活性炭吸附氯化(hua)氫-燃料電池應(ying)用

　　活性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)氯(lv)化(hua)(hua)氫-燃(ran)料電(dian)池的(de)(de)應(ying)用(yong)，在(zai)固體(ti)氧化(hua)(hua)物(wu)燃(ran)料電(dian)池的(de)(de)應(ying)用(yong)中，氯(lv)化(hua)(hua)氫和硫(liu)(liu)化(hua)(hua)氫的(de)(de)氣體(ti)會(hui)影響電(dian)池的(de)(de)性(xing)能，因(yin)此非常必要的(de)(de)。使用(yong)吸(xi)附(fu)(fu)劑凈化(hua)(hua)氣體(ti)是一種非常適用(yong)的(de)(de)方(fang)法。在(zai)本期中，我們對幾種活性(xing)炭(tan)、改性(xing)活性(xing)炭(tan)和其他(ta)吸(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)等(deng)吸(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)能力(li)。氯(lv)化(hua)(hua)氫和硫(liu)(liu)化(hua)(hua)氫用(yong)浸漬(zi)活性(xing)炭(tan)和金屬氧化(hua)(hua)物(wu)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。活性炭只能吸收氯(lv)化氫(qing)的一(yi)部分，所以我們這次(ci)使用的活性炭(tan)是經過改性的。

　　活性炭吸(xi)附劑試驗試驗

　　兩種吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)特(te)性(xing)：碳酸鉀浸(jin)漬活性(xing)炭(tan)和(he)(he)其他(ta)(ta)混(hun)合物(wu)。硫化(hua)(hua)氫和(he)(he)氯(lv)化(hua)(hua)氫等高揮發(fa)性(xing)和(he)(he)有(you)(you)害物(wu)質只(zhi)(zhi)在(zai)很小程(cheng)度上吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)在(zai)活性(xing)炭(tan)上。因此，純物(wu)理(li)(li)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)過程(cheng)是(shi)不可行的(de)(de)(de)。化(hua)(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)需(xu)要去除這些污染物(wu)，比物(wu)理(li)(li)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)強得多。相互(hu)作用是(shi)氣體和(he)(he)固(gu)體表面共(gong)存的(de)(de)(de)真(zhen)正化(hua)(hua)學鍵。如果在(zai)有(you)(you)利(li)的(de)(de)(de)溫度和(he)(he)壓力條(tiao)件下在(zai)所有(you)(you)表面發(fa)生(sheng)物(wu)理(li)(li)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)，化(hua)(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)只(zhi)(zhi)發(fa)生(sheng)在(zai)某些表面，只(zhi)(zhi)發(fa)生(sheng)在(zai)這些表面沒有(you)(you)其他(ta)(ta)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)物(wu)時。化(hua)(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)停止，當(dang)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)不再直接接觸表面時。因此，它(ta)是(shi)一個單層(ceng)過程(cheng)。物(wu)理(li)(li)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)和(he)(he)化(hua)(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)通常同樣快。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)中的(de)(de)(de)速率決定步驟(zou)不是(shi)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)本身。確定活性(xing)炭(tan)孔隙周(zhou)圍顆粒(li)邊界層(ceng)的(de)(de)(de)質量傳(chuan)遞和(he)(he)質量傳(chuan)遞形成(cheng)速率的(de)(de)(de)步驟(zou)。

　　為(wei)了(le)分析氯(lv)化(hua)氫對(dui)活性炭(tan)吸(xi)附(fu)能(neng)力的(de)(de)影響，使用100和(he)1000ppmv氯(lv)化(hua)氫含(han)量測試氣(qi)(qi)(qi)體(ti)與氮氣(qi)(qi)(qi)平(ping)衡。將這些氣(qi)(qi)(qi)體(ti)混合(he)(he)并裝(zhuang)瓶。混合(he)(he)試驗氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)相對(dui)測量不確定度(du)為(wei)3%。這意味著對(dui)于10000ppmv氯(lv)化(hua)氫氣(qi)(qi)(qi)體(ti)混合(he)(he)物1000ppmv氯(lv)化(hua)氫氣(qi)(qi)(qi)體(ti)混合(he)(he)物的(de)(de)準確性為(wei)3和(he)30ppmv。100ppmv氯(lv)化(hua)氫和(he)200ppmv氣(qi)(qi)(qi)體(ti)混合(he)(he)物硫化(hua)氫。

　　發現隨(sui)著消耗量(liang)的(de)(de)增加(jia)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)從飲(yin)用(yong)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)去除(chu)氡的(de)(de)吸附(fu)效率(lv)降低。他們報告(gao)說，在水(shui)(shui)(shui)處理系(xi)統中(zhong)添加(jia)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)色(se)譜(pu)柱以去除(chu)氡。初始清除(chu)率(lv)為(wei)64%，連續一個月降至20%。對不同類型活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)從水(shui)(shui)(shui)中(zhong)去除(chu)中(zhong)級氡的(de)(de)比較研(yan)(yan)究(jiu)。本研(yan)(yan)究(jiu)對設計用(yong)于從供水(shui)(shui)(shui)中(zhong)去除(chu)中(zhong)度氡濃度的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸附(fu)系(xi)統有用(yong)。

