煤質顆粒活性炭試驗方法—硫容量的測定GB/T 7702.14-2008

中華人民共和國國家標準《煤質顆粒活性炭試驗方法—硫容量的測定》，標準號：GB/T 7702.14-2008（本標準現行）代替GB/T 7702.14-1997，GB/T 7702.22-1997。

前言

GB/T 7702《煤質顆粒活性炭試驗方法》分為：

—第1部分：水分的測定；

—第2部分：粒度的測定；

—第3部分：強度的測定；

—第4部分：裝填密度的測定；

—第5部分：水容量的測定；

—第6部分：亞甲藍吸附值的測定；

—第7部分：碘吸附值的測定；

—第8部分：苯酚吸附值的測定；

—第9部分：著火點的測定；

—第10部分：苯蒸氣 氯乙烷蒸氣防護時間的測定；

—第13部分：四氯化碳吸附率的測定；

—第14部分：硫容量的測定；

—第15部分：灰分的測定；

—第16部分：pH值的測定；

—第17部分：漂浮率的測定；

—第18部分：焦糖脫色率的測定；

—第19部分：四氯化碳脫附率的測定；

—第20部分：孔容積比表面積的測定。

本部分為GB/T 7702的第14部分。

本部分代替GB/T 7702.14-1997《煤質顆粒活性炭試驗方法—飽和硫容量的測定》、GB/T 7702.22-1997《煤質顆粒活性炭試驗方法—穿透硫容量的測定》。

本部分與GB/T 7702.14-1997、GB/T 7702.22-1997相比，主要差異如下：

a) 標準結構按GB/T 1.1-2000《標準化工作導則 第1部分：標準的結構和編寫規則》及GB/T 20001.4-2001《標準化工作導則第4部分：化學分析方法》進行調整

b) 將GB/T 7702.14-1997《煤質顆粒活性炭試驗方法—飽和硫容量的測定》、GB/T 7702.22-1997《煤質顆粒活性炭試驗方法—穿透硫容量的測定》整合為GB/T 7702.14-2008《煤質顆粒活性炭試驗方法—硫容量的測定》；

c) 規定計時器的分度值為0.1s；

d) 將飽和硫容量氧氣的體積分數更正為0.6%~1.0%；

e) 對量、單位統一按規定進行修改。

本標準由中國兵器工業集團公司提出并歸口。

本標準起草單位：山西新華化工有限責任公司。

本標準主要起草人：遲廣秀、趙繼軍、李維冰、元以棟、張旭、龐惠生、李若梅。

本部分所代替標準的歷次版本發布情況為：

—GB/T 7702.14-1987，GB/T 7702.14-1997；

—GB/T 7702.22-1987，GB/T 7702.22-1997。

1 范圍

本部分規定了煤質顆粒活性炭硫容量測定的原理、測定步驟及結果計算等內容。

本部分適用于煤質顆粒活性炭硫容量的測定，也適用于浸漬活性炭。

2 規范性引用文件

下列文件中的條款通過GB/T 7702的本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵根據本部分達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本部分。

GB/T 601-2002 化學試劑 標準滴定溶液的制備

GB/T 603-2002 化學試劑 試驗方法中所用制劑及制品的制備

GB/T 625 化學試劑 硫酸（GB/T 625-2007，ISO 6353-2:1983，NEQ）

GB/T 631 化學試劑 氨水（GB/T 631-2007，ISO 6353-2：1983，NEQ）

GB/T 676 化學試劑 乙酸（冰醋酸）（GB/T 676-2007，ISO 6353-2：1983，NEQ）

GB/T 6682 分析實驗室用水規格和試驗方法（GB/T 6682-2008。ISO 3696：1987，MOD）

GB/T 7702.10-2008 煤質顆粒活性炭試驗方法—苯蒸氣、氯乙烷蒸氣防護時間的測定

GB/T 10500 工業硫化鈉

WJ2281 防護器材測試用流量計檢定規程

WJ2285 活性炭，浸漬活性炭試驗用測定管檢定規程

3 原理

3.1 飽和硫容測定

在一定的試驗條件下，利用活性炭的多孔性，吸附硫化氫氣體，在氧氣和氨氣存在的情況下，發生催化還原反應，析出的單質硫附著在活性炭上，直至達到吸附飽和為止。即為活性炭的飽和硫容量。

3.2 穿透硫容量測定

在一定的試驗條件下，利用活性炭的多孔性，吸附一定濃度的硫化氫氣體，當透過活性炭試料層的硫化氫氣體濃度達到體積分數50×10-6時，這段時間內每克活性炭吸附硫化氫氣體的質量即為活性炭的穿透硫容量。

4 試劑和材料

4.1 水，GB/T 6682，三級水。

4.2 碘標準滴定溶液，c（1/2I2）=0.02mol/L，按GB/T601-2002中4.9的規定配制。

4.3 硫代硫酸鈉標準滴定溶液，c（Na2S2O3）=0.02mol/L，按GB/T601-2002中4.6的規定配制。

4.4 硫酸標準溶液，c（1/2H2SO4）=0.02mol/L，按GB/T601-2002中4.3的規定配制。

4.5 氫氧化鈉標準滴定溶液，c（NaOH）=0.02mol/L，按GB/T601-2002中4.1的規定配制。

4.6 醋酸鋅溶液，質量分數為2%，稱取2g醋酸鋅和取1mL冰醋酸稀釋成100mL水溶液。

4.7 甲基橙指示劑，質量分數為1%，按GB/T603-2002中4.1.4.8的規定配制。

4.8 淀粉指示劑，配制質量分數為0.5%的淀粉指示劑。

4.9 氨水，GB/T 631。

4.10 硫化鈉，GB/T 10500。

4.11 乙酸（冰醋酸），GB/T 676。

4.12 硫酸，50%，GB/T 625。

4.13 硫化氫。

5 儀器和設備

5.1 飽和硫容量測定裝置，見圖1，主要由以下部件組成：

5.1.1 濕度調節器，由6支水平放置的玻璃管串聯組成，管內各裝容積一半的水；

5.1.2 干濕球濕度計，按GB/T 7702.10-2008附錄A的規定校正；

5.1.3 測定管，φ15mm~16mm，按WJ2285的規定校正；

5.1.4 恒溫水浴；

5.1.5 空氣凈化罐，內裝脫脂棉和活性炭；

5.1.6 混合器；

5.1.7 氨水瓶；

5.1.8 洗氣瓶，內裝濃硫酸，用來凈化氮氣（或煤氣）；

5.1.9 毛細管流量計，按WJ 2281規定校正；

5.1.10 兩通玻璃活塞。

5.2 穿透硫容量測定裝置，見圖2，主要由以下部件構成：

5.2.1 空氣凈化器；

5.2.2 濕度調節器；

5.2.3 干濕球濕度計，按GB/T 7702.10-2008中附錄A的規定；

5.2.4 毛細管流量計，按WJ 2281的規定校正；

5.2.5 測定管，內徑20mm，高度240mm，按WJ 2285的規定校正；

5.2.6 混合器。

5.3 硫化氫發生器（也可直接購買鋼瓶氣），見圖3，主要由以下部件組成：

5.3.1 緩沖瓶；

5.3.2 真空表；

5.3.3 貯水瓶，由兩個20L無色細口瓶組成，內盛飽和食鹽溶液；

5.3.4 分液漏斗，內裝50%工業硫酸，

5.3.5 硫化氫發生瓶，由一個1L抽濾瓶及膠塞構成，內裝一定量的硫化鈉；

5.3.6 貯氣瓶，由兩個20L無色細口瓶組成；

5.3.7 兩通玻璃活塞；

5.3.8 真空泵，10L~30L。

5.4 振動器，牙科振動器。

5.5 電熱恒溫干燥箱，0℃~300℃。

5.6 干燥器，內裝無水氯化鈣或變色硅膠。

5.7 計時器，分度值0.1s。

5.8 天平，感量0.1g、感量0.001g各一臺。

5.9 硫化氫尾氣檢測儀，檢測出體積分數為50×10-6的硫化氫瞬間穿透濃度，建議用氣相色譜儀（火焰光度檢測器）。

6 測定條件

6.1 飽和硫容量的測定條件

