活性炭(tan)吸附氯化氫-燃料電(dian)池(chi)應用(yong)

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)氯化氫(qing)-燃料電(dian)池的(de)應用，在固(gu)體氧(yang)(yang)化物燃料電(dian)池的(de)應用中，氯化氫(qing)和硫化氫(qing)的(de)氣(qi)體會(hui)影(ying)響電(dian)池的(de)性(xing)(xing)能，因(yin)此非(fei)常必要(yao)的(de)。使(shi)用吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)凈化氣(qi)體是一種(zhong)非(fei)常適用的(de)方法。在本期中，我們對幾種(zhong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)、改(gai)性(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)和其他吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)等吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)能力。氯化氫(qing)和硫化氫(qing)用浸漬(zi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)和金屬(shu)氧(yang)(yang)化物吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)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。活性炭只能吸(xi)收氯化氫的一部分，所以我們(men)這次使用的活性(xing)炭是經過改性(xing)的。

　　活(huo)性炭吸附劑試驗試驗

　　兩種吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)物(wu)(wu)(wu)理(li)特(te)性：碳酸鉀浸(jin)漬活性炭和(he)其(qi)他混合物(wu)(wu)(wu)。硫化(hua)氫和(he)氯化(hua)氫等高(gao)揮(hui)發(fa)(fa)性和(he)有(you)害物(wu)(wu)(wu)質(zhi)只在很小程度上吸(xi)附(fu)(fu)(fu)在活性炭上。因(yin)此，純物(wu)(wu)(wu)理(li)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)過程是(shi)不可行的(de)。化(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)(fu)需要去(qu)除這(zhe)些污染(ran)物(wu)(wu)(wu)，比物(wu)(wu)(wu)理(li)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)強得多(duo)。相互作用是(shi)氣體(ti)和(he)固體(ti)表面(mian)(mian)共存的(de)真正化(hua)學鍵。如(ru)果在有(you)利的(de)溫度和(he)壓力條件下在所有(you)表面(mian)(mian)發(fa)(fa)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)理(li)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)，化(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)(fu)只發(fa)(fa)生(sheng)在某些表面(mian)(mian)，只發(fa)(fa)生(sheng)在這(zhe)些表面(mian)(mian)沒有(you)其(qi)他吸(xi)附(fu)(fu)(fu)物(wu)(wu)(wu)時(shi)(shi)。化(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)(fu)停(ting)止，當(dang)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)不再(zai)直(zhi)接接觸表面(mian)(mian)時(shi)(shi)。因(yin)此，它是(shi)一個單(dan)層(ceng)(ceng)過程。物(wu)(wu)(wu)理(li)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)和(he)化(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)(fu)通(tong)常同(tong)樣(yang)快(kuai)。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)中的(de)速(su)率決定步(bu)驟不是(shi)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)本(ben)身。確(que)定活性炭孔隙周圍(wei)顆粒邊(bian)界層(ceng)(ceng)的(de)質(zhi)量傳遞(di)和(he)質(zhi)量傳遞(di)形成速(su)率的(de)步(bu)驟。

　　為了(le)分析氯(lv)(lv)化(hua)氫(qing)對(dui)活性炭吸附能力的影響，使用100和1000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)氫(qing)含量(liang)測(ce)試氣(qi)體與氮氣(qi)平衡。將這些氣(qi)體混(hun)合(he)并裝瓶。混(hun)合(he)試驗(yan)氣(qi)體的相對(dui)測(ce)量(liang)不確定(ding)度為3%。這意味著(zhu)對(dui)于10000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)氫(qing)氣(qi)體混(hun)合(he)物(wu)1000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)氫(qing)氣(qi)體混(hun)合(he)物(wu)的準確性為3和30ppmv。100ppmv氯(lv)(lv)化(hua)氫(qing)和200ppmv氣(qi)體混(hun)合(he)物(wu)硫化(hua)氫(qing)。

　　發現隨(sui)著消(xiao)耗量的(de)增加，活(huo)性(xing)(xing)炭從飲用(yong)(yong)水中(zhong)(zhong)去(qu)除氡(dong)的(de)吸附(fu)效(xiao)率(lv)降低。他們報告說，在水處理系統(tong)中(zhong)(zhong)添加活(huo)性(xing)(xing)炭色譜(pu)柱(zhu)以(yi)去(qu)除氡(dong)。初始清除率(lv)為64%，連續一(yi)個月(yue)降至(zhi)20%。對不同類型活(huo)性(xing)(xing)炭從水中(zhong)(zhong)去(qu)除中(zhong)(zhong)級氡(dong)的(de)比較研究。本研究對設(she)計(ji)用(yong)(yong)于從供(gong)水中(zhong)(zhong)去(qu)除中(zhong)(zhong)度氡(dong)濃度的(de)活(huo)性(xing)(xing)炭吸附(fu)系統(tong)有用(yong)(yong)。

