活性炭吸(xi)附氯化氫-燃料電池應用(yong)

　　活性炭吸(xi)(xi)(xi)附氯化(hua)(hua)(hua)氫(qing)-燃料(liao)電(dian)池(chi)的應(ying)用，在固(gu)體(ti)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)燃料(liao)電(dian)池(chi)的應(ying)用中(zhong)，氯化(hua)(hua)(hua)氫(qing)和(he)硫化(hua)(hua)(hua)氫(qing)的氣體(ti)會影響電(dian)池(chi)的性能，因(yin)此非常必(bi)要的。使用吸(xi)(xi)(xi)附劑(ji)凈(jing)化(hua)(hua)(hua)氣體(ti)是一種非常適用的方(fang)法。在本期中(zhong)，我們對幾種活性炭、改性活性炭和(he)其(qi)他吸(xi)(xi)(xi)附劑(ji)的吸(xi)(xi)(xi)附等吸(xi)(xi)(xi)附劑(ji)的吸(xi)(xi)(xi)附能力。氯化(hua)(hua)(hua)氫(qing)和(he)硫化(hua)(hua)(hua)氫(qing)用浸漬(zi)活性炭和(he)金屬氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)吸(xi)(xi)(xi)附劑(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(neng)吸收氯化氫的(de)(de)一部分，所以我(wo)們這次使(shi)用的(de)(de)活性(xing)炭是經過改性(xing)的(de)(de)。

　　活性(xing)炭吸附劑試(shi)驗(yan)試(shi)驗(yan)

　　兩(liang)種吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑的(de)物(wu)理(li)特性：碳酸鉀浸(jin)漬活性炭(tan)和(he)其(qi)他(ta)混合物(wu)。硫化(hua)(hua)氫和(he)氯化(hua)(hua)氫等高揮(hui)發(fa)性和(he)有(you)害(hai)物(wu)質只在很小程度上吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)在活性炭(tan)上。因此(ci)，純物(wu)理(li)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)過程是不可行的(de)。化(hua)(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)需要(yao)去除這(zhe)些(xie)污染物(wu)，比物(wu)理(li)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)強(qiang)得多。相(xiang)互作用是氣(qi)體和(he)固體表面共存的(de)真正化(hua)(hua)學鍵。如果在有(you)利(li)的(de)溫(wen)度和(he)壓力條件下(xia)在所有(you)表面發(fa)生物(wu)理(li)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)，化(hua)(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)只發(fa)生在某些(xie)表面，只發(fa)生在這(zhe)些(xie)表面沒有(you)其(qi)他(ta)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)物(wu)時(shi)。化(hua)(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)停(ting)止(zhi)，當吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)不再直接接觸表面時(shi)。因此(ci)，它(ta)是一個單(dan)層(ceng)過程。物(wu)理(li)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)和(he)化(hua)(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)通常(chang)同樣快。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)中的(de)速率決(jue)定步驟不是吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)本身。確(que)定活性炭(tan)孔(kong)隙周圍顆粒(li)邊界層(ceng)的(de)質量傳(chuan)遞(di)(di)和(he)質量傳(chuan)遞(di)(di)形(xing)成速率的(de)步驟。

　　為(wei)了(le)分析氯化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)對(dui)活性炭吸附(fu)能力的(de)影響，使用100和(he)1000ppmv氯化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)含量測試氣(qi)(qi)體(ti)(ti)與氮氣(qi)(qi)平衡(heng)。將(jiang)這(zhe)些氣(qi)(qi)體(ti)(ti)混合并(bing)裝瓶。混合試驗氣(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)相對(dui)測量不確(que)定度為(wei)3%。這(zhe)意味著對(dui)于(yu)10000ppmv氯化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)混合物(wu)1000ppmv氯化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)混合物(wu)的(de)準確(que)性為(wei)3和(he)30ppmv。100ppmv氯化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)和(he)200ppmv氣(qi)(qi)體(ti)(ti)混合物(wu)硫化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)。

　　發(fa)現(xian)隨著(zhu)消耗量的增加，活(huo)性炭(tan)從飲(yin)用(yong)水中(zhong)去(qu)除氡(dong)的吸附(fu)(fu)效率(lv)降低。他們報告說，在水處(chu)理系統(tong)中(zhong)添加活(huo)性炭(tan)色譜柱以去(qu)除氡(dong)。初始清除率(lv)為(wei)64%，連續一個月降至20%。對不同類型活(huo)性炭(tan)從水中(zhong)去(qu)除中(zhong)級氡(dong)的比較(jiao)研究(jiu)。本研究(jiu)對設計用(yong)于從供水中(zhong)去(qu)除中(zhong)度(du)氡(dong)濃度(du)的活(huo)性炭(tan)吸附(fu)(fu)系統(tong)有用(yong)。

　　去除不同(tong)活性炭/水比氡的(de)效率(lv)

　　顯示(shi)了三個重復實驗確定(ding)的(de)不同活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)(shui)比的(de)氡(dong)(dong)去(qu)除(chu)(chu)結果。從(cong)1:1000到4:1000活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)(shui)的(de)比例來看(kan)，從(cong)水(shui)(shui)中去(qu)除(chu)(chu)氡(dong)(dong)有更大(da)的(de)增加。進一步增加活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)/水(shui)(shui)比緩慢(man)影響氡(dong)(dong)去(qu)除(chu)(chu)。對氡(dong)(dong)物(wu)理衰減的(de)相(xiang)對氡(dong)(dong)值進行(xing)校正和去(qu)除(chu)(chu)。與(yu)其他類(lei)似的(de)研(yan)究(jiu)結果一致。這些研(yan)究(jiu)建(jian)議在水(shui)(shui)體(ti)積小的(de)情況(kuang)下使用活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)，以便(bian)氡(dong)(dong)去(qu)除(chu)(chu)*少的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。保持治療(liao)設施的(de)運行(xing)成本盡可能低是非常重要的(de)。此外，使用活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)系統會導致碳過濾器被子pb-污染210(氡(dong)(dong)衍生物(wu))。因此，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)*終將成為需要妥(tuo)善管理的(de)放(fang)射性(xing)廢物(wu)。

　　影響活性炭方(fang)法效(xiao)率(lv)的因(yin)素(su)

　　樣品(pin)(0.5、1、2、6、12、24小時(shi))的(de)(de)(de)結果(guo) 表(biao)1中(zhong)。隨著接觸時(shi)間的(de)(de)(de)增加，水中(zhong)存在的(de)(de)(de)氡的(de)(de)(de)相(xiang)對(dui)量圖(tu)2所示(shi)的(de)(de)(de)曲線(xian)(xian)進(jin)一步表(biao)示(shi)。圖(tu)中(zhong)上部曲線(xian)(xian)表(biao)示(shi)瓶中(zhong)氡的(de)(de)(de)自然衰變，不含任(ren)何(he)活(huo)性(xing)炭(tan)。這是為(wei)了(le)減(jian)少(shao)氡濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)校正，而(er)不是因為(wei)添(tian)加了(le)任(ren)何(he)GAC。通過對(dui)這些曲線(xian)(xian)的(de)(de)(de)比較(jiao)，很明顯，在擴大(da)水量的(de)(de)(de)同時(shi)，活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)吸附效果(guo)較(jiao)差。接觸時(shi)間24小時(shi)后，每處(chu)理體積(ji)(250、500、1000ml)與5克活(huo)性(xing)炭(tan)接觸的(de)(de)(de)氡相(xiang)對(dui)量分別為(wei)8%、19%和(he)(he)25%。物理衰減(jian)引起的(de)(de)(de)氡減(jian)少(shao)后，這些值(zhi)上升(sheng)到23%、33%和(he)(he)40%。

　　再生活性炭的(de)效率

　　在150℃24小時(shi)內再(zai)次活(huo)化活(huo)性(xing)炭(tan)，重復(fu)(fu)使(shi)用不會影響其對(dui)氡(dong)的(de)吸(xi)附能力(li)。8次再(zai)生(sheng)(sheng)或所(suo)謂活(huo)性(xing)炭(tan)再(zai)生(sheng)(sheng)，并以圖3所(suo)示的(de)一般方式測(ce)試氡(dong)吸(xi)附能力(li)。對(dui)于每(mei)次再(zai)生(sheng)(sheng)，活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)吸(xi)附容(rong)量略(lve)有(you)變(bian)化，但當重復(fu)(fu)使(shi)用幾次時(shi)，活(huo)性(xing)炭(tan)在從水中去(qu)除的(de)氡(dong)中仍然有(you)效。活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附容(rong)量大量消耗。然而，應該注意(yi)的(de)是，活(huo)性(xing)炭(tan)積累了長壽命的(de)放射性(xing)，因此應該在重復(fu)(fu)使(shi)用后更換，因為它可(ke)以變(bian)得有(you)害(hai)γ輻射源(yuan)。

　　對活(huo)(huo)性炭過濾方(fang)法(fa)進行了測試。大約78%的(de)(de)富水(shui)用(yong)于人工去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)。發現熱(re)量(liang)有效(xiao)地從水(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)。從保持在39℃水(shui)中(zhong)測量(liang)的(de)(de)氡(dong)(dong)度下，水(shui)中(zhong)測量(liang)的(de)(de)氡(dong)(dong)去(qu)除(chu)量(liang)達到76%左右。通(tong)過活(huo)(huo)性炭從水(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)，遵循*佳活(huo)(huo)化過程。*佳活(huo)(huo)化溫(wen)度為150℃，*佳活(huo)(huo)化時(shi)間為2小時(shi)。從水(shui)中(zhong)去(qu)除(chu)氡(dong)(dong)所(suo)需(xu)的(de)(de)*佳活(huo)(huo)性炭量(liang)是處理水(shui)體(ti)積和水(shui)與活(huo)(huo)性炭接觸(chu)時(shi)間的(de)(de)函(han)數。

　　*后(hou)，活性(xing)炭的再生可以重復使用。活性(xing)炭過濾器中建立的放射性(xing)是再生過程的主要(yao)限制。由(you)于特(te)殊活性(xing)炭過濾價格昂貴，建議使用少(shao)量(liang)活性(xing)炭。