活性炭吸附氯化(hua)氫-燃料(liao)電(dian)池應用

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)氯(lv)化(hua)氫-燃料電池的(de)(de)應用(yong)(yong)，在固體氧化(hua)物燃料電池的(de)(de)應用(yong)(yong)中，氯(lv)化(hua)氫和(he)硫化(hua)氫的(de)(de)氣(qi)體會影響電池的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能，因此(ci)非常必要的(de)(de)。使用(yong)(yong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)凈化(hua)氣(qi)體是一種非常適(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)方法。在本期(qi)中，我們對幾種活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)、改性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)和(he)其他吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)等吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能力。氯(lv)化(hua)氫和(he)硫化(hua)氫用(yong)(yong)浸漬活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)和(he)金屬氧化(hua)物吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)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(xi)收氯(lv)化氫的(de)(de)一部(bu)分，所(suo)以我們(men)這(zhe)次使用的(de)(de)活性炭是經過改性的(de)(de)。

　　活性炭吸附(fu)劑試驗試驗

　　兩種吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑的(de)(de)物理特(te)性(xing)：碳酸鉀(jia)浸漬活(huo)性(xing)炭和(he)(he)其他混合(he)物。硫化氫和(he)(he)氯化氫等高揮發性(xing)和(he)(he)有(you)害物質只在(zai)(zai)很(hen)小(xiao)程度上(shang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)在(zai)(zai)活(huo)性(xing)炭上(shang)。因(yin)此(ci)(ci)，純物理吸(xi)(xi)(xi)附(fu)過程是不(bu)(bu)可行的(de)(de)。化學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)需要去(qu)除(chu)這些(xie)污染物，比物理吸(xi)(xi)(xi)附(fu)強得(de)多。相(xiang)互(hu)作用(yong)是氣體(ti)和(he)(he)固體(ti)表面(mian)(mian)共(gong)存的(de)(de)真正化學鍵(jian)。如果在(zai)(zai)有(you)利的(de)(de)溫度和(he)(he)壓(ya)力條件下(xia)在(zai)(zai)所有(you)表面(mian)(mian)發生(sheng)物理吸(xi)(xi)(xi)附(fu)，化學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)只發生(sheng)在(zai)(zai)某些(xie)表面(mian)(mian)，只發生(sheng)在(zai)(zai)這些(xie)表面(mian)(mian)沒有(you)其他吸(xi)(xi)(xi)附(fu)物時(shi)。化學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)停止，當吸(xi)(xi)(xi)附(fu)不(bu)(bu)再直接接觸表面(mian)(mian)時(shi)。因(yin)此(ci)(ci)，它是一(yi)個單層過程。物理吸(xi)(xi)(xi)附(fu)和(he)(he)化學吸(xi)(xi)(xi)附(fu)通(tong)常同樣快。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)中的(de)(de)速(su)率決定步驟不(bu)(bu)是吸(xi)(xi)(xi)附(fu)本身。確定活(huo)性(xing)炭孔隙周(zhou)圍顆粒邊界層的(de)(de)質量傳(chuan)遞和(he)(he)質量傳(chuan)遞形成速(su)率的(de)(de)步驟。

　　為了(le)分(fen)析氯化氫對(dui)(dui)活性(xing)(xing)炭吸附能力的(de)(de)影響，使用(yong)100和1000ppmv氯化氫含量測(ce)試氣體(ti)與氮氣平衡。將這些氣體(ti)混(hun)(hun)合(he)(he)并裝瓶。混(hun)(hun)合(he)(he)試驗氣體(ti)的(de)(de)相對(dui)(dui)測(ce)量不確(que)定度(du)為3%。這意味(wei)著對(dui)(dui)于10000ppmv氯化氫氣體(ti)混(hun)(hun)合(he)(he)物1000ppmv氯化氫氣體(ti)混(hun)(hun)合(he)(he)物的(de)(de)準確(que)性(xing)(xing)為3和30ppmv。100ppmv氯化氫和200ppmv氣體(ti)混(hun)(hun)合(he)(he)物硫化氫。

　　發現隨著消耗量的增加(jia)，活(huo)性(xing)炭從(cong)飲(yin)用水中(zhong)(zhong)(zhong)去除氡(dong)的吸(xi)附(fu)效率(lv)(lv)降低(di)。他(ta)們報(bao)告說，在水處理系統中(zhong)(zhong)(zhong)添加(jia)活(huo)性(xing)炭色譜柱以去除氡(dong)。初始清除率(lv)(lv)為64%，連(lian)續一個(ge)月降至(zhi)20%。對不同類(lei)型活(huo)性(xing)炭從(cong)水中(zhong)(zhong)(zhong)去除中(zhong)(zhong)(zhong)級氡(dong)的比較研究。本研究對設計用于從(cong)供水中(zhong)(zhong)(zhong)去除中(zhong)(zhong)(zhong)度(du)氡(dong)濃度(du)的活(huo)性(xing)炭吸(xi)附(fu)系統有用。

