活性(xing)炭吸附(fu)氯化氫-燃料電池應用

　　活性炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)氯(lv)化(hua)(hua)氫(qing)-燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)的(de)應(ying)用(yong)，在固(gu)體氧化(hua)(hua)物燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)的(de)應(ying)用(yong)中，氯(lv)化(hua)(hua)氫(qing)和硫化(hua)(hua)氫(qing)的(de)氣體會影響電(dian)(dian)池(chi)的(de)性能(neng)，因此非(fei)常必要的(de)。使用(yong)吸(xi)附(fu)(fu)劑凈(jing)化(hua)(hua)氣體是一(yi)種非(fei)常適用(yong)的(de)方法。在本期中，我們對幾(ji)種活性炭(tan)、改性活性炭(tan)和其他吸(xi)附(fu)(fu)劑的(de)吸(xi)附(fu)(fu)等吸(xi)附(fu)(fu)劑的(de)吸(xi)附(fu)(fu)能(neng)力。氯(lv)化(hua)(hua)氫(qing)和硫化(hua)(hua)氫(qing)用(yong)浸漬活性炭(tan)和金屬氧化(hua)(hua)物吸(xi)附(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。活性炭只能(neng)吸收氯化氫的一部(bu)分(fen)，所以我們這(zhe)次使(shi)用的活(huo)性炭是經過(guo)改性的。

　　活性(xing)炭吸(xi)附劑試驗試驗

　　兩(liang)種吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)物(wu)理(li)特性：碳酸鉀浸漬活性炭和(he)其他(ta)混合物(wu)。硫化氫和(he)氯化氫等(deng)高揮發(fa)(fa)性和(he)有(you)(you)害(hai)物(wu)質(zhi)只在(zai)很小程度上(shang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)在(zai)活性炭上(shang)。因(yin)此，純物(wu)理(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)過程是(shi)不(bu)(bu)可行(xing)的(de)(de)(de)。化學(xue)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)需要(yao)去除(chu)這(zhe)(zhe)些污染物(wu)，比物(wu)理(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)強得多。相互(hu)作(zuo)用是(shi)氣體和(he)固體表(biao)面共存的(de)(de)(de)真正(zheng)化學(xue)鍵。如果在(zai)有(you)(you)利的(de)(de)(de)溫度和(he)壓力條件下在(zai)所有(you)(you)表(biao)面發(fa)(fa)生(sheng)物(wu)理(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)，化學(xue)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)只發(fa)(fa)生(sheng)在(zai)某些表(biao)面，只發(fa)(fa)生(sheng)在(zai)這(zhe)(zhe)些表(biao)面沒(mei)有(you)(you)其他(ta)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)物(wu)時(shi)(shi)。化學(xue)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)停止，當(dang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)不(bu)(bu)再直接接觸表(biao)面時(shi)(shi)。因(yin)此，它是(shi)一個單層過程。物(wu)理(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)和(he)化學(xue)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)通常(chang)同(tong)樣快(kuai)。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)中(zhong)的(de)(de)(de)速(su)率決定步驟不(bu)(bu)是(shi)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)本(ben)身。確定活性炭孔(kong)隙周圍顆粒邊(bian)界層的(de)(de)(de)質(zhi)量傳遞(di)和(he)質(zhi)量傳遞(di)形成速(su)率的(de)(de)(de)步驟。

　　為了(le)分析(xi)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)氫對活性炭(tan)吸附能(neng)力的影響，使用100和1000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)(hua)氫含量測試氣(qi)體(ti)(ti)(ti)與氮(dan)氣(qi)平衡。將這(zhe)些氣(qi)體(ti)(ti)(ti)混(hun)合并裝瓶。混(hun)合試驗(yan)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的相對測量不確(que)定度為3%。這(zhe)意(yi)味著對于10000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)(hua)氫氣(qi)體(ti)(ti)(ti)混(hun)合物(wu)(wu)1000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)(hua)氫氣(qi)體(ti)(ti)(ti)混(hun)合物(wu)(wu)的準(zhun)確(que)性為3和30ppmv。100ppmv氯(lv)(lv)化(hua)(hua)氫和200ppmv氣(qi)體(ti)(ti)(ti)混(hun)合物(wu)(wu)硫化(hua)(hua)氫。

　　發現隨著消耗(hao)量的增加，活性炭從(cong)飲(yin)用水中(zhong)去除氡(dong)的吸附效率降低。他們報告說，在水處理系統中(zhong)添加活性炭色譜柱以(yi)去除氡(dong)。初(chu)始清除率為64%，連續一個月(yue)降至20%。對不同類型(xing)活性炭從(cong)水中(zhong)去除中(zhong)級氡(dong)的比較(jiao)研究。本研究對設(she)計用于從(cong)供水中(zhong)去除中(zhong)度氡(dong)濃度的活性炭吸附系統有用。

　　去除不(bu)同(tong)活性炭/水比氡的效率(lv)

