1一、項(xiàng)目背景1.1任務(wù)來源當(dāng)前，我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略正加快推進(jìn)工業(yè)體系演變重構(gòu)，并帶動環(huán)保技術(shù)邁向綠色低碳與循環(huán)發(fā)展之路。揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是造成區(qū)域大氣復(fù)合污染的關(guān)鍵前提物。在諸多VOCs凈化技術(shù)中，活性炭吸附技術(shù)因?yàn)槠浜唵斡行?、成本低、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用，其吸附性能是評估其質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。但是目前市場上活性炭質(zhì)量參差不齊，生產(chǎn)活性炭的企業(yè)不少以次充好，導(dǎo)致使用活性炭的企業(yè)投入了高昂的成本確沒有實(shí)現(xiàn)治理效果，而使用活性炭的企業(yè)也存在因無法準(zhǔn)確評估活性炭性能而出現(xiàn)更換頻次不夠、以假充真、填充不規(guī)范等環(huán)境問題。由于現(xiàn)行的揮發(fā)性有機(jī)物治理用活性炭標(biāo)準(zhǔn)適用范圍不明確、指標(biāo)體系不健全、技術(shù)要求不完善等，導(dǎo)致在環(huán)境執(zhí)法過程中，存在無法準(zhǔn)確評估活性炭性能，造成該類環(huán)境違法行為執(zhí)法依據(jù)不足的情況，制約了揮發(fā)性有機(jī)廢氣綜合治理工作高質(zhì)量發(fā)展。在活性炭性能評測領(lǐng)域，檢測大多依賴第三方實(shí)驗(yàn)室，檢測費(fèi)用高，檢測周期長，無法為企業(yè)持續(xù)、有效、快速的評估正在使用的活性炭的吸附情況。因此，開發(fā)一款測定速度快，結(jié)果偏差較小，經(jīng)濟(jì)可行的活性炭性能測評儀器是解決當(dāng)前活性炭發(fā)展困境的方式之一?；诖吮尘伴_發(fā)了便攜式活性炭四氯化碳(CTC)值檢測儀，旨在為便攜式活性炭四氯化碳 (CTC)值檢測儀器建立統(tǒng)一的技術(shù)要求和檢測規(guī)范，以確保儀器在測量活性炭吸附能力時的準(zhǔn)確性、可靠性和一致性。1.2工作過程1)成立編制組時間：2024年10月底成立編制組。2)2024年10月起，調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)、文件以及文獻(xiàn)等資料。3)2024年11月28日，由中華環(huán)保聯(lián)合會牽頭召開標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)審查，形成如下意見：②進(jìn)一步研究和明確標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍，建議將標(biāo)準(zhǔn)名稱修改為《便攜式活性炭四氯化碳(CTC)值檢測儀器技術(shù)要求及檢測規(guī)范》;③加強(qiáng)對國內(nèi)外儀器的調(diào)研梳理，完善儀器技術(shù)要求的內(nèi)容；2④研究和增加方法原理、質(zhì)量控制等章節(jié)的內(nèi)容：⑤進(jìn)一步優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)用語和文本編輯。4)根據(jù)立項(xiàng)審查會建議對標(biāo)準(zhǔn)文本進(jìn)行編制修訂，于2025年4月完成標(biāo)準(zhǔn)文本和編制說明初稿的編制。5)召開標(biāo)準(zhǔn)初稿技術(shù)審查會。6)公開征求意見。7)匯總意見和檢測結(jié)果，形成送審稿。