煤質(zhì)顆粒活性炭試驗(yàn)方法—苯蒸氣、氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間的測定GB/T 7702.10-2008
中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《煤質(zhì)顆粒活性炭試驗(yàn)方法—苯蒸氣、氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間的測定》，標(biāo)準(zhǔn)號：GB/T 7702.10-2008（本標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行）代替GB/T 7702.10~7702.12-1997。
前言
GB/T 7702《煤質(zhì)顆粒活性炭試驗(yàn)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(qiáng)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(lán)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(diǎn)的測定；
—第10部分：苯蒸氣 氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)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10部分。
本部分代替GB/T 7702.10-1997《煤質(zhì)顆粒活性炭試驗(yàn)方法—防護(hù)時(shí)間的測定》、GB/T 7702.11-1997《煤質(zhì)顆粒活性炭試驗(yàn)方法—苯蒸氣防護(hù)時(shí)間的測定》、GB/T7702.12-1997《煤質(zhì)顆粒活性炭試驗(yàn)方法—氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間的測定》。
本部分與GB/T 7702.10~7702.12-1997相比，主要差異如下：
—將GB/T 7702.10-1997、GB/T 7702.11-1997、GB/T7702.12-1997整合為GB/T 7702.10-2008《煤質(zhì)顆粒活性炭試驗(yàn)方法—苯蒸氣、氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間的測定》；
—對示意圖進(jìn)行了調(diào)整，補(bǔ)充了氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間測定時(shí)流量計(jì)及鋼瓶連接示意圖；
—規(guī)定了將試驗(yàn)溫度下對苯蒸氣、氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間換算為標(biāo)準(zhǔn)溫度（20℃）下的防護(hù)時(shí)間；
—增加了苯及氯乙烷試劑的注意事項(xiàng)；
—增加第3章“術(shù)語和定義”。
本部分的附錄A為規(guī)范性附錄。
本標(biāo)準(zhǔn)由中國兵器工業(yè)集團(tuán)公司提出并歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：山西新華化工有限責(zé)任公司。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：韓沖云、高桂珍、元以棟、遲廣秀、張旭、趙繼軍、張金風(fēng)。
本標(biāo)準(zhǔn)所代替標(biāo)準(zhǔn)歷次版本發(fā)布情況為：
—GB 7702.10~7702.12-1987；
—GB/T 7702.10~7702.12-1997。
1 范圍
本部分規(guī)定了煤質(zhì)顆粒活性炭在規(guī)定條件下對苯蒸氣、氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間測定的原理、儀器裝置、測定準(zhǔn)備、測定步驟和結(jié)果計(jì)算等內(nèi)容。
本部分適用于煤質(zhì)顆粒活性炭對苯蒸氣、氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間的測定，也適用于浸漬活性炭。
2 規(guī)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（不包含勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本部分達(dá)成協(xié)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 690-1992 化學(xué)試劑 苯 （neq ISO 6353-3：1987 R 48）
WJ 2281 防護(hù)器材測試用流量計(jì)檢定規(guī)程
WJ 2285 活性炭、浸漬活性炭試驗(yàn)用測定管檢定規(guī)程
3 術(shù)語和定義
下列術(shù)語和定義適用于GB/T 7702的本部分。
3.1 苯蒸氣防護(hù)時(shí)間 protection time against benzene vapor
在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，從通人含有苯蒸氣的空氣流到苯蒸氣透過活性炭層的時(shí)間。
3.2 氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間 protection time against chloroethane vapor
在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，從通入含有氯乙烷蒸氣的空氣流到氯乙烷蒸氣透過活性炭層的時(shí)間。
4 原理
4.1 苯蒸氣防護(hù)時(shí)間測定原理
在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，將含有一定苯蒸氣濃度的空氣流連續(xù)的通過試料層，直至苯蒸氣透過，使指示液變成淡黃色為止，這段時(shí)間作為活性炭對苯蒸氣的防護(hù)時(shí)間。
4.2 氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間測定原理
在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，將含有一定氯乙烷蒸氣濃度的空氣流連續(xù)的通過試料層，直至氯乙烷蒸氣透過指示液出現(xiàn)白色混濁為止，這段時(shí)間作為活性炭對氯乙烷蒸氣的防護(hù)時(shí)間。
5 試劑和材料
5.1 苯，GB/T 690-1992，分析純。
警告—苯的毒性很大，對中樞神經(jīng)、血液的作用極強(qiáng)，在低濃度時(shí)（0.0052mg/L）也能引起慢性中毒。因此，凡進(jìn)行苯蒸氣的試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在打開排風(fēng)的通風(fēng)柜內(nèi)進(jìn)行操作，必須嚴(yán)格遵守技安規(guī)則。
5.2 精制氯乙烷
精制氯乙烷應(yīng)符合下列技術(shù)要求：
a） 外觀無色透明；
b） 氯乙烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于99.5%；
c） 氯甲烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.3%。
警告—氯乙烷是一種麻醉劑，工作場所最高允許濃度為2.6mg/L。因此，凡進(jìn)行氯乙烷蒸氣試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在打開排風(fēng)的通風(fēng)柜內(nèi)進(jìn)行操作，必須嚴(yán)格遵守技安規(guī)則。
5.3 亞硝酸鈉溶液，稱取2g經(jīng)105℃~110℃干燥2h的亞硝酸鈉溶于100mL硫酸中，混均（只限當(dāng)天使用，配制時(shí)須使用干懆器皿）。
5.4 硝酸銀溶液，稱取0.5g硝酸銀稀釋至100mL。
6 儀器和設(shè)備
6.1 防護(hù)時(shí)間測定儀，防護(hù)時(shí)間測定儀見圖1（根據(jù)工作需要，防護(hù)時(shí)間測定儀可以安裝兩支、四支、六支或八支測定管）。
防護(hù)時(shí)間測定儀由以下部件組成：
a） 空氣過濾器，內(nèi)裝活性炭和脫脂棉。
b） 濕度調(diào)節(jié)器，由兩組各三個(gè)串聯(lián)的玻璃管組成，一組裝濃硫，一組裝水。
c） 干濕球濕度計(jì)，按附錄A的規(guī)定。
d） 混合器。
e） 流量計(jì)，按WJ 2281的規(guī)定進(jìn)行檢定。
f） 舟形瓶，用于發(fā)生苯蒸氣，應(yīng)在13.3kPa壓力下保持致密。
g） 鋼瓶，用于儲存氯乙烷。
鋼瓶應(yīng)符合下列技術(shù)要求：
1） 鋼瓶用碳鋼或不銹鋼制成；
2） 鋼瓶應(yīng)致密，將鋼瓶密閉充氣，使鋼瓶內(nèi)壓力達(dá)到0.2MPa后，作水下檢查應(yīng)無漏氣現(xiàn)象。
h）測定管，按WJ2285的規(guī)定進(jìn)行檢定。
i） 指示劑瓶。
j） 玻璃兩通活塞，應(yīng)在13.3kPa壓力下不漏氣。
