活性炭的液相吸附评价与单宁酸值的测定

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1、活性炭的液相吸附评价与单宁酸值的测定戴伟娣,常侠,童雅娟,高一苇,施萌锐,蒋剑春(中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏南京210042)摘要:论述了在液相吸附中评价活性炭的指标,如:碘吸附值、亚甲基蓝吸附值、酚值等国际、国内的通用方法，着重论述了单宁酸值的测定和它的意义。关键词：活性炭；液相吸附评价；单宁酸值中图分类号：TQ424  文献标识码：A  文章编号：1005-3433（2004）05-0010-04  活性炭由于其微孔发达，而且微孔孔径分布宽，具有疏水性、耐酸、耐碱、耐高温，因而广泛应用于

2、国民经济各个领域。从国防工业中防毒面具，到民用工业中净水剂，几乎到处用到活性炭。大到生物工程中发酵液的精制、药品精制、化工原料精制、食品中氨基酸精制等；汽车工业尾气处理，能源工业上发电厂脱硫、天然气脱硫，环境保护、水资源保护中废水处理、上水处理；电子工业中的大容量电容器上使用；小到冰箱除臭，香烟滤嘴，脱臭鞋垫等等。活性炭的应用分为两大类，气相和液相。脱色和水处理是比较典型的液相吸附，常用粉状活性炭或颗粒活性炭。水处理目前已越来越受到政府和民众的关注。  为了有效利用活性炭，降低处理成本，必须合理选择和利用活

3、性炭。要有效选择活性炭，就应对活性炭的优劣进行评价。1液相吸附评价  液相吸附主要是指对液相中有害污染物，包括色素、生物可降解物、有机大分子化合物、酚类、芳香径、腐值酸、有害元素进行脱除。不同类型的活性炭，对不同类型的被脱除物质的脱除效能有极大差异。活性炭生产厂厂家目前普遍使用活性炭对碘、亚甲基蓝、糖密、焦糖、赤鲜红、单宁酸等的吸附值大小来评价活性炭性能。由于评价方法众多，生产厂家和应用厂家无所适从，目前被广泛承认的是美国材料实验协会（ASTM）制定的液相等温线法测定活性炭吸附能力的标准方法ASTMD386

4、0[1]。1.1  测定活性炭吸附能力的方法  美国材料试验协会（ASTM）制定的液相等温线测定活性炭吸附能力的标准方法ASTMD3860，是一个测定液相吸附能力的基本方法。其它测定活性炭液相吸附能力的方法均由此法延伸或派生出来。ASTMD3860是基于弗伦德利希（Fre-undlich）吸附等温方程， 在双对数坐标纸上，以平衡浓度C为横坐标，X/M为纵坐标，将各实验点连接起来为一直线，不同类型的炭对某一被吸附物有其自己的特性线。由此可以比较出各种炭对某吸附物的吸附性能优劣。1.2 碘的测定1.2.1碘元素

5、的分子质量为254，分子直径一般认为是0.49~0.53nm。是比较小的分子，把碘看作是在液相中活性炭对小分子物质吸附能力和活性炭内微孔多寡的衡量指标。ASTMD4607，制订了碘吸附的测定方法，此法是基于液相等温线方法，用3个炭样绘出拟合线。规定为剩余浓度C=0.02mol/L时，X/M为碘吸附值。1.2.2美国水业协会（AWWA）对碘吸附值的规定是以一个炭样按剩余浓度乘以校正系数，类似于剩余浓度为0.02mol/L时的碘吸附值。我国的国家标准《煤质颗粒活性炭实验方法》GB/T7702-1997[2]基本

6、参照ASTMD4607，《木质活性炭实验法》GB/T12496-1999[3]基本参照ANSL/AWWA。1.3 酚值的测定  酚值的测定是活性炭用于含酚废水处理时的一个衡量指标，美国水业协会ANSI/AWWA标准规定是按液相等温线吸附经修改的方法，该方法要求活性炭浓度以g/L计算，即苯酚溶液浓度从200mg/L降到20mg/L所需活性炭的浓度的为酚值[4]，所以，美国水业协会ANSL/AWWA所述酚值是活性炭对苯酚吸附越差，所需活性炭浓度越高，酚值越高；反之，活性炭对苯酚吸附越好，所需活性炭浓度越低，酚值

7、越底。我国GB/T7702-1997，GB/T12496-1999均规定初始苯酚浓度为1g/L,炭样为0.2g时吸附的苯酚量定义为酚值，我国的酚值越高，活性炭对苯酚吸附越好。1.4 亚甲基蓝吸附值的测定  亚甲基蓝分子质量为320，分子直径为1.1~1.2nm,按国际化学会分类，活性炭的孔径大于2nm称为中孔，一般认为亚甲基蓝吸附值是测定活性炭的中孔的衡量指标，这是由于吸附剂的孔径必须大于吸附质直径才能被吸附。美国ASTM没有规定亚甲基蓝吸附值的测定方法，我国GB/T7702-1997和GB/T12496-

8、1999均规定了测试方法，由于亚甲基蓝极稀溶液不符合贝尔定律（稀溶液的浓度与吸光度成正比），所以均采用标准色阶来量度最后的吸附。1.5 对大分子色素吸附的评定  在食品工业、医药工业、酿造工业，一般采用生物发酵法（酶法）制造产品。在发酵过程中产生的各种类型的、分子大小不同的色素，精制产品时需要脱除这些色素。国外活性炭厂（如美国、欧洲厂家）往往采用糖密值或糖密脱色指数衡量活性炭对大分子色素脱除的能力。日本则采用焦糖