关于GB/T 7702-2008 《煤质颗粒活性炭试验方法》标准的探讨

周晓东，王 娜，刘 力

(山西新华化工有限责任公司，山西 太原 030008)

煤质颗粒活性炭是以煤为原料，通过化学和物理方法对原料进行破碎、过筛、炭化和活化等工艺处理得到的具有孔隙发达、比表面积大、吸附能力强等特点的微晶质碳素材料，常用作吸附剂、催化剂或催化剂载体，广泛用于国民经济的各个领域。如，军民用的单兵综合防护和集群防护装备都配备防毒面具、过滤吸收装置，其中核心防护材料主要是以煤质颗粒活性炭作为载体，经过改性处理，能满足对多种有毒有害气体的防护，保障人员生命安全。

检测技术是活性炭产品在科研和生产过程参数控制的必备手段之一，活性炭的检测标准包括GB、ASTM、JIS、AWWA、TOCT以及相关标准等，涵盖了不同用途、不同性质活性炭的质量评价和检测方法，其中，煤质颗粒活性炭检测的标准采用GB/T7702-2008《煤质颗粒活性炭试验方法》[1]，该标准是在GB 7702-1997的基础上进行修订，强度、碘吸附值等部分试验方法更加接近美国ASTM标准，该标准在防护装备生产和科研性能评价上有着广泛的应用，保障了防护装备的实物质量并推进了防化检测技术的发展。但是，随着活性炭的应用领域越来越广泛，新技术的创新不断研发新的产品，现有检测标准的局限性已经不能满足不断涌现出的新产品检测的需求，如国家标准中没有活性炭中微量金属元素的检测方法、丁烷工作容量检测方法、单宁酸吸附值检测方法等。笔者结合多年的操作经验和与相关技术人员的沟通，发现了国家标准中部分问题有待解决，以便于让检测标准更好地服务于生产和科研。

1 更新检测方法，提高检测数据的准确性

该标准中，苯蒸气防护时间的检测采用称重法，氯乙烷蒸气防护时间的检测采用活性炭吸附法，着火点的检测结果采用平衡记录仪法人工绘制结果切线。其中，苯、氯乙烷蒸气防护时间试验检测的是试验过程的平均浓度，无法实时在线监控浓度的变化，无法对试验过程影响浓度波动的因素进行及时的分析和判断，需要将染毒的炭吸附管和盛装苯的容器拿出通风柜称量质量，存在安全隐患。着火点测定仪已有自动化的检测仪器，试验过程自动调控流量和温度参数，通过计算机软件绘制着火点值，减小试验过程的人为影响因素，增加检测结果的准确性，减小劳动强度，提高安全系数。

随着仪器检测技术的发展，气相色谱法逐渐应用于各类气体的定量检测，适用于空气中苯蒸气、氯乙烷蒸气的检测，可利用气相色谱仪或者气体分析仪对其浓度进行检测，将累积浓度转化为瞬时浓度，随时监测浓度变化，更好地调控浓度范围，提高试验精度，提升防化检测水平。

2 标准检测项目扩项，增加标准的适用范围

检测标准应随着产品需求、技术提升进行修订，如，活性炭中微量金属元素的检测方法、丁烷工作容量检测方法、单宁酸吸附值检测方法等检测项目应逐步加入标准中，不断更新修订标准。

3 标准中需修订的检测方法

3.1 水分的测定

由于活性炭在筛选、包装、存放等过程容易吸附空气中的水分造成性能的改变，所以在炭材料检测标准中水分是必测的项目之一。GB/T 7702.1—1997《煤质颗粒活性炭试验方法》水分的测定中“3仪器、装置部分：天平感量为0.000 1 g”，这要求天平精度为十万分之一，不但造价较高，而且相对使用环境要求较高，实际多数实验室内都在使用万分之一的电子天平(感量为0.001 g)。另外，木质活性炭试验方法[2]和美国ASTM活性炭标准[3]及测试方法中对于水分的测定都有明确规定，按照粒径范围不同称量活性炭的质量不同，而煤质颗粒活性炭试验方法只要求称样量为2 g～5 g，对于颗粒较大的样品，若称量一粒就达到2 g多了，不仅取样没有代表性，还容易造成水分检测的平行结果超差，建议称量的质量与样品粒径范围有关。

