活性炭吸附氯化氫-燃料電池(chi)應用

　　活性炭(tan)吸(xi)附(fu)氯(lv)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)-燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)池的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)，在(zai)固體氧化(hua)(hua)物(wu)燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)池的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)中，氯(lv)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)和硫化(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)氣體會影響(xiang)電(dian)池的(de)(de)性能，因此非(fei)常必要(yao)的(de)(de)。使用(yong)(yong)吸(xi)附(fu)劑(ji)凈化(hua)(hua)氣體是一種非(fei)常適(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)方法。在(zai)本期中，我們對(dui)幾種活性炭(tan)、改性活性炭(tan)和其他(ta)吸(xi)附(fu)劑(ji)的(de)(de)吸(xi)附(fu)等吸(xi)附(fu)劑(ji)的(de)(de)吸(xi)附(fu)能力。氯(lv)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)和硫化(hua)(hua)氫(qing)(qing)用(yong)(yong)浸漬活性炭(tan)和金屬氧化(hua)(hua)物(wu)吸(xi)附(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。活性炭只能吸收氯化氫的一(yi)部分，所以我們(men)這次使用(yong)的活性(xing)炭(tan)是經過(guo)改性(xing)的。

　　活性炭吸附劑試(shi)驗試(shi)驗

　　兩種吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)物(wu)(wu)(wu)理(li)特(te)性(xing)：碳酸鉀浸漬活性(xing)炭和其他(ta)混合(he)物(wu)(wu)(wu)。硫化(hua)氫和氯化(hua)氫等高揮發性(xing)和有(you)害物(wu)(wu)(wu)質(zhi)只(zhi)(zhi)在(zai)(zai)很小程(cheng)度上吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)在(zai)(zai)活性(xing)炭上。因(yin)此，純物(wu)(wu)(wu)理(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)過程(cheng)是(shi)不可行的(de)。化(hua)學吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)需(xu)要去除這些污染物(wu)(wu)(wu)，比物(wu)(wu)(wu)理(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)強(qiang)得多。相互作(zuo)用是(shi)氣(qi)體(ti)(ti)和固體(ti)(ti)表面(mian)共存的(de)真正化(hua)學鍵。如果在(zai)(zai)有(you)利(li)的(de)溫度和壓力條(tiao)件下在(zai)(zai)所有(you)表面(mian)發生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)理(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)，化(hua)學吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)只(zhi)(zhi)發生(sheng)(sheng)在(zai)(zai)某(mou)些表面(mian)，只(zhi)(zhi)發生(sheng)(sheng)在(zai)(zai)這些表面(mian)沒(mei)有(you)其他(ta)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)物(wu)(wu)(wu)時。化(hua)學吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)停止，當吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)不再直接(jie)(jie)接(jie)(jie)觸表面(mian)時。因(yin)此，它是(shi)一個單層過程(cheng)。物(wu)(wu)(wu)理(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)和化(hua)學吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)通常同(tong)樣快。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)中的(de)速(su)率(lv)(lv)決定(ding)步驟不是(shi)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)本身。確(que)定(ding)活性(xing)炭孔(kong)隙(xi)周(zhou)圍顆粒(li)邊界層的(de)質(zhi)量傳遞和質(zhi)量傳遞形成速(su)率(lv)(lv)的(de)步驟。

　　為(wei)了分析氯化(hua)(hua)氫對(dui)(dui)活性炭(tan)吸附(fu)能(neng)力(li)的影響，使用100和1000ppmv氯化(hua)(hua)氫含量測試氣(qi)(qi)體(ti)與氮氣(qi)(qi)平衡。將(jiang)這些氣(qi)(qi)體(ti)混(hun)(hun)合(he)并(bing)裝瓶。混(hun)(hun)合(he)試驗氣(qi)(qi)體(ti)的相(xiang)對(dui)(dui)測量不確(que)定度(du)為(wei)3%。這意(yi)味著對(dui)(dui)于10000ppmv氯化(hua)(hua)氫氣(qi)(qi)體(ti)混(hun)(hun)合(he)物1000ppmv氯化(hua)(hua)氫氣(qi)(qi)體(ti)混(hun)(hun)合(he)物的準確(que)性為(wei)3和30ppmv。100ppmv氯化(hua)(hua)氫和200ppmv氣(qi)(qi)體(ti)混(hun)(hun)合(he)物硫(liu)化(hua)(hua)氫。

　　發現隨(sui)著(zhu)消耗量的(de)(de)增加，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)從(cong)飲(yin)用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)(chu)氡的(de)(de)吸(xi)附效(xiao)率降低。他們報告說，在(zai)水(shui)(shui)(shui)處理系統中(zhong)添加活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)色譜柱以去(qu)除(chu)(chu)氡。初始(shi)清除(chu)(chu)率為64%，連續一個月降至(zhi)20%。對(dui)(dui)不同類型活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)從(cong)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)(chu)中(zhong)級(ji)氡的(de)(de)比(bi)較研(yan)究。本研(yan)究對(dui)(dui)設計(ji)用(yong)(yong)于(yu)從(cong)供水(shui)(shui)(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)(chu)中(zhong)度氡濃度的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附系統有(you)用(yong)(yong)。

　　去除不(bu)同活(huo)性炭(tan)/水比氡的效率(lv)

