活性(xing)炭吸附氯(lv)化氫(qing)-燃料電池應用

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)附(fu)(fu)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)-燃料電池的(de)(de)(de)應(ying)用，在固體(ti)(ti)氧化(hua)(hua)(hua)物燃料電池的(de)(de)(de)應(ying)用中，氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)和硫化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)氣體(ti)(ti)會影響電池的(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)，因此非(fei)常必要的(de)(de)(de)。使用吸(xi)附(fu)(fu)劑凈化(hua)(hua)(hua)氣體(ti)(ti)是一(yi)種非(fei)常適用的(de)(de)(de)方法。在本期中，我們(men)對幾種活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭、改性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭和其他吸(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)等吸(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)能(neng)力。氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)和硫化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)用浸漬活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭和金(jin)屬氧化(hua)(hua)(hua)物吸(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。活性炭只能(neng)吸收氯化氫(qing)的一部分，所以我們這次使(shi)用的活性(xing)炭是(shi)經過改性(xing)的。

　　活(huo)性炭吸附劑試驗試驗

　　兩(liang)種吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)物(wu)理(li)(li)特(te)性(xing)(xing)：碳酸鉀(jia)浸(jin)漬活性(xing)(xing)炭(tan)和(he)(he)其他(ta)混合(he)物(wu)。硫化(hua)氫和(he)(he)氯化(hua)氫等高揮(hui)發性(xing)(xing)和(he)(he)有(you)害(hai)物(wu)質只在(zai)很小(xiao)程度上吸(xi)(xi)附(fu)(fu)在(zai)活性(xing)(xing)炭(tan)上。因(yin)此(ci)，純(chun)物(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)過程是(shi)(shi)(shi)不(bu)可行的(de)(de)。化(hua)學(xue)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)需要去除這些(xie)(xie)污染(ran)物(wu)，比物(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)強(qiang)得多。相互作用是(shi)(shi)(shi)氣(qi)體(ti)和(he)(he)固體(ti)表面(mian)共存的(de)(de)真正化(hua)學(xue)鍵。如果在(zai)有(you)利的(de)(de)溫度和(he)(he)壓(ya)力(li)條件下在(zai)所有(you)表面(mian)發生物(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)，化(hua)學(xue)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)只發生在(zai)某(mou)些(xie)(xie)表面(mian)，只發生在(zai)這些(xie)(xie)表面(mian)沒有(you)其他(ta)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)物(wu)時。化(hua)學(xue)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)停止，當吸(xi)(xi)附(fu)(fu)不(bu)再(zai)直接接觸表面(mian)時。因(yin)此(ci)，它是(shi)(shi)(shi)一(yi)個單層過程。物(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)和(he)(he)化(hua)學(xue)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)通常(chang)同樣快。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)中的(de)(de)速(su)率(lv)決定步驟不(bu)是(shi)(shi)(shi)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)本身。確定活性(xing)(xing)炭(tan)孔隙周圍顆粒邊界(jie)層的(de)(de)質量(liang)傳遞(di)和(he)(he)質量(liang)傳遞(di)形(xing)成(cheng)速(su)率(lv)的(de)(de)步驟。

　　為了分析(xi)氯(lv)(lv)化(hua)氫對(dui)活(huo)性炭(tan)吸附能(neng)力的影響，使用100和1000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)氫含(han)量(liang)測試(shi)氣(qi)體(ti)與氮氣(qi)平衡(heng)。將這些氣(qi)體(ti)混合并裝瓶。混合試(shi)驗(yan)氣(qi)體(ti)的相對(dui)測量(liang)不確定度為3%。這意味著對(dui)于10000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)氫氣(qi)體(ti)混合物(wu)1000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)氫氣(qi)體(ti)混合物(wu)的準確性為3和30ppmv。100ppmv氯(lv)(lv)化(hua)氫和200ppmv氣(qi)體(ti)混合物(wu)硫化(hua)氫。

　　發現隨著消耗量的增加，活(huo)性(xing)炭(tan)從(cong)飲用水中(zhong)去除(chu)氡(dong)(dong)的吸(xi)附(fu)效(xiao)率降低。他(ta)們報告說，在水處理系統中(zhong)添(tian)加活(huo)性(xing)炭(tan)色譜(pu)柱(zhu)以去除(chu)氡(dong)(dong)。初始清除(chu)率為64%，連續一個月降至(zhi)20%。對不同類型活(huo)性(xing)炭(tan)從(cong)水中(zhong)去除(chu)中(zhong)級氡(dong)(dong)的比較(jiao)研(yan)(yan)究。本研(yan)(yan)究對設(she)計用于(yu)從(cong)供水中(zhong)去除(chu)中(zhong)度氡(dong)(dong)濃度的活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)系統有(you)用。

