活性炭(tan)吸附氯(lv)化氫-燃(ran)料電池應用(yong)

　　活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附氯化(hua)氫(qing)-燃料(liao)電池(chi)的(de)(de)應用(yong)，在固體(ti)氧化(hua)物燃料(liao)電池(chi)的(de)(de)應用(yong)中，氯化(hua)氫(qing)和硫化(hua)氫(qing)的(de)(de)氣體(ti)會影響電池(chi)的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)，因此非常必要的(de)(de)。使(shi)用(yong)吸(xi)(xi)附劑凈化(hua)氣體(ti)是一種非常適用(yong)的(de)(de)方法。在本期中，我們對幾種活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)、改性(xing)(xing)(xing)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)和其他吸(xi)(xi)附劑的(de)(de)吸(xi)(xi)附等吸(xi)(xi)附劑的(de)(de)吸(xi)(xi)附能(neng)力。氯化(hua)氫(qing)和硫化(hua)氫(qing)用(yong)浸漬活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)和金屬氧化(hua)物吸(xi)(xi)附劑去除。

　　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(shou)氯(lv)化氫的(de)(de)一(yi)部分，所以我們這次使用的(de)(de)活性(xing)炭(tan)是經過改性(xing)的(de)(de)。

　　活性炭吸附劑試驗(yan)試驗(yan)

　　兩種吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑的(de)物(wu)理特(te)性(xing)(xing)(xing)：碳酸鉀浸漬(zi)活性(xing)(xing)(xing)炭和(he)其他(ta)混合物(wu)。硫化(hua)(hua)氫和(he)氯化(hua)(hua)氫等高揮發(fa)性(xing)(xing)(xing)和(he)有(you)害物(wu)質(zhi)只(zhi)(zhi)在很(hen)小程度(du)上(shang)(shang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)在活性(xing)(xing)(xing)炭上(shang)(shang)。因此，純物(wu)理吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)過程是不(bu)可行的(de)。化(hua)(hua)學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)需要去除這些污染物(wu)，比物(wu)理吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)強得多。相(xiang)互作(zuo)用是氣體和(he)固體表(biao)面共存的(de)真(zhen)正化(hua)(hua)學(xue)(xue)鍵(jian)。如(ru)果在有(you)利的(de)溫度(du)和(he)壓(ya)力條件下在所有(you)表(biao)面發(fa)生物(wu)理吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)，化(hua)(hua)學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)只(zhi)(zhi)發(fa)生在某(mou)些表(biao)面，只(zhi)(zhi)發(fa)生在這些表(biao)面沒有(you)其他(ta)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)物(wu)時。化(hua)(hua)學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)停止(zhi)，當吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)不(bu)再直接接觸表(biao)面時。因此，它是一個單層過程。物(wu)理吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)和(he)化(hua)(hua)學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)通常同樣快(kuai)。吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)中(zhong)的(de)速(su)率決定步驟(zou)不(bu)是吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)本身。確定活性(xing)(xing)(xing)炭孔隙周圍顆粒邊界(jie)層的(de)質(zhi)量傳遞和(he)質(zhi)量傳遞形(xing)成速(su)率的(de)步驟(zou)。

　　為(wei)(wei)了分析氯化氫(qing)(qing)對活(huo)性炭(tan)吸附能力的影響，使用(yong)100和(he)1000ppmv氯化氫(qing)(qing)含(han)量測(ce)試氣體(ti)與氮氣平(ping)衡。將這(zhe)些氣體(ti)混合并裝(zhuang)瓶。混合試驗氣體(ti)的相對測(ce)量不確定(ding)度(du)為(wei)(wei)3%。這(zhe)意味著對于(yu)10000ppmv氯化氫(qing)(qing)氣體(ti)混合物1000ppmv氯化氫(qing)(qing)氣體(ti)混合物的準確性為(wei)(wei)3和(he)30ppmv。100ppmv氯化氫(qing)(qing)和(he)200ppmv氣體(ti)混合物硫(liu)化氫(qing)(qing)。

　　發現隨著消耗(hao)量的(de)增加(jia)，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)從(cong)飲用水(shui)中去(qu)除(chu)(chu)氡(dong)的(de)吸附效率降低(di)。他(ta)們(men)報告說，在水(shui)處理系(xi)(xi)統中添加(jia)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)色(se)譜柱以(yi)去(qu)除(chu)(chu)氡(dong)。初(chu)始清除(chu)(chu)率為64%，連(lian)續一(yi)個月降至20%。對(dui)(dui)不同(tong)類型活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)從(cong)水(shui)中去(qu)除(chu)(chu)中級氡(dong)的(de)比較研究(jiu)。本研究(jiu)對(dui)(dui)設計用于從(cong)供(gong)水(shui)中去(qu)除(chu)(chu)中度氡(dong)濃(nong)度的(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸附系(xi)(xi)統有用。

