煤質(zhì)柱狀活性炭的微觀結(jié)構(gòu)表征包括比表面積,孔容積(分微孔容積、中孔容積、大孔容積等,有時(shí)更細(xì)分為細(xì)微孔、此微孔、細(xì)中孔、粗中孔等)平均空隙直徑、zui可幾直徑等。
我國的國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了孔容積和比表面積的測定方法,美國和日本標(biāo)準(zhǔn)中則沒有對應(yīng)得規(guī)定。迄今為止,世界各國都未能拿出一套可用于表征煤質(zhì)柱狀活性炭微觀結(jié)構(gòu)的、能令大多數(shù)人信服的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。
目前大多采用全自動(dòng)吸附儀,采用液氮靜態(tài)吸附方法來表征煤質(zhì)柱狀活性炭的微觀結(jié)構(gòu),但由于選用的儀器及數(shù)據(jù)處理方法的差異,檢測結(jié)果差距較大,一般誤差在10左右。
1、比表面積:比表面及孔結(jié)構(gòu)在比表面開始測試前對煤質(zhì)柱狀活性炭進(jìn)行加熱真空脫附處理,在—196℃液氮溫度下吸附氮?dú)?,測試氮?dú)馕降葴鼐€,利用BET方程,根據(jù)單分子層吸附量和吸附質(zhì)分子截面積,計(jì)算煤質(zhì)柱狀活性炭的比表面積;由相對壓力為0.98時(shí)的氮吸附值換算成液氮體積得到總孔體積,由Dubimin-Astakhov計(jì)算微孔表面積和微孔體積,由總孔體積減去微孔體積得到中孔體積,由H-K(Horvath-Kawazoe)模型及密度函數(shù)理論(Dengsityfunctionaltheory)計(jì)算平均孔徑及其分布。
比表面積是表征煤質(zhì)柱狀活性炭吸附性能的主要指標(biāo),這一指標(biāo)解釋了煤質(zhì)柱狀活性炭產(chǎn)生吸附的原因,是人們加深了對吸附現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識,在煤質(zhì)柱狀活性炭及吸附材料的研究中,這種檢測指標(biāo)應(yīng)用得較多,但由于檢測儀器設(shè)備比較復(fù)雜,而且價(jià)格昂貴,因此在煤質(zhì)柱狀活性炭生產(chǎn)中應(yīng)用的比較少。
2、孔容積:孔容積通過測定顆粒煤質(zhì)柱狀活性炭的真密度、顆粒密度來計(jì)算孔容積。其測定方法有真密度法、汞置換法和氮吸附法等,各種方法測定的孔容略有不同,在報(bào)出測試結(jié)果時(shí)應(yīng)標(biāo)注檢測方法。
孔容積也是表征煤質(zhì)柱狀活性炭吸附性能的重要指標(biāo),經(jīng)常使用的孔容積測試方法有氮吸附法,一般在測試比表面時(shí)可同時(shí)計(jì)算出孔容積,孔容積和煤質(zhì)柱狀活性炭裝填密度密切相關(guān),和裝填密度指標(biāo)成反比。