　　去除(chu)不同活性炭/水比氡的效(xiao)率

　　顯示了三個(ge)重復實驗(yan)確定(ding)的(de)(de)(de)不(bu)同活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)/水比的(de)(de)(de)氡去除(chu)(chu)結果。從1:1000到4:1000活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)/水的(de)(de)(de)比例來看，從水中去除(chu)(chu)氡有更大的(de)(de)(de)增(zeng)加。進一步(bu)增(zeng)加活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)/水比緩慢影響(xiang)氡去除(chu)(chu)。對(dui)氡物理(li)衰減的(de)(de)(de)相對(dui)氡值進行(xing)(xing)校正和去除(chu)(chu)。與(yu)其他類(lei)似的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)結果一致。這些研(yan)究(jiu)建(jian)議在水體積小的(de)(de)(de)情況下使(shi)用活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)，以便氡去除(chu)(chu)*少的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)。保持(chi)治療(liao)設施的(de)(de)(de)運行(xing)(xing)成本盡可(ke)能(neng)低是非(fei)常重要的(de)(de)(de)。此外，使(shi)用活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)系統會導致碳過濾器被子(zi)pb-污(wu)染210(氡衍生物)。因(yin)此，活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)*終將成為需要妥善管理(li)的(de)(de)(de)放射性(xing)(xing)(xing)(xing)廢物。

　　影響活(huo)性炭方法效率(lv)的因素(su)

　　樣品(pin)(0.5、1、2、6、12、24小(xiao)時)的(de)結果 表1中(zhong)。隨著接(jie)觸時間的(de)增(zeng)加，水中(zhong)存(cun)在(zai)的(de)氡的(de)相對(dui)量圖2所示的(de)曲(qu)(qu)(qu)線進一步表示。圖中(zhong)上部曲(qu)(qu)(qu)線表示瓶中(zhong)氡的(de)自然(ran)衰變，不(bu)含任(ren)何活性炭(tan)。這(zhe)(zhe)是為(wei)了減(jian)少氡濃(nong)度(du)的(de)校正，而不(bu)是因(yin)為(wei)添加了任(ren)何GAC。通過對(dui)這(zhe)(zhe)些曲(qu)(qu)(qu)線的(de)比較，很明顯，在(zai)擴大水量的(de)同時，活性炭(tan)的(de)吸附效(xiao)果較差。接(jie)觸時間24小(xiao)時后，每處理體積(250、500、1000ml)與5克活性炭(tan)接(jie)觸的(de)氡相對(dui)量分別(bie)為(wei)8%、19%和(he)25%。物(wu)理衰減(jian)引起的(de)氡減(jian)少后，這(zhe)(zhe)些值上升到23%、33%和(he)40%。

　　再(zai)生活性炭的效(xiao)率(lv)

　　在150℃24小時內(nei)再(zai)(zai)次活化(hua)活性炭(tan)，重(zhong)復(fu)(fu)使(shi)用不會影響其(qi)對氡(dong)的吸附能力。8次再(zai)(zai)生(sheng)或所謂活性炭(tan)再(zai)(zai)生(sheng)，并以圖3所示的一(yi)般(ban)方(fang)式測試(shi)氡(dong)吸附能力。對于每(mei)次再(zai)(zai)生(sheng)，活性炭(tan)的吸附容量(liang)略有(you)變(bian)化(hua)，但當重(zhong)復(fu)(fu)使(shi)用幾(ji)次時，活性炭(tan)在從水(shui)中去除的氡(dong)中仍然(ran)有(you)效(xiao)。活性炭(tan)吸附容量(liang)大(da)量(liang)消耗。然(ran)而，應(ying)該(gai)注意的是，活性炭(tan)積累了長壽命的放(fang)射(she)性，因此應(ying)該(gai)在重(zhong)復(fu)(fu)使(shi)用后更換，因為它可以變(bian)得有(you)害γ輻射(she)源。

　　對活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)過濾方法進行了測試。大約78%的富水用于人工去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)。發現熱(re)量(liang)(liang)有效地從(cong)水中去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)。從(cong)保持在(zai)39℃水中測量(liang)(liang)的氡(dong)(dong)度下(xia)，水中測量(liang)(liang)的氡(dong)(dong)去(qu)除(chu)量(liang)(liang)達(da)到76%左右。通過活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)從(cong)水中去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)，遵循*佳(jia)(jia)活(huo)(huo)化(hua)過程。*佳(jia)(jia)活(huo)(huo)化(hua)溫度為150℃，*佳(jia)(jia)活(huo)(huo)化(hua)時(shi)間(jian)為2小時(shi)。從(cong)水中去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)所需的*佳(jia)(jia)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)量(liang)(liang)是(shi)處理(li)水體(ti)積和水與活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)接觸時(shi)間(jian)的函數。

　　*后，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)再生可以重復使(shi)用。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭過濾器中建立的(de)放射性(xing)(xing)(xing)是再生過程的(de)主要限制。由于特殊活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭過濾價格昂貴(gui)，建議使(shi)用少量活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭。