活性炭吸(xi)附(fu)氯化(hua)氫(qing)-燃(ran)料電池應用

　　活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)氯化(hua)(hua)氫-燃(ran)料電(dian)池的(de)(de)應用(yong)，在固體(ti)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物燃(ran)料電(dian)池的(de)(de)應用(yong)中，氯化(hua)(hua)氫和(he)硫化(hua)(hua)氫的(de)(de)氣體(ti)會影響電(dian)池的(de)(de)性(xing)能，因此非常必要的(de)(de)。使用(yong)吸(xi)附(fu)劑(ji)凈化(hua)(hua)氣體(ti)是一種非常適用(yong)的(de)(de)方法。在本期中，我們(men)對幾種活(huo)性(xing)炭(tan)、改性(xing)活(huo)性(xing)炭(tan)和(he)其(qi)他(ta)吸(xi)附(fu)劑(ji)的(de)(de)吸(xi)附(fu)等(deng)吸(xi)附(fu)劑(ji)的(de)(de)吸(xi)附(fu)能力。氯化(hua)(hua)氫和(he)硫化(hua)(hua)氫用(yong)浸漬活(huo)性(xing)炭(tan)和(he)金屬(shu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物吸(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(neng)吸收氯化氫的(de)一部分，所以我(wo)們這次使用的(de)活(huo)性(xing)炭是經過改性(xing)的(de)。

　　活(huo)性炭吸附(fu)劑試(shi)驗(yan)試(shi)驗(yan)

　　兩(liang)種(zhong)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)(li)特性(xing)(xing)(xing)(xing)：碳(tan)酸鉀(jia)浸漬活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭和(he)(he)(he)其他(ta)混合物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)。硫(liu)化氫(qing)和(he)(he)(he)氯化氫(qing)等高揮發(fa)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)(he)有(you)(you)害物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)只在(zai)(zai)很小(xiao)程(cheng)度上吸(xi)(xi)附(fu)在(zai)(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭上。因此，純(chun)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)附(fu)過程(cheng)是(shi)不(bu)可行(xing)的(de)(de)。化學(xue)吸(xi)(xi)附(fu)需要去(qu)除這些污染物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)，比物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)附(fu)強得多。相互作用是(shi)氣體(ti)和(he)(he)(he)固(gu)體(ti)表面(mian)(mian)共存的(de)(de)真正(zheng)化學(xue)鍵。如果在(zai)(zai)有(you)(you)利的(de)(de)溫度和(he)(he)(he)壓力條(tiao)件下(xia)在(zai)(zai)所有(you)(you)表面(mian)(mian)發(fa)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)附(fu)，化學(xue)吸(xi)(xi)附(fu)只發(fa)生(sheng)在(zai)(zai)某(mou)些表面(mian)(mian)，只發(fa)生(sheng)在(zai)(zai)這些表面(mian)(mian)沒有(you)(you)其他(ta)吸(xi)(xi)附(fu)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)時(shi)。化學(xue)吸(xi)(xi)附(fu)停止，當吸(xi)(xi)附(fu)不(bu)再直接(jie)接(jie)觸表面(mian)(mian)時(shi)。因此，它是(shi)一個單層過程(cheng)。物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)附(fu)和(he)(he)(he)化學(xue)吸(xi)(xi)附(fu)通常(chang)同樣快(kuai)。吸(xi)(xi)附(fu)中的(de)(de)速率決定步(bu)驟不(bu)是(shi)吸(xi)(xi)附(fu)本身。確定活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭孔(kong)隙周圍顆粒邊界(jie)層的(de)(de)質(zhi)(zhi)量傳(chuan)(chuan)遞和(he)(he)(he)質(zhi)(zhi)量傳(chuan)(chuan)遞形成速率的(de)(de)步(bu)驟。

