活性炭吸附氯化氫(qing)-燃(ran)料(liao)電池應用

　　活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)氯(lv)化(hua)(hua)氫-燃(ran)料電池(chi)的(de)(de)應(ying)用(yong)，在固體(ti)氧化(hua)(hua)物燃(ran)料電池(chi)的(de)(de)應(ying)用(yong)中，氯(lv)化(hua)(hua)氫和硫(liu)化(hua)(hua)氫的(de)(de)氣體(ti)會影響電池(chi)的(de)(de)性(xing)(xing)能，因(yin)此非(fei)常必要的(de)(de)。使用(yong)吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)凈化(hua)(hua)氣體(ti)是一(yi)種(zhong)非(fei)常適(shi)用(yong)的(de)(de)方法(fa)。在本期中，我(wo)們(men)對幾種(zhong)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)、改性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)和其他吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)等吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)能力。氯(lv)化(hua)(hua)氫和硫(liu)化(hua)(hua)氫用(yong)浸漬活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)和金屬氧化(hua)(hua)物吸(xi)附(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。活性炭只能吸收氯化氫的一部分(fen)，所(suo)以我們這次使用的活性炭是經過改性的。

　　活性炭吸(xi)附劑試驗試驗

　　兩種吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)物(wu)理(li)(li)特性：碳(tan)酸鉀(jia)浸(jin)漬活(huo)性炭和(he)(he)(he)(he)其(qi)他(ta)混(hun)合物(wu)。硫化(hua)氫和(he)(he)(he)(he)氯(lv)化(hua)氫等高揮發(fa)性和(he)(he)(he)(he)有(you)害(hai)物(wu)質(zhi)只(zhi)在(zai)(zai)很小程(cheng)度上(shang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)在(zai)(zai)活(huo)性炭上(shang)。因此(ci)，純物(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)過程(cheng)是不(bu)可行的(de)。化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)需(xu)要去除這些(xie)污染物(wu)，比物(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)強得多。相互(hu)作(zuo)用(yong)是氣體(ti)和(he)(he)(he)(he)固體(ti)表(biao)面(mian)共(gong)存的(de)真正化(hua)學鍵。如果在(zai)(zai)有(you)利(li)的(de)溫度和(he)(he)(he)(he)壓力(li)條件下在(zai)(zai)所(suo)有(you)表(biao)面(mian)發(fa)生(sheng)物(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)，化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)只(zhi)發(fa)生(sheng)在(zai)(zai)某些(xie)表(biao)面(mian)，只(zhi)發(fa)生(sheng)在(zai)(zai)這些(xie)表(biao)面(mian)沒有(you)其(qi)他(ta)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)物(wu)時。化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)停止，當(dang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)不(bu)再直接(jie)接(jie)觸表(biao)面(mian)時。因此(ci)，它是一(yi)個單層(ceng)過程(cheng)。物(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)和(he)(he)(he)(he)化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)通常同樣快(kuai)。吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)中(zhong)的(de)速率決定步驟不(bu)是吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)本身(shen)。確定活(huo)性炭孔隙(xi)周圍(wei)顆粒邊界(jie)層(ceng)的(de)質(zhi)量傳(chuan)遞和(he)(he)(he)(he)質(zhi)量傳(chuan)遞形(xing)成速率的(de)步驟。

　　為了分(fen)析氯(lv)化氫(qing)(qing)對活性(xing)炭吸附能(neng)力的(de)影響，使用100和1000ppmv氯(lv)化氫(qing)(qing)含量(liang)測試氣(qi)體與氮氣(qi)平衡。將這些氣(qi)體混(hun)合(he)并裝瓶(ping)。混(hun)合(he)試驗氣(qi)體的(de)相對測量(liang)不確(que)定度為3%。這意(yi)味著對于10000ppmv氯(lv)化氫(qing)(qing)氣(qi)體混(hun)合(he)物(wu)(wu)1000ppmv氯(lv)化氫(qing)(qing)氣(qi)體混(hun)合(he)物(wu)(wu)的(de)準確(que)性(xing)為3和30ppmv。100ppmv氯(lv)化氫(qing)(qing)和200ppmv氣(qi)體混(hun)合(he)物(wu)(wu)硫化氫(qing)(qing)。

　　發現隨著(zhu)消耗量的(de)增加，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)從飲用(yong)水(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)氡的(de)吸附效(xiao)率降(jiang)低(di)。他們報(bao)告說，在水(shui)處理(li)系統(tong)中(zhong)添加活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)色(se)譜柱以去(qu)除(chu)氡。初始清(qing)除(chu)率為64%，連(lian)續一個月降(jiang)至20%。對(dui)不同(tong)類型活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)從水(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)中(zhong)級氡的(de)比(bi)較研究(jiu)。本(ben)研究(jiu)對(dui)設計用(yong)于從供(gong)水(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)中(zhong)度氡濃度的(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸附系統(tong)有用(yong)。

