前言
為滿足飲用水深度處理中使用的煤質(zhì)顆粒活性炭處理單元有效去除有機(jī)污染物質(zhì)，生產(chǎn)更加健康的自來水，結(jié)合上海市水源特點，編制了本標(biāo)準(zhǔn)。
本標(biāo)準(zhǔn)主要參考了美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI/AWWA B604-96《顆粒活性炭》、歐盟標(biāo)準(zhǔn)《EN 12915-2：2003》和我國生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范。
附錄A和附錄B是規(guī)范性附錄。
本標(biāo)準(zhǔn)提出單位：上海市自米水市北有限公司。
本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：上海城市水資源開發(fā)利用國家工程中心有限公司、上海市自來水市北有限公司、上海城市污染控制工程研究中心。
本標(biāo)準(zhǔn)協(xié)作單位：山西新華活性炭有限公司、神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司活性炭分公司。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：戴婕、樂林生、高廷耀、伍海輝、張東、高煒、鮑士榮、康蘭英、劉茵、黃怡、李光明、程玉康。
自來水處理用煤質(zhì)顆粒活性炭技術(shù)規(guī)范
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)適用于自來水深度處理中吸附、過濾用的煤質(zhì)顆粒活性炭，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了活性炭的技術(shù)要求、檢驗方法、標(biāo)志、包裝、運輸、貯存和防護(hù)要求。
2 規(guī)范性引用文件
GB/T 7701.4 凈化水用煤質(zhì)顆粒活性炭
GB/T 7702.1 煤質(zhì)顆粒活性炭試驗方法 水分的測定
GB/T 7702.6 煤質(zhì)顆粒活性炭試驗方法 亞甲藍(lán)吸附值的測定
GB/T 7702.7 煤質(zhì)顆粒活性炭試驗方法 碘吸附值的測定
GB/T 7702.3 煤質(zhì)顆粒活性炭試驗方法 強(qiáng)度的測定
GB/T 7702.15 煤質(zhì)顆粒活性炭試驗方法 灰分的測定
GB/T 7702.2 煤質(zhì)顆粒活性炭試驗方法 粒度的測定
GB/T 601 化學(xué)試劑 滴定分析（容量分析）用標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備
GB/T 603 化學(xué)試劑 試驗方法中所用制劑及制品的制備
GB 5749 生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 5750 生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法
GBT 5750-2001 生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范
CJ 3023-1993 活性炭凈水器
ANSI/AWWA B604-1996 美國國家顆粒活性炭標(biāo)準(zhǔn)
EN 12915-1、2 歐盟活性炭質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
3 技術(shù)要求
3.1 外觀
暗黑色炭素物質(zhì)，呈顆粒狀。
3.2 煤質(zhì)顆粒活性炭技術(shù)要求
煤質(zhì)顆粒活性炭的技術(shù)要求應(yīng)符合表1，其余GB/T 7701的要求。
表1 技術(shù)指標(biāo)
| 項目 | 指標(biāo) |
| 水分，% | ≤3.0 |