　　顯示了三個重復實驗確定的(de)(de)(de)不同活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)(shui)(shui)比(bi)的(de)(de)(de)氡(dong)(dong)去除(chu)結果(guo)。從1:1000到(dao)4:1000活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)比(bi)例來(lai)看，從水(shui)(shui)(shui)中(zhong)去除(chu)氡(dong)(dong)有(you)更大的(de)(de)(de)增加。進(jin)一(yi)步增加活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)(shui)(shui)比(bi)緩慢影(ying)響(xiang)氡(dong)(dong)去除(chu)。對(dui)氡(dong)(dong)物理衰減的(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)氡(dong)(dong)值進(jin)行校正和去除(chu)。與其他類似的(de)(de)(de)研(yan)究結果(guo)一(yi)致。這些研(yan)究建議在水(shui)(shui)(shui)體積(ji)小的(de)(de)(de)情況下(xia)使(shi)用活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)，以便氡(dong)(dong)去除(chu)*少的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)。保持治療設施的(de)(de)(de)運行成(cheng)本盡(jin)可(ke)能低是非常重要的(de)(de)(de)。此外(wai)，使(shi)用活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)系統(tong)會導致碳(tan)過濾器(qi)被子pb-污染210(氡(dong)(dong)衍生物)。因此，活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)*終將成(cheng)為需(xu)要妥(tuo)善管理的(de)(de)(de)放射性(xing)(xing)廢物。

　　影響活性炭方法效率的因素

　　樣(yang)品(pin)(0.5、1、2、6、12、24小時(shi))的(de)(de)結果 表1中(zhong)。隨(sui)著接(jie)觸時(shi)間的(de)(de)增加(jia)，水中(zhong)存在(zai)的(de)(de)氡的(de)(de)相對(dui)(dui)量(liang)圖2所示的(de)(de)曲(qu)(qu)線進一步(bu)表示。圖中(zhong)上部曲(qu)(qu)線表示瓶中(zhong)氡的(de)(de)自然(ran)衰(shuai)變，不含任(ren)何(he)活(huo)性炭(tan)。這(zhe)(zhe)是為了減(jian)少氡濃度(du)的(de)(de)校正，而不是因為添加(jia)了任(ren)何(he)GAC。通(tong)過對(dui)(dui)這(zhe)(zhe)些曲(qu)(qu)線的(de)(de)比(bi)較，很明(ming)顯，在(zai)擴大(da)水量(liang)的(de)(de)同時(shi)，活(huo)性炭(tan)的(de)(de)吸附效果較差。接(jie)觸時(shi)間24小時(shi)后，每處(chu)理(li)體積(250、500、1000ml)與5克活(huo)性炭(tan)接(jie)觸的(de)(de)氡相對(dui)(dui)量(liang)分(fen)別為8%、19%和25%。物理(li)衰(shuai)減(jian)引起的(de)(de)氡減(jian)少后，這(zhe)(zhe)些值上升(sheng)到23%、33%和40%。

　　再生活(huo)性炭的效率

　　在150℃24小時內再次活(huo)化活(huo)性炭(tan)(tan)，重復使(shi)用(yong)不會影響其對氡(dong)的(de)吸附(fu)能(neng)力。8次再生或所謂活(huo)性炭(tan)(tan)再生，并(bing)以圖3所示(shi)的(de)一般方式測試氡(dong)吸附(fu)能(neng)力。對于每次再生，活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)吸附(fu)容量略(lve)有變化，但(dan)當(dang)重復使(shi)用(yong)幾次時，活(huo)性炭(tan)(tan)在從(cong)水中(zhong)去除的(de)氡(dong)中(zhong)仍然(ran)有效(xiao)。活(huo)性炭(tan)(tan)吸附(fu)容量大量消(xiao)耗(hao)。然(ran)而，應該注意(yi)的(de)是(shi)，活(huo)性炭(tan)(tan)積累了長(chang)壽命的(de)放(fang)射性，因(yin)此應該在重復使(shi)用(yong)后更換，因(yin)為它可以變得有害γ輻射源。

　　對(dui)活(huo)(huo)性炭(tan)過濾方(fang)法進行了測試。大約78%的富水(shui)用于人工去(qu)除(chu)氡(dong)。發現(xian)熱(re)量有(you)效地從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)。從(cong)保持在39℃水(shui)中(zhong)測量的氡(dong)度(du)(du)下(xia)，水(shui)中(zhong)測量的氡(dong)去(qu)除(chu)量達到76%左右。通過活(huo)(huo)性炭(tan)從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)，遵循(xun)*佳(jia)(jia)活(huo)(huo)化(hua)過程。*佳(jia)(jia)活(huo)(huo)化(hua)溫度(du)(du)為150℃，*佳(jia)(jia)活(huo)(huo)化(hua)時(shi)間為2小時(shi)。從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)所需的*佳(jia)(jia)活(huo)(huo)性炭(tan)量是處理水(shui)體積和水(shui)與(yu)活(huo)(huo)性炭(tan)接觸時(shi)間的函數。

　　*后(hou)，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)再生(sheng)可以重復使(shi)用。活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)過濾器中建立的(de)(de)放射(she)性(xing)(xing)(xing)(xing)是再生(sheng)過程的(de)(de)主要限制。由于特殊活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)過濾價格昂(ang)貴，建議使(shi)用少量活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)。