　　去(qu)除不同(tong)活(huo)性炭/水比氡的(de)效(xiao)率

　　顯示了(le)三(san)個重(zhong)復實驗(yan)確定的(de)(de)不同活(huo)(huo)性(xing)炭/水比(bi)的(de)(de)氡(dong)去除(chu)結果。從1:1000到4:1000活(huo)(huo)性(xing)炭/水的(de)(de)比(bi)例來(lai)看，從水中(zhong)去除(chu)氡(dong)有更(geng)大的(de)(de)增加(jia)。進一(yi)(yi)步增加(jia)活(huo)(huo)性(xing)炭/水比(bi)緩慢(man)影響氡(dong)去除(chu)。對氡(dong)物(wu)(wu)理衰減的(de)(de)相(xiang)對氡(dong)值進行校(xiao)正和去除(chu)。與其他類(lei)似的(de)(de)研究(jiu)(jiu)結果一(yi)(yi)致。這(zhe)些研究(jiu)(jiu)建議在水體積(ji)小(xiao)的(de)(de)情(qing)況下使用(yong)活(huo)(huo)性(xing)炭，以(yi)便氡(dong)去除(chu)*少的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭。保(bao)持治療設施的(de)(de)運(yun)行成(cheng)本盡(jin)可能低是非(fei)常重(zhong)要的(de)(de)。此外，使用(yong)活(huo)(huo)性(xing)炭系統會導致碳過濾器(qi)被子pb-污染210(氡(dong)衍生物(wu)(wu))。因此，活(huo)(huo)性(xing)炭*終將成(cheng)為需要妥(tuo)善管理的(de)(de)放(fang)射性(xing)廢物(wu)(wu)。

　　影響活性炭方法(fa)效(xiao)率的因素

　　樣品(pin)(0.5、1、2、6、12、24小時(shi)(shi)(shi)(shi))的(de)(de)(de)結果(guo) 表1中。隨著接觸時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)增加，水中存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)氡(dong)(dong)的(de)(de)(de)相對(dui)(dui)量(liang)圖(tu)2所示(shi)的(de)(de)(de)曲(qu)線(xian)進一步表示(shi)。圖(tu)中上部曲(qu)線(xian)表示(shi)瓶(ping)中氡(dong)(dong)的(de)(de)(de)自然(ran)衰變，不(bu)含任(ren)(ren)何(he)活(huo)性炭(tan)。這是為(wei)了減(jian)少氡(dong)(dong)濃度的(de)(de)(de)校正，而不(bu)是因為(wei)添加了任(ren)(ren)何(he)GAC。通過對(dui)(dui)這些曲(qu)線(xian)的(de)(de)(de)比較(jiao)，很明顯，在(zai)擴大水量(liang)的(de)(de)(de)同(tong)時(shi)(shi)(shi)(shi)，活(huo)性炭(tan)的(de)(de)(de)吸附效果(guo)較(jiao)差(cha)。接觸時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)24小時(shi)(shi)(shi)(shi)后(hou)，每處(chu)理體(ti)積(250、500、1000ml)與5克(ke)活(huo)性炭(tan)接觸的(de)(de)(de)氡(dong)(dong)相對(dui)(dui)量(liang)分(fen)別為(wei)8%、19%和25%。物理衰減(jian)引起(qi)的(de)(de)(de)氡(dong)(dong)減(jian)少后(hou)，這些值上升到23%、33%和40%。

　　再生活性炭的效率(lv)

　　在150℃24小時內再次活(huo)(huo)(huo)化(hua)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，重復使(shi)用不會影(ying)響其對氡(dong)的(de)吸附能力。8次再生(sheng)(sheng)或所謂活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)再生(sheng)(sheng)，并以(yi)圖(tu)3所示的(de)一般方式測(ce)試氡(dong)吸附能力。對于每次再生(sheng)(sheng)，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)吸附容(rong)量(liang)(liang)略有變(bian)化(hua)，但當重復使(shi)用幾次時，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)在從水中去(qu)除的(de)氡(dong)中仍然有效(xiao)。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸附容(rong)量(liang)(liang)大量(liang)(liang)消(xiao)耗。然而，應(ying)該注意的(de)是，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)積累(lei)了長壽命的(de)放(fang)射性(xing)(xing)，因(yin)此應(ying)該在重復使(shi)用后更換，因(yin)為它可(ke)以(yi)變(bian)得有害γ輻(fu)射源(yuan)。

　　對活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭過(guo)濾方(fang)法進行了測(ce)試(shi)。大約(yue)78%的富水(shui)(shui)用于人工(gong)去(qu)除(chu)氡。發現(xian)熱量(liang)有效地從水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)氡。從保持(chi)在39℃水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)測(ce)量(liang)的氡度下，水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)測(ce)量(liang)的氡去(qu)除(chu)量(liang)達到(dao)76%左(zuo)右。通過(guo)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭從水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)氡，遵循*佳活(huo)(huo)化(hua)過(guo)程。*佳活(huo)(huo)化(hua)溫度為150℃，*佳活(huo)(huo)化(hua)時(shi)(shi)間為2小(xiao)時(shi)(shi)。從水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)氡所需的*佳活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭量(liang)是處理水(shui)(shui)體積和水(shui)(shui)與(yu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭接觸(chu)時(shi)(shi)間的函數。

　　*后，活性(xing)炭的再(zai)生可以重復使用。活性(xing)炭過(guo)濾器中建立的放(fang)射性(xing)是(shi)再(zai)生過(guo)程的主要限制。由(you)于特殊(shu)活性(xing)炭過(guo)濾價格昂(ang)貴，建議使用少量(liang)活性(xing)炭。