6.1.1 試驗氣流的溫度為17℃~25℃；

6.1.2 水浴溫度為20℃~25℃；

6.1.3 氣流相對濕度為90%±5%；

6.1.4 氣流比速為0.25 L/（min·cm2)；

6.1.5 炭層高度為5mm；

6.1.6 試驗時的載氣為煤氣或氮氣；

6.1.7 硫化氫的質量濃度為5mg/L±0.5mg/L；

6.1.8 氨氣的質量濃度為0.2mg/L~0.3mg/L；

6.1.9 氧氣的體積分數為0.6%~1.0%。

6.2 穿透硫容量的測定條件

6.2.1 試驗氣流溫度為23℃±4℃；

6.2.2 氣流相對濕度為80%±2%；

6.2.3 混合氣流比速為0.544L/（min·cm2）；

6.2.4 混合氣流中硫化氫的初始質量濃度為15.2mg/L±1.5mg/L；

6.2.5 炭層高度為230mm；

6.2.6 硫化氫穿透濃度為50×10-6。

7 試樣的制備

7.1 飽和硫容量

用四分法取約15g試樣，破碎后篩選粒度為1.5mm~2.0mm的試樣，將試樣置于150℃±5℃的電熱恒溫干燥箱內干燥2h，取出放人干燥器中冷卻備用。

7.2 穿透硫容量

用四分法取約200g試樣，將試樣置于150℃±5℃的電熱恒溫干燥箱內干燥2h，取出放入干燥器中冷卻備用。

8 測定準備

8.1 安裝儀器

按示意圖（圖1、圖2、圖3）用膠管和玻璃管將儀器各部件順次連接。

8.2 氣密檢查

8.2.1 儀器連接好后進行氣密檢查，檢查合格后方能使用。

8.2.2 氣密檢查時在活塞K2（圖1）處連接壓力表，關閉所有通大氣的活塞。緩慢地通人壓縮空氣，使整個儀器內達到壓力13.3kPa（表壓），關閉K1，觀察壓力變化情況，若1min內壓力下降不超過0.26kPa，則為氣密合格。否則應檢查原因，并對不氣密的部件進行處理。

8.3 空氣流量

空氣流量的控制按GB/T 7702.10-2008中9.3的規定。

8.4 空氣流濕度

空氣流濕度的控制按GB/T 7702.10-2008中附錄A的規定。

8.5 硫化氫初始質濃度的測定

將50mL質量濃度為2%的醋酸鋅溶液注入兩個串聯的吸收瓶中，通氣20min后取下吸收瓶，將吸收瓶中的溶液吹洗至200mL的錐形瓶中，加入過量的碘標準溶液（40.00mL以上)，以淀粉作指示劑用硫代硫酸鈉標準滴定溶液滴定過量的碘。

硫化氫初始質量濃度以ρ0計，數值以毫克每升（mg/L）表示，按式(1)計算：

ρ0=[（c1V1-c2V2）×M]/(qv×t)（1）

式中：

c1—碘標準滴定溶液濃度的數值，單位為摩爾每升（mol/L）；

V1—加入吸收液中碘標準滴定溶液體積的數值，單位為毫升（mL）；

c2—硫代硫酸鈉標準滴定溶液濃度的數值，單位為摩爾每升（mol/L）；

V2—滴定消耗硫代硫酸鈉標準滴定溶液體積的數值，單位為毫升（mL）；

M—硫化氫摩爾質量的數值[M1/2（H2S）=17.04g/mol]，單位為克每摩爾（g/mol）；

qv—通入吸收瓶中混合氣體流量的數值，單位為升每分（L/min）；

t—混合氣體通入吸收瓶中時間的數值，單位為分（min）。

8.6 氨氣初始質濃度的測定

測定氨氣初始質量濃度時，關閉硫化氫，將20.00mL質量濃度為0.02mol/L的硫酸標準溶液注入兩個串聯的吸收瓶中，用以吸收混合氣體中的氨氣。通氣20min后用質量濃度為0.02mol/L的氫氧化鈉標準滴定溶液滴定，以甲基橙作指示劑中和過量的酸。

氨氣初始質量濃度以ρ1計，數值以毫克每升（mg/L）表示，按式(2)計算：

ρ1=[（c3V3-c4V4）×M]/(qv×t)（2）

式中：

c3—硫酸標準滴定溶液濃度的數值，單位為摩爾每升（mol/L）；

V3—硫酸標準溶液（吸收液）體積的數值，單位為毫升（mL）；

c4—氫氧化鈉標準滴定溶液濃度的數值，單位為摩爾每升（mol/L）；

V4—滴定消耗氫氧化鈉標準滴定溶液體積的數值，單位為毫升（mL）；

M—氨摩爾質量的數值[M(NH3)=17.03g/mol]，單位為克每摩爾(g/mol)；

qv—通入吸收瓶中混合氣體流量的數值，單位為升每分（L/min）；

t—混合氣體通入吸收瓶中時間的數值，單位為分（min）。

8.7 氧含量

按氧氣體積占空氣體積的20%計算。

8.8 裝填測定管

8.8.1 飽和硫容量

8.8.1.1 將測定管垂直于振動器臺面上，開啟振動器。

8.8.1.2 將試料裝入測定管，振實，炭層高度為5mm。

8.8.2 穿透硫容量

8.8.2.1 稱量測定管，精確至0.1g。

8.8.2.2 將測定管垂直于振動器的臺面上，開啟振動器。

8.8.2.3 將試料加入測定管中，振實，試料層高度為230mm。

8.8.2.4 將測定管在13.3kPa的壓力下進行氣密性檢查，1min內壓力下降不超過0.26kPa為氣密合格，否則應檢查原因并進行處理。

9 測定步驟

9.1 飽和硫容量

9.1.1 稱量已裝填好的測定管（精確至0.002g），計算試料質量。在炭層上蓋一層玻璃棉，塞上測定管膠塞。放入恒溫水浴的套管內，連接至硫容量測定儀。

9.1.2 打開氮氣（或煤氣），用活塞K4、流量計G4調節流量至預先測定好的位置，通入氨氣、氧氣（空氣）及硫化氫氣體，分別調節K3、K1、K5、和G3、G1、G6的流量。

9.1.3 通氣20h后取下測定管，塞上膠塞后稱量。稱量后根據吸附量大小確定第二次稱量時間。

9.1.4 當吸附接近飽和時，每隔3h稱量測定管一次，直至飽和（兩次稱量質量差不大于0.002g時為止）。

9.1.5 試驗完畢后將飽和的測定管置于100℃±2℃電熱恒溫干燥箱中干燥3h后取出，冷卻后稱量（精確至0.0002g），得到測定管在試驗后的質量，據此計算吸附量。

9.2 穿透硫容量

9.2.1 稱量已裝填好的測定管（精確至0.1g），計算試料質量。在炭層上蓋一層玻璃棉，塞上測定管膠塞。

9.2.2 將測定管連接至穿透硫容量測定儀中，通人空氣，按8.3、8.4調節空氣流量及濕度。

9.2.3 通入硫化氫，同時啟動計時器，連續通入一定濃度的硫化氫混合氣體。用硫化氫尾氣檢測儀測定透過濃度，直至透過試料層的硫化氫濃度達到體積分數為50×10-6為止，該段時間為試料在此試驗條件下硫化氫的穿透時間。

10 測定結果的計算

10.1 飽和硫容量結果計算

飽和硫容量以ω1計，數值以毫克每克（mg/g）表示，按式(3)計算：

ω1=（m1-mo）/m×1000（3）

式中：

m1—試驗后測定管干燥質量的數值，單位為克(g)；

mo—試驗前測定管干燥質量的數值，單位為克(g)；

m—試樣質量的數值，單位為克(g)。

10.2 穿透硫容量的計算

穿透硫容量以ω2計，數值以毫克每克（mg/g）表示，按式(4)計算：

ω2=（ρ0qvtb）/m（4）

式中：

ρ0—混合氣流中硫化氫原始濃度的數值，單位為毫克每升（mg/L）；

qv—通過測定管混合氣體流量的數值，單位為升每分（L/min）；

tb—硫化氫達到體積分數為50×10-6穿透時間的數值，單位為分（min）；

m—試料質量的數值，單位為克（g）。

10.3 每個樣品做兩份試料的平行測定，結果以算術平均值表示，計算結果精確至整數位。

10.4 兩次測定結果的差值應不大于10%。

11 試驗報告

試驗報告應包括以下幾個方面的內容：

a) 試樣編號；

b) 使用的標準；

c) 使用的方法；

d) 試驗項目；

e) 試驗結果；

f) 試驗人員；

g) 試驗日期。