活性炭(tan)吸附氯化(hua)氫-燃料電池應用(yong)

　　活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)氯化(hua)氫(qing)(qing)(qing)-燃料電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)應用(yong)，在(zai)固體氧化(hua)物燃料電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)應用(yong)中(zhong)，氯化(hua)氫(qing)(qing)(qing)和(he)硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)氣體會影響(xiang)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)，因此非常(chang)必要的(de)(de)。使用(yong)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)凈化(hua)氣體是一種非常(chang)適用(yong)的(de)(de)方法。在(zai)本期中(zhong)，我(wo)們對幾種活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)、改性(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)和(he)其他吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)等吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)力(li)。氯化(hua)氫(qing)(qing)(qing)和(he)硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)用(yong)浸漬(zi)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)和(he)金屬氧化(hua)物吸(xi)附(fu)(fu)(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(xi)收氯(lv)化氫的(de)一部分，所(suo)以我(wo)們這(zhe)次(ci)使用(yong)的(de)活(huo)性(xing)炭是經過(guo)改性(xing)的(de)。

　　活性(xing)炭吸附(fu)劑試(shi)(shi)驗試(shi)(shi)驗

　　兩種(zhong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑的(de)物(wu)理特性(xing)：碳酸鉀浸漬活(huo)性(xing)炭和(he)(he)其他混合物(wu)。硫(liu)化氫(qing)(qing)和(he)(he)氯化氫(qing)(qing)等(deng)高揮發性(xing)和(he)(he)有害物(wu)質(zhi)只(zhi)在(zai)很小(xiao)程(cheng)度(du)上吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)在(zai)活(huo)性(xing)炭上。因此，純(chun)物(wu)理吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)過(guo)程(cheng)是(shi)(shi)不可行的(de)。化學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)需要去除這些污(wu)染物(wu)，比物(wu)理吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)強得(de)多。相互作用(yong)是(shi)(shi)氣體(ti)(ti)和(he)(he)固體(ti)(ti)表(biao)面(mian)共存的(de)真正(zheng)化學(xue)(xue)鍵。如(ru)果在(zai)有利(li)的(de)溫度(du)和(he)(he)壓力條(tiao)件(jian)下在(zai)所有表(biao)面(mian)發生物(wu)理吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)，化學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)只(zhi)發生在(zai)某(mou)些表(biao)面(mian)，只(zhi)發生在(zai)這些表(biao)面(mian)沒(mei)有其他吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)物(wu)時。化學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)停止，當吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)不再直接接觸表(biao)面(mian)時。因此，它是(shi)(shi)一個單層過(guo)程(cheng)。物(wu)理吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)和(he)(he)化學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)通常同(tong)樣快。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)中的(de)速(su)率決(jue)定(ding)步(bu)驟不是(shi)(shi)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)本身。確定(ding)活(huo)性(xing)炭孔隙周圍顆粒(li)邊界層的(de)質(zhi)量(liang)傳遞和(he)(he)質(zhi)量(liang)傳遞形成速(su)率的(de)步(bu)驟。

　　為(wei)了分析氯(lv)(lv)化氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)對活性炭吸附能力的(de)影響，使用100和(he)1000ppmv氯(lv)(lv)化氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)含量測試氣(qi)(qi)體(ti)與氮氣(qi)(qi)平(ping)衡。將這些氣(qi)(qi)體(ti)混合(he)(he)并裝瓶。混合(he)(he)試驗氣(qi)(qi)體(ti)的(de)相(xiang)對測量不確(que)定度為(wei)3%。這意味著(zhu)對于10000ppmv氯(lv)(lv)化氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)體(ti)混合(he)(he)物(wu)(wu)1000ppmv氯(lv)(lv)化氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)體(ti)混合(he)(he)物(wu)(wu)的(de)準確(que)性為(wei)3和(he)30ppmv。100ppmv氯(lv)(lv)化氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)和(he)200ppmv氣(qi)(qi)體(ti)混合(he)(he)物(wu)(wu)硫化氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)。

　　發(fa)現隨著消耗量(liang)的(de)(de)增加(jia)，活性炭從飲用(yong)水中(zhong)去除(chu)氡的(de)(de)吸附(fu)效率(lv)降低(di)。他們報告說，在水處理系統中(zhong)添(tian)加(jia)活性炭色譜(pu)柱以去除(chu)氡。初始(shi)清除(chu)率(lv)為64%，連(lian)續一個(ge)月(yue)降至20%。對不(bu)同類(lei)型活性炭從水中(zhong)去除(chu)中(zhong)級氡的(de)(de)比較研(yan)究(jiu)。本研(yan)究(jiu)對設計用(yong)于從供水中(zhong)去除(chu)中(zhong)度氡濃度的(de)(de)活性炭吸附(fu)系統有用(yong)。

　　去除不同活(huo)性炭/水比氡(dong)的效(xiao)率

　　顯(xian)示(shi)了(le)三個重(zhong)復實驗確(que)定的不同活(huo)(huo)性炭(tan)/水(shui)比的氡去(qu)除(chu)(chu)結(jie)果(guo)。從1:1000到4:1000活(huo)(huo)性炭(tan)/水(shui)的比例來看，從水(shui)中去(qu)除(chu)(chu)氡有更大的增(zeng)加。進(jin)一步(bu)增(zeng)加活(huo)(huo)性炭(tan)/水(shui)比緩慢影響氡去(qu)除(chu)(chu)。對氡物理衰減的相對氡值(zhi)進(jin)行(xing)校正(zheng)和去(qu)除(chu)(chu)。與其他類似(si)的研究結(jie)果(guo)一致。這些研究建議在水(shui)體積小的情況(kuang)下使(shi)用(yong)(yong)活(huo)(huo)性炭(tan)，以便氡去(qu)除(chu)(chu)*少(shao)的活(huo)(huo)性炭(tan)。保(bao)持治療設施的運行(xing)成本盡可能(neng)低是(shi)非常重(zhong)要(yao)的。此外(wai)，使(shi)用(yong)(yong)活(huo)(huo)性炭(tan)系統會(hui)導(dao)致碳過濾(lv)器被(bei)子(zi)pb-污染210(氡衍(yan)生物)。因此，活(huo)(huo)性炭(tan)*終將成為(wei)需要(yao)妥善管理的放射(she)性廢物。

　　影響(xiang)活性炭方法效率的因素

　　樣品(pin)(0.5、1、2、6、12、24小時(shi))的(de)結果 表1中。隨著接觸時(shi)間(jian)的(de)增加，水(shui)中存(cun)在的(de)氡的(de)相對量(liang)圖2所(suo)示(shi)(shi)的(de)曲(qu)線進一(yi)步表示(shi)(shi)。圖中上部曲(qu)線表示(shi)(shi)瓶(ping)中氡的(de)自(zi)然(ran)衰(shuai)變(bian)，不含任何活(huo)性炭。這是為了(le)(le)減(jian)(jian)少(shao)氡濃度的(de)校正，而不是因為添加了(le)(le)任何GAC。通(tong)過對這些(xie)曲(qu)線的(de)比(bi)較，很(hen)明顯，在擴大水(shui)量(liang)的(de)同(tong)時(shi)，活(huo)性炭的(de)吸附效(xiao)果較差。接觸時(shi)間(jian)24小時(shi)后，每處理體積(250、500、1000ml)與5克活(huo)性炭接觸的(de)氡相對量(liang)分別為8%、19%和(he)25%。物理衰(shuai)減(jian)(jian)引起的(de)氡減(jian)(jian)少(shao)后，這些(xie)值上升到23%、33%和(he)40%。

　　再生活性炭的效率

　　在(zai)150℃24小時內再(zai)次(ci)活(huo)(huo)化活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)，重(zhong)(zhong)復(fu)使用不會(hui)影響其對(dui)氡(dong)的(de)吸附(fu)(fu)(fu)能力。8次(ci)再(zai)生(sheng)或所謂活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)再(zai)生(sheng)，并(bing)以圖3所示(shi)的(de)一般方式測(ce)試氡(dong)吸附(fu)(fu)(fu)能力。對(dui)于(yu)每次(ci)再(zai)生(sheng)，活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)的(de)吸附(fu)(fu)(fu)容量(liang)略(lve)有(you)變化，但當重(zhong)(zhong)復(fu)使用幾次(ci)時，活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)在(zai)從水中去(qu)除的(de)氡(dong)中仍然有(you)效。活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)吸附(fu)(fu)(fu)容量(liang)大量(liang)消耗(hao)。然而，應(ying)該注意的(de)是，活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)積(ji)累了(le)長壽命(ming)的(de)放射性，因此應(ying)該在(zai)重(zhong)(zhong)復(fu)使用后更換，因為它可以變得有(you)害(hai)γ輻射源。

　　對活(huo)(huo)性炭(tan)過(guo)濾方法進行了測試。大約78%的富(fu)水(shui)用(yong)于人工去(qu)(qu)除氡(dong)(dong)。發現熱量有效地(di)從(cong)水(shui)中去(qu)(qu)除氡(dong)(dong)。從(cong)保(bao)持在39℃水(shui)中測量的氡(dong)(dong)度(du)下，水(shui)中測量的氡(dong)(dong)去(qu)(qu)除量達到(dao)76%左右(you)。通(tong)過(guo)活(huo)(huo)性炭(tan)從(cong)水(shui)中去(qu)(qu)除氡(dong)(dong)，遵循*佳活(huo)(huo)化過(guo)程。*佳活(huo)(huo)化溫度(du)為150℃，*佳活(huo)(huo)化時間為2小時。從(cong)水(shui)中去(qu)(qu)除氡(dong)(dong)所(suo)需的*佳活(huo)(huo)性炭(tan)量是(shi)處理(li)水(shui)體積和水(shui)與活(huo)(huo)性炭(tan)接(jie)觸時間的函數。

　　*后，活(huo)性(xing)(xing)炭的再生可以重復使用(yong)。活(huo)性(xing)(xing)炭過濾器中(zhong)建(jian)立的放射性(xing)(xing)是(shi)再生過程的主要(yao)限制。由于特殊活(huo)性(xing)(xing)炭過濾價格昂貴，建(jian)議(yi)使用(yong)少量活(huo)性(xing)(xing)炭。