　　去除不同活性炭(tan)/水(shui)比氡的效率

　　顯(xian)示了三(san)個重(zhong)復實驗確定(ding)的(de)不同(tong)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)/水比的(de)氡(dong)去除(chu)結(jie)果。從1:1000到(dao)4:1000活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)/水的(de)比例來(lai)看，從水中(zhong)去除(chu)氡(dong)有(you)更大的(de)增加。進一步增加活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)/水比緩慢影響氡(dong)去除(chu)。對氡(dong)物理衰減的(de)相對氡(dong)值進行(xing)(xing)校正和去除(chu)。與(yu)其他類似的(de)研究結(jie)果一致。這些研究建議在水體積小的(de)情況下使用活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)，以便氡(dong)去除(chu)*少的(de)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)。保(bao)持治療設施的(de)運行(xing)(xing)成本(ben)盡可能低是非(fei)常(chang)重(zhong)要的(de)。此(ci)(ci)外，使用活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)系統會導致碳過濾器被(bei)子pb-污染210(氡(dong)衍生物)。因(yin)此(ci)(ci)，活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)*終將成為需(xu)要妥善(shan)管理的(de)放(fang)射性(xing)廢物。

　　影響活性(xing)炭方法效率(lv)的(de)因素

　　樣品(0.5、1、2、6、12、24小(xiao)時(shi))的(de)(de)(de)結果 表1中。隨著接(jie)觸(chu)時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)增加，水(shui)中存在的(de)(de)(de)氡(dong)的(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)量圖2所示(shi)的(de)(de)(de)曲線(xian)進(jin)一步表示(shi)。圖中上部曲線(xian)表示(shi)瓶(ping)中氡(dong)的(de)(de)(de)自然衰變，不(bu)含任何(he)(he)活性炭。這是為(wei)了(le)減少氡(dong)濃度的(de)(de)(de)校正，而不(bu)是因為(wei)添加了(le)任何(he)(he)GAC。通過對(dui)這些曲線(xian)的(de)(de)(de)比較(jiao)，很明(ming)顯，在擴(kuo)大水(shui)量的(de)(de)(de)同時(shi)，活性炭的(de)(de)(de)吸附效果較(jiao)差。接(jie)觸(chu)時(shi)間(jian)24小(xiao)時(shi)后，每(mei)處理(li)體積(250、500、1000ml)與5克活性炭接(jie)觸(chu)的(de)(de)(de)氡(dong)相(xiang)對(dui)量分別為(wei)8%、19%和25%。物理(li)衰減引(yin)起的(de)(de)(de)氡(dong)減少后，這些值(zhi)上升(sheng)到23%、33%和40%。

　　再生活性炭(tan)的效率

　　在150℃24小時內再(zai)次(ci)(ci)活(huo)(huo)化(hua)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)，重復(fu)使用不會影響其對氡的(de)吸附(fu)(fu)能力。8次(ci)(ci)再(zai)生或所(suo)謂(wei)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)再(zai)生，并以(yi)圖3所(suo)示的(de)一般方式測試氡吸附(fu)(fu)能力。對于每次(ci)(ci)再(zai)生，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的(de)吸附(fu)(fu)容(rong)量略有變化(hua)，但當重復(fu)使用幾(ji)次(ci)(ci)時，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)在從水(shui)中(zhong)(zhong)去除(chu)的(de)氡中(zhong)(zhong)仍然有效(xiao)。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸附(fu)(fu)容(rong)量大量消耗。然而，應(ying)該(gai)注意(yi)的(de)是，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)積累了長壽(shou)命的(de)放射性(xing)，因此應(ying)該(gai)在重復(fu)使用后更換，因為它可以(yi)變得有害γ輻射源。

　　對活(huo)(huo)(huo)性炭過(guo)濾方(fang)法(fa)進行了(le)測(ce)試。大約(yue)78%的富水(shui)(shui)(shui)(shui)用于人工去除氡(dong)(dong)。發現熱量有效地從水(shui)(shui)(shui)(shui)中去除氡(dong)(dong)。從保(bao)持在(zai)39℃水(shui)(shui)(shui)(shui)中測(ce)量的氡(dong)(dong)度下，水(shui)(shui)(shui)(shui)中測(ce)量的氡(dong)(dong)去除量達到(dao)76%左右(you)。通(tong)過(guo)活(huo)(huo)(huo)性炭從水(shui)(shui)(shui)(shui)中去除氡(dong)(dong)，遵循*佳(jia)(jia)活(huo)(huo)(huo)化過(guo)程。*佳(jia)(jia)活(huo)(huo)(huo)化溫度為150℃，*佳(jia)(jia)活(huo)(huo)(huo)化時間為2小時。從水(shui)(shui)(shui)(shui)中去除氡(dong)(dong)所需(xu)的*佳(jia)(jia)活(huo)(huo)(huo)性炭量是處理水(shui)(shui)(shui)(shui)體積(ji)和水(shui)(shui)(shui)(shui)與活(huo)(huo)(huo)性炭接觸(chu)時間的函數。

　　*后(hou)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)再(zai)(zai)生可以重復(fu)使用。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭過濾器(qi)中建(jian)立的(de)放射性(xing)(xing)是再(zai)(zai)生過程的(de)主要(yao)限制(zhi)。由于(yu)特殊(shu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭過濾價格昂貴，建(jian)議(yi)使用少量活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭。