ASTM D3802 Standardtestverfahren für die Kugelschalenhärte von Aktivkohle

Der Standard „ASTM D3802 Standard Test Method for Ball Pan Hardness of Activated Carbon“ der American Society for Testing and Materials (ASTM) beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Ball Pan-Härte von Aktivkohlegranulat. Als Aktivkohlegranulat im Sinne dieses Tests gelten Aktivkohlegranulate, deren Partikelgröße 90 % größer als 80 Mesh (180 μm) ist, wie in „ASTM D2862 Standard Test Method for Particle Size Distribution of Granular Activated Carbon“ definiert.

In der Vergangenheit wurden verschiedene Methoden verwendet, um die Beständigkeit von Aktivkohle gegenüber Partikelgrößenabbau unter Betriebsbedingungen zu bestimmen, darunter die Kugelpfannenmethode, die Rührstabmethode und die Pulverelutriationsmethode. Keine dieser Methoden war für alle Anwendungen vollständig zufriedenstellend, und alle wurden vom ASTM Activated Carbon Committee als Testverfahren zur Bestimmung der Abbaubeständigkeit in Frage gestellt. Die Kugelpfannenmethode wurde in der Vergangenheit jedoch häufig verwendet und hat in der Aktivkohleindustrie eine lange Tradition zur Messung einer Eigenschaft, die grob als Härte definiert wird. In diesem Zusammenhang ist der Test nützlich, um eine messbare Eigenschaft einer Kohle zu bestimmen. Obwohl der Test nicht die tatsächliche Beständigkeit gegen Abbau im Betrieb misst, kann er verwendet werden, um die Vergleichbarkeit von Chargen derselben Kohleklasse zu bestimmen.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Nominale Partikelgröße: natürliche, körnige und unregelmäßig geformte Partikelkohlenstoffe: Der Partikelgrößenbereich wird in Siebgrößen ausgedrückt, wobei das kleinere Ende mehr als 5 Prozent der Partikelgrößenverteilung und das größere Ende mehr als 5 Prozent der Verteilung (nach Gewicht) ausschließt.
• Nominale Partikelgröße: pelletierte Kohlenstoffe: Der Partikelgrößenbereich wird in Siebgrößen ausgedrückt, wobei das kleinere Ende mehr als 10 Prozent der Partikelgrößenverteilung und das größere Ende mehr als 5 Prozent der Verteilung (nach Gewicht) ausschließt.
• Nominale Partikelgröße am kleinen Ende: Bezieht sich auf die Partikelgröße, die den Teil der Partikelgrößenverteilung definiert, der gemäß den oben genannten Kriterien vom kleinen Partikelgrößenende ausgeschlossen ist.

Eine gesiebte und gewogene Kohlenstoffprobe wird in einen speziellen Härtebehälter mit Edelstahlkugeln gegeben und 30 Minuten lang einer kombinierten Rotations- und Stoßbelastung ausgesetzt. Nach diesem Zeitraum wird der Grad der Partikelgrößenzersetzung bestimmt, indem die Menge an Kohlenstoff, die auf einem Sieb zurückbleibt, das der Hälfte der Sieböffnungen am nächsten kommt, die die minimale nominale Partikelgröße der ursprünglichen Probe definieren, nach Gewicht gemessen wird.

Hinweise zur Probenahme von körniger Aktivkohle sind im ASTM E300-Standard enthalten.

Waagen sollten mit Standardlabormethoden kalibriert werden. Siebe sollten in angemessenen Abständen gemäß dem in ASTM E11 beschriebenen Verfahren kalibriert werden.

Der Testprozess besteht aus den folgenden Schritten:

• Die nominale Partikelgröße der Probe wird gemäß der Standardtestmethode ASTM D2862 bestimmt, und der Feuchtigkeitsgehalt wird gemäß der Standardtestmethode ASTM D2867 bestimmt.
• Eine zusätzliche repräsentative Probe mit etwa 125 ml Kohlenstoff wird gemäß dem ASTM E300-Standard entnommen.
• Diese Probe wird mit der Standardprüfmethode ASTM D2862 auf ihre nominale Partikelgrößenverteilung gesiebt. Fraktionen über der größeren nominalen Partikelgröße und unter der kleineren nominalen Partikelgröße werden verworfen. Es werden mindestens 100 ml Material innerhalb des nominalen Porengrößenbereichs erhalten.
• Bei Bedarf wird zusätzlich beschafftes Material verwendet.
• 100 ml der gesiebten Probe werden gemäß der Standardtestmethode ASTM D2854 in einen tarierten Messzylinder gegeben und auf 0,1 g genau gewogen.
• Der Härtebehälter wird in den unteren Standard-Auffangbehälter gestellt. Die gesiebte und gewogene Probe wird in den Härtebehälter gegeben und Stahlkugeln werden hinzugefügt.
• Fünf Vollsiebe und der Siebdeckel werden auf den Härtebehälter gestapelt und vervollständigen den Siebstapel. Die zusätzlichen Siebe dienen in diesem Fall lediglich dazu, einen Stapel zu bilden, der den Schüttler füllt. Änderungen der Schlagwirkung und eine Neujustierung des Siebstapelhalters sind nicht erforderlich.
• Der Siebstapel wird auf die Siebschüttelmaschine gelegt und 30–60,5 Minuten geschüttelt, während der Schlaghammer in Betrieb ist.
• Nach Beendigung der Schüttelzeit wird der Siebturm aus der Siebmaschine entnommen und der Härtebecher aus dem Siebturm entnommen. Das Härteprüfsieb wird auf den Auffangbecher gelegt.
• Entfernen Sie die Stahlkugeln aus dem Härtebecher und geben Sie die Probe in ein Härteprüfsieb. Bürsten Sie dabei alle anhaftenden Partikel ab. Legen Sie fünf große Siebe und den Siebdeckel über das Härteprüfsieb und den Auffangbecher und stellen Sie das Sieb auf den Schüttler. Schütteln Sie 10 Minuten und 6 Sekunden lang, während der Hammer läuft.

