活性炭（AC）吸附是消除气相和液相中各种杂质的常用技术。AC（最常用的工业吸附剂）广泛而成功地应用于各种行业，例如：水处理，化学品生产，食品加工，医疗应用，冶金或电子设备，因为它具有更大的比表面积，发达的多孔结构和表层表面活化函数[ 1，2 ]。AC可以粉末或颗粒形式（0.2-5mm）使用。在食品加工过程的情况下，活性炭除去不良气味，颜色和不想要的组分，提高其质量[ 3，4]。在诸如朗姆酒工业的烈酒和白酒生产中，粒状活性炭（GAC）用于去除影响最终产品的感官质量的有机化合物[ 5 ]。对于朗姆酒精炼工艺，将GAC的固定床放置在圆柱形接触器中：“过滤器”，其中待精制的初级朗姆酒（流入物）流过碳床，并在底部作为“过滤朗姆酒”（流出物）取出列。当GAC在朗姆酒生产中耗尽时，它们被填埋并被新鲜的GAC取代。然而，填埋的GAC产生了固体废物问题。因此，再生似乎对环境至关重要，必须建立GAC吸附技术的可持续利用及其技术经济可行性。因此，应该应用朗姆酒生产中耗尽的GAC的再生过程，并且必须保证再生GAC的有效性。间的再生程序，热再生被认为是最有效的方法之一[ 6，7]。在热再生过程之后，由于去除了大部分吸附的化合物，GAC的吸附能力得到有效恢复。热再生通常涉及四个步骤：（1）干燥（在高达约200℃的温度下），（2）热解吸（从约200至500℃），（3）热解（在约500至约500℃） 700℃）和（4）活化（在约700℃和更高温度下）。在蒸汽或二氧化碳气氛中进行用N的最后过程2作为载气的[ 6，7 ]。这些阶段中的每一个包括几个同时的步骤，并且与反应器中的特定温度范围和停留时间相关。

因此，由于方法的复杂性和吸附材料的组成的多样性（例如，在朗姆酒生产中），不容易找到最佳的工艺条件，特别是最佳温度和停留时间组合。如果反应器中的停留时间明显低于或超过最佳时间，则可能出现问题。如果再生不充分，则吸附的材料不能完全除去，GAC的吸附能力降低。在超过再生时间的情况下，微孔壁可以被烧坏了，以形成中孔和大孔与吸附容量为较大分子的增加，但对于小分子的吸附能力降低[后果2，3，6，7]因此，影响朗姆酒的质量。

为了确定达到GAC再生程度，适当的和快速的分析技术基于确定表观表面面积和孔隙率的已被应用[ 8 - 10 ]。然而，朗姆酒生产者的技术设施有限，因此在低温下使用体积吸附设备并不明显。因此，需要一种替代的，经济的，快速的和可靠的方法来测量在朗姆酒生产中达到的GAC的再生程度。使用声学测量的使总孔隙率的控制和产生GAC可能的多孔结构[ 11 - 13]。以前，研究了水淹在朗姆酒生产过程中使用的活性炭的声发射; 它被证明的是，当声信号以1.3千赫[处理获得的最佳测量条件11 - 13 ]。气泡及其相应的声音模式一般被广泛研究，理论分析并应用于许多科学领域。声和振动信号的分析来表征机械事件，如泵气蚀，腔体效应在气体射流冲击螺旋桨和搅拌点焊过程已被证明是准确和灵敏的技术[ 14 - 30 ]。

