活性炭吸(xi)附氯化氫-燃料電池應(ying)用(yong)

　　活(huo)性炭(tan)吸附氯(lv)化氫(qing)-燃(ran)料電池(chi)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)，在固體(ti)氧化物燃(ran)料電池(chi)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)中(zhong)，氯(lv)化氫(qing)和硫(liu)化氫(qing)的(de)(de)(de)(de)氣體(ti)會影響電池(chi)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)，因此非(fei)常必要的(de)(de)(de)(de)。使用(yong)吸附劑凈化氣體(ti)是一種(zhong)非(fei)常適(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)方(fang)法。在本期中(zhong)，我們對幾種(zhong)活(huo)性炭(tan)、改性活(huo)性炭(tan)和其他吸附劑的(de)(de)(de)(de)吸附等吸附劑的(de)(de)(de)(de)吸附能(neng)力。氯(lv)化氫(qing)和硫(liu)化氫(qing)用(yong)浸漬活(huo)性炭(tan)和金(jin)屬氧化物吸附劑去除。

　　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。活性炭只能吸收氯化氫(qing)的(de)一部分，所以我們(men)這(zhe)次使用的(de)活性(xing)炭(tan)是經過(guo)改性(xing)的(de)。

　　活性炭(tan)吸附劑試(shi)驗試(shi)驗

　　兩種吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)物(wu)理(li)(li)特性(xing)(xing)：碳酸鉀浸漬活性(xing)(xing)炭(tan)和(he)(he)其他混(hun)合物(wu)。硫化氫(qing)和(he)(he)氯化氫(qing)等高揮發(fa)性(xing)(xing)和(he)(he)有害物(wu)質(zhi)只在很小程(cheng)(cheng)度(du)上吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)在活性(xing)(xing)炭(tan)上。因(yin)此，純物(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)過程(cheng)(cheng)是不可行的(de)(de)。化學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)需(xu)要去除這些污(wu)染物(wu)，比物(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)強(qiang)得(de)多。相互作用是氣體(ti)和(he)(he)固體(ti)表面(mian)共(gong)存的(de)(de)真(zhen)正化學(xue)(xue)鍵。如果在有利的(de)(de)溫(wen)度(du)和(he)(he)壓力條件下在所(suo)有表面(mian)發(fa)生物(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)，化學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)只發(fa)生在某些表面(mian)，只發(fa)生在這些表面(mian)沒有其他吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)物(wu)時。化學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)停止，當吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)不再直接接觸表面(mian)時。因(yin)此，它是一個單層過程(cheng)(cheng)。物(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)和(he)(he)化學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)通(tong)常同樣(yang)快。吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)中的(de)(de)速率決定步(bu)驟不是吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)本(ben)身(shen)。確定活性(xing)(xing)炭(tan)孔隙周圍顆粒(li)邊界層的(de)(de)質(zhi)量傳遞和(he)(he)質(zhi)量傳遞形成速率的(de)(de)步(bu)驟。

　　為了分析氯(lv)(lv)化(hua)(hua)氫對活性炭吸附能力(li)的影響，使用100和1000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)(hua)氫含量測試氣(qi)體(ti)(ti)(ti)與(yu)氮氣(qi)平(ping)衡。將(jiang)這些氣(qi)體(ti)(ti)(ti)混合(he)并裝瓶(ping)。混合(he)試驗氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的相對測量不確(que)定度為3%。這意(yi)味著對于10000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)(hua)氫氣(qi)體(ti)(ti)(ti)混合(he)物(wu)(wu)1000ppmv氯(lv)(lv)化(hua)(hua)氫氣(qi)體(ti)(ti)(ti)混合(he)物(wu)(wu)的準確(que)性為3和30ppmv。100ppmv氯(lv)(lv)化(hua)(hua)氫和200ppmv氣(qi)體(ti)(ti)(ti)混合(he)物(wu)(wu)硫(liu)化(hua)(hua)氫。

　　發現隨著消耗量的(de)(de)增加，活(huo)(huo)性(xing)炭從(cong)飲用(yong)水(shui)中去除氡的(de)(de)吸(xi)附效(xiao)率(lv)降低。他們報告說，在(zai)水(shui)處理系(xi)統(tong)中添加活(huo)(huo)性(xing)炭色譜(pu)柱以去除氡。初始清除率(lv)為64%，連(lian)續(xu)一個月(yue)降至20%。對不同類(lei)型活(huo)(huo)性(xing)炭從(cong)水(shui)中去除中級氡的(de)(de)比較研究(jiu)。本研究(jiu)對設計用(yong)于從(cong)供水(shui)中去除中度氡濃(nong)度的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭吸(xi)附系(xi)統(tong)有用(yong)。