3.2 水容量的测定

水容量是指活性炭全部孔隙内充满水时增加的质量，考核了活性炭的总孔容积，常用于活性炭改性过程浸渍溶液与活性炭用量比的参考。标准中水容量测定时，真空度的控制范围为8(±0.6) kPa，笔者在最低点和最高点选择了两段真空度，对水容量值相对较均匀的等质量活性炭进行了测定，试验过程真空度最大变动±0.1 kPa，在7.5(±0.1) kPa真空度下试验数据为：84.9%、85.4%、85.0%、85.5%、84.8%、85.2%、84.9%、85.3%、85.5%、85.1%；在8.5(±0.1) kPa真空度下试验数据为：87.2%、86.9%、87.0%、86.3%、87.3%、86.8%、86.9%、87.1%、87.4%、86.5%，不同真空度下平均值允许差1.8%，满足方法规定的平行结果允差小于2%的要求，但是20个数据中最小值与最大值相差2.6%，理论上在试验真空度范围内，相同试样的测定结果允差应小于2%。当然，试验数据相对较少，代表性不强，不能足以说明问题，仅作为参考意见。鉴于以上因素分析，可以考虑选择精度稍高的真空泵，能够保证真空度在小于0.3 kPa内变动，缩小试验的真空度范围，保证试验的严谨性。

3.3 装填密度的测定

活性炭的密度分为装填密度(堆密度)、表观密度(假密度)、真密度。装填密度是在一定振动条件下单位体积活性炭的质量，包括孔隙容积和颗粒间空隙体积；表观密度在体积因素中不包括颗粒间空隙体积；真密度指在规定条件下单位体积炭所具有的质量，不包括炭的孔隙容积和颗粒间的空隙体积。

装填密度的测定利用装填密度测定仪，该仪器利用振动器和调节漏斗倾斜度控制炭样向下以一定的速度自由落下，并没有振动量筒，达到炭样的堆积。该仪器较简易，一次实验需要反复调整炭样速度，本该5 min 内完成的试验，调整仪器振动速度就要5 min，操作性差。建议调研市售的装填密度测定仪，采用振动量筒的方式检测装填密度值，进行比对试验，验证可行性。

再者，由于所测活性炭样品的粒径范围不同，仅使用100 mL的量筒无法满足通用要求，建议应在炭样粒径上划分界限，采用不同方法进行测量，真实反映样品的装填密度，保证检测结果的准确性。

3.4 灰分测定

“6.3将灰皿置于300 ℃的马弗炉中，关上炉门，打开通风口(如没有通风口将炉门留有15 mm左右的缝隙)，在不少于30 min的时间内将炉温缓慢开至500 ℃，并保持30 min，继续升温至800(±25) ℃灼烧1 h”。与旧的马弗炉相比，新式马弗炉炉门多为下拉式，自动设定程序升温，无需上述繁琐步骤。再者试样灼烧1 h后拿出来称量，之后每20 min称量一次，增加了工作量和工作时间，不像水分的测定，温度最高150 ℃，平衡到室温的时间也较短，便于操作。而GB/T 12496.3-1999 灰分含量的测定和ASTM D 2866-94 活性炭总灰份的标准试验方法中对于灰份试验的结果是“灰化至恒重”，该方法可以简明扼要说明即可。

3.5 碘吸附值测定

该方法中没有明确适合检测碘值的范围，当检测碘吸附值小于600 mg/g炭材料时，经常出现吸附等温线的线性不好，引起试验失败的问题。可能是由于碘值越小称样量越多，10 mL的盐酸溶液无法全部浸渍相对称样量多的炭试样及在有限时间内与100 mL碘标准滴定溶液不能完全充分的吸附，导致一组吸附等温线的相关系数达不到0.995。大量的实验证明了该方法不适于碘吸附值小于600 mg/g的炭材料，有一定的局限性，建议增加标准内容，补充适用于碘吸附值小于600 mg/g的炭材料检测方法，增加通用性，减少给检测人员造成的困扰，更好的指导活性炭的科研和生产。

4 结语

活性炭广泛应用于国民经济各个领域，检测标准必须满足新的应用领域活性炭性能检测的需要。开展新的试验方法要进行较系统的认证试验，才能为活性炭应用提供科学的试验数据，评价活性炭新用途。科技要发展，标准需先行，结合我国活性炭检测现状，编制适用的标准方法，有助于提高我国活性炭检测水平，解决活性炭试验方法多元化。以上根据生产实际和个人经验探讨了标准的部分内容，提出了建议，使其简单易行，便于普及推广，也有不足之处，仅作为参考，希望能为检测人员答疑解惑，更便于今后检测任务的完成。