　　為了分析氯化(hua)氫對(dui)活性(xing)炭吸附(fu)能(neng)力的影響，使用100和(he)1000ppmv氯化(hua)氫含量測試氣(qi)(qi)體與氮氣(qi)(qi)平衡。將(jiang)這些氣(qi)(qi)體混(hun)(hun)合(he)(he)并裝瓶。混(hun)(hun)合(he)(he)試驗氣(qi)(qi)體的相(xiang)對(dui)測量不確定(ding)度為3%。這意味(wei)著對(dui)于10000ppmv氯化(hua)氫氣(qi)(qi)體混(hun)(hun)合(he)(he)物(wu)1000ppmv氯化(hua)氫氣(qi)(qi)體混(hun)(hun)合(he)(he)物(wu)的準確性(xing)為3和(he)30ppmv。100ppmv氯化(hua)氫和(he)200ppmv氣(qi)(qi)體混(hun)(hun)合(he)(he)物(wu)硫化(hua)氫。

　　發現隨著消耗量的(de)增加，活(huo)(huo)性炭從飲用(yong)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)(chu)氡(dong)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)效(xiao)率降(jiang)低。他們報告(gao)說(shuo)，在(zai)水(shui)處理系(xi)統(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)添(tian)加活(huo)(huo)性炭色譜柱以去(qu)除(chu)(chu)氡(dong)。初始清除(chu)(chu)率為(wei)64%，連(lian)續一個月降(jiang)至20%。對(dui)不同類型(xing)活(huo)(huo)性炭從水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)(chu)中(zhong)(zhong)(zhong)級氡(dong)的(de)比較(jiao)研(yan)(yan)究(jiu)。本(ben)研(yan)(yan)究(jiu)對(dui)設(she)計用(yong)于從供水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)(chu)中(zhong)(zhong)(zhong)度氡(dong)濃度的(de)活(huo)(huo)性炭吸(xi)(xi)附(fu)系(xi)統(tong)有用(yong)。

　　去除不同活性炭/水(shui)比氡(dong)的效率(lv)

　　顯示了三個(ge)重復實驗確定的(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)活性(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)比(bi)的(de)(de)(de)(de)氡(dong)去除結果(guo)。從(cong)(cong)1:1000到4:1000活性(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)的(de)(de)(de)(de)比(bi)例來看，從(cong)(cong)水(shui)中(zhong)去除氡(dong)有更(geng)大的(de)(de)(de)(de)增加。進一(yi)(yi)步(bu)增加活性(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)比(bi)緩慢(man)影響氡(dong)去除。對(dui)(dui)氡(dong)物(wu)理衰減的(de)(de)(de)(de)相對(dui)(dui)氡(dong)值(zhi)進行校正和(he)去除。與其他類似的(de)(de)(de)(de)研(yan)究結果(guo)一(yi)(yi)致。這些研(yan)究建議在水(shui)體積小的(de)(de)(de)(de)情況下使(shi)用活性(xing)炭(tan)(tan)，以便氡(dong)去除*少的(de)(de)(de)(de)活性(xing)炭(tan)(tan)。保持治療設施的(de)(de)(de)(de)運行成本盡可能低是非(fei)常重要的(de)(de)(de)(de)。此外，使(shi)用活性(xing)炭(tan)(tan)系(xi)統(tong)會(hui)導致碳過濾器被(bei)子(zi)pb-污染210(氡(dong)衍生物(wu))。因此，活性(xing)炭(tan)(tan)*終將成為需要妥善管理的(de)(de)(de)(de)放射性(xing)廢物(wu)。

　　影響活性炭(tan)方法(fa)效率的因素(su)

