活性炭吸(xi)附氯化氫(qing)-燃料電池(chi)應用

　　活性(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)氯化(hua)氫(qing)-燃料(liao)電池(chi)的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)，在(zai)固體氧(yang)化(hua)物(wu)燃料(liao)電池(chi)的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)中(zhong)，氯化(hua)氫(qing)和(he)硫化(hua)氫(qing)的(de)(de)氣(qi)體會影(ying)響(xiang)電池(chi)的(de)(de)性(xing)(xing)能，因此非常必要的(de)(de)。使用(yong)(yong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑凈化(hua)氣(qi)體是一(yi)種(zhong)(zhong)非常適(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)方法。在(zai)本期中(zhong)，我們對幾(ji)種(zhong)(zhong)活性(xing)(xing)炭、改性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭和(he)其他吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)等吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能力。氯化(hua)氫(qing)和(he)硫化(hua)氫(qing)用(yong)(yong)浸漬(zi)活性(xing)(xing)炭和(he)金屬氧(yang)化(hua)物(wu)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)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(zhi)能吸收氯化(hua)氫的一(yi)部(bu)分(fen)，所以我們這次使用的活性炭是經過改性的。

　　活性(xing)炭吸附劑試驗(yan)試驗(yan)

　　兩(liang)種吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)物理(li)特(te)性(xing)：碳酸鉀浸漬活(huo)性(xing)炭(tan)和(he)(he)其他(ta)混合物。硫化(hua)氫和(he)(he)氯(lv)化(hua)氫等高揮發性(xing)和(he)(he)有害(hai)物質只在(zai)很小程(cheng)度上吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)在(zai)活(huo)性(xing)炭(tan)上。因此，純物理(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)過程(cheng)是(shi)不可(ke)行的(de)(de)。化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)需要去(qu)除這些污染物，比物理(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)強得多。相(xiang)互(hu)作用是(shi)氣體和(he)(he)固體表面(mian)共存的(de)(de)真正化(hua)學鍵。如(ru)果在(zai)有利的(de)(de)溫(wen)度和(he)(he)壓力條件下在(zai)所有表面(mian)發生(sheng)物理(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)，化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)只發生(sheng)在(zai)某些表面(mian)，只發生(sheng)在(zai)這些表面(mian)沒有其他(ta)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)物時。化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)停止，當(dang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)不再直接接觸表面(mian)時。因此，它是(shi)一(yi)個單(dan)層過程(cheng)。物理(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)和(he)(he)化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)通(tong)常同(tong)樣快。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)中的(de)(de)速率(lv)決定(ding)(ding)步驟(zou)(zou)不是(shi)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)本身。確定(ding)(ding)活(huo)性(xing)炭(tan)孔(kong)隙周(zhou)圍顆粒(li)邊界層的(de)(de)質量傳遞(di)(di)和(he)(he)質量傳遞(di)(di)形成速率(lv)的(de)(de)步驟(zou)(zou)。

　　為(wei)(wei)了(le)分析氯化氫(qing)(qing)對活性炭吸附能力的(de)影響，使(shi)用(yong)100和(he)1000ppmv氯化氫(qing)(qing)含量(liang)測試氣(qi)(qi)體(ti)與氮氣(qi)(qi)平衡。將這些氣(qi)(qi)體(ti)混合(he)(he)并裝瓶。混合(he)(he)試驗(yan)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)相對測量(liang)不(bu)確定度為(wei)(wei)3%。這意味著對于(yu)10000ppmv氯化氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)體(ti)混合(he)(he)物(wu)1000ppmv氯化氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)體(ti)混合(he)(he)物(wu)的(de)準確性為(wei)(wei)3和(he)30ppmv。100ppmv氯化氫(qing)(qing)和(he)200ppmv氣(qi)(qi)體(ti)混合(he)(he)物(wu)硫(liu)化氫(qing)(qing)。

　　發現隨著消耗(hao)量的增加，活性炭(tan)從(cong)(cong)飲用(yong)水中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)的吸附(fu)效率降低(di)。他們報告說(shuo)，在(zai)水處理系統中(zhong)(zhong)添加活性炭(tan)色譜(pu)柱以(yi)去(qu)除(chu)氡(dong)。初(chu)始清除(chu)率為64%，連續(xu)一個(ge)月降至20%。對(dui)不同(tong)類(lei)型活性炭(tan)從(cong)(cong)水中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)中(zhong)(zhong)級氡(dong)的比(bi)較研究。本研究對(dui)設計用(yong)于從(cong)(cong)供水中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)中(zhong)(zhong)度氡(dong)濃度的活性炭(tan)吸附(fu)系統有用(yong)。