　　去除不同活性(xing)炭/水比氡的效(xiao)率

　　顯示了三個重復實(shi)驗確定的(de)(de)不同活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)比(bi)的(de)(de)氡(dong)去(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)結(jie)(jie)果。從1:1000到4:1000活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)的(de)(de)比(bi)例來看(kan)，從水(shui)中去(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)氡(dong)有更大的(de)(de)增加。進(jin)一步增加活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)比(bi)緩慢影響(xiang)氡(dong)去(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)。對氡(dong)物理(li)衰減的(de)(de)相對氡(dong)值進(jin)行校正和(he)去(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)。與其他類似的(de)(de)研(yan)究(jiu)結(jie)(jie)果一致(zhi)。這(zhe)些研(yan)究(jiu)建議(yi)在(zai)水(shui)體積小(xiao)的(de)(de)情況(kuang)下使用活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)，以(yi)便氡(dong)去(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)*少的(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)。保持治療設施(shi)的(de)(de)運行成本盡可(ke)能低是非常重要的(de)(de)。此外，使用活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)系統會導(dao)致(zhi)碳過濾器被子pb-污染(ran)210(氡(dong)衍生物)。因此，活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)*終(zhong)將(jiang)成為需要妥善管(guan)理(li)的(de)(de)放(fang)射(she)性(xing)(xing)廢物。

　　影響活性炭(tan)方法效率的因素

　　樣品(0.5、1、2、6、12、24小時(shi))的(de)結果(guo)(guo) 表(biao)1中(zhong)(zhong)。隨著接觸時(shi)間的(de)增加(jia)，水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)存在(zai)的(de)氡(dong)的(de)相(xiang)對量(liang)圖2所示(shi)的(de)曲(qu)線(xian)進一(yi)步表(biao)示(shi)。圖中(zhong)(zhong)上(shang)部曲(qu)線(xian)表(biao)示(shi)瓶中(zhong)(zhong)氡(dong)的(de)自然衰變，不含任何(he)活性(xing)炭。這(zhe)(zhe)是為了減(jian)少氡(dong)濃度的(de)校(xiao)正，而不是因(yin)為添加(jia)了任何(he)GAC。通過對這(zhe)(zhe)些曲(qu)線(xian)的(de)比較，很明顯，在(zai)擴大水(shui)(shui)量(liang)的(de)同(tong)時(shi)，活性(xing)炭的(de)吸附效(xiao)果(guo)(guo)較差。接觸時(shi)間24小時(shi)后，每(mei)處(chu)理體積(250、500、1000ml)與5克活性(xing)炭接觸的(de)氡(dong)相(xiang)對量(liang)分(fen)別為8%、19%和(he)25%。物理衰減(jian)引起的(de)氡(dong)減(jian)少后，這(zhe)(zhe)些值上(shang)升到(dao)23%、33%和(he)40%。

　　再生活性炭的效率

　　在(zai)150℃24小時內再次(ci)活(huo)化(hua)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)，重(zhong)復(fu)使用不會影響(xiang)其(qi)對氡的(de)吸(xi)(xi)附(fu)能力。8次(ci)再生或所(suo)謂活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)再生，并以(yi)圖3所(suo)示的(de)一般方(fang)式測試氡吸(xi)(xi)附(fu)能力。對于每次(ci)再生，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)容量略(lve)有(you)變(bian)化(hua)，但當重(zhong)復(fu)使用幾次(ci)時，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)在(zai)從水(shui)中去除的(de)氡中仍然(ran)有(you)效。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)附(fu)容量大量消耗。然(ran)而，應該注意的(de)是，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)積累(lei)了長(chang)壽(shou)命的(de)放射性(xing)(xing)，因此應該在(zai)重(zhong)復(fu)使用后更換，因為它可以(yi)變(bian)得有(you)害γ輻射源。

　　對活(huo)性(xing)炭過濾方法進行了測試。大(da)約(yue)78%的(de)富水(shui)用于人(ren)工去(qu)除氡。發現(xian)熱量(liang)有效地從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)除氡。從(cong)保持(chi)在39℃水(shui)中(zhong)測量(liang)的(de)氡度下(xia)，水(shui)中(zhong)測量(liang)的(de)氡去(qu)除量(liang)達到(dao)76%左右。通過活(huo)性(xing)炭從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)除氡，遵循*佳活(huo)化(hua)過程。*佳活(huo)化(hua)溫度為150℃，*佳活(huo)化(hua)時(shi)間為2小時(shi)。從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)除氡所(suo)需的(de)*佳活(huo)性(xing)炭量(liang)是(shi)處理水(shui)體積和水(shui)與活(huo)性(xing)炭接觸時(shi)間的(de)函數。

　　*后，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)再生(sheng)可以重復使用(yong)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)過(guo)(guo)濾器(qi)中建(jian)立的(de)放(fang)射性(xing)(xing)(xing)是再生(sheng)過(guo)(guo)程的(de)主要限(xian)制。由于(yu)特殊活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)過(guo)(guo)濾價格昂貴(gui)，建(jian)議使用(yong)少(shao)量(liang)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。