活性炭吸附(fu)氯化(hua)氫(qing)-燃料(liao)電池應(ying)用

　　活性炭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)氯化氫(qing)(qing)-燃(ran)料(liao)電(dian)池的應(ying)用(yong)(yong)，在(zai)固體氧化物燃(ran)料(liao)電(dian)池的應(ying)用(yong)(yong)中，氯化氫(qing)(qing)和(he)硫(liu)化氫(qing)(qing)的氣(qi)體會影(ying)響電(dian)池的性能(neng)，因此非(fei)常(chang)必要的。使用(yong)(yong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)凈(jing)化氣(qi)體是一種非(fei)常(chang)適(shi)用(yong)(yong)的方法。在(zai)本期中，我(wo)們對幾種活性炭、改性活性炭和(he)其他(ta)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)的吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)等吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)的吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)力。氯化氫(qing)(qing)和(he)硫(liu)化氫(qing)(qing)用(yong)(yong)浸漬活性炭和(he)金屬(shu)氧化物吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)去除。

　　燃料電池的主要用途是固定電力設備，包括熱電聯產裝置、航天器（質子交換膜燃料電池）的車載電力或其他封閉環境。沼氣通常用于轉化固體氧化物燃料電池中的電能，但沼氣中的氯化氫會導致脆弱的發電部件腐蝕。氯化氫是沼氣原料中的主要燃料雜質之一。為了成功運行固體氧化物燃料電池，應在一定程度上去除。活性炭只能吸(xi)收氯化(hua)氫的一部分，所以(yi)我們(men)這次使用的活性(xing)炭是經過改性(xing)的。

　　活性炭吸附劑試(shi)驗試(shi)驗

　　兩種(zhong)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑的(de)物理(li)(li)(li)特性(xing)：碳酸鉀浸漬活(huo)(huo)性(xing)炭和(he)(he)其他(ta)混合物。硫化(hua)(hua)(hua)氫和(he)(he)氯化(hua)(hua)(hua)氫等(deng)高揮發(fa)(fa)性(xing)和(he)(he)有害物質只(zhi)在(zai)很(hen)小程度(du)上(shang)(shang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)在(zai)活(huo)(huo)性(xing)炭上(shang)(shang)。因此，純物理(li)(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)過程是(shi)不(bu)(bu)可行的(de)。化(hua)(hua)(hua)學吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)需要(yao)去(qu)除(chu)這(zhe)些(xie)污染物，比物理(li)(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)強得多(duo)。相(xiang)互作用是(shi)氣體(ti)和(he)(he)固體(ti)表(biao)(biao)面(mian)共存的(de)真正(zheng)化(hua)(hua)(hua)學鍵。如果在(zai)有利的(de)溫(wen)度(du)和(he)(he)壓(ya)力條件下在(zai)所有表(biao)(biao)面(mian)發(fa)(fa)生物理(li)(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)，化(hua)(hua)(hua)學吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)只(zhi)發(fa)(fa)生在(zai)某(mou)些(xie)表(biao)(biao)面(mian)，只(zhi)發(fa)(fa)生在(zai)這(zhe)些(xie)表(biao)(biao)面(mian)沒有其他(ta)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)物時。化(hua)(hua)(hua)學吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)停止，當吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)不(bu)(bu)再直接接觸表(biao)(biao)面(mian)時。因此，它是(shi)一個單(dan)層過程。物理(li)(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)和(he)(he)化(hua)(hua)(hua)學吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)通常同樣快。吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)中的(de)速率決定步驟不(bu)(bu)是(shi)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)本身。確定活(huo)(huo)性(xing)炭孔隙周(zhou)圍顆粒邊界層的(de)質量傳(chuan)遞和(he)(he)質量傳(chuan)遞形成速率的(de)步驟。

