活(huo)性炭吸附氯化氫(qing)-燃料電池應用

　　活性(xing)炭吸(xi)附(fu)(fu)氯(lv)化(hua)氫(qing)(qing)-燃料(liao)電(dian)池的(de)應用，在固體氧化(hua)物燃料(liao)電(dian)池的(de)應用中，氯(lv)化(hua)氫(qing)(qing)和(he)硫化(hua)氫(qing)(qing)的(de)氣體會影響(xiang)電(dian)池的(de)性(xing)能，因此非(fei)常必要(yao)的(de)。使用吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)凈(jing)化(hua)氣體是一種非(fei)常適用的(de)方法(fa)。在本期中，我們對(dui)幾(ji)種活性(xing)炭、改性(xing)活性(xing)炭和(he)其他吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)等吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)能力(li)。氯(lv)化(hua)氫(qing)(qing)和(he)硫化(hua)氫(qing)(qing)用浸漬活性(xing)炭和(he)金屬氧化(hua)物吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)去除(chu)。

　　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(de)一部分(fen)，所以我(wo)們這次(ci)使(shi)用(yong)的(de)活性炭是經過改性的(de)。

　　活性炭吸附劑試驗(yan)試驗(yan)

　　兩種吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的(de)物(wu)理特性：碳酸鉀浸(jin)漬(zi)活(huo)性炭和(he)(he)其(qi)他(ta)混(hun)合物(wu)。硫化(hua)氫(qing)和(he)(he)氯化(hua)氫(qing)等(deng)高揮發(fa)性和(he)(he)有害(hai)物(wu)質(zhi)只在(zai)很(hen)小(xiao)程度(du)上(shang)吸(xi)附(fu)(fu)在(zai)活(huo)性炭上(shang)。因(yin)此，純物(wu)理吸(xi)附(fu)(fu)過程是不可行的(de)。化(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)需要去除這些(xie)(xie)污染物(wu)，比(bi)物(wu)理吸(xi)附(fu)(fu)強得多。相(xiang)互作用是氣體(ti)和(he)(he)固體(ti)表(biao)(biao)面共存(cun)的(de)真正化(hua)學鍵。如果在(zai)有利(li)的(de)溫(wen)度(du)和(he)(he)壓力條(tiao)件下(xia)在(zai)所有表(biao)(biao)面發(fa)生(sheng)物(wu)理吸(xi)附(fu)(fu)，化(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)只發(fa)生(sheng)在(zai)某(mou)些(xie)(xie)表(biao)(biao)面，只發(fa)生(sheng)在(zai)這些(xie)(xie)表(biao)(biao)面沒有其(qi)他(ta)吸(xi)附(fu)(fu)物(wu)時。化(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)停止，當吸(xi)附(fu)(fu)不再直接(jie)接(jie)觸表(biao)(biao)面時。因(yin)此，它是一個單層過程。物(wu)理吸(xi)附(fu)(fu)和(he)(he)化(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)通常同樣快。吸(xi)附(fu)(fu)中的(de)速率(lv)決定(ding)步(bu)驟不是吸(xi)附(fu)(fu)本身。確定(ding)活(huo)性炭孔隙周圍(wei)顆粒邊界層的(de)質(zhi)量傳遞和(he)(he)質(zhi)量傳遞形成速率(lv)的(de)步(bu)驟。

　　為了分(fen)析氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)氫(qing)對(dui)活性炭吸附能力的(de)(de)影響(xiang)，使(shi)用100和1000ppmv氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)氫(qing)含量測試氣(qi)體(ti)與氮氣(qi)平衡。將這些氣(qi)體(ti)混合(he)并(bing)裝瓶。混合(he)試驗氣(qi)體(ti)的(de)(de)相(xiang)對(dui)測量不確(que)定度為3%。這意味著(zhu)對(dui)于10000ppmv氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)氫(qing)氣(qi)體(ti)混合(he)物(wu)1000ppmv氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)氫(qing)氣(qi)體(ti)混合(he)物(wu)的(de)(de)準確(que)性為3和30ppmv。100ppmv氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)氫(qing)和200ppmv氣(qi)體(ti)混合(he)物(wu)硫化(hua)(hua)氫(qing)。

　　發現隨(sui)著消耗量的(de)增(zeng)加，活(huo)性炭從(cong)飲用(yong)水(shui)中去除氡的(de)吸(xi)附(fu)效率降低。他們報告說，在水(shui)處理系(xi)統中添(tian)加活(huo)性炭色(se)譜柱(zhu)以去除氡。初(chu)始清(qing)除率為64%，連續一個月降至(zhi)20%。對不同類型活(huo)性炭從(cong)水(shui)中去除中級氡的(de)比較研究(jiu)。本研究(jiu)對設計用(yong)于從(cong)供水(shui)中去除中度氡濃度的(de)活(huo)性炭吸(xi)附(fu)系(xi)統有用(yong)。

　　去除不同活性炭/水比氡(dong)的效率(lv)

