活性炭(tan)吸(xi)附氯化氫(qing)-燃料電池應用

　　活(huo)性炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)氯化(hua)氫-燃(ran)料電池的(de)(de)(de)應用，在固體氧(yang)化(hua)物燃(ran)料電池的(de)(de)(de)應用中(zhong)，氯化(hua)氫和(he)硫化(hua)氫的(de)(de)(de)氣體會影(ying)響電池的(de)(de)(de)性能，因此非(fei)常(chang)必要的(de)(de)(de)。使用吸(xi)附(fu)(fu)劑凈化(hua)氣體是一種非(fei)常(chang)適用的(de)(de)(de)方法。在本期(qi)中(zhong)，我們對幾種活(huo)性炭(tan)、改(gai)性活(huo)性炭(tan)和(he)其他吸(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)等(deng)吸(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)能力。氯化(hua)氫和(he)硫化(hua)氫用浸漬活(huo)性炭(tan)和(he)金屬氧(yang)化(hua)物吸(xi)附(fu)(fu)劑去除(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(xi)收氯化氫的一部分，所以我們這次使用的活性炭是經過改性的。

　　活性炭吸附(fu)劑(ji)試驗試驗

　　兩種(zhong)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附劑(ji)的(de)物理(li)(li)特性(xing)(xing)(xing)：碳酸鉀浸漬活性(xing)(xing)(xing)炭和(he)(he)(he)(he)其(qi)他混合物。硫(liu)化(hua)(hua)氫(qing)和(he)(he)(he)(he)氯(lv)化(hua)(hua)氫(qing)等高(gao)揮發(fa)(fa)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)(he)(he)有(you)害物質(zhi)只在(zai)(zai)很小程度上(shang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附在(zai)(zai)活性(xing)(xing)(xing)炭上(shang)。因此(ci)，純物理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附過(guo)程是不(bu)可行的(de)。化(hua)(hua)學(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附需要去除這些污染物，比物理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附強(qiang)得多(duo)。相互(hu)作用是氣體(ti)和(he)(he)(he)(he)固(gu)體(ti)表(biao)(biao)面(mian)共存的(de)真(zhen)正化(hua)(hua)學(xue)鍵。如(ru)果在(zai)(zai)有(you)利的(de)溫度和(he)(he)(he)(he)壓力條件下在(zai)(zai)所有(you)表(biao)(biao)面(mian)發(fa)(fa)生物理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附，化(hua)(hua)學(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附只發(fa)(fa)生在(zai)(zai)某些表(biao)(biao)面(mian)，只發(fa)(fa)生在(zai)(zai)這些表(biao)(biao)面(mian)沒有(you)其(qi)他吸(xi)(xi)(xi)(xi)附物時。化(hua)(hua)學(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附停止，當吸(xi)(xi)(xi)(xi)附不(bu)再直接接觸表(biao)(biao)面(mian)時。因此(ci)，它是一個單層過(guo)程。物理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附和(he)(he)(he)(he)化(hua)(hua)學(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附通常同樣(yang)快(kuai)。吸(xi)(xi)(xi)(xi)附中的(de)速(su)率(lv)決定步(bu)驟不(bu)是吸(xi)(xi)(xi)(xi)附本身。確(que)定活性(xing)(xing)(xing)炭孔隙(xi)周圍顆粒邊界層的(de)質(zhi)量(liang)傳(chuan)遞和(he)(he)(he)(he)質(zhi)量(liang)傳(chuan)遞形成速(su)率(lv)的(de)步(bu)驟。

　　為(wei)了(le)分析氯化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)對活性炭(tan)吸附能力的影響，使用100和(he)1000ppmv氯化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)含量(liang)測試(shi)氣(qi)體與(yu)氮氣(qi)平(ping)衡。將這(zhe)些(xie)氣(qi)體混(hun)合并(bing)裝瓶。混(hun)合試(shi)驗氣(qi)體的相對測量(liang)不確定度為(wei)3%。這(zhe)意味著對于10000ppmv氯化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)體混(hun)合物1000ppmv氯化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)體混(hun)合物的準確性為(wei)3和(he)30ppmv。100ppmv氯化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)和(he)200ppmv氣(qi)體混(hun)合物硫化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)。

　　發現隨著(zhu)消耗量(liang)的增加，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭從(cong)飲用水(shui)中去除(chu)(chu)氡(dong)的吸附(fu)(fu)效率降低。他們報(bao)告說，在(zai)水(shui)處(chu)理系統(tong)中添加活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭色譜柱以去除(chu)(chu)氡(dong)。初始清除(chu)(chu)率為64%，連續一個月降至20%。對不同類型活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭從(cong)水(shui)中去除(chu)(chu)中級氡(dong)的比較研究。本研究對設計用于從(cong)供(gong)水(shui)中去除(chu)(chu)中度(du)氡(dong)濃度(du)的活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭吸附(fu)(fu)系統(tong)有用。

