活性炭需要測定哪些性能指標(biāo)？
活性炭的質(zhì)量有多項物理與化學(xué)的指標(biāo)，如：水分、灰分、酸溶物、各種金屬和酸根的含量，以及它的吸附性能等。對于不同用途的活性炭，時常用不同的性能指標(biāo)來評價活性炭是否適用。
在活性炭選擇之前，需要從活性炭生產(chǎn)廠商處取得完整的經(jīng)法定檢測單位檢測的技術(shù)性能參數(shù)報告或說明書，作為選擇活性炭的依據(jù)之一。
由于各種活性炭生產(chǎn)過程不一樣，活性炭產(chǎn)品的性能差別也很大，其碘值、亞甲藍(lán)值、機(jī)械強(qiáng)度、比表面積、總孔容積、中孔容積、堆積容重等都是需要收集的活性炭性能技術(shù)指標(biāo)。
在飲用水處理中，影響活性炭處理效果和運(yùn)行成本的主要性能指標(biāo)為：吸附量、強(qiáng)度和摩擦系數(shù)、pH值、灰分、粒徑大小和粒度分布、水分和可溶物等。下面分別就這幾項指標(biāo)，在飲用水用活性炭選擇中的應(yīng)用進(jìn)行具體分析。
1.吸附量
表征活性炭吸附量的指標(biāo)很多，針對飲用水處理的自身特點，比較適用的吸附量指標(biāo)主要有碘值、亞甲藍(lán)值、丁烷值、四氯化碳值、糖蜜值、單寧酸值，這幾項指標(biāo)分別代表了活性炭對不同分子量有機(jī)物的吸附能力，其中以碘值和亞甲藍(lán)值是經(jīng)常使用的。
①碘值
碘值與活性炭對小分子物質(zhì)的吸附能力密切相關(guān)。它可以用于估算活性炭的比表面積和相對表征活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)。在實際應(yīng)用中，對于以碘(分子量為254)為代表的分子量大約250左右、非極性和分子對稱的物質(zhì)來說，碘值可以表征活性炭對這部分物質(zhì)的吸附能力。
②亞甲藍(lán)值
亞甲藍(lán)值在表示活性炭液相吸附性能時，主要反映活性炭的脫色能力，一般此值越高，表示活性炭吸附性能越好。相對應(yīng)的，對以亞甲藍(lán)分子(分子量為374)為代表的分子量大約370左右、極性和線性結(jié)構(gòu)的顯色物質(zhì)來說，亞甲藍(lán)值可以表征活性炭對此類物質(zhì)的吸附能力。
亞甲藍(lán)值與碘值相類似，也反映了活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)，特別是微孔的數(shù)量。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，活性炭的碘值、亞甲藍(lán)值與活性炭對天然水中有機(jī)物的吸咐能力之間相關(guān)性能不好，因此，在選擇去除天然水中有機(jī)物的活性炭時，不宜采用這些指標(biāo)。
③丁烷值、四氯化碳值
丁烷值與四氯化碳值存在著很好的相關(guān)性，美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)中顯示：四氯化碳活性=257×丁烷活性，R2=0.934(均按照ASTM-D5228-92)。兩值均可表征出活性炭樣品的微孔容積，是活性炭孔隙結(jié)構(gòu)的量度值，常表征活性炭的活化程度。兩值對表征活性炭對小分子量、非極性有機(jī)物去處能力，具有重要意義。
④糖蜜值
糖蜜值是以大分子量的焦糖作為吸附質(zhì)，活性炭作為吸附劑來測定的，它主要表征了活性炭對大分子有機(jī)物，特別是水源中的高分子量有機(jī)物的去除能力。由于焦糖分子量較大，因此難以進(jìn)入活性炭的微孔結(jié)構(gòu)中，只是被活性炭的大孔、中孔等吸附，因此可以反映出活性炭孔隙結(jié)構(gòu)中大孔、中孔的比例。
⑤單寧酸值