　　樣品(0.5、1、2、6、12、24小時(shi))的(de)(de)結(jie)果 表1中(zhong)(zhong)。隨(sui)著接(jie)觸(chu)時(shi)間的(de)(de)增(zeng)加，水中(zhong)(zhong)存在的(de)(de)氡的(de)(de)相對(dui)量(liang)圖2所示(shi)的(de)(de)曲線進一(yi)步表示(shi)。圖中(zhong)(zhong)上部曲線表示(shi)瓶中(zhong)(zhong)氡的(de)(de)自然(ran)衰變(bian)，不(bu)含任(ren)何活(huo)性炭。這是為(wei)了(le)減少(shao)氡濃度(du)的(de)(de)校正，而不(bu)是因為(wei)添加了(le)任(ren)何GAC。通過(guo)對(dui)這些(xie)曲線的(de)(de)比較(jiao)，很明顯，在擴大水量(liang)的(de)(de)同時(shi)，活(huo)性炭的(de)(de)吸附效果較(jiao)差(cha)。接(jie)觸(chu)時(shi)間24小時(shi)后，每(mei)處(chu)理(li)體積(250、500、1000ml)與5克活(huo)性炭接(jie)觸(chu)的(de)(de)氡相對(dui)量(liang)分(fen)別為(wei)8%、19%和25%。物理(li)衰減引(yin)起(qi)的(de)(de)氡減少(shao)后，這些(xie)值上升(sheng)到23%、33%和40%。

　　再生(sheng)活性(xing)炭(tan)的效率

　　在(zai)150℃24小時(shi)內再(zai)次(ci)(ci)活(huo)化(hua)活(huo)性(xing)炭，重復使用不(bu)會影響其(qi)對氡(dong)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)能(neng)力。8次(ci)(ci)再(zai)生或所(suo)(suo)謂(wei)活(huo)性(xing)炭再(zai)生，并以圖(tu)3所(suo)(suo)示的(de)一般方式(shi)測試(shi)氡(dong)吸(xi)附(fu)(fu)能(neng)力。對于每次(ci)(ci)再(zai)生，活(huo)性(xing)炭的(de)吸(xi)附(fu)(fu)容量略(lve)有(you)變化(hua)，但(dan)當重復使用幾次(ci)(ci)時(shi)，活(huo)性(xing)炭在(zai)從(cong)水中去除(chu)的(de)氡(dong)中仍然(ran)有(you)效。活(huo)性(xing)炭吸(xi)附(fu)(fu)容量大量消(xiao)耗。然(ran)而，應該注意的(de)是，活(huo)性(xing)炭積(ji)累了長壽命的(de)放射性(xing)，因(yin)(yin)此(ci)應該在(zai)重復使用后(hou)更換，因(yin)(yin)為它可以變得有(you)害(hai)γ輻射源。

　　對活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)過濾方法進行了測試。大約78%的(de)(de)(de)(de)富水(shui)用(yong)于(yu)人工去(qu)(qu)(qu)除氡(dong)。發(fa)現熱(re)量(liang)有效地從水(shui)中去(qu)(qu)(qu)除氡(dong)。從保持在39℃水(shui)中測量(liang)的(de)(de)(de)(de)氡(dong)度下(xia)，水(shui)中測量(liang)的(de)(de)(de)(de)氡(dong)去(qu)(qu)(qu)除量(liang)達到76%左右。通過活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)從水(shui)中去(qu)(qu)(qu)除氡(dong)，遵循*佳(jia)(jia)(jia)活(huo)(huo)(huo)化過程。*佳(jia)(jia)(jia)活(huo)(huo)(huo)化溫度為150℃，*佳(jia)(jia)(jia)活(huo)(huo)(huo)化時間為2小時。從水(shui)中去(qu)(qu)(qu)除氡(dong)所需的(de)(de)(de)(de)*佳(jia)(jia)(jia)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)量(liang)是處理水(shui)體積和(he)水(shui)與(yu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)接觸時間的(de)(de)(de)(de)函數。

　　*后，活性(xing)炭(tan)的再生(sheng)可以重復(fu)使(shi)用(yong)(yong)。活性(xing)炭(tan)過濾(lv)器(qi)中建立的放(fang)射性(xing)是再生(sheng)過程的主要限制。由(you)于特(te)殊活性(xing)炭(tan)過濾(lv)價格昂(ang)貴(gui)，建議使(shi)用(yong)(yong)少量活性(xing)炭(tan)。