活性(xing)炭吸附氯化氫-燃料電池應用

　　活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)氯化(hua)(hua)(hua)氫(qing)-燃料電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)應用(yong)，在(zai)固體(ti)氧化(hua)(hua)(hua)物燃料電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)應用(yong)中，氯化(hua)(hua)(hua)氫(qing)和(he)硫化(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)會影(ying)響電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)性(xing)能，因此(ci)非(fei)常(chang)必要(yao)的(de)(de)(de)。使用(yong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑凈化(hua)(hua)(hua)氣(qi)(qi)體(ti)是一種(zhong)非(fei)常(chang)適用(yong)的(de)(de)(de)方法。在(zai)本期(qi)中，我們對幾種(zhong)活(huo)性(xing)炭(tan)、改(gai)性(xing)活(huo)性(xing)炭(tan)和(he)其他吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)等吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能力。氯化(hua)(hua)(hua)氫(qing)和(he)硫化(hua)(hua)(hua)氫(qing)用(yong)浸漬活(huo)性(xing)炭(tan)和(he)金(jin)屬(shu)氧化(hua)(hua)(hua)物吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑去除。

　　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(zhi)能吸收氯化氫的(de)(de)一(yi)部分，所以我們這次使用的(de)(de)活性炭是經過改性的(de)(de)。

　　活(huo)性炭吸附劑試驗試驗

　　兩種吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑的(de)(de)(de)物(wu)理(li)特性：碳酸鉀浸漬(zi)活(huo)性炭(tan)和(he)(he)其他混(hun)合物(wu)。硫化(hua)氫和(he)(he)氯化(hua)氫等(deng)高揮發(fa)性和(he)(he)有害物(wu)質只(zhi)在很小(xiao)程度(du)(du)上吸(xi)(xi)(xi)附(fu)在活(huo)性炭(tan)上。因此(ci)，純物(wu)理(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)過(guo)程是不可行的(de)(de)(de)。化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)需要(yao)去除這(zhe)(zhe)些污染物(wu)，比物(wu)理(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)強得(de)多(duo)。相互(hu)作(zuo)用是氣體(ti)(ti)和(he)(he)固體(ti)(ti)表(biao)面(mian)共存的(de)(de)(de)真正化(hua)學鍵(jian)。如果(guo)在有利的(de)(de)(de)溫度(du)(du)和(he)(he)壓力條件下在所(suo)有表(biao)面(mian)發(fa)生物(wu)理(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)，化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)只(zhi)發(fa)生在某些表(biao)面(mian)，只(zhi)發(fa)生在這(zhe)(zhe)些表(biao)面(mian)沒有其他吸(xi)(xi)(xi)附(fu)物(wu)時。化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)停止，當吸(xi)(xi)(xi)附(fu)不再直接(jie)接(jie)觸表(biao)面(mian)時。因此(ci)，它是一(yi)個單層過(guo)程。物(wu)理(li)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)和(he)(he)化(hua)學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)通(tong)常同樣(yang)快。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)中的(de)(de)(de)速率決定步驟(zou)不是吸(xi)(xi)(xi)附(fu)本身。確定活(huo)性炭(tan)孔隙(xi)周圍顆粒邊界層的(de)(de)(de)質量傳遞(di)和(he)(he)質量傳遞(di)形成(cheng)速率的(de)(de)(de)步驟(zou)。

　　為(wei)了分析氯(lv)(lv)化(hua)氫對活性炭吸附(fu)能(neng)力的(de)影響，使用100和(he)1000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)氫含量測試氣(qi)(qi)體(ti)(ti)與氮氣(qi)(qi)平(ping)衡。將這些氣(qi)(qi)體(ti)(ti)混(hun)合(he)并裝瓶。混(hun)合(he)試驗氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)相(xiang)對測量不確定度為(wei)3%。這意味著(zhu)對于10000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)氫氣(qi)(qi)體(ti)(ti)混(hun)合(he)物1000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)氫氣(qi)(qi)體(ti)(ti)混(hun)合(he)物的(de)準確性為(wei)3和(he)30ppmv。100ppmv氯(lv)(lv)化(hua)氫和(he)200ppmv氣(qi)(qi)體(ti)(ti)混(hun)合(he)物硫(liu)化(hua)氫。

　　發現隨著消耗(hao)量的增加，活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)從飲用(yong)水中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)的吸附效率(lv)降低(di)。他們報告說，在水處理系統(tong)中(zhong)(zhong)添加活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)色譜柱以去(qu)除(chu)氡(dong)。初始清除(chu)率(lv)為64%，連(lian)續一個(ge)月降至20%。對(dui)不(bu)同類型(xing)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)從水中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)中(zhong)(zhong)級氡(dong)的比較研究(jiu)。本(ben)研究(jiu)對(dui)設(she)計(ji)用(yong)于(yu)從供水中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)中(zhong)(zhong)度(du)氡(dong)濃度(du)的活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)吸附系統(tong)有(you)用(yong)。

　　去除不同活性炭/水比氡的效率(lv)

　　顯示(shi)了三個重復(fu)實驗確定的(de)(de)不同活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭/水(shui)比(bi)(bi)的(de)(de)氡(dong)去除(chu)結(jie)果。從(cong)(cong)1:1000到4:1000活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭/水(shui)的(de)(de)比(bi)(bi)例來看，從(cong)(cong)水(shui)中(zhong)去除(chu)氡(dong)有更大的(de)(de)增加。進一(yi)步增加活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭/水(shui)比(bi)(bi)緩(huan)慢影響(xiang)氡(dong)去除(chu)。對氡(dong)物理衰減(jian)的(de)(de)相對氡(dong)值進行校正(zheng)和去除(chu)。與其他類似的(de)(de)研究結(jie)果一(yi)致。這些研究建議在(zai)水(shui)體積(ji)小的(de)(de)情況下使用(yong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭，以便(bian)氡(dong)去除(chu)*少的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭。保持(chi)治療設施的(de)(de)運行成(cheng)本(ben)盡(jin)可(ke)能低是(shi)非常重要(yao)的(de)(de)。此(ci)外，使用(yong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭系(xi)統會導致碳過(guo)濾器被子pb-污染210(氡(dong)衍生物)。因此(ci)，活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭*終將(jiang)成(cheng)為需要(yao)妥善(shan)管理的(de)(de)放射性(xing)(xing)(xing)(xing)廢(fei)物。

　　影響活性(xing)炭方法效率的因素

　　樣品(0.5、1、2、6、12、24小時)的(de)結果(guo) 表1中(zhong)。隨著接(jie)觸(chu)時間的(de)增加，水中(zhong)存在的(de)氡(dong)(dong)的(de)相對量圖2所示(shi)的(de)曲線進一步表示(shi)。圖中(zhong)上(shang)部(bu)曲線表示(shi)瓶中(zhong)氡(dong)(dong)的(de)自然衰(shuai)(shuai)變，不(bu)含任(ren)何活(huo)(huo)性炭(tan)。這是為了減少(shao)氡(dong)(dong)濃度的(de)校正(zheng)，而不(bu)是因為添加了任(ren)何GAC。通過對這些曲線的(de)比較，很(hen)明(ming)顯，在擴大水量的(de)同時，活(huo)(huo)性炭(tan)的(de)吸(xi)附效(xiao)果(guo)較差。接(jie)觸(chu)時間24小時后(hou)，每處理體積(250、500、1000ml)與5克活(huo)(huo)性炭(tan)接(jie)觸(chu)的(de)氡(dong)(dong)相對量分別(bie)為8%、19%和25%。物理衰(shuai)(shuai)減引(yin)起的(de)氡(dong)(dong)減少(shao)后(hou)，這些值上(shang)升到23%、33%和40%。

　　再生活性炭的效率

　　在(zai)150℃24小時(shi)內再(zai)(zai)次(ci)(ci)活化活性(xing)(xing)炭(tan)，重復(fu)使(shi)用不(bu)會影響(xiang)其(qi)對氡的(de)吸(xi)附(fu)能力。8次(ci)(ci)再(zai)(zai)生(sheng)或所謂活性(xing)(xing)炭(tan)再(zai)(zai)生(sheng)，并以(yi)圖3所示的(de)一(yi)般方式測試氡吸(xi)附(fu)能力。對于每次(ci)(ci)再(zai)(zai)生(sheng)，活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)吸(xi)附(fu)容量(liang)略(lve)有變化，但(dan)當重復(fu)使(shi)用幾次(ci)(ci)時(shi)，活性(xing)(xing)炭(tan)在(zai)從水中(zhong)去(qu)除的(de)氡中(zhong)仍(reng)然(ran)有效。活性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)容量(liang)大量(liang)消耗。然(ran)而，應該(gai)(gai)注(zhu)意的(de)是，活性(xing)(xing)炭(tan)積累(lei)了長壽命的(de)放射(she)性(xing)(xing)，因此應該(gai)(gai)在(zai)重復(fu)使(shi)用后更換，因為(wei)它可以(yi)變得有害γ輻射(she)源。

　　對活(huo)性(xing)炭過濾方法進(jin)行了(le)測試。大約(yue)78%的(de)(de)富水(shui)(shui)用于人工去(qu)(qu)除(chu)氡(dong)。發現熱量(liang)有效地從(cong)(cong)(cong)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)(qu)除(chu)氡(dong)。從(cong)(cong)(cong)保持在(zai)39℃水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)測量(liang)的(de)(de)氡(dong)度下，水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)測量(liang)的(de)(de)氡(dong)去(qu)(qu)除(chu)量(liang)達到76%左右。通過活(huo)性(xing)炭從(cong)(cong)(cong)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)(qu)除(chu)氡(dong)，遵循(xun)*佳(jia)活(huo)化(hua)過程。*佳(jia)活(huo)化(hua)溫(wen)度為150℃，*佳(jia)活(huo)化(hua)時(shi)間為2小時(shi)。從(cong)(cong)(cong)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)(qu)除(chu)氡(dong)所需的(de)(de)*佳(jia)活(huo)性(xing)炭量(liang)是處理水(shui)(shui)體積和水(shui)(shui)與活(huo)性(xing)炭接觸時(shi)間的(de)(de)函數(shu)。

　　*后，活性(xing)(xing)炭的再生可以(yi)重復使(shi)用。活性(xing)(xing)炭過濾器中建立的放射性(xing)(xing)是再生過程的主要限制。由于(yu)特殊活性(xing)(xing)炭過濾價格(ge)昂貴，建議使(shi)用少量活性(xing)(xing)炭。