活性(xing)炭吸附(fu)氯化(hua)氫-燃料電(dian)池(chi)應用(yong)

　　活性(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)附(fu)氯化(hua)(hua)氫-燃料(liao)電池(chi)的(de)應(ying)用(yong)，在固體(ti)(ti)氧化(hua)(hua)物燃料(liao)電池(chi)的(de)應(ying)用(yong)中，氯化(hua)(hua)氫和(he)硫化(hua)(hua)氫的(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)會影響電池(chi)的(de)性(xing)能，因此非(fei)常必要的(de)。使(shi)用(yong)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)凈化(hua)(hua)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)是一種非(fei)常適用(yong)的(de)方法。在本(ben)期(qi)中，我們對幾種活性(xing)炭(tan)(tan)、改性(xing)活性(xing)炭(tan)(tan)和(he)其(qi)他吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)等吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)能力。氯化(hua)(hua)氫和(he)硫化(hua)(hua)氫用(yong)浸漬活性(xing)炭(tan)(tan)和(he)金屬氧化(hua)(hua)物吸(xi)(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。活性炭只能吸收氯(lv)化氫的(de)(de)一(yi)部分，所以我們這(zhe)次使用(yong)的(de)(de)活性炭是經過改性的(de)(de)。

　　活性炭吸附劑(ji)試驗(yan)試驗(yan)

　　兩種吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)特性：碳酸鉀浸(jin)漬活性炭(tan)和其(qi)他(ta)混合物(wu)(wu)。硫化(hua)氫(qing)和氯化(hua)氫(qing)等高揮(hui)發性和有(you)害物(wu)(wu)質只(zhi)在(zai)很小程(cheng)(cheng)度上(shang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)在(zai)活性炭(tan)上(shang)。因(yin)此，純物(wu)(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)過程(cheng)(cheng)是不(bu)可行的(de)(de)(de)(de)。化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)需要去除這(zhe)些(xie)污染(ran)物(wu)(wu)，比物(wu)(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)強得多。相互作用是氣體(ti)和固體(ti)表(biao)(biao)面共(gong)存(cun)的(de)(de)(de)(de)真正(zheng)化(hua)學鍵。如果在(zai)有(you)利(li)的(de)(de)(de)(de)溫度和壓力條(tiao)件下在(zai)所有(you)表(biao)(biao)面發生物(wu)(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)，化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)只(zhi)發生在(zai)某些(xie)表(biao)(biao)面，只(zhi)發生在(zai)這(zhe)些(xie)表(biao)(biao)面沒有(you)其(qi)他(ta)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)物(wu)(wu)時。化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)停止，當吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)不(bu)再(zai)直接(jie)接(jie)觸表(biao)(biao)面時。因(yin)此，它(ta)是一個單層(ceng)過程(cheng)(cheng)。物(wu)(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)和化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)通常同樣快。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)中的(de)(de)(de)(de)速率決(jue)定(ding)步驟(zou)不(bu)是吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)本身(shen)。確定(ding)活性炭(tan)孔隙(xi)周(zhou)圍顆粒邊(bian)界層(ceng)的(de)(de)(de)(de)質量(liang)傳遞和質量(liang)傳遞形(xing)成速率的(de)(de)(de)(de)步驟(zou)。

　　為(wei)(wei)了分(fen)析氯(lv)化氫(qing)對(dui)活性(xing)炭吸附能力的(de)影響，使用100和1000ppmv氯(lv)化氫(qing)含量測試(shi)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)與氮氣(qi)(qi)(qi)平衡。將這些氣(qi)(qi)(qi)體(ti)混合(he)并裝瓶。混合(he)試(shi)驗氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)相對(dui)測量不確定度為(wei)(wei)3%。這意味著對(dui)于10000ppmv氯(lv)化氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)混合(he)物(wu)1000ppmv氯(lv)化氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)混合(he)物(wu)的(de)準確性(xing)為(wei)(wei)3和30ppmv。100ppmv氯(lv)化氫(qing)和200ppmv氣(qi)(qi)(qi)體(ti)混合(he)物(wu)硫化氫(qing)。

　　發現隨著消耗量的(de)(de)增(zeng)加(jia)，活(huo)性炭(tan)(tan)從(cong)(cong)飲用水(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)除氡的(de)(de)吸附效率(lv)降低。他們報告(gao)說(shuo)，在水(shui)處理系統中(zhong)(zhong)添加(jia)活(huo)性炭(tan)(tan)色譜柱以(yi)去(qu)除氡。初始清除率(lv)為64%，連續一個月(yue)降至(zhi)20%。對(dui)不同類型活(huo)性炭(tan)(tan)從(cong)(cong)水(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)除中(zhong)(zhong)級氡的(de)(de)比較研究。本研究對(dui)設(she)計用于從(cong)(cong)供水(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)除中(zhong)(zhong)度氡濃(nong)度的(de)(de)活(huo)性炭(tan)(tan)吸附系統有用。

　　去除(chu)不同活性炭(tan)/水比氡的效(xiao)率(lv)