| 碘吸附值，mg/g | ≥900 |
| 亞甲藍(lán)吸附值，mg/g | ≥160 |
| 丹寧酸吸附值，mg/g | ≥2.0 |
| 腐殖酸吸附值，mg/g | ≥0.15 |
| 強(qiáng)度，% | ≥90 |
| 水溶性灰分，% | ≤1 |
| 粒徑，目 | 12×40或8×30或12×30或柱狀直徑1.5mm |
| 鉛，μg/g | ≤10 |
| 鋅，μg/g | ≤50 |
| 鎘，μg/g | ≤1 |
| 砷，μg/g | ≤2 |
3.3 煤質(zhì)顆粒活性炭評價指數(shù)
將煤質(zhì)顆粒活性炭的碘值、亞甲藍(lán)吸附值和丹寧酸吸附值、腐殖酸吸附值四個指標(biāo)作為煤質(zhì)顆粒活性炭評價技術(shù)參數(shù)，并定義活性炭評價指數(shù)為ICA（Index of Carbon Assessment）,由下圖式計算：
式中：ICA表示指標(biāo)數(shù)；
CiS表示性能指標(biāo)對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值，例如碘吸附值的標(biāo)準(zhǔn)值；
Ci表示該活性炭的性能指標(biāo)，例如碘吸附值等；
ri表示性能指標(biāo)與動態(tài)吸附容量的相關(guān)系數(shù)，對于碘吸附值ri=0.4，對于亞甲藍(lán)吸附值ri=0.3，對于丹寧酸吸附值ri=0.9，對于腐殖酸吸附值ri=0.9。
4 檢驗方法
4.1 水分的測定
按GB/T 7702.1煤質(zhì)顆粒活性炭水分的測定方法。
4.2 碘吸附值的測定
按GB/T7702.7煤質(zhì)顆粒活性炭碘吸附值的測定方法。
4.3 亞甲藍(lán)吸附值的測定
按GB/T7702.6煤質(zhì)顆粒活性炭亞甲藍(lán)吸附值的測定方法。
4.4 丹寧酸吸附值的測定
按附錄A的方法進(jìn)行
4.5 腐殖酸吸附值的測定
按附錄B的方法進(jìn)行
4.6 強(qiáng)度的測定
按GB/T7702.3煤質(zhì)顆粒活性炭強(qiáng)度的測定方法。
4.7 水溶性灰分的測定
按ANSI/AWWAB 604-1996煤質(zhì)顆粒活性炭水溶性灰分的測定方法。
4.8 粒度的測定
按GB/T 7702.2煤質(zhì)顆粒活性炭粒度的測定方法。
4.9 鉛、鋅、鎘、砷的測定
按CJ3023活性炭凈水器的測定方法。
5 標(biāo)志、包裝、運輸和貯存
5.1 標(biāo)志
5.1.1 顆粒活性炭的包裝上應(yīng)標(biāo)明制造廠名、產(chǎn)品名稱、商標(biāo)、產(chǎn)品型號或標(biāo)記、制造日期或生產(chǎn)批號、產(chǎn)品的主要參數(shù)、產(chǎn)品凈重。
5.1.2 顆粒活性炭的包裝上可以標(biāo)有產(chǎn)品質(zhì)量符合本標(biāo)準(zhǔn)要求的證明和本標(biāo)準(zhǔn)編號。
5.2 包裝和運輸
5.2.1 包裝
包裝袋內(nèi)層應(yīng)密封防潮，并加適當(dāng)?shù)耐獍b，防止受到天氣的危害。
5.2.2 運輸
5.2.2.1 顆粒活性炭產(chǎn)品的運輸可采用包裝袋運輸和集裝箱運輸。
5.2.2.2 運輸過程中應(yīng)嚴(yán)密密封，潔凈無腐蝕，防止雨淋、損失和運輸過程中的產(chǎn)品污染。
5.2.2.3 注意輕裝、輕卸，如系軟包裝不得用鐵鉤拖運。
5.2.2.4 采用集裝箱時，如裝有多種顆粒活性炭，應(yīng)用不同的分隔間擋隔開。
5.3 貯存
5.3.1 穩(wěn)定性
活性炭容易吸收水分，應(yīng)保持產(chǎn)品通風(fēng)干燥，并且遠(yuǎn)離易揮發(fā)物質(zhì)。
5.3.2 不能共存的物質(zhì)
須采取嚴(yán)格的預(yù)防措施防止顆粒活性炭接觸強(qiáng)氧化劑（如過氧化氫，高錳酸鉀，次氯酸鹽，氯，臭氧等）、碳?xì)浠衔铮ㄈ缡汀⑵汀?nèi)燃機(jī)燃料、油脂、油漆稀釋劑等等）、揮發(fā)溶劑和水分。