　　為(wei)了分析氯化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)對活性(xing)炭吸(xi)附能力的(de)(de)影響(xiang)，使用100和(he)1000ppmv氯化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)含(han)量(liang)測試氣(qi)體(ti)與氮(dan)氣(qi)平衡。將這些氣(qi)體(ti)混(hun)合(he)(he)(he)并裝瓶。混(hun)合(he)(he)(he)試驗氣(qi)體(ti)的(de)(de)相(xiang)對測量(liang)不確定度為(wei)3%。這意(yi)味著(zhu)對于10000ppmv氯化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)氣(qi)體(ti)混(hun)合(he)(he)(he)物(wu)1000ppmv氯化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)氣(qi)體(ti)混(hun)合(he)(he)(he)物(wu)的(de)(de)準確性(xing)為(wei)3和(he)30ppmv。100ppmv氯化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)和(he)200ppmv氣(qi)體(ti)混(hun)合(he)(he)(he)物(wu)硫化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)。

　　發現隨著(zhu)消耗量的(de)增加(jia)，活性(xing)炭從飲用(yong)水(shui)中去(qu)除氡的(de)吸(xi)附效率降(jiang)(jiang)低。他(ta)們報告說，在水(shui)處理(li)系統(tong)(tong)中添加(jia)活性(xing)炭色譜柱以去(qu)除氡。初始(shi)清除率為64%，連(lian)續(xu)一個月降(jiang)(jiang)至20%。對不同類(lei)型(xing)活性(xing)炭從水(shui)中去(qu)除中級氡的(de)比(bi)較研究(jiu)。本研究(jiu)對設計(ji)用(yong)于從供水(shui)中去(qu)除中度(du)氡濃(nong)度(du)的(de)活性(xing)炭吸(xi)附系統(tong)(tong)有(you)用(yong)。

　　去除(chu)不同(tong)活性炭/水比氡的效(xiao)率

　　顯示了(le)三(san)個重(zhong)復實(shi)驗確定的(de)(de)不同活(huo)性(xing)炭/水(shui)比(bi)(bi)的(de)(de)氡(dong)去(qu)除結(jie)果。從1:1000到4:1000活(huo)性(xing)炭/水(shui)的(de)(de)比(bi)(bi)例(li)來看，從水(shui)中去(qu)除氡(dong)有更大的(de)(de)增(zeng)加。進(jin)一步(bu)增(zeng)加活(huo)性(xing)炭/水(shui)比(bi)(bi)緩慢影響氡(dong)去(qu)除。對氡(dong)物理(li)(li)衰減的(de)(de)相對氡(dong)值進(jin)行校正(zheng)和去(qu)除。與其他類似的(de)(de)研究(jiu)結(jie)果一致(zhi)。這些(xie)研究(jiu)建議在(zai)水(shui)體積小的(de)(de)情(qing)況下使用活(huo)性(xing)炭，以便(bian)氡(dong)去(qu)除*少(shao)的(de)(de)活(huo)性(xing)炭。保持治療(liao)設(she)施的(de)(de)運行成本盡可能低(di)是非(fei)常重(zhong)要的(de)(de)。此外(wai)，使用活(huo)性(xing)炭系統會導致(zhi)碳(tan)過(guo)濾器被子pb-污染210(氡(dong)衍生物)。因(yin)此，活(huo)性(xing)炭*終將成為需要妥善管理(li)(li)的(de)(de)放射性(xing)廢物。

