Método de teste padrão ASTM D3802 para dureza esférica de carvão ativado

A norma da Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM), "Método de Teste Padrão ASTM D3802 para Dureza Ball Pan de Carvão Ativado", descreve um método de teste para determinar o índice de dureza Ball Pan de carvões ativados granulares. Para os fins deste teste, carvões ativados granulares são aqueles com 90% de partículas maiores que 80 mesh (180 μm), conforme definido no "Método de Teste Padrão ASTM D2862 para Distribuição de Tamanho de Partículas de Carvão Ativado Granular".

Vários métodos foram utilizados no passado para determinar a resistência de carvões ativados à degradação do tamanho de partículas em condições de serviço, incluindo o método da panela de esferas, o método da barra de agitação e o método de elutriação de pó. Nenhum deles foi completamente satisfatório para todas as aplicações, e todos foram questionados pelo Comitê de Carvão Ativado da ASTM como testes para determinar a resistência à degradação. No entanto, o método da panela de esferas foi amplamente utilizado no passado e tem uma longa história na indústria de carvão ativado para medir uma propriedade definida aproximadamente como dureza. Nesse contexto, o teste é útil para determinar uma propriedade mensurável de um carvão. Reconhecendo que o teste não mede de fato a resistência à degradação em serviço, ele pode ser usado para determinar a comparabilidade de lotes da mesma classe de carvão.

Para os fins desta norma, aplicam-se os seguintes termos e definições:

• Tamanho nominal de partícula: carbonos de partículas naturais, granulares e de formato irregular: A faixa de tamanho de partícula expressa em termos de tamanhos de peneira, com a extremidade menor excluindo mais de 5% da distribuição do tamanho de partícula e a extremidade maior excluindo mais de 5% da distribuição (em peso).
• Tamanho nominal de partícula: carvões peletizados: A faixa de tamanho de partícula expressa em termos de tamanhos de peneira, com a extremidade menor excluindo mais de 10 por cento da distribuição do tamanho de partícula e a extremidade maior excluindo mais de 5 por cento da distribuição (em peso).
• Tamanho nominal de partícula da extremidade pequena: refere-se ao tamanho de partícula que define a porção da distribuição do tamanho de partícula excluída da extremidade do tamanho de partícula pequena, de acordo com os critérios acima.

Uma amostra de carbono peneirada e pesada é colocada em um recipiente especial de dureza com um conjunto de esferas de aço inoxidável e, em seguida, submetida a rotação e impacto combinados por 30 minutos. Após esse período, a quantidade de degradação do tamanho das partículas é determinada medindo-se, em peso, a quantidade de carbono retida em uma peneira mais próxima da metade das aberturas da peneira que definem o tamanho nominal mínimo de partícula da amostra original.

Orientações sobre amostragem de carvão ativado granular estão incluídas na norma ASTM E300.

As balanças devem ser calibradas usando métodos laboratoriais padrão. As peneiras devem ser calibradas em intervalos razoáveis, de acordo com o procedimento descrito na norma ASTM E11.

O processo de teste consiste nas seguintes etapas:

• O tamanho nominal das partículas da amostra é determinado de acordo com o método de teste padrão ASTM D2862, e o teor de umidade é determinado de acordo com o método de teste padrão ASTM D2867.
• Uma amostra representativa adicional contendo aproximadamente 125 mL de carbono é coletada de acordo com o padrão ASTM E300.
• Esta amostra é peneirada até atingir sua distribuição nominal de tamanho de partícula usando o método de teste padrão ASTM D2862. Frações acima do tamanho nominal de partícula maior e abaixo do tamanho nominal de partícula menor são descartadas. Pelo menos 100 mL de material são obtidos dentro da faixa nominal de tamanho de poro.
• Se necessário, material adicional obtido é utilizado.
• 100 mL da amostra peneirada são medidos em um cilindro graduado tarado de acordo com o método de teste padrão ASTM D2854 e pesados ​​com precisão de 0,1 g.
• O recipiente de dureza é colocado no recipiente receptor inferior padrão. A amostra peneirada e pesada é despejada no recipiente de dureza e esferas de aço são adicionadas.
• Cinco peneiras de tamanho normal e a tampa da peneira são empilhadas sobre o recipiente de dureza para completar a pilha de peneiras. Neste caso, as peneiras extras servem apenas para criar uma pilha que preenche o agitador, eliminando a necessidade de alterações na ação de batimento e reajuste do suporte da pilha de peneiras.
• A pilha de peneiras é colocada no agitador de peneiras e agitada por 30 a 60,5 minutos enquanto o martelo de impacto estiver operando.
• Ao final do período de agitação, a pilha de peneiras é removida do agitador de peneiras e o copo de dureza é removido da pilha de peneiras. A peneira de teste de dureza é colocada no copo receptor.
• Retire as esferas de aço do copo de dureza e transfira a amostra para uma peneira de teste de dureza, removendo quaisquer partículas aderentes. Coloque cinco peneiras de tamanho normal e a tampa da peneira sobre a peneira de teste de dureza e o copo de coleta e, em seguida, coloque a peneira no agitador. Agite por 10 minutos e 6 segundos enquanto o martelo estiver em operação.