k） 干燥塔，內(nèi)裝變色硅膠或無水氯化鈣。
6.2 振動(dòng)器。
6.3 秒表，分度值0.1s。
6.4 電熱恒溫干燥箱0℃~300℃。
6.5 干燥器，內(nèi)裝變色硅膠或無水氯化鈣。
6.6 壓力表，0kPa~30kPa。
6.7 工業(yè)精密天平，感量0.01g。
6.8 分析天平，感量0.0001g。
6.9 高溫管式爐，爐膛長200mm以上，控制溫度為850℃±20℃，爐膛內(nèi)置內(nèi)徑5mm~6mm的瓷管。
6.10 量筒，20mL。
7 試驗(yàn)條件
7.1 試驗(yàn)氣流溫度，15℃~30℃，試驗(yàn)結(jié)果修正到20℃。
7.2 試驗(yàn)氣流相對濕度，50%±2%。
7.3 通過炭層的氣流比速，（0.5±0.01）L/（min·cm2）。
7.4 炭層高度5.0cm±0.1cm。
7.5 氣流中有機(jī)蒸氣的濃度，苯蒸氣濃度為18mg/L±1.0mg/L；氯乙烷蒸氣濃度為5mg/L±0.5mg/L。
8 試樣的制備
對所送樣品用四分法取出試樣，將試樣置于150℃±5℃的電熱恒溫干燥箱內(nèi)，干燥2h，取出放入干燥器中冷卻備用（試樣水分不大于1%不需干燥）。
9 測定準(zhǔn)備
9.1 安裝儀器
按圖1用膠管和玻璃管將儀器各部件順次連接。
9.2 氣密檢查
儀器安裝好后，應(yīng)進(jìn)行氣密檢查，合格后方能使用。氣密檢查時(shí)在活塞K7處接上壓力表，關(guān)閉所有通大氣的活塞。緩慢地通入壓縮空氣（或用雙連球打氣），使整個(gè)儀器內(nèi)達(dá)到13.3kPa壓力，關(guān)閉K1，觀察壓力變化情況，若1min內(nèi)壓力下降不超過0.26kPa，則為氣密合格。否則應(yīng)檢查原因，并對不氣密的部件進(jìn)行處理。
9.3 空氣流量的控制
測定管的截面積為S，通過該測定管的空氣流量以qv計(jì)，數(shù)值以升每分（L/min）表示，按公式（1）計(jì)算：
qv=0.5S（1）
式中：
S—測定管截面積的數(shù)值，單位為平方厘米（cm2）；
0.5—比速的數(shù)值，單位為升每分平方厘米[L/（min·cm2）]。
從流量計(jì)的校正曲線可以查出在該流量下對應(yīng)的壓差液柱高度，以此壓差高度控制該測定管的流量。由于每支測定管的截面積不同，均需按上式分別計(jì)算流量。
9.4 混合空氣流溫度的測定
干濕球濕度計(jì)中的干球溫度即為混合氣流的溫度。
9.5 混合空氣流濕度的控制
根據(jù)干濕球濕度計(jì)的干、濕球溫度進(jìn)行控制。由于各地區(qū)大氣壓力不一致，可根據(jù)附錄A中公式進(jìn)行計(jì)算。
9.6 混合空氣流中有機(jī)物蒸氣濃度的測定
試驗(yàn)前應(yīng)對混合氣流中有機(jī)物蒸氣濃度進(jìn)行測定，以保證試驗(yàn)時(shí)濃度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。
9.6.1 苯蒸氣濃度的測定
根據(jù)試驗(yàn)前后舟形瓶苯試劑的揮發(fā)量計(jì)算，此方法也適用于常溫下其他液態(tài)有機(jī)物試劑。
在試驗(yàn)開始前，先稱量裝有液態(tài)苯試劑的舟形瓶的質(zhì)量（精確至0.01g），稱量時(shí)，舟形瓶活塞應(yīng)完全關(guān)閉，外壁需用干布仔細(xì)擦干。稱量后接上儀器進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)記下通氣時(shí)間，關(guān)閉舟形瓶活塞，重新用干布擦干舟形瓶外壁再次稱量。
苯蒸氣濃度以ρ1計(jì)，數(shù)值以毫克每升（mg/L）表示，按公式（2）計(jì)算：
ρ1=（m1-m2）/qvt×1000（2）
式中：
m1—試驗(yàn)前舟形瓶質(zhì)量的數(shù)值，單位為克（g）；
m2—試驗(yàn)后舟形瓶質(zhì)量的數(shù)值，單位為克（g）；
qv—試驗(yàn)時(shí)混合氣流流量的數(shù)值，單位為升每分（L/min）；
t—舟形瓶自開啟到關(guān)閉的總時(shí)間的數(shù)值，單位為分（min）。
9.6.2 氯乙烷蒸氣濃度的測定
9.6.2.1 用活性炭吸附法測定混合氣流中氯乙烷蒸氣的濃度。
9.6.2.2 在活塞K7處連接1.5L/min流量計(jì)，串聯(lián)兩個(gè)裝有無水氯化鈣的干燥管，干燥劑高度約為80mm。然后連接一個(gè)緊密裝填活性炭（150℃±5℃干燥2h）的測濃管，管內(nèi)活性炭高度應(yīng)不小于70mm。
9.6.2.3 試驗(yàn)前，先從干燥管引入干燥過的空氣，對裝有干燥活性炭的測濃管進(jìn)行平衡，平衡時(shí)空氣流量為1.5L/min，3h后稱量，再繼續(xù)平衡，至20min內(nèi)測濃管增重不超過5mg視為平衡，然后稱量，精確至0.0001g。
