浸渍活性炭设计规范的探讨

2012-08-15范向阳李玉玲

科技传播 2012年9期

范向阳，李玉玲

河南核净洁净技术有限公司，河南郑州 450001

1 概述

活性炭是具有微孔发达的优质碳质选择性吸附剂，是国民经济中不可缺少的重要吸附剂。有些领域直接应用活性炭基炭，而核空气处理以及军事用途的活性炭需要利用浸渍剂对活性炭进行浸渍处理后才能应用。这是因为活性炭基炭对诸如放射性碘、汞蒸汽、沙林、DMMP（吗啉代磷酸二甲酯）、氯化氢、氰化氢、光气等物质的吸附能力很弱，需要借助浸渍剂对吸附对象进行化学吸附，从而达到深度处理的目的。不同的吸附对象要求的浸渍活性炭进行处理。

2 国内外活性炭相关规范标准

活性炭应用范围广泛，不同的国家及不同的领域都有各自的活性炭标准。我国活性炭的标准有木质活性炭标准及煤质活性炭标准。

在活性炭作为吸附剂时，随着活性炭吸附对象的不同，又制定了不同的浸渍活性炭标准，浸渍活性炭标准是以活性炭基炭的标准为基础的。如美国的ASTM D 3803和ASTM D 4069就是规定了核级吸附剂的测试方法和用于移除气态反射性碘的浸渍活性炭的要求。不同的处理对象，决定浸渍活性炭的设计。

3 浸渍活性炭设计

3.1 核空气浸渍活性炭（以ASME AG-1 FF为例）

在核空气和气体处理系统中，吸附剂主要吸附的对象是放射性碘（元素碘和甲基碘的混合物），所用的吸附剂为浸渍活性炭，对浸渍活性炭的要求包括基炭要求和浸渍处理后的要求。

活性炭在浸渍之前称作基炭，传统上基炭用椰子壳生产，用木材、煤、石油和焦炭生产的活性炭，其性能指标满足标准要求也可以作为浸渍活性炭的基炭。但是只有未经使用的新活性炭可以作为基炭，在核安全有关系统中不允许使用再生的活性炭。基炭要求是指活性炭浸渍处理前的性能要求，每批需要浸渍处理的活性炭必须进行一个物理试验，按照ASTM D 3467中的规定，在浸渍之前活性炭的四氯化碳活性不小于60%。

浸渍剂是吸附剂设计中用于加强和提高去除碘化物的活性炭的吸附碘化物的能力，尤其是高温条件下，都采用浸渍剂对活性炭进行浸渍处理，。通常所用的浸渍剂包括碘化物（如碘化钾、碘）和胺（如三乙烯二胺TEDA）。标准对浸渍剂没有明确的分类和规定，但在管理导则RG 1.52对吸附剂的使用量进行了规定，要求浸渍活性炭中吸附剂的含量不超过5%。

基炭浸渍之后需要满足如下要求：

1）按照ASTM D 2854进行散装密度试验，最小密度为0.38g/mL；

2）按照ASTM D 2862进行吸附剂颗粒度分布试验，颗粒度分布满足ASTM E 11筛网的要求：

（1）在6#筛上最多留0.1%；

（2）在8#筛上最多留5%；

（3）8#筛通过，在12#筛上最多留60%；

（4）12#筛通过，在16#筛上最少留40%；

（5）通过16#筛最多5%；

（6）通过18#筛最多1%。

3）按照ASTM D 3466进行燃点测量，浸渍活性炭的燃点不低于330℃；

4）按照ASTM D 3802进行球盘硬度测定，浸渍活性炭球盘硬度不低于92%。

除了规定活性炭的物理特性外，还要进行浸渍活性炭的放射性试验以验证去除放射性碘的能力，根据ASTM D 4069的要求，至少每5年要进行一次鉴定试验，另外对每批量所提供的浸渍活性炭进行批量试验。鉴定试验有3个试验项目：甲基碘吸附（低温）、元素碘吸附和甲基碘吸附（高温）。批量试验规定了2个试验项目：甲基碘吸附和元素碘的保持。

甲基碘吸附（低温）试验是根据ASTM D 3803的规定进行试验，在温度为80℃，相对湿度为95%的条件下进行试验，验证浸渍活性炭对甲基碘的吸附效率不低于99.0%。

元素碘吸附试验是根据ASTM D 3803的规定进行试验，在温度为30℃，相对湿度为95%的条件下进行试验，验证浸渍活性炭对元素碘的吸附效率不低于99.9%。

甲基碘吸附（高温）试验是根据ASTM D 3803的规定进行试验，在温度为130℃，相对湿度为95%的条件下对使用在安全壳净化系统中的浸渍活性炭进行试验，验证浸渍活性炭对甲基碘的吸附效率不低于98%。

甲基碘吸附试验是根据ASTM D 3803的规定进行试验，在温度为30℃，相对湿度为95%的条件下进行试验，验证浸渍活性炭对甲基碘的吸附效率不低于97%。

元素碘的保持试验是按照ASTM D 3803的规定进行试验，在温度为180℃的条件下进行试验，元素碘的保持率不低于99.5%。

3.2 军用浸渍活性炭（以GJB 1468A-2007为例）

军用防毒面具滤毒罐和过滤吸收器等装备中装填的吸附剂有活性炭，也有浸渍活性炭。使用时根据防护对象的不同，采用不同的浸渍活性炭。

军用浸渍活性炭使用的浸渍剂有三种：ASC(铜银铬)、ASC(铜银铬)-T（REDA）和ASZM（铜银锌钼）-T（REDA）。浸渍活性炭中浸渍剂的含量作了明确的规定。

浸渍活性炭鉴定检验项目中，理化性能要求检验强度、水分、粒度分布、装填密度、着火点、浸渍剂含量，防毒性能要求检验氯乙烷蒸汽防护时间、沙林防护时间、DMMP防护时间、氯化氢防护时间、氰化氢防护时间、光气防护时间及陈化性能。鉴定检验的个别项目在质量一致性检验中由承制方和订购方协商，除个别项目外，其余项目全部检验，可以协商的检验项目为着火点、沙林防护时间、DMMP防护时间和光气防护时间。