本文给出了早期的发现[的一种改进的方法11 - 13 ]，其中描述了基于声发射分析活性炭的表征的新方法。它通过气泡在大量水中移动并在液体表面爆炸而产生典型的声音（声学）发射。当水分子取代占据GAC内部充满空气的空间的气体分子时，GAC声音由从GAC裂缝和孔隙中逸出的气泡产生。产生的气泡的量密切相关的GAC的孔隙率[ 11 - 13，31 ]。但是，化学品必须进一步研究探针液的物理性质以及与GAC鼓泡（声学）特征的关系。这种相关性并不简单; 具有相似物理性质（表面张力，密度，极性和粘度）的液体产生不同的起泡模式。GAC的起泡模式不仅取决于所用液体的化学 - 物理性质（或单个性质），还取决于GAC表面的化学物理特性[ 31 ]。气泡体积分数和速率接近水面影响声音参数作为频率和信号振幅[当气泡出现11，13，14 - 18]。可听光谱中产生的声发射可以通过适当的声学信号分析技术进行分析。在朗姆酒生产过程中使用GAC的情况下，大量的具有不同分子大小吸附，和块裂缝和GAC的孔的有机化合物，形成孔体积和比表面积[的重要还原11，13，30 - 32]。因此，耗尽的GAC导致起泡电位的降低，从而导致声音信号幅度的减小和变化。如果应用有效的再生过程，则回收孔的总体积和GAC的比表面积，因此，再生GAC产生的声信号的强度高于耗尽的GAC并且与原始GAC相当。考虑到检测到的声信号参数的差异，可以评估耗尽，再生和原始GAC的多孔特性。

在目前的研究中，为了确定再生GAC在不同条件下的多孔特性，讨论了体积气体吸附的使用与其推导的应用不同气体的表观BET表面积和声发射技术之间的比较。所得结果可根据其再生程度与GAC特征相关联。这项工作批准了使用声学技术研究高孔材料的多孔特性的实际好处。体积吸附技术及其推导的表观BET表面积证实了声学表征方法的强度。

耗尽GAC的样本

根据朗姆酒口味专家（朗姆酒大师）的标准，从古巴的主要朗姆酒生产商那里获得了用于再生的GAC（0.8毫米）的耗尽样品。一个典型的工业固定床朗姆酒滤波器先前声明为：“停止运行”被用于采取GAC最耗尽样品，根据朗姆酒过滤过程[工艺特点位于GAC柱的顶部13，31，32 ]。

再生GAC的样品

分析了在不同条件下再生的六个GAC样品。它们中的三个是通过氨溶液，以提取基于氨之间的反应吸附的化合物在6.25％（重量）预处理热再生之前和排出GAC [ 31，32 ]。应用氨预处理以研究通过在再生之前提取吸附的化合物来降低热再生条件的严重性的可能性。因此，反应器中的温度更低，停留时间更短可能需要GAC再生。据此，预处理的再生GAC称为“PRAC”，没有预先氨处理的热再生GAC称为“TRAC”。还分析了原始GAC以与再生样品进行比较。

再生设置

GAC再生实验在图1所示的装置中进行，该装置由以下组成：（1）管式石英反应器; （2）Nabertherm卧式烤箱; （3）带自动阀的气体流量计; （4）可编程FGH 1000温度控制器（TC）; （5）可编程Schott TR 100自动滴定管; （6）PC。

工作描述：将20g排出的GAC样品放入水平管状石英反应器中，并使用两个玻璃棉垫圈将其固定在石英管的中心。将石英反应器引入水平炉中。一旦准备好烘箱和反应器，气体流量计（3）将以70 mL / min的恒定氮气流供应，以确保在GAC再生过程的初始阶段（干燥和热量）缺氧环境解吸）。冲洗N 2，烤箱开启，以预先在可编程FGH 1000温度控制器（4）中编程的预定加热速率在一定温度下加热样品。一旦达到再生过程的第三阶段（热解）的温度，就将水与N 2气流一起注入反应器中。产生蒸汽，为GAC引入适当的活化气氛。

将每克活性炭1克水的蒸汽流量用于耗尽碳的再生过程[ 6 ]。加热速率为5℃/ min，以达到程序升高的活化温度。对PRAC-（T / t）和TRAC-（T / t）样品的再生温度（T）和停留时间（t）的三种组合进行如下研究：