Kurz gesagt: Die Norm ASTM D3802 enthält eine Methode zur Bestimmung der Kugelhärte von Aktivkohlegranulat. Diese Methode misst die Abriebfestigkeit des Materials (Zerfall in kleinere Partikel) unter mechanischer Beanspruchung. Der Test simuliert die physikalischen Belastungen, denen Aktivkohle bei Handhabung, Beladung oder im Betrieb in Filtersystemen ausgesetzt ist. Die Härte wird in Prozent angegeben, wobei höhere Werte eine höhere Widerstandsfähigkeit gegen Abbau bedeuten. Diese Norm ist Teil der ASTM-Testreihe für Aktivkohle und gewährleistet gleichbleibende Qualität für Anwendungen, die starke Adsorptionsmaterialien erfordern.

Die Norm ASTM D3802 gilt für körnige Aktivkohle, einschließlich Materialien aus Quellen wie Kohle, Kokosnussschalen oder Holz, und wird verwendet für:

• Wasseraufbereitung: Zur Entfernung von Verunreinigungen wie organischen Verbindungen oder Gerüchen aus Trinkwasser oder Abwasser.
• Luft- und Gasreinigung: Zur Adsorption von Schadstoffen oder flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) in industriellen oder Umweltanwendungen.
• Chemische Verarbeitung: Bei Katalyse- oder Reinigungsprozessen, bei denen die strukturelle Integrität der Aktivkohle entscheidend ist.
• Qualitätskontrolle: Um zu überprüfen, ob Aktivkohle die Haltbarkeitsanforderungen in der Produktion und bei Endanwendungen erfüllt.

Diese Norm gilt für Hersteller, Lieferanten und Endverbraucher, die sicherstellen möchten, dass Aktivkohle mechanischen Belastungen standhält, ohne dass es zu einer erheblichen Partikelfragmentierung kommt, die ihre Wirksamkeit verringern oder Filtersysteme verstopfen könnte.

Der ASTM D3802-Standard ist aus folgenden Gründen von entscheidender Bedeutung:

• Haltbarkeitsgarantie: Stellt sicher, dass die Aktivkohle mechanischen Belastungen während des Transports, der Verladung oder des Betriebs standhält und so übermäßige Staubentwicklung oder Materialverlust verhindert.
• Leistungszuverlässigkeit: Die Härte bezieht sich auf die Fähigkeit von Kohlenstoff, seine Struktur und Adsorptionskapazität in Filtersystemen beizubehalten und so eine gleichbleibende Leistung zu gewährleisten.
• Qualitätskontrolle: Reduziert das Risiko von Produktfehlern, indem Herstellern und Lieferanten eine Standardmethode zur Verfügung gestellt wird, mit der sie überprüfen können, ob die Aktivkohle den Kundenspezifikationen entspricht.
• Kosteneffizienz: Langlebige Aktivkohle reduziert den Bedarf an häufigem Austausch oder Wartung in Filtersystemen und senkt so die Betriebskosten.
• Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Unterstützt die Einhaltung von Industriestandards für Wasseraufbereitung, Luftreinigung und andere Anwendungen, bei denen Aktivkohle reguliert ist.

ASTM D3802 ist daher ein wichtiger Standard zur Bewertung der Kugelschälhärte von Aktivkohlegranulat und zur Gewährleistung ihrer Haltbarkeit und Leistung in Anwendungen wie der Wasseraufbereitung, Luftreinigung und chemischen Verarbeitung. Durch die Bereitstellung einer standardisierten und wiederholbaren Methode unterstützt sie die Qualitätskontrolle, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und die Kosteneffizienz für Hersteller und Endverbraucher. Ihre branchenübergreifende Einführung unterstreicht ihre Bedeutung für die Bereitstellung zuverlässiger, hochwertiger Aktivkohleprodukte.

Unser Unternehmen ist seit vielen Jahren im Einsatz und verfolgt die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam. Mit einem qualifizierten Team und einer umfassenden Infrastruktur führt es für Unternehmen aller Branchen Tests, Messungen und Analysen in zahlreichen Bereichen durch. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß ASTM D3802, Standardprüfverfahren für die Härte von Aktivkohle in Kugelschalen, an.