Стандартный метод испытаний активированного угля на сферической поддоне ASTM D3802

Стандарт Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM) «Стандартный метод испытаний ASTM D3802 для определения твёрдости активированного угля по шаровой чаше» описывает метод определения твёрдости гранулированного активированного угля по шаровой чаше. Для целей данного испытания гранулированным активированным углем считается уголь, содержащий 90% частиц размером более 80 меш (180 мкм), как определено в «Стандартном методе испытаний ASTM D2862 для определения распределения размеров частиц гранулированного активированного угля».

В прошлом применялись различные методы определения стойкости активированных углей к деградации размера частиц в условиях эксплуатации, включая метод шарового поддона, метод перемешивающего стержня и метод порошкового отмучивания. Ни один из них не был полностью удовлетворительным для всех применений, и все они подвергались сомнению Комитетом по активированному углю ASTM в качестве испытаний на определение стойкости к деградации. Тем не менее, метод шарового поддона широко использовался в прошлом и имеет долгую историю в отрасли активированного угля для измерения свойства, приблизительно определяемого как твердость. В этом контексте этот тест полезен для определения измеримого свойства угля. Признавая, что этот тест фактически не измеряет стойкость к деградации в процессе эксплуатации, его можно использовать для определения сопоставимости партий угля одного и того же класса.

Для целей настоящего стандарта применяются следующие термины и определения:

• Номинальный размер частиц: углерод природных, гранулированных и имеющих неправильную форму частиц: диапазон размеров частиц, выраженный в терминах размеров сита, при этом меньший конец исключает более 5 процентов распределения размера частиц, а больший конец исключает более 5 процентов распределения (по весу).
• Номинальный размер частиц: гранулированный уголь: диапазон размеров частиц, выраженный в терминах размеров сита, при этом меньший конец исключает более 10 процентов распределения размера частиц, а больший конец исключает более 5 процентов распределения (по весу).
• Номинальный размер частиц малого размера: относится к размеру частиц, который определяет часть распределения размеров частиц, исключенную из малого размера частиц в соответствии с вышеуказанными критериями.

Просеянный и взвешенный образец углерода помещают в специальный контейнер для испытания на прочность с набором шариков из нержавеющей стали, а затем подвергают комбинированному вращению и ударному воздействию в течение 30 минут. По истечении этого времени определяют степень ухудшения размера частиц, измеряя по весу количество углерода, оставшегося на сите, диаметр которого наиболее близок к половине размера ячеек сита, определяющих минимальный номинальный размер частиц исходного образца.

Руководство по отбору проб гранулированного активированного угля включено в стандарт ASTM E300.

Весы следует калибровать стандартными лабораторными методами. Сита следует калибровать с разумной периодичностью в соответствии с процедурой, описанной в ASTM E11.

Процесс тестирования состоит из следующих этапов:

• Номинальный размер частиц образца определяется в соответствии со стандартным методом испытаний ASTM D2862, а содержание влаги определяется в соответствии со стандартным методом испытаний ASTM D2867.
• Дополнительный представительный образец, содержащий приблизительно 125 мл углерода, отбирается в соответствии со стандартом ASTM E300.
• Образец просеивают до номинального распределения размера частиц по стандартному методу ASTM D2862. Фракции выше номинального размера частиц и ниже номинального размера частиц отбрасываются. Получают не менее 100 мл материала в пределах номинального диапазона размеров пор.
• При необходимости используется дополнительно полученный материал.
• 100 мл просеянного образца отмеряют в тарированный градуированный цилиндр в соответствии со стандартным методом испытаний ASTM D2854 и взвешивают с точностью до 0,1 г.
• Контейнер для измерения твердости помещают в стандартный нижний приёмный контейнер. Просеянную и взвешенную пробу высыпают в контейнер и добавляют стальные шарики.
• Пять полноразмерных сит и крышка сита устанавливаются сверху на контейнер для определения твёрдости, завершая сборку сит. В этом случае дополнительные сита просто формируют сборку, заполняющую шейкер, устраняя необходимость в изменении режима взбивания и повторной регулировке держателя сита.
• Комплект сит помещают на вибросито и встряхивают в течение 30–60,5 минут при работающем молотковом бойке.
• По окончании периода встряхивания комплект сит вынимают из вибросита, а чашку для измерения твёрдости — из комплекта сит. Сито для измерения твёрдости устанавливают на приёмный стакан.
• Извлеките стальные шарики из чашки для измерения твердости и перенесите образец на сито для измерения твердости, очистив его от прилипших частиц. Поместите пять полноразмерных сит и крышку сита поверх сита и чашки для сбора твердости, затем установите сито на шейкер. Встряхивайте в течение 10 минут и 6 секунд, пока молоток вращается.

