活性(xing)炭吸附氯化氫-燃料電池應用

　　活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)氯化(hua)氫(qing)-燃料電(dian)池(chi)的(de)應用，在固體(ti)氧化(hua)物燃料電(dian)池(chi)的(de)應用中(zhong)，氯化(hua)氫(qing)和(he)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)的(de)氣體(ti)會(hui)影響電(dian)池(chi)的(de)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)，因此(ci)非常必要的(de)。使用吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)凈化(hua)氣體(ti)是(shi)一種(zhong)非常適用的(de)方法(fa)。在本期(qi)中(zhong)，我們對幾種(zhong)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)、改性(xing)(xing)(xing)(xing)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)和(he)其他吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)等(deng)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能(neng)力。氯化(hua)氫(qing)和(he)硫(liu)(liu)化(hua)氫(qing)用浸漬活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)和(he)金屬氧化(hua)物吸(xi)(xi)(xi)(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(zhi)能吸收氯化氫的一部(bu)分，所(suo)以我們這次使用的活性(xing)炭是(shi)經過改性(xing)的。

　　活性炭吸附劑試驗(yan)試驗(yan)

　　兩種吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)理特(te)性(xing)：碳酸鉀浸(jin)漬活(huo)性(xing)炭和(he)其他混合物(wu)(wu)(wu)(wu)。硫化(hua)氫和(he)氯化(hua)氫等(deng)高揮發(fa)(fa)性(xing)和(he)有(you)(you)害物(wu)(wu)(wu)(wu)質只在很(hen)小程(cheng)度(du)上吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)在活(huo)性(xing)炭上。因此，純物(wu)(wu)(wu)(wu)理吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)過程(cheng)是不可行(xing)的(de)。化(hua)學(xue)(xue)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)需要去除這些污染物(wu)(wu)(wu)(wu)，比物(wu)(wu)(wu)(wu)理吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)強得多。相互作用是氣(qi)體和(he)固(gu)體表(biao)(biao)面(mian)(mian)共存的(de)真正化(hua)學(xue)(xue)鍵。如(ru)果(guo)在有(you)(you)利的(de)溫(wen)度(du)和(he)壓力條件(jian)下在所有(you)(you)表(biao)(biao)面(mian)(mian)發(fa)(fa)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)理吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)，化(hua)學(xue)(xue)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)只發(fa)(fa)生(sheng)在某些表(biao)(biao)面(mian)(mian)，只發(fa)(fa)生(sheng)在這些表(biao)(biao)面(mian)(mian)沒有(you)(you)其他吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)物(wu)(wu)(wu)(wu)時。化(hua)學(xue)(xue)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)停(ting)止(zhi)，當(dang)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)不再直接接觸表(biao)(biao)面(mian)(mian)時。因此，它是一個單層(ceng)過程(cheng)。物(wu)(wu)(wu)(wu)理吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)和(he)化(hua)學(xue)(xue)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)通常同樣快。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)中(zhong)的(de)速率決定步(bu)驟不是吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)本身。確定活(huo)性(xing)炭孔(kong)隙周圍顆粒邊(bian)界層(ceng)的(de)質量傳遞和(he)質量傳遞形成速率的(de)步(bu)驟。

　　為了(le)分(fen)析(xi)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)對(dui)活(huo)性炭吸附能力的影響，使(shi)用100和1000ppmv氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)含量測試氣體(ti)(ti)與氮氣平衡。將(jiang)這些氣體(ti)(ti)混(hun)合(he)并裝瓶。混(hun)合(he)試驗氣體(ti)(ti)的相對(dui)測量不確定度為3%。這意味著對(dui)于10000ppmv氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)氣體(ti)(ti)混(hun)合(he)物1000ppmv氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)氣體(ti)(ti)混(hun)合(he)物的準確性為3和30ppmv。100ppmv氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)和200ppmv氣體(ti)(ti)混(hun)合(he)物硫化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)。

　　發現隨著消耗量的(de)增(zeng)加(jia)，活性炭從飲用(yong)水(shui)中去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)氡(dong)(dong)的(de)吸附效率降低。他們報告說(shuo)，在水(shui)處理系統中添加(jia)活性炭色譜柱以(yi)去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)氡(dong)(dong)。初始清除(chu)(chu)率為64%，連(lian)續一(yi)個(ge)月(yue)降至20%。對不(bu)同類型活性炭從水(shui)中去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)中級氡(dong)(dong)的(de)比(bi)較(jiao)研(yan)究。本研(yan)究對設(she)計用(yong)于(yu)從供水(shui)中去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)中度氡(dong)(dong)濃度的(de)活性炭吸附系統有(you)用(yong)。

