ASTM D3802 活性碳球形盤硬度的標準測試方法

美國材料與試驗協會 (ASTM) 標準《ASTM D3802 活性碳球盤硬度標準測試方法》描述了一種測定顆粒活性碳球盤硬度值的測試方法。本測試中，顆粒活性碳是指 90% 顆粒尺寸大於 80 目（180 微米）的活性碳，定義見《ASTM D2862 顆粒活性碳粒徑分佈標準測試方法》。

過去曾使用各種方法來測定活性碳在使用條件下對粒徑降解的抵抗力，包括球盤法、攪拌棒法和粉末淘析法。這些方法並非在所有應用中都完全令人滿意，並且所有方法都受到了 ASTM 活性碳委員會的質疑，認為它們不能作為測定抗降解性的測試方法。然而，球盤法在過去被廣泛使用，並且在活性碳行業中有著悠久的歷史，用於測量一種粗略定義為硬度的性質。在這種情況下，該測試對於確定碳的可測量性質非常有用。鑑於該測試實際上並未測量對使用中降解的抵抗力，因此可以用於確定同一類別碳批次之間的可比性。

就本標準而言，適用以下術語和定義：

• 標稱粒徑：天然、顆粒狀和不規則形狀的顆粒碳：以篩孔尺寸表示的粒徑範圍，較小端排除粒徑分佈的 5% 以上，較大端排除粒徑分佈的 5% 以上（按重量計）。
• 標稱粒徑：顆粒狀炭：以篩孔尺寸表示的粒徑範圍，較小端排除粒徑分佈的 10% 以上，較大端排除粒徑分佈的 5% 以上（以重量計）。
• 小端標稱粒徑：指依上述標準定義粒徑分佈中排除小粒徑端的部分的粒徑。

將篩選並稱重的碳樣品放入裝有一組不銹鋼球的特殊硬度容器中，然後進行旋轉和衝擊試驗，持續30分鐘。之後，透過測量最接近一半篩孔（定義原始樣品的最小公稱粒徑）的篩子上殘留的碳量（以重量計），確定粒徑的降低程度。

ASTM E300 標準中包含了對顆粒活性碳進行採樣的指導。

天平應以標準實驗室方法校準。篩子應依照 ASTM E11 中規定的程序，以合理的間隔進行校準。

測試過程包括以下步驟：

• 依照ASTM D2862標準測試方法測定樣品的公稱粒度，並依照ASTM D2867標準測試方法測定水分含量。
• 根據 ASTM E300 標準，採集含有約 125 mL 碳的額外代表性樣本。
• 依照 ASTM D2862 標準測試方法，根據標稱粒徑分佈對樣品進行篩分。大於較大標稱粒度和小於較小標稱粒度的級分將被丟棄。至少獲得 100 mL 標稱孔徑範圍內的樣品。
• 如果有必要，可以使用額外獲得的材料。
• 依照 ASTM D2854 標準測試方法，將 100 mL 篩選樣品放入已去皮重的量筒中，秤重至最接近的 0,1 g。
• 將硬度計容器置於標準下接收容器內，將篩分秤重後的試樣倒入硬度計容器內，並加入鋼球。
• 五個標準尺寸的篩子和篩蓋堆疊在硬度計頂部，構成完整的篩堆。在這種情況下，額外的篩子僅用於填充振動篩，無需改變攪拌動作和重新調整篩堆支架。
• 將篩堆放在篩子振動器上，並在撞擊錘操作的同時振動 30-60,5 分鐘。
• 搖動結束後，將篩組從搖篩機上取下，並將硬度杯從篩組上取下。將硬度測試篩放在接收杯上。
• 從硬度杯中取出鋼球，將樣品轉移到硬度測試篩中，刷掉任何黏附的顆粒。將五個全尺寸篩子和篩蓋放在硬度測試篩和收集杯上，然後將篩子放在振動器上。在錘子運轉的同時，搖晃10分6秒。

簡而言之，ASTM D3802 標準包含一種測定顆粒活性碳球盤硬度的方法。此方法測量材料在受到機械應力時抵抗磨損（分解成更小顆粒）的能力。此測試模擬了活性碳在過濾系統中搬運、裝載或運作使用過程中所承受的物理應力。硬度以百分比表示，數值越高，抗降解能力越強。此標準是 ASTM 活性碳測試套件的一部分，可確保在需要強吸附材料的應用中獲得一致的品質。

ASTM D3802 標準適用於顆粒活性炭，包括來自煤、椰子殼或木材等來源的材料，用於：

• 水處理：去除飲用水或廢水中的有機化合物或氣味等污染物。
• 空氣和氣體淨化：在工業或環境應用中吸附污染物或揮發性有機化合物（VOC）。
• 化學加工：在催化或淨化過程中，活性碳的結構完整性至關重要。
• 品質控制：驗證活性碳是否符合生產和最終用途應用中的耐久性要求。

該標準適用於希望確保活性碳能夠承受機械應力而不會出現可能降低其有效性或堵塞過濾系統的嚴重顆粒碎裂的製造商、供應商和最終用戶。

ASTM D3802 標準至關重要，原因如下：

• 耐久性保證：確保活性碳能夠承受運輸、裝載或操作使用過程中的機械應力，防止過多的粉塵產生或材料損失。
• 性能可靠性：硬度與碳在過濾系統中保持其結構和吸附能力的能力有關，以確保一致的性能。
• 品質控制：透過為製造商和供應商提供標準方法來驗證活性碳是否符合客戶規格，從而降低產品故障的風險。
• 成本效益：耐用的活性碳減少了過濾系統頻繁更換或維護的需要，降低了營運成本。
• 法規遵循：支持遵守水處理、空氣淨化和其他活性碳受監管應用的行業標準。

因此，ASTM D3802 是評估顆粒活性碳球剝離硬度，並確保其在水處理、空氣淨化和化學處理等應用中的耐久性和性能的重要標準。它提供標準化且可重複的方法，支援製造商和最終用戶的品質控制、法規遵循和成本效益。它在各行各業的廣泛應用凸顯了其在提供可靠、高品質活性碳產品方面的重要性。

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