　　顯示(shi)了(le)三(san)個(ge)重復實驗(yan)確(que)定的(de)(de)(de)不同活(huo)性(xing)炭(tan)/水(shui)(shui)比(bi)的(de)(de)(de)氡(dong)去除(chu)(chu)結果。從1:1000到4:1000活(huo)性(xing)炭(tan)/水(shui)(shui)的(de)(de)(de)比(bi)例(li)來看，從水(shui)(shui)中去除(chu)(chu)氡(dong)有更大的(de)(de)(de)增加。進(jin)一(yi)步增加活(huo)性(xing)炭(tan)/水(shui)(shui)比(bi)緩(huan)慢影響(xiang)氡(dong)去除(chu)(chu)。對氡(dong)物(wu)理衰減的(de)(de)(de)相對氡(dong)值(zhi)進(jin)行校(xiao)正和(he)去除(chu)(chu)。與其(qi)他類似的(de)(de)(de)研究結果一(yi)致。這(zhe)些研究建議在水(shui)(shui)體積小(xiao)的(de)(de)(de)情況下使用活(huo)性(xing)炭(tan)，以便(bian)氡(dong)去除(chu)(chu)*少的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)。保持治療(liao)設施(shi)的(de)(de)(de)運行成本盡可能低是非(fei)常重要的(de)(de)(de)。此(ci)(ci)外(wai)，使用活(huo)性(xing)炭(tan)系統會導致碳過濾器(qi)被(bei)子(zi)pb-污染210(氡(dong)衍生物(wu))。因(yin)此(ci)(ci)，活(huo)性(xing)炭(tan)*終將成為需要妥(tuo)善管理的(de)(de)(de)放射性(xing)廢物(wu)。

　　影響活性炭方(fang)法效率的(de)因素

　　樣品(pin)(0.5、1、2、6、12、24小時(shi))的(de)(de)結(jie)果(guo) 表1中。隨(sui)著接(jie)觸(chu)時(shi)間的(de)(de)增加，水中存(cun)在(zai)的(de)(de)氡的(de)(de)相對量(liang)圖2所示(shi)(shi)的(de)(de)曲(qu)線進一步表示(shi)(shi)。圖中上(shang)部(bu)曲(qu)線表示(shi)(shi)瓶中氡的(de)(de)自然衰變，不(bu)含任何活性炭。這(zhe)是為(wei)了(le)減(jian)(jian)少(shao)氡濃度的(de)(de)校正，而不(bu)是因為(wei)添加了(le)任何GAC。通過對這(zhe)些曲(qu)線的(de)(de)比(bi)較(jiao)，很(hen)明顯，在(zai)擴大水量(liang)的(de)(de)同時(shi)，活性炭的(de)(de)吸附效果(guo)較(jiao)差(cha)。接(jie)觸(chu)時(shi)間24小時(shi)后，每處(chu)理體積(250、500、1000ml)與(yu)5克(ke)活性炭接(jie)觸(chu)的(de)(de)氡相對量(liang)分(fen)別為(wei)8%、19%和(he)25%。物(wu)理衰減(jian)(jian)引起的(de)(de)氡減(jian)(jian)少(shao)后，這(zhe)些值上(shang)升到23%、33%和(he)40%。

　　再(zai)生活性炭的(de)效率

　　在150℃24小時(shi)內再(zai)次(ci)活(huo)(huo)化(hua)活(huo)(huo)性炭(tan)，重(zhong)復使(shi)用(yong)不會影(ying)響其(qi)對(dui)氡(dong)的(de)吸(xi)附能力(li)。8次(ci)再(zai)生或所(suo)謂活(huo)(huo)性炭(tan)再(zai)生，并以圖3所(suo)示的(de)一(yi)般方式測(ce)試氡(dong)吸(xi)附能力(li)。對(dui)于每次(ci)再(zai)生，活(huo)(huo)性炭(tan)的(de)吸(xi)附容量略(lve)有變化(hua)，但當重(zhong)復使(shi)用(yong)幾(ji)次(ci)時(shi)，活(huo)(huo)性炭(tan)在從水中去除的(de)氡(dong)中仍然(ran)有效(xiao)。活(huo)(huo)性炭(tan)吸(xi)附容量大量消耗。然(ran)而(er)，應該注意的(de)是，活(huo)(huo)性炭(tan)積累了長(chang)壽命(ming)的(de)放射性，因此應該在重(zhong)復使(shi)用(yong)后更換，因為它可以變得有害γ輻(fu)射源。

　　對(dui)活(huo)性炭過濾方法進行了測(ce)(ce)試。大約(yue)78%的(de)富水(shui)用(yong)于(yu)人工去除氡(dong)。發現熱(re)量(liang)有(you)效(xiao)地從(cong)水(shui)中去除氡(dong)。從(cong)保持(chi)在39℃水(shui)中測(ce)(ce)量(liang)的(de)氡(dong)度下，水(shui)中測(ce)(ce)量(liang)的(de)氡(dong)去除量(liang)達到76%左(zuo)右。通過活(huo)性炭從(cong)水(shui)中去除氡(dong)，遵循*佳活(huo)化過程(cheng)。*佳活(huo)化溫(wen)度為150℃，*佳活(huo)化時(shi)間(jian)為2小時(shi)。從(cong)水(shui)中去除氡(dong)所需的(de)*佳活(huo)性炭量(liang)是處理(li)水(shui)體(ti)積和水(shui)與活(huo)性炭接觸時(shi)間(jian)的(de)函數。

　　*后(hou)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)再(zai)生可以(yi)重復使用。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭過濾器(qi)中建立的(de)放射性(xing)(xing)是再(zai)生過程的(de)主要限制。由于(yu)特殊活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭過濾價格昂貴，建議使用少量(liang)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭。