Phương pháp thử tiêu chuẩn ASTM D3802 về độ cứng hình cầu của than hoạt tính

Tiêu chuẩn của Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM), "Phương pháp Thử nghiệm Tiêu chuẩn ASTM D3802 về Độ cứng của Than hoạt tính dạng hạt" (ASTM D3802 Standard Test Method for Ball Panness of Activated Carbon), mô tả phương pháp thử nghiệm để xác định độ cứng của than hoạt tính dạng hạt (Ball Panness of Activated Carbon). Trong thử nghiệm này, than hoạt tính dạng hạt là loại có 90% hạt lớn hơn 80 mesh (180 μm), như được định nghĩa trong "Phương pháp Thử nghiệm Tiêu chuẩn ASTM D2862 về Phân bố Kích thước Hạt của Than hoạt tính Dạng hạt".

Nhiều phương pháp đã được sử dụng trong quá khứ để xác định khả năng chống phân hủy kích thước hạt của than hoạt tính trong điều kiện vận hành, bao gồm phương pháp đĩa bi, phương pháp thanh khuấy và phương pháp rửa trôi bột. Không có phương pháp nào trong số này hoàn toàn thỏa mãn tất cả các ứng dụng, và tất cả đều bị Ủy ban Than hoạt tính ASTM xem xét lại như các thử nghiệm để xác định khả năng chống phân hủy. Tuy nhiên, phương pháp đĩa bi đã được sử dụng rộng rãi trong quá khứ và có lịch sử lâu đời trong ngành than hoạt tính để đo một đặc tính được định nghĩa sơ bộ là độ cứng. Trong bối cảnh này, thử nghiệm này hữu ích để xác định một đặc tính có thể đo lường của than. Nhận thấy rằng thử nghiệm này không thực sự đo lường khả năng chống phân hủy trong quá trình vận hành, nó có thể được sử dụng để xác định khả năng so sánh của các lô than cùng loại.

Với mục đích của tiêu chuẩn này, áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

• Kích thước hạt danh nghĩa: hạt cacbon tự nhiên, dạng hạt và dạng không đều: Phạm vi kích thước hạt được thể hiện theo kích thước sàng, với đầu nhỏ hơn loại trừ hơn 5 phần trăm phân bố kích thước hạt và đầu lớn hơn loại trừ hơn 5 phần trăm phân bố (theo trọng lượng).
• Kích thước hạt danh nghĩa: cacbon dạng viên: Phạm vi kích thước hạt được thể hiện theo kích thước sàng, với đầu nhỏ hơn loại trừ hơn 10 phần trăm phân bố kích thước hạt và đầu lớn hơn loại trừ hơn 5 phần trăm phân bố (theo trọng lượng).
• Kích thước hạt danh nghĩa đầu nhỏ: Chỉ kích thước hạt xác định phần phân bố kích thước hạt bị loại trừ khỏi đầu kích thước hạt nhỏ theo các tiêu chí trên.

Mẫu carbon đã được sàng và cân được đặt trong một hộp đựng độ cứng đặc biệt với một bộ bi thép không gỉ, sau đó được cho quay và va đập kết hợp trong 30 phút. Sau khoảng thời gian này, lượng carbon bị phân hủy kích thước hạt được xác định bằng cách đo khối lượng carbon còn lại trên sàng gần nhất với một nửa kích thước lỗ sàng xác định kích thước hạt danh nghĩa tối thiểu của mẫu ban đầu.

Tiêu chuẩn ASTM E300 có hướng dẫn về lấy mẫu than hoạt tính dạng hạt.

Cân phải được hiệu chuẩn bằng các phương pháp phòng thí nghiệm tiêu chuẩn. Sàng phải được hiệu chuẩn định kỳ theo quy trình được mô tả trong ASTM E11.

Quá trình thử nghiệm bao gồm các bước sau:

• Kích thước hạt danh nghĩa của mẫu được xác định theo phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D2862 và độ ẩm được xác định theo phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D2867.
• Một mẫu đại diện bổ sung chứa khoảng 125 mL carbon được lấy theo tiêu chuẩn ASTM E300.
• Mẫu này được sàng theo phân bố kích thước hạt danh nghĩa bằng phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D2862. Các phần lớn hơn kích thước hạt danh nghĩa lớn hơn và nhỏ hơn kích thước hạt danh nghĩa nhỏ hơn sẽ bị loại bỏ. Ít nhất 100 mL vật liệu thu được trong phạm vi kích thước lỗ rỗng danh nghĩa.
• Nếu cần thiết, có thể sử dụng thêm vật liệu thu được.
• Cân 100 mL mẫu đã sàng vào xi lanh chia độ đã trừ bì theo phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D2854 và cân chính xác đến 0,1 g.
• Bình chứa độ cứng được đặt vào bình chứa tiêu chuẩn phía dưới. Mẫu đã được sàng và cân được đổ vào bình chứa độ cứng và thêm bi thép.
• Năm sàng cỡ lớn và nắp sàng được xếp chồng lên nhau trên hộp đựng độ cứng để hoàn thiện chồng sàng. Trong trường hợp này, các sàng bổ sung chỉ có tác dụng tạo thành một chồng sàng đầy bình lắc, loại bỏ nhu cầu thay đổi thao tác đập và điều chỉnh lại giá đỡ chồng sàng.
• Đặt chồng sàng lên máy lắc sàng và lắc trong 30-60,5 phút trong khi búa đập đang hoạt động.
• Khi kết thúc quá trình lắc, lấy chồng sàng ra khỏi máy lắc sàng và lấy cốc đo độ cứng ra khỏi chồng sàng. Đặt sàng thử độ cứng lên cốc hứng.
• Lấy bi thép ra khỏi cốc đo độ cứng và chuyển mẫu sang rây thử độ cứng, phủi sạch các hạt bám dính. Đặt năm rây cỡ lớn và đậy nắp rây lên rây thử độ cứng và cốc hứng, sau đó đặt rây lên máy lắc. Lắc trong 10 phút 6 giây trong khi búa đang hoạt động.

Tóm lại, tiêu chuẩn ASTM D3802 bao gồm một phương pháp xác định độ cứng bi của than hoạt tính dạng hạt. Phương pháp này đo lường khả năng chống mài mòn (phân hủy thành các hạt nhỏ hơn) của vật liệu khi chịu ứng suất cơ học. Thử nghiệm này mô phỏng các ứng suất vật lý mà than hoạt tính phải chịu trong quá trình xử lý, tải hoặc sử dụng trong hệ thống lọc. Độ cứng được biểu thị dưới dạng phần trăm, giá trị càng cao thì khả năng chống phân hủy càng tốt. Tiêu chuẩn này là một phần của bộ thử nghiệm than hoạt tính ASTM và đảm bảo chất lượng đồng nhất cho các ứng dụng yêu cầu vật liệu hấp phụ mạnh.

Tiêu chuẩn ASTM D3802 áp dụng cho than hoạt tính dạng hạt, bao gồm các vật liệu có nguồn gốc từ than đá, vỏ dừa hoặc gỗ và được sử dụng cho:

• Xử lý nước: Loại bỏ các chất gây ô nhiễm như hợp chất hữu cơ hoặc mùi hôi từ nước uống hoặc nước thải.
• Lọc không khí và khí: Hấp thụ các chất ô nhiễm hoặc hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) trong các ứng dụng công nghiệp hoặc môi trường.
• Xử lý hóa học: Trong quá trình xúc tác hoặc tinh chế, tính toàn vẹn về mặt cấu trúc của than hoạt tính là rất quan trọng.
• Kiểm soát chất lượng: Để xác minh rằng than hoạt tính đáp ứng các yêu cầu về độ bền trong sản xuất và ứng dụng cuối cùng.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các nhà sản xuất, nhà cung cấp và người dùng cuối muốn đảm bảo rằng than hoạt tính có thể chịu được ứng suất cơ học mà không bị phân mảnh hạt đáng kể có thể làm giảm hiệu quả hoặc làm tắc nghẽn hệ thống lọc.

Tiêu chuẩn ASTM D3802 rất quan trọng vì những lý do sau:

• Đảm bảo độ bền: Đảm bảo than hoạt tính có thể chịu được ứng suất cơ học trong quá trình vận chuyển, tải hoặc sử dụng, ngăn ngừa việc tạo ra bụi quá mức hoặc thất thoát vật liệu.
• Độ tin cậy về hiệu suất: Độ cứng liên quan đến khả năng duy trì cấu trúc và khả năng hấp phụ của carbon trong hệ thống lọc, đảm bảo hiệu suất nhất quán.
• Kiểm soát chất lượng: Giảm nguy cơ sản phẩm hỏng bằng cách cung cấp phương pháp tiêu chuẩn cho nhà sản xuất và nhà cung cấp để xác minh rằng than hoạt tính đáp ứng các thông số kỹ thuật của khách hàng.
• Tiết kiệm chi phí: Than hoạt tính bền bỉ giúp giảm nhu cầu thay thế hoặc bảo trì thường xuyên trong hệ thống lọc, từ đó giảm chi phí vận hành.
• Tuân thủ quy định: Hỗ trợ tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp về xử lý nước, lọc không khí và các ứng dụng khác liên quan đến than hoạt tính.

Do đó, ASTM D3802 là một tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá độ cứng của than hoạt tính dạng hạt, đảm bảo độ bền và hiệu suất của nó trong các ứng dụng như xử lý nước, lọc không khí và xử lý hóa chất. Bằng cách cung cấp một phương pháp chuẩn hóa và có thể lặp lại, tiêu chuẩn này hỗ trợ kiểm soát chất lượng, tuân thủ quy định và tiết kiệm chi phí cho cả nhà sản xuất và người dùng cuối. Việc áp dụng tiêu chuẩn này trong nhiều ngành công nghiệp nhấn mạnh tầm quan trọng của nó trong việc cung cấp các sản phẩm than hoạt tính chất lượng cao, đáng tin cậy.

Với kinh nghiệm hoạt động nhiều năm và luôn theo sát sự phát triển khoa học công nghệ toàn cầu, chúng tôi thực hiện thử nghiệm, đo lường và phân tích trong nhiều lĩnh vực cho các doanh nghiệp thuộc mọi ngành nghề, với đội ngũ nhân viên lành nghề và cơ sở hạ tầng rộng khắp. Trong bối cảnh này, chúng tôi cũng cung cấp dịch vụ thử nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM D3802, Phương pháp Thử Tiêu chuẩn về Độ cứng Hình cầu của Than Hoạt tính.