　　去除(chu)不同(tong)活性炭/水比(bi)氡的效率

　　顯示了三個重(zhong)復實驗確定的(de)(de)(de)不(bu)同活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)比(bi)的(de)(de)(de)氡(dong)(dong)(dong)去(qu)除(chu)(chu)結果(guo)。從1:1000到4:1000活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)的(de)(de)(de)比(bi)例來看，從水(shui)中去(qu)除(chu)(chu)氡(dong)(dong)(dong)有更大的(de)(de)(de)增(zeng)加。進(jin)一步增(zeng)加活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)比(bi)緩慢影響氡(dong)(dong)(dong)去(qu)除(chu)(chu)。對氡(dong)(dong)(dong)物(wu)理衰減(jian)的(de)(de)(de)相對氡(dong)(dong)(dong)值進(jin)行校正(zheng)和去(qu)除(chu)(chu)。與其他類似的(de)(de)(de)研究(jiu)結果(guo)一致。這些(xie)研究(jiu)建(jian)議在水(shui)體積小(xiao)的(de)(de)(de)情況下使(shi)用活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)，以便(bian)氡(dong)(dong)(dong)去(qu)除(chu)(chu)*少的(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。保持治療設施的(de)(de)(de)運(yun)行成本盡(jin)可能低是(shi)非常重(zhong)要的(de)(de)(de)。此(ci)外(wai)，使(shi)用活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)系(xi)統(tong)會(hui)導致碳過濾器(qi)被(bei)子(zi)pb-污染210(氡(dong)(dong)(dong)衍生物(wu))。因此(ci)，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)*終將成為需要妥善管理的(de)(de)(de)放射性(xing)廢(fei)物(wu)。

　　影(ying)響活性炭方法(fa)效率的因素

　　樣(yang)品(pin)(0.5、1、2、6、12、24小時(shi)(shi))的(de)(de)結(jie)果 表(biao)(biao)1中(zhong)(zhong)。隨著接(jie)觸時(shi)(shi)間的(de)(de)增加，水中(zhong)(zhong)存在的(de)(de)氡(dong)的(de)(de)相(xiang)對(dui)量圖(tu)2所示(shi)的(de)(de)曲線進(jin)一(yi)步(bu)表(biao)(biao)示(shi)。圖(tu)中(zhong)(zhong)上部(bu)曲線表(biao)(biao)示(shi)瓶中(zhong)(zhong)氡(dong)的(de)(de)自然衰變(bian)，不含任何活性炭(tan)。這(zhe)(zhe)是為(wei)(wei)了(le)減(jian)少氡(dong)濃(nong)度的(de)(de)校正，而不是因為(wei)(wei)添加了(le)任何GAC。通(tong)過對(dui)這(zhe)(zhe)些(xie)曲線的(de)(de)比較，很明(ming)顯，在擴(kuo)大(da)水量的(de)(de)同時(shi)(shi)，活性炭(tan)的(de)(de)吸附效(xiao)果較差。接(jie)觸時(shi)(shi)間24小時(shi)(shi)后，每處理體積(ji)(250、500、1000ml)與(yu)5克活性炭(tan)接(jie)觸的(de)(de)氡(dong)相(xiang)對(dui)量分別為(wei)(wei)8%、19%和(he)25%。物理衰減(jian)引起的(de)(de)氡(dong)減(jian)少后，這(zhe)(zhe)些(xie)值(zhi)上升到23%、33%和(he)40%。

　　再生(sheng)活性炭(tan)的效率

　　在150℃24小時內再(zai)次活(huo)化活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)，重復(fu)使用(yong)不會影響其對(dui)氡的(de)(de)吸(xi)附能力(li)。8次再(zai)生或所謂活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)再(zai)生，并(bing)以圖3所示的(de)(de)一般方式測試氡吸(xi)附能力(li)。對(dui)于每次再(zai)生，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)吸(xi)附容量(liang)略有(you)變化，但當重復(fu)使用(yong)幾次時，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)在從水(shui)中(zhong)去除的(de)(de)氡中(zhong)仍然有(you)效。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附容量(liang)大量(liang)消(xiao)耗。然而，應該注意的(de)(de)是，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)積累了長(chang)壽命的(de)(de)放射(she)性(xing)(xing)，因此應該在重復(fu)使用(yong)后(hou)更換，因為(wei)它可以變得有(you)害γ輻射(she)源。

　　對活(huo)性(xing)炭(tan)過(guo)(guo)濾方法進(jin)行了測(ce)試。大(da)約78%的(de)(de)富水(shui)(shui)用于人工(gong)去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)。發現熱量(liang)(liang)(liang)有效地(di)從(cong)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)。從(cong)保(bao)持在39℃水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)測(ce)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)氡(dong)(dong)度下，水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)測(ce)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)氡(dong)(dong)去(qu)除(chu)量(liang)(liang)(liang)達到76%左(zuo)右。通(tong)過(guo)(guo)活(huo)性(xing)炭(tan)從(cong)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)，遵(zun)循*佳(jia)活(huo)化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)。*佳(jia)活(huo)化(hua)溫(wen)度為(wei)150℃，*佳(jia)活(huo)化(hua)時(shi)間為(wei)2小時(shi)。從(cong)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)所需(xu)的(de)(de)*佳(jia)活(huo)性(xing)炭(tan)量(liang)(liang)(liang)是(shi)處(chu)理(li)水(shui)(shui)體(ti)積(ji)和水(shui)(shui)與活(huo)性(xing)炭(tan)接(jie)觸時(shi)間的(de)(de)函數。

　　*后，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭的再生可以重復使(shi)用。活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭過濾(lv)器中(zhong)建立的放射(she)性(xing)是再生過程的主要(yao)限制。由于特(te)殊活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭過濾(lv)價(jia)格(ge)昂貴(gui)，建議使(shi)用少量活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭。