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自来水处理用煤质颗粒活性炭技术规范DB31/T451-2009

发布时间:2021-05-20点击:

前言

为满足饮用水深度处理中使用的煤质颗粒活性炭处理单元有效去除有机污染物质,生产更加安全的自来水,结合上海市水源特点,编制了本标准。

本标准主要参考了美国国家标准ANSI/AWWA B604-96《颗粒活性炭》、欧盟标准《EN 12915-2:2003》和我国生活饮用水水质卫生规范。

附录A和附录B是规范性附录。

本标准提出单位:上海市自米水市北有限公司。

本标准起草单位:上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司、上海市自来水市北有限公司、上海城市污染控制工程研究中心。

本标准协作单位:山西新华活性炭有限公司、神华宁夏煤业集团有限责任公司活性炭分公司。

本标准主要起草人:戴婕、乐林生、高廷耀、伍海辉、张东、高炜、鲍士荣、康兰英、刘茵、黄怡、李光明、程玉康。

自来水处理用煤质颗粒活性炭技术规范

1 范围

本标准适用于自来水深度处理中吸附、过滤用的煤质颗粒活性炭,本标准规定了活性炭的技术要求、检验方法、标志、包装、运输、贮存和防护要求。

2 规范性引用文件

GB/T 7701.4 净化水用煤质颗粒活性炭

GB/T 7702.1 煤质颗粒活性炭试验方法 水分的测定

GB/T 7702.6 煤质颗粒活性炭试验方法 亚甲蓝吸附值的测定

GB/T 7702.7 煤质颗粒活性炭试验方法 碘吸附值的测定

GB/T 7702.3 煤质颗粒活性炭试验方法 强度的测定

GB/T 7702.15 煤质颗粒活性炭试验方法 灰分的测定

GB/T 7702.2 煤质颗粒活性炭试验方法 粒度的测定

GB/T 601 化学试剂 滴定分析(容量分析)用标准溶液的制备

GB/T 603 化学试剂 试验方法中所用制剂及制品的制备

GB 5749 生活饮用水卫生标准

GB/T 5750 生活饮用水标准检验方法

GBT 5750-2001 生活饮用水卫生规范

CJ 3023-1993 活性炭净水器

ANSI/AWWA B604-1996 美国国家颗粒活性炭标准

EN 12915-1、2 欧盟活性炭质量标准

3 技术要求

3.1 外观

暗黑色炭素物质,呈颗粒状。

3.2 煤质颗粒活性炭技术要求

煤质颗粒活性炭的技术要求应符合表1,其余GB/T 7701的要求。

表1 技术指标

项目 指标
水分,% ≤3.0
碘吸附值,mg/g ≥900
亚甲蓝吸附值,mg/g ≥160
丹宁酸吸附值,mg/g ≥2.0
腐殖酸吸附值,mg/g ≥0.15
强度,% ≥90
水溶性灰分,% ≤1
粒径,目 12×40或8×30或12×30或柱状直径1.5mm
铅,μg/g ≤10
锌,μg/g ≤50
镉,μg/g ≤1
砷,μg/g ≤2

3.3 煤质颗粒活性炭评价指数

将煤质颗粒活性炭的碘值、亚甲蓝吸附值和丹宁酸吸附值、腐殖酸吸附值四个指标作为煤质颗粒活性炭评价技术参数,并定义活性炭评价指数为ICA(Index of Carbon Assessment),由下图式计算:

自来水处理用煤质颗粒活性炭技术规范DB31/T451-2009

式中:ICA表示指标数;

CiS表示性能指标对应的标准值,例如碘吸附值的标准值;

Ci表示该活性炭的性能指标,例如碘吸附值等;

ri表示性能指标与动态吸附容量的相关系数,对于碘吸附值ri=0.4,对于亚甲蓝吸附值ri=0.3,对于丹宁酸吸附值ri=0.9,对于腐殖酸吸附值ri=0.9。

4 检验方法

4.1 水分的测定

按GB/T 7702.1煤质颗粒活性炭水分的测定方法。

4.2 碘吸附值的测定

按GB/T7702.7煤质颗粒活性炭碘吸附值的测定方法。

4.3 亚甲蓝吸附值的测定

按GB/T7702.6煤质颗粒活性炭亚甲蓝吸附值的测定方法。

4.4 丹宁酸吸附值的测定

按附录A的方法进行

4.5 腐殖酸吸附值的测定

按附录B的方法进行

4.6 强度的测定

按GB/T7702.3煤质颗粒活性炭强度的测定方法。

4.7 水溶性灰分的测定

按ANSI/AWWAB 604-1996煤质颗粒活性炭水溶性灰分的测定方法。

4.8 粒度的测定

按GB/T 7702.2煤质颗粒活性炭粒度的测定方法。

4.9 铅、锌、镉、砷的测定

按CJ3023活性炭净水器的测定方法。

5 标志、包装、运输和贮存

5.1 标志

5.1.1 颗粒活性炭的包装上应标明制造厂名、产品名称、商标、产品型号或标记、制造日期或生产批号、产品的主要参数、产品净重。

5.1.2 颗粒活性炭的包装上可以标有产品质量符合本标准要求的证明和本标准编号。

5.2 包装和运输

5.2.1 包装

包装袋内层应密封防潮,并加适当的外包装,防止受到天气的危害。

5.2.2 运输

5.2.2.1 颗粒活性炭产品的运输可采用包装袋运输和集装箱运输。

5.2.2.2 运输过程中应严密密封,洁净无腐蚀,防止雨淋、损失和运输过程中的产品污染。

5.2.2.3 注意轻装、轻卸,如系软包装不得用铁钩拖运。

5.2.2.4 采用集装箱时,如装有多种颗粒活性炭,应用不同的分隔间挡隔开。

5.3 贮存

5.3.1 稳定性

活性炭容易吸收水分,应保持产品通风干燥,并且远离易挥发物质。

5.3.2 不能共存的物质

必须采取严格的预防措施防止颗粒活性炭接触强氧化剂(如过氧化氢,高锰酸钾,次氯酸盐,氯,臭氧等)、碳氢化合物(如石油、汽油、内燃机燃料、油脂、油漆稀释剂等等)、挥发溶剂和水分。

6 安全防护措施

6.1 人员防护

当工作人员进入放有活性炭的封闭区或部分封闭区时,必领采取适当的防护措施。

6.2 火灾防护

6.2.1 预防措施

6.2.1.1 活性炭应贮存在防火的房屋或者仓库里。

6.2.1.2 活性炭应储放在远离氧化剂和易燃物质的地方。

6.2.2 灭火措施

6.2.2.1 可使用任何灭火介质,宜使用泡沫灭火器灭火。

6.2.2.2 应配备完备的供氧装置。

6.3 急救措施

6.3.1 如果活性炭接触皮肤,可用肥皂和自来水冲洗。

6.3.2 如果活性炭接触眼睛,可用自来水或净化水冲洗15min。

6.3.3 如果吸入活性炭,应转移到有新鲜空气的地方。

附录A(规范性附录)

颗粒活性炭丹宁酸吸附值的检验方法

A.1 丹宁酸吸附值

A.1.1 方法提要

一定体积和浓度的丹宁酸溶液经过活性炭柱过滤后收集,通过分光光度法测出过滤前后丹宁酸浓度,求出每克试样吸附丹宁酸的毫克数。

A.1.2 试剂

丹宁酸:分析纯,分子量为1700。

A.1.3 溶液及其配制

丹宁酸标准使用液:500mg/L,准确称取1.0g分析纯丹宁酸到蒸馏水中,并稀释到2L,混匀。

A.1.4 仪器、装置

A.1.4.1 丹宁酸吸附试验装置(见图A.1)

自来水处理用煤质颗粒活性炭技术规范DB31/T451-2009

A.1.4.1.1 有机玻璃柱:内径为29mm,高度约为500mm,有机玻璃柱的底部装有50mm高的玻璃珠承托层以支撑活性炭,炭层高度约为120mm,炭上水位保持70mm左右。出水管应向上弯起,与柱内液面相平,防止活性炭柱滤干。

A.1.4.1.2 蠕动泵。

A.1.4.2 容量瓶:1L和2L。

A.1.4.3 试剂瓶:4L。

A.1.4.4 玻璃珠

A.1.4.5 电热恒温干燥箱:0~300℃。

A.1.4.6 天平:感量1mg。

A.1.4.7 干燥器:内装无水氯化钙或变色硅胶。

A.1.4.8 紫外分光光度计

A.1.5 测试步骤

a) 配制0~30mg/L浓度范围的丹宁酸溶液,在紫外分光光度计上用1cm石英比色皿,在275nm波长处以蒸馏水为参比测定各浓度的吸光度,根据吸光度与浓度的关系绘制丹宁酸标准曲线。

b) 在清洗干净的活性炭柱上高度为170mm处作标记。

c) 取100mL活性炭试样放入电热恒温干燥箱内,在105℃下烘干1h,然后放入干燥器中冷却至室温备用。

d) 预先在活性炭柱内加入50mm的玻璃珠承托层。称取一定量烘干后的活性炭用蒸馏水浸泡30min,除去炭灰和残渣,冲洗后慢慢加入到活性炭柱中,并达到高度为170mm的位置。装炭前,在活性炭柱内加入20mL的丹宁酸溶液,使装入的炭完全没没在水中。应当注意的是在试验过程中,活性炭应完全浸没在丹宁酸溶液中,以避免炭床中沟槽作用的发生以及空气进入活性炭层。

e) 配制的500mg/L的丹宁酸溶液用蠕动泵以35mL/min的速度,从上往下通过该活性炭柱(假定使用的柱子内径是29mm,若使用其他内径的柱子,应按比例调整进水流量,以保证滤速和空床接触时间不变),并同时收集1L滤出液(以第一遍过滤为基准)。

f) 将滤液混匀,用蒸馏水稀释20倍后,残余丹宁酸浓度可以通过在分光光度计275nm波长处以蒸馏水为参比测定紫外吸收值的方法获得,并记录稀释比例20。

A.1.6 测定结果的处理

A.1.6.1残余丹宁酸浓度的确定

丹宁酸浓度可以在275nm (最大吸收峰)处通过紫外吸光度确定。配制的丹宁酸溶液经活性炭过滤前、后溶液中丹宁酸的浓度,通过稀释后用0~30mg/L浓度范围的标准曲线确定。

A.1.6.2 丹宁酸吸附值按式(1)和(2)计算:

(1) 吸收单宁酸的百分比=1-(出水单宁酸浓度×稀释比例)/(进水单宁酸浓度×稀释比例)

(2) 单宁酸的吸附容量(mg/g)=(吸收的单宁酸百分比×进水单宁酸浓度×1L)/活性炭柱中活性炭的重量(g)

附录B(规范性附录)

颗粒活性炭腐殖酸吸附值的检验方法

B.1 腐殖酸吸附值

B.1.1 方法提要

一定体积的腐殖酸溶液经过活性炭柱过滤后收集,通过分光光度法测出过滤前后腐殖酸浓度,求出每克试样吸附腐殖酸的毫克数。

B.1.2 试剂

B.1.2.1 硼酸钠:分析纯。

B.1.2.2 腐殖酸:生化试剂。

B.1.3 溶液及其配制

B.1.3.1 硼酸钠缓冲溶液:pH=9.18

称取3.80g硼酸钠(Na2B4O7·10H20)不能烘,溶解于蒸馏水中,稀释至1L。

B.1.3.2 腐殖酸溶液:20mg/L

准确称取20mg腐殖酸,溶解在缓冲溶液中,稀释至1L。此溶液浓度为20mg/L。

B.1.4 仪器、装置

B.1.4.1 腐殖酸吸附试验装置(见图B.1)

自来水处理用煤质颗粒活性炭技术规范DB31/T451-2009

B.1.4.1.1 有机玻璃柱:内径为29mm,长度大约为500mm,有机玻璃柱的底部装有50mm的玻璃珠承托层以支撑活性炭,炭层高度约为120mm,炭上水位保持70mm左右。出水管应向上弯起,与柱内液面相平,防止活性炭柱滤干。

B.1.4.1.2 蠕动泵。

B.1.4.2 容量瓶:1L和2L。

B.1.4.3 试剂瓶:4L。

B.1.4.4 玻璃珠

B.1.4.5 电热恒温干燥箱:0~300℃。

B.1.4.6 天平:感量1mg。

B.1.4.7 干燥器:内装无水氯化钙或变色硅胶。

B.1.4.8 紫外分光光度计

B.1.5 测试步骤

a) 配制0~25mg/L浓度范围的腐殖酸溶液,用1cm石英比色皿在紫外分光光度计上,在254nm波长处以缓冲溶液为参比测定各浓度的吸光度,根据吸光度与浓度的关系绘制腐殖酸标准曲线。

b) 在清洗干净的活性炭柱上高度为170mm处作标记。

c) 取100mL活性炭试样放入电热恒温干燥箱内,在105℃下烘干1h,然后放入干燥器中冷却至室温备用。

d) 预先在活性炭柱内加入50mm的玻璃珠承托层。称取一定量烘干后的活性炭用蒸馏水浸泡30min,除去炭灰和残渣,冲洗后慢慢加入到活性炭柱中,并达到高度大约为170mm的位置。装炭前,在活性炭柱内加入20mL左右的腐殖酸溶液,使装入的炭完全浸没在水中。应当注意的是在试验过程中,活性炭应完全浸没在腐殖酸溶液中,以避免炭床中沟槽作用的发生以及空气进入活性炭层。

e) 20mg/L的腐殖酸溶液用蠕动泵以35mL/min的速度,从上往下通过该活性炭柱(假定使用的柱子内径是29mm,若使用其他内径的柱子,应按比例调整进水流量,以保证滤速和空床接触时间不变),并同时收集1L滤出液(以第一遍过滤为基准)。

f) 将滤液混匀,用注射式过滤器及0.45μm膜过滤,用1cm石英比色皿在紫外分光光度计上,在254nm波长处以缓冲溶液为参比测定各滤液的吸光度,通过得到残余腐殖酸的浓度。

B.1.6 测定结果的处理

B.1.6.1 残余腐殖酸浓度的确定

腐殖酸可以在254nm(最大吸收峰)处通过紫外吸收确定。配制的丹宁酸溶液经活性炭过滤前、后溶液中丹宁酸的浓度,通过0~25mg/L浓度范围的标准曲线确定。

B.1.6.2 腐殖酸吸附值按式(3)和(4)计算:

(3)吸收腐殖酸的百分比=1-(出水腐殖酸浓度/进水腐殖酸浓度)

(4)腐殖酸的吸附容量(mg/g)=(吸收的腐殖酸百分比×进水腐殖酸浓度×1L)/活性炭柱中活性炭的重量(g)