Em resumo, a norma ASTM D3802 inclui um método para determinar a dureza ball-pan do carvão ativado granular. Este método mede a capacidade do material de resistir à abrasão (quebra em partículas menores) quando submetido a estresse mecânico. O teste simula os estresses físicos aos quais o carvão ativado é submetido durante o manuseio, carregamento ou uso operacional em sistemas de filtração. A dureza é expressa em porcentagem, com valores mais altos indicando maior resistência à degradação. Esta norma faz parte do conjunto de testes de carvão ativado da ASTM e garante qualidade consistente para aplicações que exigem materiais adsorventes fortes.

A norma ASTM D3802 se aplica ao carvão ativado granular, incluindo materiais derivados de fontes como carvão, cascas de coco ou madeira, e é usada para:

• Tratamento de água: Para remover contaminantes como compostos orgânicos ou odores da água potável ou de águas residuais.
• Purificação de ar e gás: Para adsorver poluentes ou compostos orgânicos voláteis (COVs) em aplicações industriais ou ambientais.
• Processamento químico: Em processos de catálise ou purificação onde a integridade estrutural do carvão ativado é crítica.
• Controle de qualidade: Para verificar se o carvão ativado atende aos requisitos de durabilidade em aplicações de produção e uso final.

Esta norma é aplicável a fabricantes, fornecedores e usuários finais que desejam garantir que o carvão ativado possa suportar tensões mecânicas sem fragmentação significativa de partículas que possam reduzir sua eficácia ou obstruir os sistemas de filtragem.

A norma ASTM D3802 é crítica pelos seguintes motivos:

• Garantia de durabilidade: garante que o carvão ativado possa suportar tensões mecânicas durante o transporte, carregamento ou uso operacional, evitando geração excessiva de poeira ou perda de material.
• Confiabilidade de desempenho: A dureza está relacionada à capacidade do carbono de manter sua estrutura e capacidade de adsorção em sistemas de filtragem, garantindo um desempenho consistente.
• Controle de qualidade: reduz o risco de falha do produto ao fornecer um método padrão para fabricantes e fornecedores verificarem se o carvão ativado atende às especificações do cliente.
• Custo-benefício: o carvão ativado durável reduz a necessidade de substituição ou manutenção frequente em sistemas de filtragem, diminuindo os custos operacionais.
• Conformidade regulatória: Oferece suporte à conformidade com os padrões da indústria para tratamento de água, purificação de ar e outras aplicações onde o carvão ativado é regulamentado.

Como resultado, a norma ASTM D3802 é uma norma vital para avaliar a dureza da casca de esferas do carvão ativado granular e garantir sua durabilidade e desempenho em aplicações como tratamento de água, purificação de ar e processamento químico. Ao fornecer um método padronizado e repetível, ela contribui para o controle de qualidade, a conformidade regulatória e a relação custo-benefício para fabricantes e usuários finais. Sua adoção em diversos setores destaca sua importância no fornecimento de produtos de carvão ativado confiáveis ​​e de alta qualidade.

Nossa organização, que atua há muitos anos e acompanha meticulosamente os desenvolvimentos globais em ciência e tecnologia, realiza testes, medições e análises em uma ampla gama de áreas para empresas de todos os setores, com uma equipe qualificada e ampla infraestrutura. Nesse contexto, também fornecemos serviços de teste em conformidade com a norma ASTM D3802, Método de Teste Padrão para Dureza Esférica de Carvão Ativado.