二、標(biāo)準(zhǔn)制定必要性、編制依據(jù)和原則2.1標(biāo)準(zhǔn)制定必要性便攜式活性炭四氯化碳(CTC)值檢測儀作為一種新興技術(shù)設(shè)備儀器，尚無統(tǒng)一規(guī)范，因此可以通過建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范技術(shù)指標(biāo)，保障產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)可以明確質(zhì)量要求，建立市場規(guī)范，明確行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，防止劣質(zhì)產(chǎn)品流入市場，如儀器標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備的抗震，精度，耐低溫、耐高溫等技術(shù)性能都提出了明確要求。標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定可以預(yù)防事故，標(biāo)準(zhǔn)明確安全設(shè)計要求，例如儀器箱體的防爆要求，避免因設(shè)計缺陷導(dǎo)致爆炸、漏電等事故。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)備的耐久性指標(biāo)(如工業(yè)機(jī)械的疲勞測試),確保其在生命周期內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，減少突發(fā)故障風(fēng)險。標(biāo)準(zhǔn)為新技術(shù)研發(fā)提供基準(zhǔn)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新，推動技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級。標(biāo)準(zhǔn)化的操作界面可以降低用戶學(xué)習(xí)成本，有利于設(shè)備的使用推廣。標(biāo)準(zhǔn)的制定提高生產(chǎn)和使用活性炭企業(yè)的環(huán)保意識，通過宣傳和教育，讓企業(yè)認(rèn)識到儀器使用的長期經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。2.2編制依據(jù)活性炭四氯化碳吸附率是指在國家標(biāo)準(zhǔn)要求的溫度下，以恒定流量空氣帶出精確濃度的四氯化碳?xì)怏w，通過一定炭層厚度的活性炭，利用活性炭孔道表面靜電吸附力來吸附四氯化碳，當(dāng)達(dá)到吸附飽和時活性炭試樣所吸附的四氯化碳的質(zhì)量與試樣質(zhì)量的比值即為活性炭的四氯化碳吸附率(GB/T7702.13—1997、GB/T12496.5—1999),針對于活性炭四氯化碳吸附率，無論是團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)都對其提出了明確要求。3團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)：T/CAEPI52—2022工業(yè)有機(jī)廢氣凈化用蜂窩活性炭；T/ZAEPI010—2023再生蜂窩狀活性炭；地方標(biāo)準(zhǔn)：DJG330424/T72—2023揮發(fā)性有機(jī)物活性炭分散吸附-集中再生管理與服務(wù)技術(shù)規(guī)范；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：LY/T3284—2021工業(yè)有機(jī)廢氣凈化用活性炭技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法；LY/T3012-2018室內(nèi)空氣凈化用活性炭國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T7701.1—2008煤質(zhì)顆?；钚蕴繗庀嘤妹嘿|(zhì)顆?；钚蕴浚籊B/T7701.3—2008煤質(zhì)顆?；钚蕴枯d體用煤質(zhì)顆粒活性炭；基于各地方、團(tuán)體、行業(yè)、國家都對活性炭CTC值測定提出了明確要求，因此通過對國標(biāo)測試過程進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計便攜式活性炭四氯化碳(CTC)值檢測儀，進(jìn)而應(yīng)用于測定活性炭CTC值，目前依據(jù)儀器的開發(fā)涉及了三篇專利，兩篇文CN202310935078.1.一種可精準(zhǔn)測量的便攜式活性炭CTC值檢測裝置及其檢測方法(發(fā)明專利)CN202322001295.1.一種可精準(zhǔn)測量的便攜式活性炭CTC值檢測裝置(實(shí)用新型)CN2024104552777.一種用于工業(yè)有機(jī)廢氣治理的活性炭吸附飽和度檢測方法(發(fā)明專利)活性炭對VOCs的吸附性能與其特征值之間的關(guān)系研究.中國環(huán)境科學(xué)Modellingandpredictionoftolueneadsorcharacteristicvaluesofactivatedcarbons.J.Environ.Sci.在儀器標(biāo)準(zhǔn)的制定中，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和使用安全，產(chǎn)品須符合以下標(biāo)準(zhǔn)：GB3836.1—2021爆炸性環(huán)境第1部分設(shè)備通用要求GB4793.1—2007測量、控制和實(shí)驗(yàn)室用電設(shè)備的安全要求第1部分：通用要求GB/T9969—2008工業(yè)產(chǎn)品使用說明書總則GB/T11606—2007分析儀器環(huán)境試驗(yàn)方法GB/T12519—2010分析儀器通用技術(shù)條件JB/T9329—1999儀器儀表運(yùn)輸，運(yùn)輸貯存基本環(huán)境條件及試驗(yàn)方法42.3編制原則儀器測試技術(shù)要求規(guī)范基于充分的技術(shù)論證、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容科學(xué)合理。標(biāo)準(zhǔn)條款清晰明確，便于便攜式活性炭四氯化碳(CTC)值檢測儀進(jìn)行檢測。便攜式活性炭四氯化碳(CTC)值檢測儀器技術(shù)要求及檢測規(guī)范與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系兼容。三、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀3.1國外相關(guān)方法研究不同國家對活性炭的檢測要求雖有不同，但整體來說殊途同歸，如美國采用ASTM(美國材料試驗(yàn)學(xué)會)標(biāo)準(zhǔn)和AWWA(美國自來水工程協(xié)會)標(biāo)準(zhǔn)，覆蓋范圍廣泛。日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS),檢測項(xiàng)目多達(dá)15項(xiàng)以上，但是在氣相檢測要求中基本都有四氯化碳吸附率，除此四氯化碳吸附率，在氣相檢測中美國有丁烷，日本有丙酮、苯吸附等，其中四氯化碳吸附率是評價活性炭氣相吸附性能的主要試驗(yàn)方法，是最典型的評價指標(biāo)。該方法無論是國內(nèi)煤質(zhì)炭、木質(zhì)炭之間，還是中國、美國、日本之間試驗(yàn)的原理、條件以及結(jié)果處理都基本一致。由于此項(xiàng)試驗(yàn)是恒溫飽和吸附試驗(yàn)，盡管各國的吸附管尺寸不一致，但不影響試驗(yàn)結(jié)果，相互測定誤差較小，因此，可以說四氯化碳吸附率試驗(yàn)方法各國無差異。因此選用以測定四氯化碳吸附率為基準(zhǔn)開發(fā)便攜式活性炭四氯化碳(CTC)值檢測儀是可行的，符合要求的。目前沒有在國外查到活性炭四氯化碳的相關(guān)儀器測試標(biāo)準(zhǔn)。3.2國內(nèi)相關(guān)方法研究在國內(nèi)液相吸附檢測中，無論是木質(zhì)活性炭和煤質(zhì)活性炭均開展碘值、亞甲藍(lán)值、苯酚吸附值、焦糖脫色的測定，在氣相吸附檢測中，國內(nèi)木質(zhì)炭進(jìn)行四氯化碳吸附率、丁烷工作容量、甲苯吸附率等檢測，煤質(zhì)活性炭開展四氯化碳吸附、四氯化碳脫附、飽和硫容、穿透硫容、苯蒸氣防護(hù)時間、氯乙烷防護(hù)時間等多項(xiàng)檢測，因此無論是木質(zhì)活性炭還是煤質(zhì)活性炭在氣相檢測都要求四氯化碳吸附率。