PRAC-（450°C / 100分钟）

PRAC-（600°C / 80分钟）

PRAC-（800°C / 40分钟）

TRAC-（450°C / 100分钟）

TRAC-（600°C / 80分钟）

TRAC-（800°C / 40分钟）

还研究了在长停留时间下450℃和600℃的相对低的温度以评估再生进程。

BET分析和多孔特征

使用不同的气体来评估GAC的多孔特征。GAC的多孔结构的特征在于分别使用Autosorb-iQS和Autosorb 1在77K下吸附N 2和在87K下吸附Ar。吸附的选择对于多孔材料的表征至关重要。77K的氮已被广泛使用，但对等温线数据的解释并不总是直截了当。由于各种原因，87K的氩气吸附被认为更可靠，现在推荐使用，特别是对于微孔尺寸分析[ 10]]。在我们的例子中，再生过程会产生GAC多孔结构的变化，必须对这些变化进行评估。因此，应用两种气体可以实现更完整的表征，并且可以在更好的条件下提出其与声学方法的相关性，甚至可以为声学方法定义更具代表性的吸附气体。尽管在完全不同的条件下进行声发射方法和气体吸附分析，但可以推导出两种评估活性炭多孔特征的方法之间的现象学相关性。

在分析之前，将样品在300℃下真空脱气16小时。通过BET方程估算表观表面积（S BET）。在p / p0 = 0.96的相对压力下吸附的气体量用于确定孔的体积。通过应用Dubinin-Radushkevich方程计算微孔体积（VDR）。将骤冷的固体型密度泛函理论（QSDFT）和nonlocal-密度泛函理论（NLDFT）被用来确定孔径分布[ 9，10 ]。

声发射实验

声发射建立：使用在[呈现的相同的声音封闭盒进行实验11，13 ]。使用GRAS®麦克风，46AG型（频率范围3.15 Hz - 20 kHz，动态范围17 dB - 146 dB，灵敏度50 mV / Pa），用于精确声学测量。

对于在2.4（300°C，高真空，过夜）中进行体积气体吸附的严重排气程序，对于声学方法，样品在110°C下使用Boxun BGZ系列烤箱干燥3小时，应用ASTM在活性炭用于水分测定的标准试验方法[ 11，13，33 ]。将样品在硅胶干燥器中更新直至测量。

信号捕获和处理：以下介绍的步骤。[ 11，13 ]，则GAC声发射由麦克风（放入声音封闭盒，其中GAC的浸渍发生）（捕获的图2），扩增并使用数字化的NI USB-6211数据采集卡。数字数据是PC记录的，并使用MATLAB®软件进行处理。使用GRAS®42AP智能活塞手机校准设置。所有样本的GAC声音录制时间均为90秒。

下面类似的方法在[所述进行施加信号处理和分析的方法13，28]。简单地说，为了丢弃与感兴趣的频率相关的任何外部干扰，频谱图和频率在1-1.6 kHz范围内的分量被记录在空音箱外盒中。在所选频率范围内的原始信号中未发现外部干扰（噪声）。所选择的带通（BP）滤波器的截止频率为1.3kHz。一旦提取了感兴趣的频率范围中的信号分量，就可以使用振动声学信号的希尔伯特变换来表征时域内的声学信号。函数x（t）的希尔伯特变换由等式（1）[ 28 ]定义。

希尔伯特变换有利于分析信号的形成，这对于BP信号处理是有用的，并且可以与GAC多孔特征相关联，这可以定义其再生程度[ 13 ]。

图3显示了样品的N 2吸附等温线。根据IUPAC分类[ 10 ]，所有碳的等温线都是I型，具有H4型磁滞回线，表明吸附剂的微孔性质。再生样品的滞后回路与GAC-原始回路相似且更宽。根据与表1中所示的单层吸附能量相关的“C”BET常数的值，这种行为可能与微孔的填充相关，而不是与介孔中的毛细凝聚相关。

表1：使用N 2（77K）和Ar（87K）吸附表征活性炭的多孔结构。

图4显示了使用87K氩气作为气体探针的样品的吸附等温线。与N 2结果一致，根据IUPAC分类[ 10 ]，所有碳的等温线为I型，具有磁滞回线型H4 ，证实了吸附剂的微孔性质。然而，吸附体积的跟随模式和等温线的程度与N 2结果略有不同。