9.6.2.4 試驗(yàn)時(shí)將平衡好的測濃管安裝在儀器上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)中混合空氣以1.5L/min的流量通過干燥管和測濃管，此時(shí)氯乙烷蒸氣在透過活性炭以前均被活性炭全部吸附。試驗(yàn)結(jié)束后再稱量測濃管，根據(jù)測濃管的增重及試驗(yàn)時(shí)間，計(jì)算混合氣流中氯乙烷蒸氣的濃度。
氯乙烷蒸氣濃度以ρ2計(jì)，數(shù)值以毫克每升（mg/L）表示，按公式（3）計(jì)算：
ρ2=（m3-m4）/1.5t1×1000（3）
式中：
m3—吸收氯乙烷蒸氣后測濃管質(zhì)量的數(shù)值，單位為克（g）；
m4—吸收氯乙烷蒸氣前測濃管質(zhì)量的數(shù)值，單位為克（g）；
1.5—通過測濃管混合空氣流量的數(shù)值，單位為升每分（L/min）；
t1—混合空氣通過測濃管時(shí)間的數(shù)值，單位為分（min）。
注：當(dāng)?shù)谝恢Ц稍锕苤懈稍飫┯?0mm高度受潮時(shí)，應(yīng)更換干燥劑。
9.7 裝填測定管
9.7.1 將測定管垂直于振動(dòng)器的臺面上，將試料小心加入測定管中，試料層高度應(yīng)略高于5cm；放入不銹鋼重錘（尺寸大小與篩體相同，頂端有小柄的實(shí)心圓柱）。
9.7.2 啟動(dòng)振動(dòng)器，調(diào)節(jié)振幅使不銹鋼重錘在測定管中作緩慢振動(dòng)，同時(shí)觀察炭層下降情況，直至炭層不再下降時(shí)停止振動(dòng)；檢查不銹鋼重錘上沿與測定管管體上沿是否平齊，不平齊時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)試料量再振動(dòng)，直到平齊時(shí)為止。
9.7.3 取出不銹鋼重錘，放入篩體，蓋上并擰緊測定管帽（玻璃測定管不需要加篩體，只需在測定管磨口處涂上凡士林，蓋上管蓋即可裝人儀器）。
9.7.4 測定管裝填后，用壓力表進(jìn)行氣密性檢查，測定管在13.3kPa的壓力下，1min內(nèi)壓力下降不超過0.26kPa則為氣密合格，否則應(yīng)檢查原因，并對不氣密的部位進(jìn)行處理。
10 測定步驟
10.1 苯蒸氣防護(hù)時(shí)間
10.1.1 用量筒量取20mL亞硝酸鈉溶液放入指示劑瓶中。
10.1.2 將裝好試料的測定管及裝有指示劑的指示劑瓶接入儀器，關(guān)閉K6、K7。
10.1.3 開啟壓縮空氣閥門，用K1調(diào)節(jié)氣流總流量，用K2、K3和K4調(diào)節(jié)濕度，用K8調(diào)節(jié)進(jìn)入測定管的空氣流量。
10.1.4 開啟舟形瓶活塞并慢慢開啟活塞K6，調(diào)節(jié)苯蒸氣流量計(jì)至預(yù)先測定好的位置。開啟活塞K6的同時(shí)撳動(dòng)秒表，即為試驗(yàn)開始的時(shí)間。
10.1.5 每次試驗(yàn)時(shí)都進(jìn)行苯蒸氣濃度的測定，濃度在規(guī)定范圍內(nèi)試驗(yàn)有效，超過規(guī)定范圍應(yīng)重新確定流量計(jì)壓差。
10.1.6 試驗(yàn)過程中應(yīng)保持試驗(yàn)條件規(guī)定的溫度、濕度、流量穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。
10.1.7 當(dāng)苯蒸氣透過使指示液變成淡黃色時(shí)記下時(shí)間，該時(shí)間即為試料在試驗(yàn)條件下的防護(hù)時(shí)間ti。
10.1.8 待各指示瓶中指示劑變?yōu)榈S色時(shí)，試驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉活塞K6和舟形瓶活塞。
10.1.9 試驗(yàn)結(jié)束后，用干凈空氣吹洗儀器管道10min以上。
10.2 氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間
10.2.1 用量筒量取20mL硝酸銀溶液放入指示劑瓶中。
10.2.2 將裝好試料的測定管接入儀器，測定管的出口與高溫管式爐的瓷管連接，瓷管的另一端連接裝有硝酸銀溶液的指示瓶，關(guān)閉K6、K7。
10.2.3 開啟壓縮空氣閥門，用K1調(diào)節(jié)氣流總流量，用K2、K3和K4調(diào)節(jié)濕度，用K8調(diào)節(jié)進(jìn)人測定管的空氣流量。
