طريقة الاختبار القياسية ASTM D3802 لصلابة المقلاة الكروية للكربون المنشط

طريقة الاختبار القياسية ASTM D3802 لصلابة المقلاة الكروية للكربون المنشط

يصف معيار الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM)، "طريقة الاختبار القياسية ASTM D3802 لصلابة الكربون المنشط في الكرة"، طريقة اختبار لتحديد رقم صلابة الكرة للكربون المنشط الحبيبي. لأغراض هذا الاختبار، يُقصد بالكربون المنشط الحبيبي الكربون المنشط الحبيبي الذي يحتوي على 90% من الجسيمات أكبر من 80 شبكة (180 ميكرومتر)، كما هو مُعرّف في "طريقة الاختبار القياسية ASTM D2862 لتوزيع حجم الجسيمات للكربون المنشط الحبيبي".

طريقة الاختبار القياسية ASTM D3802 لصلابة المقلاة الكروية للكربون المنشط

استُخدمت طرقٌ مختلفةٌ سابقًا لتحديد مقاومة الكربون المنشَّط لتدهور حجم الجسيمات في ظروف التشغيل، بما في ذلك طريقة الكرة، وطريقة قضيب التحريك، وطريقة غسل المسحوق. لم تكن أيٌّ من هذه الطرق مُرضيةً تمامًا لجميع التطبيقات، وقد شكَّكت لجنة الكربون المنشَّط التابعة للجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM) في فعاليتها كاختباراتٍ لتحديد مقاومة التدهور. ومع ذلك، استُخدمت طريقة الكرة على نطاقٍ واسعٍ في الماضي، ولها تاريخٌ طويلٌ في صناعة الكربون المنشَّط لقياس خاصية تُعرَّف تقريبًا بالصلابة. في هذا السياق، يُعدُّ هذا الاختبار مفيدًا لتحديد خاصيةٍ قابلةٍ للقياس للكربون. ونظرًا لأن الاختبار لا يقيس فعليًا مقاومة التدهور أثناء التشغيل، فيمكن استخدامه لتحديد قابلية مقارنة دفعاتٍ من نفس فئة الكربون.

ولأغراض هذا المعيار، تنطبق المصطلحات والتعريفات التالية:

  • الحجم الاسمي للجسيمات: جسيمات الكربون الطبيعية والحبيبية وغير المنتظمة الشكل: نطاق حجم الجسيمات معبرًا عنه من حيث أحجام الغربال، حيث يستبعد الطرف الأصغر أكثر من 5 في المائة من توزيع حجم الجسيمات ويستبعد الطرف الأكبر أكثر من 5 في المائة من التوزيع (حسب الوزن).
  • الحجم الاسمي للجسيمات: الكربونات المحببة: نطاق حجم الجسيمات معبرًا عنه من حيث أحجام الغربال، حيث يستبعد الطرف الأصغر أكثر من 10 في المائة من توزيع حجم الجسيمات ويستبعد الطرف الأكبر أكثر من 5 في المائة من التوزيع (حسب الوزن).
  • حجم الجسيمات الاسمي في النهاية الصغيرة: يشير إلى حجم الجسيمات الذي يحدد جزء توزيع حجم الجسيمات المستبعد من نهاية حجم الجسيمات الصغيرة وفقًا للمعايير المذكورة أعلاه.

تُوضع عينة كربون منخولة وموزونة في وعاء صلابة خاص مع مجموعة من كرات الفولاذ المقاوم للصدأ، ثم تُعرَّض لدوران وصدمة مُشتركين لمدة 30 دقيقة. بعد هذه الفترة، يُحدَّد مقدار تدهور حجم الجسيمات بقياس كمية الكربون المُحتبسة على منخل أقرب إلى نصف فتحات المنخل التي تُحدِّد الحد الأدنى لحجم الجسيمات الاسمي للعينة الأصلية، بالوزن.

يتضمن معيار ASTM E300 إرشادات حول أخذ عينات الكربون النشط الحبيبي.

يجب معايرة الموازين باستخدام الطرق المخبرية القياسية. كما يجب معايرة المناخل على فترات زمنية معقولة وفقًا للإجراء الموضح في معيار ASTM E11.

تتكون عملية الاختبار من الخطوات التالية:

  • يتم تحديد الحجم الاسمي لجسيمات العينة وفقًا لطريقة الاختبار القياسية ASTM D2862، ويتم تحديد محتوى الرطوبة وفقًا لطريقة الاختبار القياسية ASTM D2867.
  • يتم أخذ عينة تمثيلية إضافية تحتوي على ما يقرب من 125 مل من الكربون وفقًا لمعيار ASTM E300.
  • تُنخَل هذه العينة إلى توزيع حجم الجسيمات الاسمي باستخدام طريقة الاختبار القياسية ASTM D2862. تُستَبعَد الكسور التي تزيد عن حجم الجسيمات الاسمي الأكبر، وتلك التي تقل عن حجم الجسيمات الاسمي الأصغر. يتم الحصول على ما لا يقل عن 100 مل من المادة ضمن نطاق حجم المسام الاسمي.
  • إذا لزم الأمر، يتم استخدام المواد الإضافية التي تم الحصول عليها.
  • يتم قياس 100 مل من العينة المنخلية في أسطوانة مدرجة مقعرة وفقًا لطريقة الاختبار القياسية ASTM D2854 ويتم وزنها لأقرب 0,1 جرام.
  • يُوضع وعاء الصلابة في وعاء الاستقبال السفلي القياسي. تُسكب العينة المنخولة والموزونة في وعاء الصلابة، وتُضاف إليها كرات فولاذية.
  • خمسة مناخل كاملة الحجم وغطاء المنخل مُركّبة فوق وعاء الصلابة لإكمال كومة المنخل. في هذه الحالة، تُشكّل المنخلات الإضافية كومة تملأ الرجاجة، مما يُغني عن تعديل آلية الخفق وإعادة ضبط حامل كومة المنخل.
  • يتم وضع كومة الغربال على هزاز الغربال ويتم رجها لمدة 30-60,5 دقيقة أثناء تشغيل مطرقة المهاجم.
  • بعد انتهاء فترة الرج، تُزال كومة الغربال من هزازة الغربال، ويُزال كوب الصلابة من كومة الغربال. يُوضع غربال اختبار الصلابة على كوب الاستقبال.
  • أزل الكرات الفولاذية من كوب الصلابة، وانقل العينة إلى منخل اختبار الصلابة، مع إزالة أي جزيئات ملتصقة. ضع خمسة مناخل كاملة الحجم وغطاء المنخل فوق منخل اختبار الصلابة وكوب التجميع، ثم ضع المنخل على أداة الرج. رجّ لمدة 10 دقائق و6 ثوانٍ أثناء تشغيل المطرقة.