3.2.1相關(guān)儀器設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀對于現(xiàn)有測定活性炭四氯化碳吸附率的裝置，測試步驟或有簡略，但測定時間與國標(biāo)測試法相比并無差別，甚至測定時間有些會高于國標(biāo)測試法，任凌穎等也探究如何簡化測定活性炭CTC值，通過在密閉環(huán)境中放入活性炭粉末與四氯5的四氯化碳蒸汽，恒溫吸附24小時，但該方法測試時間過長，測定結(jié)果與國標(biāo)測試法相比誤差較大，并不能準(zhǔn)確說明活性炭CTC值。王艷杰等人開發(fā)一種測活性炭四氯化碳(CTC值)檢測儀通過半導(dǎo)體制冷片控制鋁合金罐體溫度，以炭檢測儀不同的是儀器內(nèi)部嵌入了不同活性炭特征值的評價體系以及活性炭飽和度檢測數(shù)據(jù)庫，即可通過測定活性炭CTC值獲得活性炭碘吸附值、亞甲基藍(lán)便攜式活性炭四氯化碳(CTC)值檢測儀技術(shù)原理是采用精準(zhǔn)控制氣體發(fā)生化及數(shù)學(xué)擬合模型來計算活性炭四氯化碳吸附值(CTC值)。同時便攜式CTC值檢測儀自動控制程序中嵌入了CTC值和VOCs吸附飽和度之間的計算數(shù)學(xué)模型，通過測定新炭和廢炭的CTC值，輸入活性炭吸附VOCs種類、排放濃度，便攜式活性炭四氯化碳(CTC)值檢測儀技術(shù)路線是以半導(dǎo)體制冷片控制有6活性炭硅膠罐活性炭電子流量計手動調(diào)節(jié)閥門發(fā)生罐發(fā)生罐碘吸附值、亞甲基藍(lán)值等，氣相指標(biāo)有四氯化碳吸附率(CTC值)、甲苯吸附率等，在工業(yè)生產(chǎn)中認(rèn)可度最高的兩個活性炭測評指標(biāo)為碘吸附值，CTC值。我們通過測定不同品種、不同質(zhì)量活性炭的CTC值、碘吸附值、亞甲基藍(lán)值、甲苯吸附率，將測試得到的活性炭特征值進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析擬合發(fā)現(xiàn)，CTC值與活個結(jié)果表明CTC值更能代表活性炭的吸附能力。為了進(jìn)一步驗(yàn)證這個猜想，通值進(jìn)行關(guān)聯(lián)擬合，得出的結(jié)果依然是活性炭的VOCs吸附能力與CTC值線性關(guān)聯(lián)度最高。這表明在大氣污染治理中，選擇以CTC值為活性炭評價指標(biāo)是最合7通過測定新鮮活性炭和吸附VOCs后廢活性炭的CTC值變化，選擇吸附VOCs果與實(shí)際飽和度誤差在15%以內(nèi)。預(yù)檢啟動，啟動儀器溫控，當(dāng)溫度顯示符合要求后，儀器方可測試活性炭CTC-250℃熱風(fēng)吹掃5分鐘左右(測試舊碳時不做處理),將處理完成的活性炭冷卻，行，開始測定活性炭的CTC值，單個樣品測試時間為15分鐘，測試完畢后稱量重),活性炭加樣品管質(zhì)量(含碳重),吸附完成后活性炭加樣品管質(zhì)量(吸附重)輸入計算出該活性炭CTC值，測試完畢，關(guān)閉儀器電源。8因?yàn)椴煌钚蕴靠椎莱叽绮煌虼藢Σ煌馁|(zhì)活性炭干燥時間要求不一樣，椰殼炭與竹炭相比于煤炭來說微孔占比更高，因此干燥時間相對更長，在實(shí)際試驗(yàn)中，以250℃熱風(fēng)進(jìn)行吹掃，當(dāng)活性炭質(zhì)量不再減少時即視為干燥完全，在對大量活性炭測試后得到如表1所示的詳細(xì)干燥時間：活性炭種類熱風(fēng)槍吹掃時間(min)煤質(zhì)活性炭5椰殼活性炭7竹制活性炭7在測試活性炭CTC值時發(fā)現(xiàn)，不同活性炭吸附飽和時間不同，從圖8-1可知，煤質(zhì)活性炭CTC值吸附飽和時間在90-110分鐘之間，椰殼活性炭、竹質(zhì)活性炭CTC值吸附飽和時間在115-125分鐘之間，煤質(zhì)活性炭相比于椰殼活性炭、竹質(zhì)活性炭來說，吸附飽和時間相對較短，這是因?yàn)槊嘿|(zhì)活性炭存在一定比例的介孔，其介孔充當(dāng)四氯化碳分子的擴(kuò)撒通道，加快了吸附質(zhì)分子進(jìn)入孔道的速度，因此吸附飽和時間更短，對于微孔占比高的活性炭，在氣體流速一定的情況下，其內(nèi)擴(kuò)散速率更慢，吸附時間更長。0心c后通過縮減活性炭質(zhì)量至1-1.5g,測試不同原材料制備的活性炭和不同測試樣品數(shù)的最佳吸附時間，具體數(shù)據(jù)如下表所示：9活性炭種類測試樣品數(shù)量(個)測試時間(min)煤質(zhì)活性炭123椰殼活性炭123竹制活性炭123通過對儀器設(shè)定好具體的指標(biāo)后，用設(shè)備的不同類別的活性炭進(jìn)行測試，并將測試結(jié)果與國標(biāo)測試結(jié)果對比，對比誤差小于5%,這說明便攜式活性炭四氯化碳(CTC值)檢測儀基本可以測出符合國標(biāo)預(yù)期的結(jié)果，驗(yàn)證了儀器測試的準(zhǔn)確性。表3煤質(zhì)活性炭測試數(shù)據(jù)編號國標(biāo)測試CTC值(%)儀器測試CTC值(%)誤差(%)123456789編號國標(biāo)測試CTC值(%)儀器測試CTC值(%)誤差(%)123456789編號國標(biāo)測試CTC值(%)儀器測試CTC值(%)誤差(%)12345678九、儀器應(yīng)用場景1.作為環(huán)保執(zhí)法參考依據(jù)——VOCs治理的"炭箱哨兵",首先儀器破解活性炭傳統(tǒng)更換時間“8000/500小時”經(jīng)驗(yàn)法問題，實(shí)驗(yàn)室送檢需3-7天，執(zhí)法時效性差且無法反映實(shí)時狀態(tài)，其次15分鐘現(xiàn)場出具CTC值檢測結(jié)果，適配《大氣 (2024年版)》(環(huán)執(zhí)法〔2024〕27號),強(qiáng)化VOCs治理設(shè)施監(jiān)管能力。2.輔助企業(yè)運(yùn)維——科學(xué)換炭降本增效，儀器可以通過CTC值衰減預(yù)判吸避免"該換未換"(污染風(fēng)險↑30%)或"過度更換"(成本浪費(fèi)↑50%),同時儀器可儲存萬組數(shù)據(jù)，支持歷史數(shù)據(jù)追溯，建立活3.炭材采購——筑牢質(zhì)量防線，儀器可在15分鐘識別碘值虛標(biāo)、表面改性2025年6月，上海開鴻環(huán)?？萍加邢薰韭?lián)合浙江工業(yè)大學(xué)共同研發(fā)的“便攜式活性炭四氯化碳(CTC)值檢測儀”,已經(jīng)正式通過國家“中國環(huán)境標(biāo)志”(Ⅱ型)產(chǎn)品認(rèn)證，“證書編號：CEC-EL(Ⅱ)-2151-2025”,這一認(rèn)證在儀器推廣應(yīng)用過程中具有重要的意義：1、增強(qiáng)競爭力：中國環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證是國內(nèi)權(quán)威的環(huán)保產(chǎn)品認(rèn)證產(chǎn)品，獲得這個證書代表產(chǎn)品的質(zhì)量以及環(huán)保性，都是高于市場其他同類型產(chǎn)品的。2、可申請進(jìn)入政府采購清單：各地政府招投標(biāo)部門采信時的政策中對于Ⅱ型環(huán)境標(biāo)志是認(rèn)可的，可申請納入。3、招投標(biāo)加分：環(huán)境標(biāo)志是中國最具有綠色權(quán)威的環(huán)境認(rèn)證，是政府投標(biāo)首選認(rèn)證書，企業(yè)參加政府投標(biāo)可以加3到5分。4、對外貿(mào)易：環(huán)境標(biāo)志是一個國際性的標(biāo)志，如德國、韓國、日本、澳大利亞等國家和地區(qū)，在我國獲得十環(huán)認(rèn)證的產(chǎn)品出口到上述這些國家和地區(qū)時，不再受境外國家所謂的“綠色壁壘”制約。十、質(zhì)量控制及保障在儀器具體操作時，應(yīng)符合以下要求，滿足對質(zhì)量控制保證，確保儀器測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。1.測試前，需檢查硅膠干燥管是否具有干燥能力，當(dāng)兩個硅膠干燥管中有一個完全變?yōu)榉凵珪r，應(yīng)立即更換，確保除去水分對測試結(jié)果的干擾。