活性(xing)炭吸附氯(lv)化氫-燃料(liao)電池應用(yong)

　　活性(xing)(xing)炭吸附氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)-燃料電(dian)池(chi)的(de)應用(yong)，在固體氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物燃料電(dian)池(chi)的(de)應用(yong)中(zhong)，氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)和(he)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)氣體會影響電(dian)池(chi)的(de)性(xing)(xing)能(neng)，因此非常必要的(de)。使用(yong)吸附劑(ji)凈化(hua)(hua)(hua)氣體是一種(zhong)非常適用(yong)的(de)方法。在本期(qi)中(zhong)，我(wo)們對幾種(zhong)活性(xing)(xing)炭、改性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭和(he)其(qi)他(ta)吸附劑(ji)的(de)吸附等吸附劑(ji)的(de)吸附能(neng)力。氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)和(he)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)用(yong)浸漬活性(xing)(xing)炭和(he)金屬氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物吸附劑(ji)去(qu)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(de)一部分，所以我們這次使用(yong)的(de)活性(xing)炭是經過改性(xing)的(de)。

　　活(huo)性炭吸附劑試(shi)驗試(shi)驗

　　兩種吸附(fu)(fu)(fu)(fu)劑的物理(li)特性：碳酸鉀(jia)浸漬活性炭和(he)其他(ta)(ta)混合物。硫(liu)化(hua)(hua)氫和(he)氯化(hua)(hua)氫等高揮發性和(he)有(you)(you)害物質只(zhi)在(zai)很小程(cheng)度上吸附(fu)(fu)(fu)(fu)在(zai)活性炭上。因(yin)此，純(chun)物理(li)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)過程(cheng)是不(bu)(bu)可行(xing)的。化(hua)(hua)學(xue)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)需要去除這些污(wu)染物，比(bi)物理(li)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)強得多。相互作(zuo)用是氣體和(he)固體表(biao)面(mian)共存的真正化(hua)(hua)學(xue)鍵。如果在(zai)有(you)(you)利的溫度和(he)壓力條件下在(zai)所有(you)(you)表(biao)面(mian)發生物理(li)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)，化(hua)(hua)學(xue)吸附(fu)(fu)(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)沒有(you)(you)其他(ta)(ta)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)物時。化(hua)(hua)學(xue)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)停止，當吸附(fu)(fu)(fu)(fu)不(bu)(bu)再直(zhi)接(jie)接(jie)觸表(biao)面(mian)時。因(yin)此，它(ta)是一(yi)個單層(ceng)過程(cheng)。物理(li)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)和(he)化(hua)(hua)學(xue)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)通常同樣快(kuai)。吸附(fu)(fu)(fu)(fu)中的速率決定步(bu)驟不(bu)(bu)是吸附(fu)(fu)(fu)(fu)本身。確(que)定活性炭孔隙(xi)周圍顆粒邊界層(ceng)的質量傳(chuan)遞和(he)質量傳(chuan)遞形成速率的步(bu)驟。

　　為了分析氯(lv)化(hua)氫對(dui)活性炭(tan)吸(xi)附能力的(de)(de)影響，使用100和1000ppmv氯(lv)化(hua)氫含量(liang)測試氣(qi)(qi)體與氮氣(qi)(qi)平衡。將(jiang)這(zhe)些氣(qi)(qi)體混合并裝瓶。混合試驗氣(qi)(qi)體的(de)(de)相(xiang)對(dui)測量(liang)不確(que)(que)定度為3%。這(zhe)意味著對(dui)于10000ppmv氯(lv)化(hua)氫氣(qi)(qi)體混合物(wu)(wu)1000ppmv氯(lv)化(hua)氫氣(qi)(qi)體混合物(wu)(wu)的(de)(de)準確(que)(que)性為3和30ppmv。100ppmv氯(lv)化(hua)氫和200ppmv氣(qi)(qi)體混合物(wu)(wu)硫化(hua)氫。

　　發現隨著消耗量的(de)增(zeng)加，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)從(cong)(cong)飲用(yong)水(shui)中(zhong)去除(chu)(chu)氡的(de)吸附效率降低。他們報告說，在水(shui)處(chu)理系(xi)統中(zhong)添加活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)色譜(pu)柱以去除(chu)(chu)氡。初始清除(chu)(chu)率為64%，連續一(yi)個月降至(zhi)20%。對不同類(lei)型活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)從(cong)(cong)水(shui)中(zhong)去除(chu)(chu)中(zhong)級氡的(de)比較研(yan)究(jiu)。本研(yan)究(jiu)對設計用(yong)于從(cong)(cong)供水(shui)中(zhong)去除(chu)(chu)中(zhong)度(du)氡濃度(du)的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸附系(xi)統有用(yong)。

　　去(qu)除不同活性炭/水比氡的效率(lv)