正如IUPAC [ 10 ] 报道的那样，87K的氩气比77K的N 2更适合探测气体，与氮气相比，具有四极矩; 氩气不与表面官能团相互作用。对于高孔隙率微孔材料中的多孔表征，87K的氩气比N 2提供更可靠的结果[ 10 ]。这将在后面更详细地讨论。

表1显示了使用N 2和Ar作为探针气体的六个GAC样品的多孔结构。对于GAC-原始，测量最高表观表面积，对于氮气和氩气分别为1570和1640m 2 / g。根据所应用的再生温度，再生碳的表观BET面积遵循增长趋势。然而，基于气体吸附结果，GAC-原始表观表面积几乎是TRAC和PRAC-（800℃/ 40min）的两倍，这是探索的具有较高BET表观面积的再生样品。比较TRAC和PRAC之间的多孔结构，多孔特征非常相似。

在评估孔隙度数据时，温度批准是获得更高再生度的最重要参数。根据N 2和Ar吸附，在再生产生之前用排出的GAC用氨处理对达到的再生程度仅具有微小的影响。所有样品具有相同的孔形状。再生样品的微孔体积是可比较的，约为GAC原始微孔体积的一半。

再生样品和原始样品之间的“C”BET常数非常不同，表明再生样品的相互作用能量更高（在N 2和Ar 的情况下，相对于N 2和Ar 的情况，在3到10之间，并且比在GAC处女中高3到6倍））。由于氩气具有更多的碳孔可及性，87K吸附分子与表面官能团之间没有特定的相互作用，因此与N 2吸附分析相比，结果不同[ 10 ]。在N 2的情况下，PRAC和TRAC样品可以注意到“C”值的系统性增加。在Ar的情况下，每次“600℃/ 80分钟”样品显示最高的“C”值。

与N 2结果相比，Ar的C值较低，不仅考虑了常数的大小，而且考虑了再生和原始GAC之间观察到的差异，与Ar中没有四极矩一致，限制了与特定的相互作用。表面。然而，所有再生样品的“C”值都很高，表明在窄微孔中气体吸附[ 10 ]。尽管再生和原始GAC在比表面积和孔体积方面的显着差异是显着的，但使用Ar作为探针气体的结果更具描述性。在这种情况下，观察到与再生温度相对应的比表面积，孔隙体积和孔宽度的系统增量。

图5a和5b分别显示了根据NLDFT和QSDFT的碳样品中的孔径分布和作为模型的狭缝形孔。基于QSDFT和NLDFT理论，孔宽分别在超微孔和微孔之间。通常，孔具有相当的尺寸。GAC处女的孔隙比其他样品大，并且基于N 2吸附的孔隙度更大。在这种情况下，显然发现两个最大值：一个约0.7nm（QSDFT）和1.2nm（NLDFT），更宽的第二个约1-2nm（QSDFT）和1.7-2.7nm（NLDFT）。

另外，与位于相同区域的再生样品相比，第一峰更宽。对于TRAC和PRAC，孔径大小在1.2和3nm之间明显较小，不同的再生水平表明有机化合物优先吸附在孔隙内，其尺寸在该范围内。根据[ 6 ]，并考虑到类型在最近的研究报道[朗姆酒产量在耗尽GAC发现吸附的化合物的13，31 ]，这可以通过碳质残渣的热解沉积[引起6]。再生样品的孔径分布非常相似，表明存在较大的孔隙率，可见为狭缝形孔，并且在3-4nm（QSDFT）和4nm（NLDFT）的范围内出现更宽的第二峰。在声发射的实验中，孔中的处女GAC较宽分布可以在持续较高泡沫生产具有更强的声音振幅比其他再生样品[翻译11，13 ]。

在基于图6a和6b中呈现的Ar吸附的孔径分布的情况下，结果与N 2孔径评估相当。确认了约0.7nm（QSDFT）和1.2nm（NLDFT）的第一个峰。然而，对于GAC-处女，0.7-3nm（NLDFT）和1.2-2nm（QSDFT）之间的较宽区域比再生样品更大。

根据NLDFT和QSDFT孔隙模型，对于N 2，可以观察到比表面和微孔体积的系统性增加，但是可以看到PRAC样品的孔宽度减小和TRAC样品的增加。基于这些观察结果，氨预处理对再生程度的影响并不明显。Ar的孔宽值与再生过程一致，并且在NLDFT和QSDFT方法之间具有可比性，从而导致更均匀的结果。根据Ar，GAC-处女提供比再生碳更宽的孔，但不是N 2。

根据气体吸附结果，证实了施加温度对再生GAC中多孔特性恢复的显着影响。基于Ar，在450℃下，表观SBET面积和VDR的恢复分别代表原始GAC中原始参数的约40％和46％。相反，在800℃下，对于表观S BET面积，多孔特性的恢复约为53％，对于VDR ，多孔特性的恢复为约66％。可以从N 2获得类似的值结果。这表明在朗姆酒生产中GAC再生的情况下，该方法必须在至少800℃且可能高于800℃的温度下进行，以获得更大的表观面积和更接近原始材料的孔隙体积。如果在800℃下进行再生以再生含有可产生碳质残余物的有机化合物的GAC，则可以更有效地去除热解残留物[ 6 ]。

使用声学测量，首先在最极端的再生条件（800℃/ 40分钟）下进行GAC-原始和再生碳（TRAC和PRAC）之间的频谱比较。

图7显示了再生GAC（TRAC-（800°C / 40分钟））和GAC-处女的GAC声信号的RMS，频谱图和频率成分分布。

比较再生和原始GAC之间的RMS（图7a和7d），可以看到样品之间的一些细微差别。GAC-virgin产生的信号功率比再生GAC更强。然而，TRAC-（800°C / 40分钟）声学信号的RMS明显高于耗尽GAC的RMS（图S1），给出了再生样品活性增加的初步证据。与此相反，在谱图图7b和7e本非常相似的特征描绘在具有广泛的观察到的频率分量的频率分布方面由于爆炸气泡[的谐振器性质11，13，26，29]。在耗尽，再生和GAC原始样品中可以观察到大约1-1.5kHz的相同频率分量及其谐波，但具有不同的强度（图7b和7e中的箭头）。GAC处女声音最强烈; 正如预期的原始吸附剂。通过光谱图之间的直接比较，可以注意到每个样品的再生和原始状态。

图7c和7f分别示出了在再生和GAC-原始声音信号中具有感兴趣峰值的光谱范围的放大率。发现相同的频率成分分布以1.3 kHz左右的频域峰值为特征[ 13 ]。比较再生和GAC-原始情况下的主要频率峰值的幅度，可以观察到类似的值，这与TRAC-（800℃/ 40分钟）的再生条件一致。对于耗尽的GAC，再生和GAC-处女的强度明显高于1.3kHz的频率峰强度（图S1）。此外，还分析了PRAC-（800℃/ 40分钟），与TRAC-（800℃/ 40分钟）相比，显示出RMS，谱图和频率成分分布（图S2）的非常相似的特征。

图8a和8b示出了分别以1.3kHz滤波的TRAC和PRAC样本的声信号包络，在两个图中还包括耗尽的和未处理的GAC信号包络。根据图8a和8b，所有探索的样本在信号包络中呈现多峰图案。处女GAC是最复杂的。首先是在第一个主要多峰周围大约5-6秒的肩膀，大约9-13秒，再次看到1.4秒的肩膀。在16秒左右可以观察到第二个峰值，接着是以23秒为中心的宽第三个峰值，以及34秒处的第四个峰值，指的是非常变化的多孔结构。根据再生样品的多峰模式，与其他峰相比，获得了具有高振幅的主要初始峰（约5-7秒）（除了TRAC-（450℃/ 100分钟）和TRAC-（ 800°C / 40分钟），在3-4秒时也注意到肩膀; 这个主峰与第一个水 - GAC接触有关。空气从GAC孔隙中大量释放。这是一个突然而激烈的过程。对于TRAC样品，这种模式比PRAC样品的情况更加多样化，指出其多孔特征的差异。

比较耗尽的GAC与再生和原始GAC的模式，可以注意到更大的差异。对于耗尽的GAC，图案的形状和观察主峰的时间空间给出了用于检测GAC样品之间的多孔特征差异的敏感性的第一证据。在第一个宽的和不太强烈的峰值（大约10秒，在5-7秒处具有小的前肩）之后，振幅在时间的函数下以相当单调的缓慢减小的幅度衰减。根据图8a和8b，所有峰值特性取决于再生条件，温度和施加的停留时间越高，所记录的峰的振幅越高。从GAC孔隙释放的空气与这些峰值特征有关。

样本之间的包络形状和信号幅度的差异是显着的。再生TRAC（图8a）和PRAC（图8b）呈现出比GAC原始物更尖锐的主峰，其更宽（仍然鼓泡更长时间）并且在时间上移位。可以观察到再生温度和主峰值振幅之间的关系。再生温度越高，主峰越高。在热再生过程中，GAC的多孔结构和孔径分布发生变化[ 6]，打开新的和更宽的孔隙和裂缝，使水更容易进入更内部的孔隙（微孔和中孔）孔扩宽过程增强了从内部孔隙以气泡的形式快速去除空气，从而产生声音信号幅度较大。这种小孔的快速填充过程（通过较宽的孔）产生快速增加和减小的信号幅度和高斜率。虽然具有明显不同的现象学性质，但实际上，两种方法的结果：声发射和体积吸附分析相互联系，部分证实和部分互补。体积吸附分析表明微孔级缩小过程; 相反，声学信号表示同时发生的孔扩展过程。在图5a，5b，6a和6b中呈现了这种现象的证据，其中检测到再生样品中3-4nm附近的孔分布的峰。通过BET分析无法检测，但在滞后回路的变化中可见，在再生期间作为结构损坏的产物的较宽的孔（例如，大孔），裂缝，裂缝可以以比原始GAC更大的再生分布存在[6，10 ]。

众所周知，在活性炭中，微孔和中孔隙实际上代表总孔体积和最大总表观面积。相反，大孔对活性炭中的吸附过程不太重要。它们对表面积和孔隙体积的贡献相当小。然而，大孔使吸附分子迅速传递到位于活性炭的颗粒内更深并用于质量传递到吸附剂颗粒[内部主要相关较小的孔2，8 - 10 ]。

基于上述GAC多孔特性，我们可以接受在声发射方法中由淹水排出的空气体积和由此产生的声音主要来自碳的微观和中孔结构。由于大孔对GAC中的孔的总体积没有显着贡献，因此在声发射方法中它们对声信号幅度的直接贡献可以忽略不计。然而，GAC宏观孔隙度在定义声学信号包络的模式中起重要作用。关于GAC宏观孔隙度使水更容易进入较小孔隙从而增强传质过程的重要性，来自宏观和中孔的气泡形式的空气体积使用大孔从碳颗粒中找到了快速的出路，缝隙和裂缝。因此，在由于微孔和中孔水填充而完全除去空气之后，高强度的声信号突然下降，从而产生大量气泡释放。总之，根据GAC的多孔特性，声学信号包络的一般特征可归纳为以下类型的相关性：

I型：具有高微观孔隙度和宏观孔隙度的GAC：高振幅的宽主峰，随后是系统性下降趋势，其特征在于具有可比振幅的次级峰。微孔体积越大，信号峰值越宽。

II型：具有高微孔隙度和低宏观孔隙度的GAC：具有中等振幅和时间尺度延迟的宽主峰，随后是平滑的下降趋势斜率，其特征在于可比较的信号强度的二次峰值逐渐衰减。

III型：具有低微孔隙率和高宏观孔隙度的GAC：非常高振幅的突然和尖锐的主峰，随后是突然下降趋势，其特征在于较低振幅的次级峰值较少。微孔体积越小，初始主峰越短。

类型IV：具有低微观孔隙度和宏观孔隙度的GAC：具有极低振幅和延迟时间尺度的宽主峰，随后是平滑的下降趋势斜率，没有显着的次级峰。

虽然非常相似，但在相同的温度和停留时间条件下再生的PRAC和TRAC样品的信号包络行为略有不同。在相对低的再生温度（450-600℃）下，TRAC的主峰和第二峰（图8a）在幅度上更高并且在时域中比PRAC更宽（图8b）。可能地，在GAC氨和吸附的化合物之间的反应（主要是酚类化合物[ 31，32]）改性这些化合物产生新的挥发性物质，因此在这个温度范围内不能有效解吸，保持部分孔隙被堵塞或/和可能产生更多的碳质残留物，这些残留物比由原始化合物。因此，PRAC的更宽和更高的第二峰表明趋向于I型信号包络图案的内部孔隙度的更好再生。在800°C时，TRAC和PRAC的包络曲线的行为遵循不同的模式。在这种情况下，PRAC的主峰和第二峰高于TRAC峰。如果比较第二个峰值，则差异更明显。由于峰值振幅的强度可以与孔隙的可接近性相关联，随后大量空气以气泡的形式释放，我们可以接受在800℃下在PRAC中氨预处理过程中形成的新化合物从孔中除去，但在宏观规模的原始GAC多孔结构中产生加宽过程。相比之下，分析TRAC包络曲线在800°C时的行为，与PRAC峰相比，主峰和第二峰在时间尺度上也延迟，表明内部孔的可及性较差。此外，TRAC的第二个峰值比具有更多突变斜率的PRAC峰值更宽。这种现象可归因于TRAC在宏观尺度上的孔隙率较小（对多孔结构的损害较小）和/或未完全消除的可能的碳质残余物。

耗尽的GAC的主要峰值可以为我们提供证据，证明主要峰值与水的可达性与内部孔隙度（模式类型IV）相关，GAC的主要峰值斜率不是很高，水需要更多时间才能获得进入内部孔隙以除去空气，因为吸附的有机物化合物或其碳质残余物阻塞并使大部分孔隙变窄。由于GAC处女未经过再生，保持其原始完整性，信号强度高于具有更宽主峰的再生样品之一，因为描述I型图案的损失和不易接近的孔结构。

考虑到第二个峰值幅度; 再生样品之间的差异更明显。据此，第二个峰可以解释为材料中“内部”和不易接近（窄）孔隙的形成，在800°C（TRAC和PRAC-（800°C / 40分钟））再生效果更好而在450℃（描述III型图案的TRAC和PRAC-（450℃/ 100分钟））形成更多可用的孔。在GAC原始的情况下，主峰与再生样品PRAC和TRAC的第二峰共享相同的时空尺度，可以假设GAC原始具有更多的内部孔存在。在再生样品中，仅在800℃下再生可见的第三峰。

基于气体吸附和声发射分析，再生的GAC样品在结构上不同于原始GAC和耗尽的GAC样品。再生过程产生GAC颗粒和多孔结构的变化。从一边; 吸附的有机化合物的碳质残余物在生产朗姆酒（例如，芳族，多酚类和木质素）[发现4，5，10，13 ]导致缩小内消旋和微孔; 而在蒸汽 - 氧化环境下的热处理会在GAC颗粒中产生结构性损坏，从而在再生碳中打开更宽的孔（宏观尺度），裂缝和裂缝[ 6 ]。

表2显示了再生GAC样品的图8（声表面：SS [ 13 ]）的信号包络曲线下的总积分面积的值。进行五次独立的再生，并将材料混合以产生一个均匀的样品。

表2： GAC信号包络的SS值。

在五个独立实验中对每个再生混合样品进行声学测量。确认了声发射结果的正态分布。表2中列出了每个样品的SS的平均值。应用多重比较法确定样品平均值之间的统计学差异。应用的方法是Fisher的低有效差分（LSD）方法。基于统计分析，在所应用的再生温度方面，在再生GAC的SS之间发现显着差异。

