活性炭(tan)吸附氯化(hua)氫-燃料(liao)電池應用

　　活性(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)氯化(hua)氫(qing)-燃料(liao)(liao)電(dian)池的(de)(de)應用，在固體(ti)(ti)氧(yang)化(hua)物(wu)燃料(liao)(liao)電(dian)池的(de)(de)應用中，氯化(hua)氫(qing)和(he)硫化(hua)氫(qing)的(de)(de)氣體(ti)(ti)會影響電(dian)池的(de)(de)性(xing)(xing)能，因此非常(chang)必要的(de)(de)。使(shi)用吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)凈化(hua)氣體(ti)(ti)是一種非常(chang)適(shi)用的(de)(de)方(fang)法。在本期中，我們對幾種活性(xing)(xing)炭、改性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭和(he)其(qi)他吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)等吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)能力。氯化(hua)氫(qing)和(he)硫化(hua)氫(qing)用浸漬活性(xing)(xing)炭和(he)金屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(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。活性炭只能吸收氯化氫(qing)的(de)一(yi)部分，所(suo)以我們這次使用的(de)活性炭(tan)是經過(guo)改性的(de)。

　　活性炭吸附(fu)劑試驗試驗

　　兩種吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)特性：碳酸鉀浸(jin)漬(zi)活性炭(tan)(tan)和(he)(he)其(qi)(qi)他混合物(wu)(wu)。硫化(hua)氫和(he)(he)氯化(hua)氫等高揮發(fa)(fa)性和(he)(he)有害物(wu)(wu)質只在(zai)很小程度上吸(xi)(xi)附(fu)(fu)在(zai)活性炭(tan)(tan)上。因(yin)此，純物(wu)(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)過(guo)程是不可(ke)行的(de)(de)(de)。化(hua)學吸(xi)(xi)附(fu)(fu)需要去除這些污(wu)染物(wu)(wu)，比物(wu)(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)強(qiang)得多。相互作用是氣體和(he)(he)固體表(biao)(biao)面(mian)共存的(de)(de)(de)真(zhen)正化(hua)學鍵(jian)。如果在(zai)有利的(de)(de)(de)溫度和(he)(he)壓力條件(jian)下在(zai)所有表(biao)(biao)面(mian)發(fa)(fa)生(sheng)物(wu)(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)，化(hua)學吸(xi)(xi)附(fu)(fu)只發(fa)(fa)生(sheng)在(zai)某(mou)些表(biao)(biao)面(mian)，只發(fa)(fa)生(sheng)在(zai)這些表(biao)(biao)面(mian)沒有其(qi)(qi)他吸(xi)(xi)附(fu)(fu)物(wu)(wu)時。化(hua)學吸(xi)(xi)附(fu)(fu)停止，當吸(xi)(xi)附(fu)(fu)不再直(zhi)接(jie)接(jie)觸表(biao)(biao)面(mian)時。因(yin)此，它是一個單(dan)層過(guo)程。物(wu)(wu)理(li)(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)和(he)(he)化(hua)學吸(xi)(xi)附(fu)(fu)通常同(tong)樣快(kuai)。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)中的(de)(de)(de)速(su)率(lv)(lv)決定(ding)(ding)步驟不是吸(xi)(xi)附(fu)(fu)本身。確定(ding)(ding)活性炭(tan)(tan)孔(kong)隙(xi)周圍(wei)顆粒邊界層的(de)(de)(de)質量傳(chuan)遞和(he)(he)質量傳(chuan)遞形成速(su)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)步驟。

　　為了分析氯化氫(qing)對(dui)活性(xing)炭吸(xi)附能力的影響，使(shi)用(yong)100和(he)(he)1000ppmv氯化氫(qing)含量測(ce)試氣(qi)(qi)體與氮氣(qi)(qi)平(ping)衡。將(jiang)這(zhe)些氣(qi)(qi)體混(hun)合并裝瓶。混(hun)合試驗氣(qi)(qi)體的相對(dui)測(ce)量不確定度為3%。這(zhe)意味(wei)著對(dui)于(yu)10000ppmv氯化氫(qing)氣(qi)(qi)體混(hun)合物(wu)1000ppmv氯化氫(qing)氣(qi)(qi)體混(hun)合物(wu)的準確性(xing)為3和(he)(he)30ppmv。100ppmv氯化氫(qing)和(he)(he)200ppmv氣(qi)(qi)體混(hun)合物(wu)硫化氫(qing)。