　　顯(xian)示了三個重復實驗確定的(de)(de)(de)(de)不同(tong)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)/水(shui)比的(de)(de)(de)(de)氡(dong)(dong)(dong)去(qu)除(chu)結(jie)果。從1:1000到4:1000活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)/水(shui)的(de)(de)(de)(de)比例來看，從水(shui)中去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)(dong)有(you)更大的(de)(de)(de)(de)增加(jia)。進一步增加(jia)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)/水(shui)比緩慢影響氡(dong)(dong)(dong)去(qu)除(chu)。對(dui)氡(dong)(dong)(dong)物理(li)衰減的(de)(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)氡(dong)(dong)(dong)值進行校正和去(qu)除(chu)。與其他類(lei)似的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)結(jie)果一致。這些研究(jiu)建議在水(shui)體(ti)積小的(de)(de)(de)(de)情(qing)況下使(shi)用活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)，以便氡(dong)(dong)(dong)去(qu)除(chu)*少(shao)的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)。保持治(zhi)療(liao)設施的(de)(de)(de)(de)運(yun)行成(cheng)本(ben)盡可能低是非常重要(yao)的(de)(de)(de)(de)。此外，使(shi)用活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)系(xi)統會導致碳過(guo)濾器(qi)被子pb-污染210(氡(dong)(dong)(dong)衍生(sheng)物)。因此，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)*終(zhong)將(jiang)成(cheng)為需要(yao)妥善管理(li)的(de)(de)(de)(de)放(fang)射(she)性(xing)廢物。

　　影響活(huo)性炭方法效率(lv)的因素

　　樣品(0.5、1、2、6、12、24小時(shi)(shi))的(de)結果 表(biao)1中(zhong)。隨著接觸(chu)時(shi)(shi)間的(de)增加，水中(zhong)存(cun)在的(de)氡(dong)(dong)的(de)相對(dui)量(liang)圖(tu)2所示的(de)曲(qu)線進(jin)一步(bu)表(biao)示。圖(tu)中(zhong)上部曲(qu)線表(biao)示瓶中(zhong)氡(dong)(dong)的(de)自然(ran)衰變，不含任(ren)何活性(xing)(xing)炭(tan)。這是為了減少氡(dong)(dong)濃度的(de)校(xiao)正，而(er)不是因(yin)為添加了任(ren)何GAC。通過(guo)對(dui)這些曲(qu)線的(de)比較，很(hen)明顯(xian)，在擴大水量(liang)的(de)同(tong)時(shi)(shi)，活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)吸附效果較差。接觸(chu)時(shi)(shi)間24小時(shi)(shi)后，每處理體積(250、500、1000ml)與5克活性(xing)(xing)炭(tan)接觸(chu)的(de)氡(dong)(dong)相對(dui)量(liang)分(fen)別(bie)為8%、19%和25%。物理衰減引起的(de)氡(dong)(dong)減少后，這些值上升到23%、33%和40%。

　　再生活性(xing)炭的效率(lv)

　　在150℃24小時(shi)內再次活(huo)化(hua)(hua)活(huo)性(xing)炭(tan)，重(zhong)(zhong)復使用不(bu)會(hui)影響(xiang)其對(dui)氡(dong)的(de)吸附(fu)(fu)能力。8次再生或所(suo)謂(wei)活(huo)性(xing)炭(tan)再生，并以圖3所(suo)示的(de)一般方式測試(shi)氡(dong)吸附(fu)(fu)能力。對(dui)于每次再生，活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)吸附(fu)(fu)容量略有變化(hua)(hua)，但(dan)當重(zhong)(zhong)復使用幾次時(shi)，活(huo)性(xing)炭(tan)在從水(shui)中去除的(de)氡(dong)中仍然有效。活(huo)性(xing)炭(tan)吸附(fu)(fu)容量大量消(xiao)耗。然而，應該注意的(de)是，活(huo)性(xing)炭(tan)積(ji)累了長(chang)壽命的(de)放射性(xing)，因此應該在重(zhong)(zhong)復使用后更換(huan)，因為它可以變得有害γ輻射源。

　　對活(huo)(huo)性炭(tan)過(guo)濾(lv)方法進行了測(ce)試。大約78%的(de)富水(shui)(shui)用于人工去除(chu)氡(dong)。發現熱量(liang)(liang)有(you)效地從(cong)水(shui)(shui)中(zhong)去除(chu)氡(dong)。從(cong)保持在39℃水(shui)(shui)中(zhong)測(ce)量(liang)(liang)的(de)氡(dong)度(du)下，水(shui)(shui)中(zhong)測(ce)量(liang)(liang)的(de)氡(dong)去除(chu)量(liang)(liang)達到76%左右。通(tong)過(guo)活(huo)(huo)性炭(tan)從(cong)水(shui)(shui)中(zhong)去除(chu)氡(dong)，遵循(xun)*佳活(huo)(huo)化過(guo)程。*佳活(huo)(huo)化溫(wen)度(du)為150℃，*佳活(huo)(huo)化時(shi)間為2小(xiao)時(shi)。從(cong)水(shui)(shui)中(zhong)去除(chu)氡(dong)所需的(de)*佳活(huo)(huo)性炭(tan)量(liang)(liang)是處理水(shui)(shui)體(ti)積(ji)和水(shui)(shui)與活(huo)(huo)性炭(tan)接(jie)觸時(shi)間的(de)函數。

　　*后，活性(xing)炭(tan)的(de)再(zai)生可(ke)以重復使用。活性(xing)炭(tan)過濾器中建(jian)立的(de)放射(she)性(xing)是再(zai)生過程的(de)主要限制。由于特(te)殊活性(xing)炭(tan)過濾價格昂(ang)貴，建(jian)議(yi)使用少量活性(xing)炭(tan)。