　　影響活(huo)性炭方法效(xiao)率的因素

　　樣品(0.5、1、2、6、12、24小(xiao)時)的(de)(de)(de)(de)(de)結果 表(biao)(biao)1中(zhong)。隨著接觸時間的(de)(de)(de)(de)(de)增加，水(shui)中(zhong)存在的(de)(de)(de)(de)(de)氡(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)相對量圖2所示的(de)(de)(de)(de)(de)曲(qu)線進一步表(biao)(biao)示。圖中(zhong)上部曲(qu)線表(biao)(biao)示瓶中(zhong)氡(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)然衰變，不含任何活性炭(tan)。這(zhe)是(shi)為了(le)減少(shao)氡(dong)(dong)濃度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)校正(zheng)，而不是(shi)因為添加了(le)任何GAC。通過對這(zhe)些曲(qu)線的(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)較，很明顯(xian)，在擴(kuo)大水(shui)量的(de)(de)(de)(de)(de)同時，活性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附效果較差。接觸時間24小(xiao)時后(hou)，每處理(li)體積(250、500、1000ml)與5克活性炭(tan)接觸的(de)(de)(de)(de)(de)氡(dong)(dong)相對量分(fen)別為8%、19%和25%。物(wu)理(li)衰減引起的(de)(de)(de)(de)(de)氡(dong)(dong)減少(shao)后(hou)，這(zhe)些值上升到23%、33%和40%。

　　再(zai)生活性炭的效(xiao)率

　　在150℃24小(xiao)時內(nei)再(zai)次(ci)活(huo)(huo)化活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭，重(zhong)復使用不會(hui)影響其對(dui)氡(dong)(dong)的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)能力。8次(ci)再(zai)生(sheng)(sheng)或(huo)所(suo)(suo)謂活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭再(zai)生(sheng)(sheng)，并(bing)以(yi)圖(tu)3所(suo)(suo)示的(de)(de)(de)一般方式測試氡(dong)(dong)吸附(fu)(fu)能力。對(dui)于每次(ci)再(zai)生(sheng)(sheng)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)容量(liang)(liang)略有(you)變化，但(dan)當重(zhong)復使用幾(ji)次(ci)時，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭在從水中去除的(de)(de)(de)氡(dong)(dong)中仍然(ran)有(you)效。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭吸附(fu)(fu)容量(liang)(liang)大量(liang)(liang)消耗。然(ran)而，應該注意的(de)(de)(de)是(shi)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭積累(lei)了長壽命的(de)(de)(de)放射性(xing)(xing)，因(yin)此應該在重(zhong)復使用后(hou)更換，因(yin)為(wei)它(ta)可以(yi)變得有(you)害γ輻射源。

　　對活性炭(tan)過濾方(fang)法進行了測試。大約78%的(de)富(fu)水(shui)(shui)(shui)用于人工去(qu)(qu)除(chu)(chu)氡(dong)。發(fa)現熱量(liang)(liang)有效(xiao)地從水(shui)(shui)(shui)中去(qu)(qu)除(chu)(chu)氡(dong)。從保持(chi)在39℃水(shui)(shui)(shui)中測量(liang)(liang)的(de)氡(dong)度下，水(shui)(shui)(shui)中測量(liang)(liang)的(de)氡(dong)去(qu)(qu)除(chu)(chu)量(liang)(liang)達到(dao)76%左右。通過活性炭(tan)從水(shui)(shui)(shui)中去(qu)(qu)除(chu)(chu)氡(dong)，遵(zun)循*佳活化(hua)過程。*佳活化(hua)溫度為(wei)150℃，*佳活化(hua)時(shi)(shi)間(jian)為(wei)2小時(shi)(shi)。從水(shui)(shui)(shui)中去(qu)(qu)除(chu)(chu)氡(dong)所(suo)需的(de)*佳活性炭(tan)量(liang)(liang)是處(chu)理水(shui)(shui)(shui)體積和(he)水(shui)(shui)(shui)與活性炭(tan)接觸時(shi)(shi)間(jian)的(de)函數。

　　*后，活(huo)性炭(tan)的(de)(de)再生(sheng)可以重復使用。活(huo)性炭(tan)過(guo)濾(lv)器中建立的(de)(de)放射性是再生(sheng)過(guo)程的(de)(de)主要限(xian)制(zhi)。由于特殊活(huo)性炭(tan)過(guo)濾(lv)價格昂(ang)貴，建議使用少量(liang)活(huo)性炭(tan)。