　　顯示了三個重(zhong)復實(shi)驗確定的(de)(de)不同(tong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)(shui)(shui)比(bi)(bi)的(de)(de)氡(dong)去除(chu)(chu)結(jie)果(guo)。從(cong)1:1000到4:1000活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)比(bi)(bi)例(li)來看，從(cong)水(shui)(shui)(shui)中去除(chu)(chu)氡(dong)有更大的(de)(de)增加(jia)(jia)。進一步增加(jia)(jia)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)(shui)(shui)比(bi)(bi)緩慢影響(xiang)氡(dong)去除(chu)(chu)。對(dui)氡(dong)物理衰(shuai)減的(de)(de)相(xiang)對(dui)氡(dong)值進行校正和去除(chu)(chu)。與其(qi)他類似的(de)(de)研究結(jie)果(guo)一致。這(zhe)些(xie)研究建議(yi)在水(shui)(shui)(shui)體積小的(de)(de)情(qing)況下使(shi)用(yong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)，以便氡(dong)去除(chu)(chu)*少的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)。保持(chi)治療設施的(de)(de)運(yun)行成本盡可(ke)能低是非(fei)常重(zhong)要的(de)(de)。此外，使(shi)用(yong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)系統會導致碳過濾器(qi)被子pb-污染210(氡(dong)衍生物)。因此，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)*終將成為(wei)需(xu)要妥善管理的(de)(de)放射(she)性(xing)(xing)廢(fei)物。

　　影響活性炭方法(fa)效率的因素

　　樣品(0.5、1、2、6、12、24小(xiao)時(shi))的(de)(de)結果 表(biao)(biao)1中(zhong)(zhong)。隨著接觸(chu)時(shi)間的(de)(de)增加(jia)，水(shui)中(zhong)(zhong)存在的(de)(de)氡(dong)(dong)的(de)(de)相對(dui)量圖2所示(shi)的(de)(de)曲(qu)(qu)線進一步(bu)表(biao)(biao)示(shi)。圖中(zhong)(zhong)上(shang)(shang)部曲(qu)(qu)線表(biao)(biao)示(shi)瓶中(zhong)(zhong)氡(dong)(dong)的(de)(de)自然衰(shuai)變，不(bu)含任何活性炭(tan)。這(zhe)(zhe)是(shi)為了(le)減少氡(dong)(dong)濃(nong)度(du)的(de)(de)校正，而不(bu)是(shi)因(yin)為添加(jia)了(le)任何GAC。通過對(dui)這(zhe)(zhe)些(xie)曲(qu)(qu)線的(de)(de)比較，很(hen)明顯，在擴大水(shui)量的(de)(de)同(tong)時(shi)，活性炭(tan)的(de)(de)吸(xi)附效(xiao)果較差。接觸(chu)時(shi)間24小(xiao)時(shi)后，每(mei)處理體積(250、500、1000ml)與5克(ke)活性炭(tan)接觸(chu)的(de)(de)氡(dong)(dong)相對(dui)量分別(bie)為8%、19%和25%。物理衰(shuai)減引(yin)起的(de)(de)氡(dong)(dong)減少后，這(zhe)(zhe)些(xie)值上(shang)(shang)升到23%、33%和40%。

　　再生活(huo)性炭的效率(lv)

　　在(zai)150℃24小時內(nei)再(zai)次(ci)活(huo)(huo)(huo)化活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)，重復(fu)使(shi)用不會影響其對(dui)氡的(de)(de)吸(xi)附(fu)能力。8次(ci)再(zai)生或(huo)所(suo)謂活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)再(zai)生，并以圖3所(suo)示的(de)(de)一般方式測試氡吸(xi)附(fu)能力。對(dui)于(yu)每次(ci)再(zai)生，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)吸(xi)附(fu)容量(liang)略(lve)有(you)變化，但當(dang)重復(fu)使(shi)用幾次(ci)時，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)在(zai)從水中去除的(de)(de)氡中仍然有(you)效。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)容量(liang)大量(liang)消耗。然而，應該注意的(de)(de)是(shi)，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)積(ji)累了長壽(shou)命的(de)(de)放(fang)射性(xing)(xing)，因(yin)此(ci)應該在(zai)重復(fu)使(shi)用后更換，因(yin)為它可(ke)以變得有(you)害γ輻射源。

　　對活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)過濾方法進行了測試(shi)。大約78%的(de)富水(shui)(shui)用于(yu)人工去除(chu)氡。發現熱量(liang)(liang)有效地從(cong)水(shui)(shui)中去除(chu)氡。從(cong)保持在(zai)39℃水(shui)(shui)中測量(liang)(liang)的(de)氡度下，水(shui)(shui)中測量(liang)(liang)的(de)氡去除(chu)量(liang)(liang)達到76%左右。通過活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)從(cong)水(shui)(shui)中去除(chu)氡，遵循*佳(jia)活(huo)(huo)化(hua)過程。*佳(jia)活(huo)(huo)化(hua)溫度為(wei)150℃，*佳(jia)活(huo)(huo)化(hua)時(shi)間為(wei)2小時(shi)。從(cong)水(shui)(shui)中去除(chu)氡所需的(de)*佳(jia)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)量(liang)(liang)是處理水(shui)(shui)體(ti)積和水(shui)(shui)與活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)接觸(chu)時(shi)間的(de)函數。

　　*后(hou)，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)再生可以重復使(shi)用。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過濾(lv)器中建立的(de)放射性(xing)是再生過程(cheng)的(de)主(zhu)要限制。由(you)于(yu)特殊(shu)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過濾(lv)價格昂貴，建議(yi)使(shi)用少量(liang)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。