　　顯(xian)示了(le)三個重復(fu)實驗確定的(de)(de)(de)不同活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)/水比(bi)的(de)(de)(de)氡(dong)去(qu)除(chu)結果。從(cong)1:1000到4:1000活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)/水的(de)(de)(de)比(bi)例來(lai)看(kan)，從(cong)水中去(qu)除(chu)氡(dong)有更大的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。進(jin)一步增(zeng)(zeng)加活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)/水比(bi)緩慢影(ying)響(xiang)氡(dong)去(qu)除(chu)。對(dui)(dui)氡(dong)物理衰減的(de)(de)(de)相對(dui)(dui)氡(dong)值進(jin)行校正和去(qu)除(chu)。與其他類似的(de)(de)(de)研究結果一致。這些研究建議在(zai)水體積小(xiao)的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)使用活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)，以便氡(dong)去(qu)除(chu)*少的(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。保持治(zhi)療設(she)施的(de)(de)(de)運行成(cheng)本(ben)盡可能(neng)低是非(fei)常重要的(de)(de)(de)。此外，使用活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)系統會(hui)導致碳(tan)過濾器被(bei)子pb-污染210(氡(dong)衍生物)。因此，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)*終將成(cheng)為需要妥善(shan)管(guan)理的(de)(de)(de)放射性(xing)廢物。

　　影(ying)響活性炭方法(fa)效率的因素

　　樣(yang)品(0.5、1、2、6、12、24小(xiao)時)的結果 表(biao)(biao)1中(zhong)。隨(sui)著接觸(chu)時間的增加，水中(zhong)存在的氡(dong)(dong)的相對(dui)量(liang)(liang)圖(tu)2所示(shi)的曲線進一步表(biao)(biao)示(shi)。圖(tu)中(zhong)上部曲線表(biao)(biao)示(shi)瓶(ping)中(zhong)氡(dong)(dong)的自然(ran)衰變(bian)，不含任(ren)何活性炭。這是為(wei)(wei)了減(jian)少氡(dong)(dong)濃度的校正，而不是因為(wei)(wei)添加了任(ren)何GAC。通過(guo)對(dui)這些曲線的比較，很(hen)明顯，在擴大水量(liang)(liang)的同時，活性炭的吸附效果較差。接觸(chu)時間24小(xiao)時后，每處理(li)體積(ji)(250、500、1000ml)與5克(ke)活性炭接觸(chu)的氡(dong)(dong)相對(dui)量(liang)(liang)分別為(wei)(wei)8%、19%和(he)(he)25%。物理(li)衰減(jian)引起的氡(dong)(dong)減(jian)少后，這些值(zhi)上升到23%、33%和(he)(he)40%。

　　再生活性(xing)炭(tan)的(de)效率

　　在(zai)150℃24小時內再次活化活性炭(tan)，重復(fu)使用不會影響其對氡(dong)的(de)吸附(fu)(fu)能力。8次再生(sheng)或(huo)所謂活性炭(tan)再生(sheng)，并以(yi)圖(tu)3所示的(de)一般方式測試(shi)氡(dong)吸附(fu)(fu)能力。對于(yu)每次再生(sheng)，活性炭(tan)的(de)吸附(fu)(fu)容量略有(you)變化，但當重復(fu)使用幾次時，活性炭(tan)在(zai)從(cong)水中去(qu)除的(de)氡(dong)中仍然(ran)有(you)效。活性炭(tan)吸附(fu)(fu)容量大量消耗。然(ran)而，應該(gai)注意的(de)是，活性炭(tan)積累了長壽(shou)命的(de)放射性，因此(ci)應該(gai)在(zai)重復(fu)使用后更(geng)換，因為它可(ke)以(yi)變得(de)有(you)害γ輻(fu)射源。

　　對活性炭(tan)過(guo)濾方法進行了測試。大(da)約78%的(de)(de)富水用(yong)于人工去(qu)(qu)除(chu)(chu)氡(dong)(dong)(dong)。發現(xian)熱量有(you)效(xiao)地從(cong)(cong)水中去(qu)(qu)除(chu)(chu)氡(dong)(dong)(dong)。從(cong)(cong)保(bao)持在39℃水中測量的(de)(de)氡(dong)(dong)(dong)度下，水中測量的(de)(de)氡(dong)(dong)(dong)去(qu)(qu)除(chu)(chu)量達到(dao)76%左右。通過(guo)活性炭(tan)從(cong)(cong)水中去(qu)(qu)除(chu)(chu)氡(dong)(dong)(dong)，遵循*佳(jia)活化(hua)過(guo)程。*佳(jia)活化(hua)溫度為150℃，*佳(jia)活化(hua)時(shi)間(jian)為2小時(shi)。從(cong)(cong)水中去(qu)(qu)除(chu)(chu)氡(dong)(dong)(dong)所需的(de)(de)*佳(jia)活性炭(tan)量是(shi)處理水體(ti)積和水與活性炭(tan)接觸時(shi)間(jian)的(de)(de)函數。

　　*后，活(huo)性(xing)炭的(de)再(zai)生可以(yi)重復(fu)使(shi)用。活(huo)性(xing)炭過濾(lv)器中建立的(de)放射性(xing)是再(zai)生過程的(de)主要限(xian)制。由于特殊活(huo)性(xing)炭過濾(lv)價格昂(ang)貴，建議使(shi)用少(shao)量活(huo)性(xing)炭。