　　去除不(bu)同(tong)活(huo)性炭/水比氡的效率

　　顯示了三個(ge)重復(fu)實驗確定的(de)(de)不同活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)/水比的(de)(de)氡去除(chu)結果(guo)。從(cong)1:1000到4:1000活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)/水的(de)(de)比例(li)來看，從(cong)水中去除(chu)氡有更大的(de)(de)增(zeng)加(jia)。進一(yi)(yi)步增(zeng)加(jia)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)/水比緩慢(man)影響(xiang)氡去除(chu)。對氡物(wu)理衰減(jian)的(de)(de)相對氡值進行(xing)校正(zheng)和去除(chu)。與其他類(lei)似的(de)(de)研(yan)究(jiu)結果(guo)一(yi)(yi)致。這些研(yan)究(jiu)建議在水體(ti)積小的(de)(de)情(qing)況下使(shi)(shi)用(yong)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，以便(bian)氡去除(chu)*少的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)。保(bao)持治療設施的(de)(de)運行(xing)成(cheng)本盡可能低(di)是(shi)非常(chang)重要的(de)(de)。此(ci)外(wai)，使(shi)(shi)用(yong)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)系(xi)統會導致碳過濾(lv)器被子(zi)pb-污染(ran)210(氡衍生(sheng)物(wu))。因(yin)此(ci)，活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)*終將成(cheng)為需(xu)要妥善管理的(de)(de)放射性(xing)(xing)廢(fei)物(wu)。

　　影響活(huo)性炭方法(fa)效率的因素

　　樣品(0.5、1、2、6、12、24小(xiao)時(shi))的結(jie)果(guo) 表(biao)1中(zhong)。隨著接觸時(shi)間的增加(jia)(jia)，水(shui)中(zhong)存在的氡(dong)的相(xiang)對(dui)量圖2所示(shi)的曲(qu)線進一步表(biao)示(shi)。圖中(zhong)上(shang)部(bu)曲(qu)線表(biao)示(shi)瓶中(zhong)氡(dong)的自然衰(shuai)變，不含任(ren)何活(huo)性(xing)(xing)炭。這是為(wei)了減少氡(dong)濃度的校正，而不是因(yin)為(wei)添加(jia)(jia)了任(ren)何GAC。通過對(dui)這些曲(qu)線的比較(jiao)，很明顯，在擴大水(shui)量的同時(shi)，活(huo)性(xing)(xing)炭的吸(xi)附效果(guo)較(jiao)差。接觸時(shi)間24小(xiao)時(shi)后，每處理體積(250、500、1000ml)與5克活(huo)性(xing)(xing)炭接觸的氡(dong)相(xiang)對(dui)量分別(bie)為(wei)8%、19%和25%。物理衰(shuai)減引起的氡(dong)減少后，這些值(zhi)上(shang)升(sheng)到23%、33%和40%。

　　再生(sheng)活性炭(tan)的效(xiao)率

　　在(zai)150℃24小時內再次(ci)活(huo)化(hua)活(huo)性(xing)炭，重復使用不(bu)會影響其對氡的(de)吸(xi)(xi)附能力。8次(ci)再生或所謂活(huo)性(xing)炭再生，并(bing)以圖3所示的(de)一般(ban)方式(shi)測試氡吸(xi)(xi)附能力。對于每次(ci)再生，活(huo)性(xing)炭的(de)吸(xi)(xi)附容量略(lve)有變(bian)化(hua)，但當(dang)重復使用幾(ji)次(ci)時，活(huo)性(xing)炭在(zai)從水中(zhong)去除的(de)氡中(zhong)仍然(ran)有效。活(huo)性(xing)炭吸(xi)(xi)附容量大(da)量消耗。然(ran)而，應(ying)該(gai)注(zhu)意(yi)的(de)是，活(huo)性(xing)炭積累(lei)了長壽命的(de)放(fang)射性(xing)，因此應(ying)該(gai)在(zai)重復使用后(hou)更換，因為它(ta)可以變(bian)得有害γ輻射源(yuan)。

　　對活(huo)性(xing)炭過濾(lv)方法進行了測(ce)(ce)試。大約78%的富水(shui)用于(yu)人工去(qu)(qu)除(chu)氡(dong)(dong)。發現熱(re)量(liang)有效地從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)(qu)除(chu)氡(dong)(dong)。從(cong)保持(chi)在39℃水(shui)中(zhong)測(ce)(ce)量(liang)的氡(dong)(dong)度(du)下，水(shui)中(zhong)測(ce)(ce)量(liang)的氡(dong)(dong)去(qu)(qu)除(chu)量(liang)達到76%左右。通過活(huo)性(xing)炭從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)(qu)除(chu)氡(dong)(dong)，遵循(xun)*佳活(huo)化(hua)過程。*佳活(huo)化(hua)溫(wen)度(du)為(wei)150℃，*佳活(huo)化(hua)時間為(wei)2小(xiao)時。從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)(qu)除(chu)氡(dong)(dong)所需的*佳活(huo)性(xing)炭量(liang)是處理水(shui)體積和水(shui)與(yu)活(huo)性(xing)炭接觸時間的函數。

　　*后，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)再(zai)生可以(yi)重復使(shi)(shi)用。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過(guo)濾器中建立的(de)放射性(xing)是再(zai)生過(guo)程的(de)主要限制。由于(yu)特殊(shu)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過(guo)濾價格昂貴，建議使(shi)(shi)用少量(liang)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。