6 健康防護(hù)措施
6.1 人員防護(hù)
當(dāng)工作人員進(jìn)入放有活性炭的封閉區(qū)或部分封閉區(qū)時，必領(lǐng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。
6.2 火災(zāi)防護(hù)
6.2.1 預(yù)防措施
6.2.1.1 活性炭應(yīng)貯存在防火的房屋或者倉庫里。
6.2.1.2 活性炭應(yīng)儲放在遠(yuǎn)離氧化劑和易燃物質(zhì)的地方。
6.2.2 滅火措施
6.2.2.1 可使用任何滅火介質(zhì)，宜使用泡沫滅火器滅火。
6.2.2.2 應(yīng)配備完備的供氧裝置。
6.3 急救措施
6.3.1 如果活性炭接觸皮膚，可用肥皂和自來水沖洗。
6.3.2 如果活性炭接觸眼睛，可用自來水或凈化水沖洗15min。
6.3.3 如果吸入活性炭，應(yīng)轉(zhuǎn)移到有新鮮空氣的地方。
附錄A(規(guī)范性附錄)
顆粒活性炭丹寧酸吸附值的檢驗方法
A.1 丹寧酸吸附值
A.1.1 方法提要
一定體積和濃度的丹寧酸溶液經(jīng)過活性炭柱過濾后收集，通過分光光度法測出過濾前后丹寧酸濃度，求出每克試樣吸附丹寧酸的毫克數(shù)。
A.1.2 試劑
丹寧酸：分析純，分子量為1700。
A.1.3 溶液及其配制
丹寧酸標(biāo)準(zhǔn)使用液：500mg/L，準(zhǔn)確稱取1.0g分析純丹寧酸到蒸餾水中，并稀釋到2L，混勻。
A.1.4 儀器、裝置
A.1.4.1 丹寧酸吸附試驗裝置（見圖A.1）
A.1.4.1.1 有機(jī)玻璃柱：內(nèi)徑為29mm，高度約為500mm，有機(jī)玻璃柱的底部裝有50mm高的玻璃珠承托層以支撐活性炭，炭層高度約為120mm，炭上水位保持70mm左右。出水管應(yīng)向上彎起，與柱內(nèi)液面相平，防止活性炭柱濾干。
A.1.4.1.2 蠕動泵。
A.1.4.2 容量瓶：1L和2L。
A.1.4.3 試劑瓶：4L。
A.1.4.4 玻璃珠
A.1.4.5 電熱恒溫干燥箱：0~300℃。
A.1.4.6 天平：感量1mg。
A.1.4.7 干燥器：內(nèi)裝無水氯化鈣或變色硅膠。
A.1.4.8 紫外分光光度計
A.1.5 測試步驟
a) 配制0~30mg/L濃度范圍的丹寧酸溶液，在紫外分光光度計上用1cm石英比色皿，在275nm波長處以蒸餾水為參比測定各濃度的吸光度，根據(jù)吸光度與濃度的關(guān)系繪制丹寧酸標(biāo)準(zhǔn)曲線。
b) 在清洗干凈的活性炭柱上高度為170mm處作標(biāo)記。
c) 取100mL活性炭試樣放入電熱恒溫干燥箱內(nèi)，在105℃下烘干1h，然后放入干燥器中冷卻至室溫備用。
d) 預(yù)先在活性炭柱內(nèi)加入50mm的玻璃珠承托層。稱取一定量烘干后的活性炭用蒸餾水浸泡30min，除去炭灰和殘渣，沖洗后慢慢加入到活性炭柱中，并達(dá)到高度為170mm的位置。裝炭前，在活性炭柱內(nèi)加入20mL的丹寧酸溶液，使裝入的炭完全沒沒在水中。應(yīng)當(dāng)注意的是在試驗過程中，活性炭應(yīng)完全浸沒在丹寧酸溶液中，以避免炭床中溝槽作用的發(fā)生以及空氣進(jìn)入活性炭層。
e) 配制的500mg/L的丹寧酸溶液用蠕動泵以35mL/min的速度，從上往下通過該活性炭柱（假定使用的柱子內(nèi)徑是29mm，若使用其他內(nèi)徑的柱子，應(yīng)按比例調(diào)整進(jìn)水流量，以保證濾速和空床接觸時間不變），并同時收集1L濾出液（以第一遍過濾為基準(zhǔn)）。
f) 將濾液混勻，用蒸餾水稀釋20倍后，殘余丹寧酸濃度可以通過在分光光度計275nm波長處以蒸餾水為參比測定紫外吸收值的方法獲得，并記錄稀釋比例20。
A.1.6 測定結(jié)果的處理
A.1.6.1殘余丹寧酸濃度的確定
丹寧酸濃度可以在275nm （較大吸收峰）處通過紫外吸光度確定。配制的丹寧酸溶液經(jīng)活性炭過濾前、后溶液中丹寧酸的濃度，通過稀釋后用0~30mg/L濃度范圍的標(biāo)準(zhǔn)曲線確定。
A.1.6.2 丹寧酸吸附值按式(1)和(2)計算:
(1) 吸收單寧酸的百分比=1-(出水單寧酸濃度×稀釋比例)/(進(jìn)水單寧酸濃度×稀釋比例)
(2) 單寧酸的吸附容量(mg/g)=(吸收的單寧酸百分比×進(jìn)水單寧酸濃度×1L)/活性炭柱中活性炭的重量(g)
附錄B(規(guī)范性附錄)
顆粒活性炭腐殖酸吸附值的檢驗方法
B.1 腐殖酸吸附值
B.1.1 方法提要
一定體積的腐殖酸溶液經(jīng)過活性炭柱過濾后收集，通過分光光度法測出過濾前后腐殖酸濃度，求出每克試樣吸附腐殖酸的毫克數(shù)。
B.1.2 試劑
B.1.2.1 硼酸鈉：分析純。
B.1.2.2 腐殖酸：生化試劑。
B.1.3 溶液及其配制
B.1.3.1 硼酸鈉緩沖溶液：pH=9.18
稱取3.80g硼酸鈉（Na2B4O7·10H20）不能烘，溶解于蒸餾水中，稀釋至1L。
B.1.3.2 腐殖酸溶液：20mg/L
準(zhǔn)確稱取20mg腐殖酸，溶解在緩沖溶液中，稀釋至1L。此溶液濃度為20mg/L。
B.1.4 儀器、裝置
B.1.4.1 腐殖酸吸附試驗裝置（見圖B.1）
B.1.4.1.1 有機(jī)玻璃柱：內(nèi)徑為29mm，長度大約為500mm，有機(jī)玻璃柱的底部裝有50mm的玻璃珠承托層以支撐活性炭，炭層高度約為120mm，炭上水位保持70mm左右。出水管應(yīng)向上彎起，與柱內(nèi)液面相平，防止活性炭柱濾干。
B.1.4.1.2 蠕動泵。
B.1.4.2 容量瓶：1L和2L。
B.1.4.3 試劑瓶：4L。
B.1.4.4 玻璃珠
B.1.4.5 電熱恒溫干燥箱：0~300℃。
B.1.4.6 天平：感量1mg。
B.1.4.7 干燥器：內(nèi)裝無水氯化鈣或變色硅膠。
B.1.4.8 紫外分光光度計
B.1.5 測試步驟
a) 配制0~25mg/L濃度范圍的腐殖酸溶液，用1cm石英比色皿在紫外分光光度計上，在254nm波長處以緩沖溶液為參比測定各濃度的吸光度，根據(jù)吸光度與濃度的關(guān)系繪制腐殖酸標(biāo)準(zhǔn)曲線。
b) 在清洗干凈的活性炭柱上高度為170mm處作標(biāo)記。
c) 取100mL活性炭試樣放入電熱恒溫干燥箱內(nèi)，在105℃下烘干1h，然后放入干燥器中冷卻至室溫備用。
d) 預(yù)先在活性炭柱內(nèi)加入50mm的玻璃珠承托層。稱取一定量烘干后的活性炭用蒸餾水浸泡30min，除去炭灰和殘渣，沖洗后慢慢加入到活性炭柱中，并達(dá)到高度大約為170mm的位置。裝炭前，在活性炭柱內(nèi)加入20mL左右的腐殖酸溶液，使裝入的炭完全浸沒在水中。應(yīng)當(dāng)注意的是在試驗過程中，活性炭應(yīng)完全浸沒在腐殖酸溶液中，以避免炭床中溝槽作用的發(fā)生以及空氣進(jìn)入活性炭層。
e) 20mg/L的腐殖酸溶液用蠕動泵以35mL/min的速度，從上往下通過該活性炭柱（假定使用的柱子內(nèi)徑是29mm，若使用其他內(nèi)徑的柱子，應(yīng)按比例調(diào)整進(jìn)水流量，以保證濾速和空床接觸時間不變），并同時收集1L濾出液（以第一遍過濾為基準(zhǔn)）。
f) 將濾液混勻，用注射式過濾器及0.45μm膜過濾，用1cm石英比色皿在紫外分光光度計上，在254nm波長處以緩沖溶液為參比測定各濾液的吸光度，通過得到殘余腐殖酸的濃度。
B.1.6 測定結(jié)果的處理
B.1.6.1 殘余腐殖酸濃度的確定
腐殖酸可以在254nm（較大吸收峰）處通過紫外吸收確定。配制的丹寧酸溶液經(jīng)活性炭過濾前、后溶液中丹寧酸的濃度，通過0~25mg/L濃度范圍的標(biāo)準(zhǔn)曲線確定。
B.1.6.2 腐殖酸吸附值按式(3)和(4)計算：
(3)吸收腐殖酸的百分比=1-(出水腐殖酸濃度/進(jìn)水腐殖酸濃度)
(4)腐殖酸的吸附容量(mg/g)=(吸收的腐殖酸百分比×進(jìn)水腐殖酸濃度×1L)/活性炭柱中活性炭的重量(g)