活性炭吸附氯化氫-燃(ran)料電(dian)池應用

　　活性(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)氯(lv)化氫(qing)-燃料(liao)電池的(de)(de)應用(yong)(yong)，在固體(ti)氧化物燃料(liao)電池的(de)(de)應用(yong)(yong)中(zhong)，氯(lv)化氫(qing)和硫化氫(qing)的(de)(de)氣體(ti)會影(ying)響電池的(de)(de)性(xing)能，因此非(fei)(fei)常(chang)必(bi)要的(de)(de)。使用(yong)(yong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑凈(jing)化氣體(ti)是(shi)一種非(fei)(fei)常(chang)適(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)方(fang)法。在本期(qi)中(zhong)，我(wo)們對(dui)幾種活性(xing)炭、改性(xing)活性(xing)炭和其他(ta)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)等吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能力。氯(lv)化氫(qing)和硫化氫(qing)用(yong)(yong)浸(jin)漬活性(xing)炭和金屬氧化物吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑去(qu)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(neng)吸收氯(lv)化氫的(de)一部分，所以我們這次使用(yong)的(de)活性(xing)炭是經過(guo)改(gai)性(xing)的(de)。

　　活性炭吸附劑試驗試驗

　　兩種(zhong)吸(xi)附劑(ji)的物(wu)(wu)(wu)理(li)特性：碳酸(suan)鉀浸漬活性炭(tan)(tan)和(he)其他(ta)混合物(wu)(wu)(wu)。硫化(hua)(hua)氫(qing)和(he)氯化(hua)(hua)氫(qing)等高揮發性和(he)有(you)害物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)只(zhi)在很小程度上吸(xi)附在活性炭(tan)(tan)上。因此，純(chun)物(wu)(wu)(wu)理(li)吸(xi)附過(guo)程是(shi)(shi)不可行(xing)的。化(hua)(hua)學(xue)吸(xi)附需要去除(chu)這些污染物(wu)(wu)(wu)，比物(wu)(wu)(wu)理(li)吸(xi)附強得多。相互作(zuo)用(yong)是(shi)(shi)氣體和(he)固體表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)共存的真(zhen)正化(hua)(hua)學(xue)鍵。如果在有(you)利的溫(wen)度和(he)壓力條件下在所有(you)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)發生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)理(li)吸(xi)附，化(hua)(hua)學(xue)吸(xi)附只(zhi)發生(sheng)(sheng)在某些表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)，只(zhi)發生(sheng)(sheng)在這些表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)沒有(you)其他(ta)吸(xi)附物(wu)(wu)(wu)時(shi)。化(hua)(hua)學(xue)吸(xi)附停止，當吸(xi)附不再(zai)直接(jie)(jie)接(jie)(jie)觸表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)時(shi)。因此，它是(shi)(shi)一個(ge)單層過(guo)程。物(wu)(wu)(wu)理(li)吸(xi)附和(he)化(hua)(hua)學(xue)吸(xi)附通常同樣快。吸(xi)附中的速率決定步(bu)驟不是(shi)(shi)吸(xi)附本(ben)身(shen)。確定活性炭(tan)(tan)孔隙周(zhou)圍顆(ke)粒(li)邊界(jie)層的質(zhi)(zhi)量傳遞和(he)質(zhi)(zhi)量傳遞形成速率的步(bu)驟。

　　為(wei)了分析氯(lv)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)對(dui)活性炭吸附能(neng)力(li)的影響，使用100和(he)1000ppmv氯(lv)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)含量測(ce)試氣(qi)體(ti)與氮氣(qi)平衡。將這(zhe)些氣(qi)體(ti)混(hun)(hun)(hun)合(he)并裝瓶。混(hun)(hun)(hun)合(he)試驗氣(qi)體(ti)的相對(dui)測(ce)量不確(que)定度為(wei)3%。這(zhe)意(yi)味著對(dui)于10000ppmv氯(lv)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)氣(qi)體(ti)混(hun)(hun)(hun)合(he)物1000ppmv氯(lv)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)氣(qi)體(ti)混(hun)(hun)(hun)合(he)物的準確(que)性為(wei)3和(he)30ppmv。100ppmv氯(lv)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)和(he)200ppmv氣(qi)體(ti)混(hun)(hun)(hun)合(he)物硫化(hua)(hua)氫(qing)(qing)。

　　發現隨(sui)著消(xiao)耗量的增加，活性炭(tan)從(cong)飲用(yong)水(shui)中(zhong)(zhong)去除(chu)(chu)(chu)氡(dong)的吸附效率(lv)(lv)降低。他們報告(gao)說，在水(shui)處理系統(tong)中(zhong)(zhong)添加活性炭(tan)色譜柱(zhu)以去除(chu)(chu)(chu)氡(dong)。初(chu)始清(qing)除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)為64%，連續一(yi)個月(yue)降至20%。對不(bu)同類型(xing)活性炭(tan)從(cong)水(shui)中(zhong)(zhong)去除(chu)(chu)(chu)中(zhong)(zhong)級(ji)氡(dong)的比(bi)較(jiao)研(yan)(yan)究。本(ben)研(yan)(yan)究對設(she)計用(yong)于(yu)從(cong)供水(shui)中(zhong)(zhong)去除(chu)(chu)(chu)中(zhong)(zhong)度(du)(du)氡(dong)濃度(du)(du)的活性炭(tan)吸附系統(tong)有(you)用(yong)。

　　去除不同活(huo)性炭/水比氡的(de)效(xiao)率(lv)

　　顯示了三個(ge)重復實驗(yan)確(que)定(ding)的不同活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)/水(shui)比的氡(dong)去(qu)(qu)除(chu)結(jie)果。從1:1000到4:1000活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)/水(shui)的比例(li)來看，從水(shui)中去(qu)(qu)除(chu)氡(dong)有更(geng)大(da)的增(zeng)加。進一(yi)步增(zeng)加活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)/水(shui)比緩(huan)慢影(ying)響氡(dong)去(qu)(qu)除(chu)。對(dui)氡(dong)物理(li)衰減的相對(dui)氡(dong)值進行(xing)(xing)校(xiao)正和去(qu)(qu)除(chu)。與(yu)其他類似的研究結(jie)果一(yi)致。這些(xie)研究建議在水(shui)體積小的情況(kuang)下使用(yong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)，以便氡(dong)去(qu)(qu)除(chu)*少的活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。保持治療設(she)施的運行(xing)(xing)成(cheng)本(ben)盡(jin)可(ke)能低(di)是非常重要(yao)的。此外，使用(yong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)系統(tong)會(hui)導致碳過濾(lv)器(qi)被子pb-污染210(氡(dong)衍生物)。因此，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)*終將成(cheng)為需(xu)要(yao)妥善管理(li)的放射性(xing)(xing)廢物。

　　影(ying)響活性炭方法效(xiao)率的因素

　　樣品(0.5、1、2、6、12、24小時(shi))的(de)(de)(de)結果 表1中(zhong)。隨(sui)著接觸(chu)時(shi)間的(de)(de)(de)增(zeng)加，水中(zhong)存在的(de)(de)(de)氡的(de)(de)(de)相對量(liang)圖(tu)2所示的(de)(de)(de)曲(qu)線進一步表示。圖(tu)中(zhong)上部曲(qu)線表示瓶中(zhong)氡的(de)(de)(de)自(zi)然衰變，不含(han)任何(he)活性(xing)(xing)炭。這是(shi)為(wei)(wei)了減少氡濃度的(de)(de)(de)校正(zheng)，而(er)不是(shi)因為(wei)(wei)添(tian)加了任何(he)GAC。通過對這些曲(qu)線的(de)(de)(de)比較，很明顯，在擴大水量(liang)的(de)(de)(de)同時(shi)，活性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)吸附效(xiao)果較差(cha)。接觸(chu)時(shi)間24小時(shi)后，每處(chu)理(li)體積(250、500、1000ml)與5克活性(xing)(xing)炭接觸(chu)的(de)(de)(de)氡相對量(liang)分別為(wei)(wei)8%、19%和(he)25%。物(wu)理(li)衰減引起的(de)(de)(de)氡減少后，這些值上升(sheng)到(dao)23%、33%和(he)40%。

　　再生活性炭的效率(lv)

　　在150℃24小時內再次(ci)活(huo)化(hua)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)，重復使用(yong)不會影響其對(dui)氡的吸(xi)附(fu)能力。8次(ci)再生或所謂活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)再生，并以(yi)圖3所示的一般方式測試氡吸(xi)附(fu)能力。對(dui)于每次(ci)再生，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的吸(xi)附(fu)容(rong)量(liang)略有(you)變化(hua)，但當重復使用(yong)幾次(ci)時，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)在從水中去(qu)除的氡中仍然有(you)效。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)容(rong)量(liang)大量(liang)消(xiao)耗。然而，應(ying)(ying)該注意的是，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)積(ji)累了長(chang)壽命的放射性(xing)(xing)(xing)，因此應(ying)(ying)該在重復使用(yong)后更換(huan)，因為它(ta)可(ke)以(yi)變得有(you)害(hai)γ輻射源。

　　對活(huo)性炭過濾方法進行了(le)測試。大(da)約78%的(de)(de)富(fu)水(shui)用于人工去除氡(dong)。發現(xian)熱量有效地從水(shui)中(zhong)去除氡(dong)。從保持在39℃水(shui)中(zhong)測量的(de)(de)氡(dong)度(du)下(xia)，水(shui)中(zhong)測量的(de)(de)氡(dong)去除量達到76%左右。通過活(huo)性炭從水(shui)中(zhong)去除氡(dong)，遵循*佳(jia)(jia)(jia)活(huo)化(hua)過程。*佳(jia)(jia)(jia)活(huo)化(hua)溫度(du)為150℃，*佳(jia)(jia)(jia)活(huo)化(hua)時(shi)間為2小時(shi)。從水(shui)中(zhong)去除氡(dong)所需的(de)(de)*佳(jia)(jia)(jia)活(huo)性炭量是(shi)處理水(shui)體積和水(shui)與活(huo)性炭接觸時(shi)間的(de)(de)函數。

　　*后(hou)，活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)再生可以重復使(shi)用(yong)。活(huo)性(xing)炭(tan)過(guo)濾器中建(jian)立(li)的(de)(de)放(fang)射(she)性(xing)是再生過(guo)程的(de)(de)主要(yao)限制(zhi)。由于特殊活(huo)性(xing)炭(tan)過(guo)濾價格昂(ang)貴，建(jian)議使(shi)用(yong)少量活(huo)性(xing)炭(tan)。