Короче говоря, стандарт ASTM D3802 включает метод определения твёрдости гранулированного активированного угля по методу шаровой шкалы. Этот метод измеряет способность материала противостоять истиранию (разрушению на более мелкие частицы) под действием механических нагрузок. Испытание имитирует физические нагрузки, которым подвергается активированный уголь при транспортировке, загрузке или эксплуатации в системах фильтрации. Твёрдость выражается в процентах, причём более высокие значения указывают на более высокую устойчивость к деградации. Этот стандарт входит в комплекс испытаний активированного угля ASTM и обеспечивает стабильное качество для применений, требующих прочных адсорбирующих материалов.

Стандарт ASTM D3802 распространяется на гранулированный активированный уголь, включая материалы, полученные из таких источников, как уголь, скорлупа кокосовых орехов или древесина, и используется для:

• Очистка воды: удаление загрязняющих веществ, таких как органические соединения или запахи, из питьевой воды или сточных вод.
• Очистка воздуха и газа: для адсорбции загрязняющих веществ или летучих органических соединений (ЛОС) в промышленных или экологических целях.
• Химическая обработка: в процессах катализа или очистки, где структурная целостность активированного угля имеет решающее значение.
• Контроль качества: для подтверждения того, что активированный уголь соответствует требованиям долговечности в процессе производства и конечного использования.

Настоящий стандарт применим к производителям, поставщикам и конечным пользователям, которые хотят быть уверены в том, что активированный уголь может выдерживать механические нагрузки без значительной фрагментации частиц, которая может снизить его эффективность или засорить системы фильтрации.

Стандарт ASTM D3802 имеет решающее значение по следующим причинам:

• Гарантия долговечности: гарантирует, что активированный уголь может выдерживать механические нагрузки во время транспортировки, погрузки или эксплуатации, предотвращая чрезмерное пылеобразование или потерю материала.
• Надежность работы: Твердость связана со способностью углерода сохранять свою структуру и адсорбционную способность в системах фильтрации, обеспечивая стабильную производительность.
• Контроль качества: снижает риск выхода из строя продукции, предоставляя производителям и поставщикам стандартный метод проверки соответствия активированного угля спецификациям заказчика.
• Экономическая эффективность: прочный активированный уголь снижает необходимость частой замены или обслуживания систем фильтрации, снижая эксплуатационные расходы.
• Соответствие нормативным требованиям: обеспечивает соответствие отраслевым стандартам очистки воды, воздуха и других применений, где активированный уголь регулируется.

В результате ASTM D3802 является важнейшим стандартом для оценки твердости гранулированного активированного угля при отслаивании шариком и обеспечения его долговечности и эффективности в таких областях применения, как водоподготовка, очистка воздуха и химическая переработка. Предоставляя стандартизированный и воспроизводимый метод, он способствует контролю качества, соблюдению нормативных требований и повышению экономической эффективности для производителей и конечных потребителей. Внедрение стандарта в различных отраслях промышленности подчеркивает его важность для производства надежной и высококачественной продукции из активированного угля.

Наша организация, работающая на протяжении многих лет и внимательно следящая за мировыми достижениями в области науки и технологий, проводит испытания, измерения и анализы в широком спектре областей для предприятий всех секторов экономики, обладая квалифицированной командой и обширной инфраструктурой. Мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартом ASTM D3802 «Стандартный метод определения твёрдости активированного угля на сферической поддоне».