　　去除不同活性炭/水比氡的效(xiao)率

　　顯示了三個重(zhong)復實驗(yan)確定的(de)(de)(de)不同(tong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)/水(shui)比(bi)的(de)(de)(de)氡(dong)(dong)(dong)去(qu)(qu)除(chu)結(jie)果(guo)。從1:1000到(dao)4:1000活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)/水(shui)的(de)(de)(de)比(bi)例來看，從水(shui)中去(qu)(qu)除(chu)氡(dong)(dong)(dong)有更大(da)的(de)(de)(de)增(zeng)加。進一步增(zeng)加活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)/水(shui)比(bi)緩慢影響氡(dong)(dong)(dong)去(qu)(qu)除(chu)。對(dui)氡(dong)(dong)(dong)物(wu)(wu)理(li)衰減的(de)(de)(de)相對(dui)氡(dong)(dong)(dong)值進行校正和去(qu)(qu)除(chu)。與(yu)其他類似的(de)(de)(de)研究(jiu)結(jie)果(guo)一致(zhi)。這些研究(jiu)建議在水(shui)體(ti)積小的(de)(de)(de)情況下使(shi)用活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)，以便氡(dong)(dong)(dong)去(qu)(qu)除(chu)*少(shao)的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)。保(bao)持治療設(she)施(shi)的(de)(de)(de)運行成本盡可能低是非常重(zhong)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)。此外，使(shi)用活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)系統會(hui)導(dao)致(zhi)碳過濾器被(bei)子pb-污染210(氡(dong)(dong)(dong)衍(yan)生物(wu)(wu))。因此，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)*終將成為需要(yao)(yao)妥善管理(li)的(de)(de)(de)放射性(xing)(xing)(xing)廢物(wu)(wu)。

　　影(ying)響活性炭(tan)方法(fa)效率的因素

　　樣品(0.5、1、2、6、12、24小時)的(de)結果 表(biao)1中(zhong)。隨著接(jie)觸(chu)時間(jian)的(de)增加，水中(zhong)存(cun)在的(de)氡(dong)的(de)相對量(liang)(liang)圖(tu)2所示(shi)(shi)的(de)曲線(xian)進一步表(biao)示(shi)(shi)。圖(tu)中(zhong)上(shang)部曲線(xian)表(biao)示(shi)(shi)瓶中(zhong)氡(dong)的(de)自然衰變，不(bu)(bu)含任何活性(xing)炭(tan)。這(zhe)是為(wei)了減(jian)少(shao)(shao)氡(dong)濃度(du)的(de)校正，而(er)不(bu)(bu)是因(yin)為(wei)添(tian)加了任何GAC。通過(guo)對這(zhe)些曲線(xian)的(de)比較，很(hen)明顯，在擴大水量(liang)(liang)的(de)同時，活性(xing)炭(tan)的(de)吸附效(xiao)果較差。接(jie)觸(chu)時間(jian)24小時后，每(mei)處理(li)體(ti)積(250、500、1000ml)與5克活性(xing)炭(tan)接(jie)觸(chu)的(de)氡(dong)相對量(liang)(liang)分別為(wei)8%、19%和(he)(he)25%。物理(li)衰減(jian)引(yin)起的(de)氡(dong)減(jian)少(shao)(shao)后，這(zhe)些值上(shang)升到23%、33%和(he)(he)40%。

　　再生活(huo)性(xing)炭的效(xiao)率

　　在150℃24小(xiao)時(shi)內(nei)再(zai)次(ci)(ci)(ci)活(huo)(huo)化(hua)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)，重(zhong)復使用(yong)不會影響(xiang)其對(dui)氡(dong)(dong)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)能力(li)。8次(ci)(ci)(ci)再(zai)生(sheng)或所謂活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)再(zai)生(sheng)，并以圖3所示的(de)一般(ban)方式測試氡(dong)(dong)吸(xi)(xi)附(fu)能力(li)。對(dui)于每次(ci)(ci)(ci)再(zai)生(sheng)，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)容量略有(you)變化(hua)，但當重(zhong)復使用(yong)幾次(ci)(ci)(ci)時(shi)，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)在從水中去除(chu)的(de)氡(dong)(dong)中仍然有(you)效。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)吸(xi)(xi)附(fu)容量大量消耗(hao)。然而，應該(gai)注意的(de)是，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)積累(lei)了長壽(shou)命的(de)放(fang)射性(xing)，因此應該(gai)在重(zhong)復使用(yong)后更換(huan)，因為它可以變得有(you)害γ輻射源(yuan)。

　　對活性炭過濾方法進行了測(ce)試。大約78%的富水用(yong)于人工去(qu)除(chu)氡(dong)。發現熱量(liang)(liang)有(you)效(xiao)地(di)從水中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)。從保(bao)持在39℃水中(zhong)(zhong)測(ce)量(liang)(liang)的氡(dong)度(du)下，水中(zhong)(zhong)測(ce)量(liang)(liang)的氡(dong)去(qu)除(chu)量(liang)(liang)達到76%左(zuo)右。通過活性炭從水中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)，遵循*佳活化(hua)過程。*佳活化(hua)溫(wen)度(du)為150℃，*佳活化(hua)時間為2小時。從水中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)所需的*佳活性炭量(liang)(liang)是處理(li)水體積和水與活性炭接觸時間的函數(shu)。

　　*后(hou)，活(huo)(huo)性(xing)炭的(de)再生可以重復(fu)使用。活(huo)(huo)性(xing)炭過(guo)濾(lv)(lv)器中建(jian)立的(de)放射性(xing)是再生過(guo)程的(de)主要限制。由于特殊活(huo)(huo)性(xing)炭過(guo)濾(lv)(lv)價格昂貴，建(jian)議使用少量活(huo)(huo)性(xing)炭。