10.2.4 開啟氯乙烷鋼瓶閥門，并緩慢開啟活塞K6，調(diào)節(jié)氯乙烷蒸氣流量計(jì)至預(yù)先測定好的位置。開啟活塞K6的同時(shí)撳動(dòng)秒表，即為試驗(yàn)開始的時(shí)間。
10.2.5 每次試驗(yàn)時(shí)都進(jìn)行氯乙烷蒸氣濃度的測定，濃度在規(guī)定范圍內(nèi)試驗(yàn)有效，超過規(guī)定范圍應(yīng)重新確定流量計(jì)壓差。
10.2.6 進(jìn)行氯乙烷試驗(yàn)的同時(shí)，緩慢開啟K7使混合氣流以1.5L/min的流量通過測濃管，試驗(yàn)結(jié)束后稱量并計(jì)算濃度。
10.2.7 試驗(yàn)過程中應(yīng)保持試驗(yàn)條件規(guī)定的溫度、濕度、流量穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。
10.2.8 當(dāng)氯乙烷蒸氣透過使指示液出現(xiàn)白色混濁時(shí)記下時(shí)間，該時(shí)間即為試料在試驗(yàn)條件下的防護(hù)時(shí)間ti。
10.2.9 待各指示瓶中指示劑變?yōu)榘咨鞚釙r(shí)，試驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉活塞K7和毒劑鋼瓶閥門，然后關(guān)閉活塞K6。
10.2.10 在進(jìn)行氯乙烷防護(hù)時(shí)間測定后，吹洗時(shí)應(yīng)安上裝有活性炭的測定管，以保證安裝在測定管后的高溫管式爐內(nèi)的瓷管得到清洗，吹洗時(shí)間應(yīng)保持10min以上（吹洗用測定管內(nèi)的活性炭，在使用四次~五次后應(yīng)更換）。
11 結(jié)果計(jì)算
11.1 標(biāo)準(zhǔn)濃度下防護(hù)時(shí)間
標(biāo)準(zhǔn)濃度下的防護(hù)時(shí)間以t計(jì)，數(shù)值以分（min）表示，按公式（4）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)濃度（苯蒸氣為18 mg/L；氯乙烷蒸氣為5mg/L）的防護(hù)時(shí)間：
t=tiρi/ρ0（4）
式中：
ti—試驗(yàn)濃度下測得防護(hù)時(shí)間的數(shù)值，單位為分（min）；
ρi—試驗(yàn)時(shí)測得苯或氯乙烷蒸氣濃度的數(shù)值，單位為毫克每升（mg/L）；
ρ0—標(biāo)準(zhǔn)濃度的數(shù)值，單位為毫克每升（mg/L）。
11.2 溫度修正
溫度對活性炭苯蒸氣、氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間的測定有較大影響，故需將試驗(yàn)溫度下的防護(hù)時(shí)間換算為標(biāo)準(zhǔn)溫度（20℃）下的防護(hù)時(shí)間。
11.2.1 20℃防護(hù)時(shí)間以t20計(jì)，數(shù)值以分（min）表示，苯蒸氣防護(hù)時(shí)間試驗(yàn)溫度在15℃~30℃范圍內(nèi)，其結(jié)果按公式（5）計(jì)算：
t20=tθ[1+k（θ-20）]（5）
式中：
tθ—溫度θ℃時(shí)防護(hù)時(shí)間的數(shù)值，單位為分（min）；
k—溫度修正系數(shù)，數(shù)值為0.014，單位為負(fù)一次方攝氏度（℃-1）；
θ—試驗(yàn)溫度的數(shù)值，單位為攝氏度（℃）。
11.2.2 20℃防護(hù)時(shí)間以t20計(jì)，數(shù)值以分（min）表示，氯乙烷蒸氣防護(hù)時(shí)間試驗(yàn)溫度在15℃~30℃范圍內(nèi)，其結(jié)果按公式（6）計(jì)算：
t20=tθ+k（θ-20）（6）
式中：
tθ—溫度0℃時(shí)防護(hù)時(shí)間的數(shù)值，單位為分（min）；
k—溫度修正系數(shù)，數(shù)值為0.8，單位為分每攝氏度（min/℃）；
θ—試驗(yàn)溫度的數(shù)值，單位為攝氏度（℃）。
12 精密度
每個(gè)樣品進(jìn)行兩份試樣的平行測定，測定結(jié)果的相對誤差應(yīng)不大于10%，測定結(jié)果的差值如大于10%，則重新進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果以算術(shù)平均值表示，精確至整數(shù)位。
13 試驗(yàn)報(bào)告
試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：
a） 試樣編號；
b） 使用的標(biāo)準(zhǔn)；
c） 使用的方法；
d） 試驗(yàn)項(xiàng)目；
e） 試驗(yàn)結(jié)果；
f） 試驗(yàn)人員；
g） 試驗(yàn)日期。