　　去(qu)除不(bu)同活性炭(tan)/水比氡(dong)的效率

　　顯示了三個重復實驗確定的(de)不同活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)/水比(bi)的(de)氡(dong)(dong)(dong)去除(chu)(chu)(chu)結(jie)果。從1:1000到4:1000活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)/水的(de)比(bi)例(li)來看，從水中去除(chu)(chu)(chu)氡(dong)(dong)(dong)有更(geng)大的(de)增加(jia)。進一步增加(jia)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)/水比(bi)緩(huan)慢影響氡(dong)(dong)(dong)去除(chu)(chu)(chu)。對氡(dong)(dong)(dong)物理衰(shuai)減的(de)相對氡(dong)(dong)(dong)值進行(xing)校(xiao)正和去除(chu)(chu)(chu)。與(yu)其他類(lei)似的(de)研究結(jie)果一致。這(zhe)些研究建議(yi)在(zai)水體積小(xiao)的(de)情況下使用活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)，以便氡(dong)(dong)(dong)去除(chu)(chu)(chu)*少的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。保持(chi)治療設(she)施的(de)運行(xing)成本盡可(ke)能低是(shi)非常重要(yao)的(de)。此(ci)外，使用活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)系統會導致碳過濾器(qi)被子pb-污染210(氡(dong)(dong)(dong)衍生物)。因此(ci)，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)*終將成為需要(yao)妥善(shan)管理的(de)放射性(xing)(xing)(xing)(xing)廢(fei)物。

　　影響活性(xing)炭方(fang)法效率的(de)因素(su)

　　樣品(pin)(0.5、1、2、6、12、24小時)的(de)結果 表(biao)1中。隨(sui)著接(jie)(jie)觸時間(jian)的(de)增加，水中存(cun)在的(de)氡的(de)相對量圖2所示(shi)的(de)曲(qu)線(xian)進(jin)一步表(biao)示(shi)。圖中上部曲(qu)線(xian)表(biao)示(shi)瓶中氡的(de)自然(ran)衰變(bian)，不含任何(he)活性(xing)炭。這(zhe)是為(wei)了減少氡濃度(du)的(de)校正，而不是因為(wei)添加了任何(he)GAC。通過對這(zhe)些曲(qu)線(xian)的(de)比較(jiao)，很明顯，在擴大水量的(de)同(tong)時，活性(xing)炭的(de)吸附效果較(jiao)差。接(jie)(jie)觸時間(jian)24小時后，每處理(li)體積(250、500、1000ml)與5克活性(xing)炭接(jie)(jie)觸的(de)氡相對量分別(bie)為(wei)8%、19%和(he)25%。物理(li)衰減引起的(de)氡減少后，這(zhe)些值上升到23%、33%和(he)40%。

　　再生活性炭的效率(lv)

　　在150℃24小時(shi)內再次活化活性(xing)炭(tan)，重(zhong)復(fu)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)不會影響其對(dui)氡(dong)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)能力。8次再生(sheng)或所謂活性(xing)炭(tan)再生(sheng)，并(bing)以圖3所示(shi)的(de)(de)(de)一(yi)般(ban)方式測試氡(dong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)能力。對(dui)于每次再生(sheng)，活性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)容量略有(you)變(bian)化，但當重(zhong)復(fu)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)幾(ji)次時(shi)，活性(xing)炭(tan)在從(cong)水中去除(chu)的(de)(de)(de)氡(dong)中仍然(ran)有(you)效。活性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)容量大量消耗。然(ran)而，應(ying)該注意的(de)(de)(de)是，活性(xing)炭(tan)積(ji)累了長壽命(ming)的(de)(de)(de)放射性(xing)，因此應(ying)該在重(zhong)復(fu)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)后更換(huan)，因為它(ta)可以變(bian)得有(you)害γ輻射源。

　　對活性(xing)炭過(guo)(guo)濾(lv)方法進行了測試。大約(yue)78%的(de)富水(shui)用(yong)于(yu)人工去除(chu)(chu)氡(dong)(dong)。發現(xian)熱量(liang)有效地(di)從(cong)水(shui)中(zhong)去除(chu)(chu)氡(dong)(dong)。從(cong)保持在39℃水(shui)中(zhong)測量(liang)的(de)氡(dong)(dong)度(du)下(xia)，水(shui)中(zhong)測量(liang)的(de)氡(dong)(dong)去除(chu)(chu)量(liang)達到(dao)76%左右。通過(guo)(guo)活性(xing)炭從(cong)水(shui)中(zhong)去除(chu)(chu)氡(dong)(dong)，遵(zun)循*佳(jia)活化過(guo)(guo)程。*佳(jia)活化溫度(du)為(wei)(wei)150℃，*佳(jia)活化時間(jian)為(wei)(wei)2小時。從(cong)水(shui)中(zhong)去除(chu)(chu)氡(dong)(dong)所需的(de)*佳(jia)活性(xing)炭量(liang)是處理(li)水(shui)體(ti)積和水(shui)與活性(xing)炭接觸時間(jian)的(de)函數。

　　*后，活(huo)性(xing)炭的(de)再生可以重(zhong)復使用。活(huo)性(xing)炭過(guo)濾(lv)器中建立的(de)放射性(xing)是再生過(guo)程的(de)主(zhu)要限制。由于特(te)殊活(huo)性(xing)炭過(guo)濾(lv)價格昂貴，建議使用少量活(huo)性(xing)炭。