باختصار، يتضمن معيار ASTM D3802 طريقةً لتحديد صلابة الكربون المنشط الحبيبي (الكرة-الطبق). تقيس هذه الطريقة قدرة المادة على مقاومة التآكل (التفتت إلى جزيئات أصغر) عند تعرضها للإجهاد الميكانيكي. يحاكي الاختبار الضغوط الفيزيائية التي يتعرض لها الكربون المنشط أثناء المناولة أو التحميل أو الاستخدام التشغيلي في أنظمة الترشيح. تُعبّر الصلابة كنسبة مئوية، حيث تشير القيم الأعلى إلى مقاومة أكبر للتدهور. يُعد هذا المعيار جزءًا من مجموعة اختبارات ASTM للكربون المنشط، ويضمن جودة ثابتة للتطبيقات التي تتطلب مواد ماصة قوية.

ينطبق معيار ASTM D3802 على الكربون النشط الحبيبي، بما في ذلك المواد المشتقة من مصادر مثل الفحم أو قشور جوز الهند أو الخشب، ويُستخدم في:

  • معالجة المياه: لإزالة الملوثات مثل المركبات العضوية أو الروائح من مياه الشرب أو مياه الصرف الصحي.
  • تنقية الهواء والغاز: لامتصاص الملوثات أو المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) في التطبيقات الصناعية أو البيئية.
  • المعالجة الكيميائية: في عمليات التحفيز أو التنقية حيث تكون السلامة البنيوية للكربون المنشط أمرًا بالغ الأهمية.
  • مراقبة الجودة: للتأكد من أن الكربون المنشط يلبي متطلبات المتانة في تطبيقات الإنتاج والاستخدام النهائي.

ينطبق هذا المعيار على الشركات المصنعة والموردين والمستخدمين النهائيين الذين يريدون التأكد من أن الكربون المنشط يمكنه تحمل الضغوط الميكانيكية دون تفتيت الجسيمات بشكل كبير مما قد يقلل من فعاليته أو يسد أنظمة الترشيح.

يعد معيار ASTM D3802 بالغ الأهمية للأسباب التالية:

  • ضمان المتانة: يضمن أن الكربون المنشط يمكنه تحمل الضغوط الميكانيكية أثناء النقل أو التحميل أو الاستخدام التشغيلي، مما يمنع تكوين الغبار المفرط أو فقدان المواد.
  • موثوقية الأداء: تتعلق الصلابة بقدرة الكربون على الحفاظ على بنيته وقدرته على الامتصاص في أنظمة الترشيح، مما يضمن الأداء الثابت.
  • مراقبة الجودة: تقلل من خطر فشل المنتج من خلال توفير طريقة قياسية للمصنعين والموردين للتحقق من أن الكربون المنشط يلبي مواصفات العملاء.
  • الفعالية من حيث التكلفة: يقلل الكربون النشط المتين من الحاجة إلى الاستبدال أو الصيانة المتكررة في أنظمة الترشيح، مما يخفض تكاليف التشغيل.
  • الامتثال التنظيمي: يدعم الامتثال لمعايير الصناعة لمعالجة المياه وتنقية الهواء والتطبيقات الأخرى حيث يتم تنظيم الكربون المنشط.

نتيجةً لذلك، يُعدّ معيار ASTM D3802 معيارًا أساسيًا لتقييم صلابة تقشير الكرات للكربون المنشط الحبيبي، وضمان متانته وأدائه في تطبيقات مثل معالجة المياه، وتنقية الهواء، والمعالجة الكيميائية. ومن خلال توفيره طريقةً موحدةً وقابلةً للتكرار، يدعم هذا المعيار مراقبة الجودة، والامتثال للوائح التنظيمية، والفعالية من حيث التكلفة للمصنعين والمستخدمين النهائيين. ويُبرز اعتماده في مختلف القطاعات أهميته في توفير منتجات كربون منشط موثوقة وعالية الجودة.

مؤسستنا، التي تعمل منذ سنوات عديدة وتتابع بدقة التطورات العالمية في العلوم والتكنولوجيا، تُجري الاختبارات والقياسات والتحليلات في مجموعة واسعة من المجالات للشركات في جميع القطاعات، بفريق عمل ماهر وبنية تحتية شاملة. وفي هذا السياق، نقدم أيضًا خدمات الاختبار وفقًا لمعيار ASTM D3802، طريقة الاختبار القياسية لصلابة الكربون المنشط على سطح كروي.

واتس اب