　　去除(chu)不同活性炭/水比氡的效率

　　顯示了三個重(zhong)復實(shi)驗確(que)定的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)/水比的(de)(de)(de)(de)(de)氡(dong)去除(chu)(chu)(chu)結(jie)果。從1:1000到4:1000活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)/水的(de)(de)(de)(de)(de)比例來看(kan)，從水中去除(chu)(chu)(chu)氡(dong)有更大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)增加。進一步增加活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)/水比緩慢影響氡(dong)去除(chu)(chu)(chu)。對氡(dong)物(wu)理衰減的(de)(de)(de)(de)(de)相對氡(dong)值(zhi)進行校正和去除(chu)(chu)(chu)。與其他類似(si)的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)結(jie)果一致。這些研(yan)究(jiu)建議在水體積小的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)使用活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)，以便氡(dong)去除(chu)(chu)(chu)*少的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)。保持(chi)治療設施的(de)(de)(de)(de)(de)運行成本盡可能(neng)低是非常重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外，使用活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)系統會導致碳過濾(lv)器被子pb-污染210(氡(dong)衍(yan)生物(wu))。因此(ci)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)*終將(jiang)成為需要妥善管理的(de)(de)(de)(de)(de)放射性(xing)(xing)(xing)(xing)廢物(wu)。

　　影響活性炭方法效率的因素

　　樣品(0.5、1、2、6、12、24小時)的(de)(de)(de)結(jie)果 表1中。隨著接(jie)觸時間的(de)(de)(de)增加，水(shui)中存在的(de)(de)(de)氡的(de)(de)(de)相對(dui)(dui)量圖2所示(shi)的(de)(de)(de)曲(qu)線進一步(bu)表示(shi)。圖中上(shang)部曲(qu)線表示(shi)瓶中氡的(de)(de)(de)自然衰(shuai)變，不含任何活性炭。這是為了減少(shao)氡濃度的(de)(de)(de)校正，而不是因為添加了任何GAC。通(tong)過對(dui)(dui)這些(xie)曲(qu)線的(de)(de)(de)比較，很(hen)明顯，在擴大水(shui)量的(de)(de)(de)同時，活性炭的(de)(de)(de)吸(xi)附效果較差(cha)。接(jie)觸時間24小時后，每處理(li)體積(250、500、1000ml)與5克活性炭接(jie)觸的(de)(de)(de)氡相對(dui)(dui)量分別為8%、19%和25%。物理(li)衰(shuai)減引起的(de)(de)(de)氡減少(shao)后，這些(xie)值(zhi)上(shang)升到(dao)23%、33%和40%。

　　再生活性炭的(de)效(xiao)率

　　在150℃24小時內再(zai)次(ci)(ci)活化活性(xing)炭，重(zhong)復(fu)使(shi)用(yong)(yong)不會影響其(qi)對氡(dong)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)能力。8次(ci)(ci)再(zai)生(sheng)或(huo)所謂活性(xing)炭再(zai)生(sheng)，并以圖3所示的(de)(de)(de)一(yi)般(ban)方(fang)式測試(shi)氡(dong)吸(xi)附(fu)能力。對于每(mei)次(ci)(ci)再(zai)生(sheng)，活性(xing)炭的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)容(rong)量(liang)略有變化，但當重(zhong)復(fu)使(shi)用(yong)(yong)幾次(ci)(ci)時，活性(xing)炭在從水中去(qu)除(chu)的(de)(de)(de)氡(dong)中仍然有效。活性(xing)炭吸(xi)附(fu)容(rong)量(liang)大量(liang)消耗。然而，應(ying)該注(zhu)意的(de)(de)(de)是(shi)，活性(xing)炭積累了長壽命的(de)(de)(de)放射(she)性(xing)，因(yin)此應(ying)該在重(zhong)復(fu)使(shi)用(yong)(yong)后(hou)更換，因(yin)為它可以變得有害γ輻射(she)源。

　　對活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)過濾(lv)方法(fa)進行了(le)測(ce)(ce)試(shi)。大約78%的(de)富水(shui)用(yong)于(yu)人工去除(chu)氡(dong)。發現熱(re)量(liang)有效(xiao)地(di)從水(shui)中(zhong)去除(chu)氡(dong)。從保(bao)持在39℃水(shui)中(zhong)測(ce)(ce)量(liang)的(de)氡(dong)度下，水(shui)中(zhong)測(ce)(ce)量(liang)的(de)氡(dong)去除(chu)量(liang)達到(dao)76%左右。通(tong)過活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)從水(shui)中(zhong)去除(chu)氡(dong)，遵循*佳(jia)活(huo)(huo)化過程(cheng)。*佳(jia)活(huo)(huo)化溫度為150℃，*佳(jia)活(huo)(huo)化時間為2小時。從水(shui)中(zhong)去除(chu)氡(dong)所需的(de)*佳(jia)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)量(liang)是處理水(shui)體積和水(shui)與(yu)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)接觸時間的(de)函數。

　　*后，活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)再(zai)生(sheng)可以重復(fu)使用(yong)。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)過濾器中建(jian)立的(de)放射性(xing)(xing)是再(zai)生(sheng)過程的(de)主要限制(zhi)。由于特殊活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)過濾價格(ge)昂(ang)貴，建(jian)議使用(yong)少量活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)。