积计量，所述气源系统的进气量控制为30～75L/(m·s)。
进一步的，所述气源系统的进气时间控制为2～6h。
进一步的，所述气源来自空压机或压缩空气钢瓶。
优选的，所述第一滤网的孔径为100目～200目。
优选的，所述第二滤网设为100目。
本发明的目的之二是提供一种水处理用颗粒活性炭的强度测定方法，包括如下步骤：
S1、将配气室分别与炭室和气源系统连接，向第一滤网上部的炭室中装入预先清洗过的质量为Mg的颗粒活性炭，再将保护室与炭室连接，在保护室的下部设有用以截留颗粒活性炭的100目第二滤网，其中，炭样装载量为炭室容积、也即位于两滤网间容积的40%～80%;
S2、向装置中加入去离子水至刚淹没颗粒活性炭，并计下所加入的去离子水体积VmL，然后开启气源系统进气;
S3、以炭室横截面面积计量，进气量控制为30～75L/(m·s)，达到预定时间2～6h后停止进气，待炭层沉降后从配气室底部的取样阀门取得水样，采用颗粒计数仪进行微粒数目分析，记录粒径为2～5μm的微粒数目N个/mL;
S4、以单位质量颗粒活性炭所产生的微粒数目表征其强度P个/g，计算公式为：P=N×V÷M
式中：P——颗粒活性炭强度，单位：个/g;
N——鼓气结束后水样中的微粒数目，单位：个/mL;
V——测定过程中入装置中加入的去离子水体积，单位：mL;
M——测定过程中加入装置的颗粒活性炭质量，单位：g。
本发明的有益效果在于：
1)本发明提供的测定方法与现有的球磨法相比，更能反映活性炭在水处理过程中的真实情况，测定结果与实际情况吻合较好。
2)本发明提供的装置具有结构简单、操作简便、误差小等优点，适于推广应用。