　　去除不同活性炭(tan)/水(shui)比氡的效率

　　顯示了三個(ge)重復實驗確定的(de)(de)不(bu)同活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)/水比(bi)的(de)(de)氡(dong)(dong)去(qu)除(chu)結果。從1:1000到(dao)4:1000活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)/水的(de)(de)比(bi)例來(lai)看，從水中去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)有更大的(de)(de)增加(jia)。進一步增加(jia)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)/水比(bi)緩慢影(ying)響氡(dong)(dong)去(qu)除(chu)。對(dui)氡(dong)(dong)物理衰(shuai)減的(de)(de)相對(dui)氡(dong)(dong)值進行校正(zheng)和去(qu)除(chu)。與其他類(lei)似(si)的(de)(de)研(yan)究(jiu)結果一致(zhi)(zhi)。這些研(yan)究(jiu)建議在(zai)水體積(ji)小的(de)(de)情況下使用活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)，以便氡(dong)(dong)去(qu)除(chu)*少的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)。保持治(zhi)療設施(shi)的(de)(de)運行成(cheng)本(ben)盡可(ke)能低是(shi)非常重要的(de)(de)。此外，使用活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)系統會導致(zhi)(zhi)碳過濾(lv)器被子pb-污染210(氡(dong)(dong)衍生(sheng)物)。因此，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)*終(zhong)將成(cheng)為需要妥善管理的(de)(de)放射性(xing)(xing)廢物。

　　影(ying)響(xiang)活性炭(tan)方(fang)法(fa)效率(lv)的因素

　　樣品(pin)(0.5、1、2、6、12、24小(xiao)時(shi))的(de)(de)(de)結果 表1中。隨(sui)著(zhu)接(jie)觸時(shi)間的(de)(de)(de)增(zeng)加，水(shui)中存(cun)在的(de)(de)(de)氡(dong)的(de)(de)(de)相對量(liang)圖(tu)2所(suo)示的(de)(de)(de)曲線進(jin)一(yi)步表示。圖(tu)中上部曲線表示瓶中氡(dong)的(de)(de)(de)自(zi)然衰變(bian)，不含任(ren)(ren)何活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。這是為了(le)減(jian)少氡(dong)濃度的(de)(de)(de)校正，而不是因為添(tian)加了(le)任(ren)(ren)何GAC。通(tong)過(guo)對這些(xie)曲線的(de)(de)(de)比較，很(hen)明顯，在擴大水(shui)量(liang)的(de)(de)(de)同(tong)時(shi)，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)吸附(fu)效果較差。接(jie)觸時(shi)間24小(xiao)時(shi)后，每處(chu)理體積(250、500、1000ml)與5克(ke)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)接(jie)觸的(de)(de)(de)氡(dong)相對量(liang)分別(bie)為8%、19%和(he)(he)25%。物理衰減(jian)引起的(de)(de)(de)氡(dong)減(jian)少后，這些(xie)值(zhi)上升到23%、33%和(he)(he)40%。

　　再(zai)生活性(xing)炭的效率

　　在150℃24小時內(nei)再次活(huo)化活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)，重(zhong)復(fu)(fu)使用(yong)不會影響其對氡的(de)(de)吸附能(neng)力。8次再生(sheng)或所謂活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)再生(sheng)，并以圖3所示的(de)(de)一(yi)般方式測試(shi)氡吸附能(neng)力。對于每次再生(sheng)，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)吸附容量略有變(bian)化，但當重(zhong)復(fu)(fu)使用(yong)幾次時，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)在從(cong)水中(zhong)去除(chu)的(de)(de)氡中(zhong)仍然有效。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸附容量大量消耗。然而，應該注意的(de)(de)是(shi)，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)積(ji)累了長壽(shou)命的(de)(de)放射性(xing)，因此應該在重(zhong)復(fu)(fu)使用(yong)后更(geng)換，因為它(ta)可(ke)以變(bian)得有害γ輻射源。

　　對活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)過濾方(fang)法進(jin)行了測(ce)試。大約78%的富水(shui)用于人工去(qu)除(chu)(chu)氡(dong)(dong)(dong)(dong)。發現熱(re)量(liang)(liang)(liang)(liang)有效地(di)從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)(chu)氡(dong)(dong)(dong)(dong)。從(cong)保持在39℃水(shui)中(zhong)測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)的氡(dong)(dong)(dong)(dong)度下，水(shui)中(zhong)測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)的氡(dong)(dong)(dong)(dong)去(qu)除(chu)(chu)量(liang)(liang)(liang)(liang)達到76%左(zuo)右(you)。通過活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)(chu)氡(dong)(dong)(dong)(dong)，遵循*佳活(huo)化過程。*佳活(huo)化溫度為(wei)150℃，*佳活(huo)化時(shi)(shi)間(jian)為(wei)2小時(shi)(shi)。從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)(chu)氡(dong)(dong)(dong)(dong)所需的*佳活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)量(liang)(liang)(liang)(liang)是處理水(shui)體(ti)積和水(shui)與活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)接觸時(shi)(shi)間(jian)的函(han)數。

　　*后，活性(xing)(xing)炭的(de)再(zai)(zai)生可(ke)以重復使用。活性(xing)(xing)炭過濾(lv)器中建立的(de)放射性(xing)(xing)是再(zai)(zai)生過程的(de)主要限制(zhi)。由于特殊活性(xing)(xing)炭過濾(lv)價格昂貴，建議使用少量活性(xing)(xing)炭。