包络线“积分”下的面积（以V·s表示的声表面（SS），见图8a和8b用作与气体吸附特性相关的参数。包络线（SS）下的积分面积可以给出关于产生气泡的数量和总速率及其体积的信息。因此，它提供了GAC在整个鼓泡过程中产生的气泡潜力的信息。这些气泡是由空气从GAC孔中逸出形成的（主要是从内消旋和微孔中可以看出，SS值可以与颗粒活性炭的孔隙体积相关[ 11 ]。在图9a和9b中，描述了两种气体的V DR和S BET与SS 之间的相关性。

根据图9中给出的图，可以提出SS与GAC的多孔结构参数之间令人满意的非线性相关性。在两种情况下（Ar和N 2），可以拟合增加的多项式或指数模型，以便基于声学测量来估计表观SBET表面和VDR。考虑到声学现象服从对数函数，在方法之间发现的非线性相关性并不出乎意料。

（1）

表3显示了以指数增长拟合的实验数据的参数和特征（方程1）。比较N 2和Ar 之间的相关系数值; 获得了类似的值。然而，通过对图9中呈现的图的比较检查，基于顺序轨迹和数据点的分布，可以注意到Ar的更灵敏的相关性，尤其是在VDR的情况下。对于N 2，在18和24 V之间的部分中曲线斜率（图9a）的突然变化在Ar的情况下，与其他数据点分开放置的对应物为0.67cm3 / g不太明显。曲线尾部的突然变化使得两种方法的参数之间的线性相关性较小，难以估计该区域的多孔特征，因为SS值的小增量，代表了孔隙体积的重要变化。表观面积。相反，发现与Ar的相关性在数据分布方面相当平滑，曲线尾部的变化较小，因此，比N 2更适合预测该区域的多孔特征。，也通过其更好的回归系数证实。该绘图行为表明氩气在87K作为探针气体的适用性与声发射方法相比在77K时与N 2相比稍微优越。

表3：以指数增长拟合的实验数据的参数和特征（一阶）。

根据这两个结果，探索样品的再生（活化）程度的顺序可以提出如下：

GAC-Virgin> PRAC-（800°C / 40 min）≈> TRAC-（800°C / 40 min）> TRAC-（600°C / 80 min）≈> PRAC-（600°C / 80 min）> TRAC-（450°C / 100分钟）≈> PRAC-（450°C / 100分钟）。

可以说，基于GAC产生的声音信号处理的声学技术被水淹没是确定颗粒活性炭的多孔特性的敏感方法，特别是用于评估朗姆酒生产过程中使用的颗粒活性炭的再生程度。通过使用N 2和Ar作为探测气体，通过BP滤波在1.3 kHz获得的时域中GAC声音信号包络（SS）曲线下的积分面积可以令人满意地与BET和VDR结果相关联，尽管不是线性。

朗姆酒生产中使用的耗尽GAC的再生过程改变了材料的多孔结构。在再生过程中，通过热解残留物沉积和由于结构损坏形成更宽的孔而显然存在孔隙变窄过程。基于体积气体吸附实验，未发现氨预处理对再生程度的显着影响。然而，基于声学方法检测到可见差异，指向氨预处理可能导致GAC多孔结构由于孔的扩大过程而劣化，主要是如果再生在800℃或更高温度下进行[ 14 - 33 ]。

已证实再生GAC中的多孔特性高度依赖于所施加的温度。温度越高，获得的孔的表观表面积和体积越大。然而，在800°C时，与原始材料相比，这些多孔参数的重新建立仅达到约50-55％，这可能是由于热解残留物的去除不充分，因为朗姆酒是有机化合物如多酚的复杂混合物，其产生重要量含碳残留物。在这种情况下，应探索更高的温度来评估是否可以获得更好的结果。

作为表征高孔隙率材料的补充分析技术，声发射方法的简单性和优点可以是非常有趣的。声发射方法可以令人满意地用于研究饱和GAC与有机化合物，这在体积气体吸附（氮气，氩气或其它）的情况下由于样品制备中的必要脱气而不可能。