單寧酸(分子量為322)值表示吸附有機(jī)分子能力的指標(biāo)，在濃度一定的單寧酸溶液中加入活性炭的量，使單寧酸溶液濃度低于某個確定值所需要活性炭的量，因此，此值越低表示活性炭吸附性能越好。
單寧酸的性質(zhì)與天然有機(jī)物(NOM)中的代表物質(zhì)腐殖酸十分相近，糖蜜值和單寧酸值，兩指標(biāo)相互配合，能夠很好地判斷出活性炭孔隙結(jié)構(gòu)中大孔、中孔的比例，較好地反映出活性炭對天然大分子有機(jī)物的去除能力。
2.強(qiáng)度和摩擦系數(shù)
在飲用水的深度處理中，對炭后出水濁度控制很嚴(yán)格，即要求在砂濾池出水濁度的基礎(chǔ)上不再升高。因為在粒狀活性炭實際應(yīng)用中，要考慮其在運(yùn)輸、反沖洗和再生時活性炭的破損情況，主要有3種力可使活性炭機(jī)械破裂而形成粉塵，造成出水濁度升高，即沖擊力、積壓力和磨損力，強(qiáng)度和摩擦系數(shù)便分別代表了沖擊積壓力和摩損力，反映出活性炭的耐破損能力，因此強(qiáng)度和摩擦系數(shù)作為選擇活性炭的首要控制指標(biāo)，要盡量選取高強(qiáng)度和摩擦系數(shù)的活性炭。如果強(qiáng)度低，則炭的結(jié)構(gòu)疏松，在反沖洗時，炭粒易脫落，由于微生物能附著在炭粒表面，會造成出水的生物安全性問題。
3.pH值
pH值是活性炭表面化學(xué)性質(zhì)的重要表征�；钚蕴康谋砻婊瘜W(xué)性質(zhì)對其吸附性能起到重要作用，表面酸堿性被認(rèn)為是控制吸附的重要因素。活性炭的表面酸性增加、或者說極性的氧分子增加、或含氧官能團(tuán)的數(shù)量增加，使得活性炭的表面極性増加，從而有利于其對水分子的吸附，對水分子的吸附有可能因占據(jù)活性炭孔而降低了活性炭對疏水性化合物的吸附。
對于NOM為代表的中性條件下帶負(fù)電荷的有機(jī)物，如果活性炭的表面帶有中性條件下可水解的強(qiáng)堿性基團(tuán)的量，大于羧基等強(qiáng)酸性基團(tuán)的量，也就是說pH大于7時，在中性的水體中活性炭表面就會帶有正電荷，這將有利于它對NOM的吸附。一般來說，較高的pH值有利于活性炭對NOM的吸附，但不是越高越好，值過高預(yù)示著活性炭表面存在較多的強(qiáng)堿性基團(tuán)，從而導(dǎo)致活性炭表面親水性增加，也不利于對疏水性有機(jī)物的吸附。
4.灰分
灰分表明了活性炭中無機(jī)礦物質(zhì)的含量，灰分是活性炭中的雜質(zhì)，含量越低越好�；曳值慕M成一般有SiO2、Al2O3、Fe2O3以及一些其他金屬化合物，這些組成在用于飲用水處理時可能會影響活性炭的能力和某些安全性要求，一般來說不直接影響活性炭的吸附性能。
有研究表明，活性炭除砷效果與其比表面積大小基本無關(guān)，而主要是與其灰分有關(guān)，即其中的金屬礦物組成起著決定性作用。
5.經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)
粒徑大小和粒度分布、水分、可溶物等指標(biāo)，主要是對活性炭的購買和運(yùn)行成本產(chǎn)生重要影響。粒徑大小和粒度分布，可決定活性炭床的壓降和床層膨脹，是關(guān)系活性炭設(shè)備大小和運(yùn)行的重要參數(shù)，其中活性炭的有效尺寸和均勻系數(shù)，與活性炭的實際運(yùn)行效果有著直接的關(guān)系，在同樣的有效尺寸下，均勻系數(shù)越高，處理效果越好。水分和可溶物則關(guān)系著活性炭的購買成本，兩指標(biāo)越高，則購買成本越高。
綜合來說，飲用水用活性炭實際購買時，應(yīng)基于客戶的應(yīng)用和技術(shù)指標(biāo)要求，不是越貴的就是越好，只有合適，才是好用的。