　　發現隨著消耗量的增加(jia)，活(huo)(huo)性炭(tan)從(cong)飲用水中(zhong)去除氡的吸附效率(lv)降(jiang)低。他(ta)們(men)報告說，在水處(chu)理系統(tong)中(zhong)添加(jia)活(huo)(huo)性炭(tan)色(se)譜柱以去除氡。初始(shi)清除率(lv)為64%，連續一個(ge)月降(jiang)至20%。對(dui)不同類型活(huo)(huo)性炭(tan)從(cong)水中(zhong)去除中(zhong)級氡的比較研究。本(ben)研究對(dui)設計用于從(cong)供水中(zhong)去除中(zhong)度氡濃度的活(huo)(huo)性炭(tan)吸附系統(tong)有用。

　　去除不同活性炭(tan)/水(shui)比氡的效率

　　顯示(shi)了三個重(zhong)復實驗確定的(de)(de)(de)不同活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)/水(shui)(shui)(shui)(shui)比(bi)的(de)(de)(de)氡(dong)去(qu)(qu)除(chu)結果(guo)。從1:1000到4:1000活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)/水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)比(bi)例來(lai)看(kan)，從水(shui)(shui)(shui)(shui)中去(qu)(qu)除(chu)氡(dong)有更(geng)大的(de)(de)(de)增加。進一步增加活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)/水(shui)(shui)(shui)(shui)比(bi)緩慢影響(xiang)氡(dong)去(qu)(qu)除(chu)。對氡(dong)物(wu)(wu)理衰減的(de)(de)(de)相(xiang)對氡(dong)值進行校(xiao)正和去(qu)(qu)除(chu)。與其他類似(si)的(de)(de)(de)研究結果(guo)一致。這些研究建議(yi)在水(shui)(shui)(shui)(shui)體積小的(de)(de)(de)情況下使用活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)，以便氡(dong)去(qu)(qu)除(chu)*少的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)。保持(chi)治療設施(shi)的(de)(de)(de)運行成(cheng)本盡可能低(di)是非常重(zhong)要的(de)(de)(de)。此外，使用活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)系統(tong)會導致碳過濾器被(bei)子(zi)pb-污染210(氡(dong)衍(yan)生物(wu)(wu))。因(yin)此，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)*終將成(cheng)為(wei)需要妥善管理的(de)(de)(de)放射(she)性(xing)(xing)廢物(wu)(wu)。

　　影響活性炭方法效率的因素

　　樣品(0.5、1、2、6、12、24小(xiao)時(shi))的(de)(de)結果 表(biao)1中(zhong)。隨著(zhu)接觸時(shi)間(jian)的(de)(de)增加，水中(zhong)存在的(de)(de)氡(dong)(dong)的(de)(de)相對(dui)量圖2所示(shi)的(de)(de)曲(qu)線進一(yi)步表(biao)示(shi)。圖中(zhong)上(shang)部曲(qu)線表(biao)示(shi)瓶中(zhong)氡(dong)(dong)的(de)(de)自然衰(shuai)變，不含任(ren)何(he)活性炭。這是(shi)為了(le)(le)減(jian)(jian)少氡(dong)(dong)濃(nong)度的(de)(de)校(xiao)正，而(er)不是(shi)因為添加了(le)(le)任(ren)何(he)GAC。通過對(dui)這些曲(qu)線的(de)(de)比(bi)較，很(hen)明顯，在擴大水量的(de)(de)同時(shi)，活性炭的(de)(de)吸(xi)附效(xiao)果較差。接觸時(shi)間(jian)24小(xiao)時(shi)后，每處理(li)體積(250、500、1000ml)與(yu)5克活性炭接觸的(de)(de)氡(dong)(dong)相對(dui)量分別為8%、19%和(he)25%。物理(li)衰(shuai)減(jian)(jian)引起的(de)(de)氡(dong)(dong)減(jian)(jian)少后，這些值上(shang)升到23%、33%和(he)40%。

　　再生(sheng)活性炭(tan)的效率

　　在150℃24小時(shi)內再(zai)次(ci)活(huo)(huo)(huo)(huo)化活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，重復(fu)使用不會(hui)影響其對(dui)氡的吸附(fu)能(neng)力。8次(ci)再(zai)生(sheng)或所謂(wei)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)再(zai)生(sheng)，并以(yi)圖3所示的一般方(fang)式測試氡吸附(fu)能(neng)力。對(dui)于(yu)每(mei)次(ci)再(zai)生(sheng)，活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的吸附(fu)容量(liang)略有變化，但當重復(fu)使用幾(ji)次(ci)時(shi)，活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)在從(cong)水中去除的氡中仍然有效。活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸附(fu)容量(liang)大量(liang)消耗(hao)。然而，應該(gai)注意的是(shi)，活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)積累了長壽命的放射(she)性(xing)(xing)，因此應該(gai)在重復(fu)使用后更換，因為它可以(yi)變得(de)有害γ輻射(she)源(yuan)。

　　對活(huo)性(xing)(xing)炭過濾方法進行(xing)了測(ce)(ce)試。大約78%的(de)富(fu)水(shui)(shui)用(yong)于人工去(qu)(qu)除(chu)氡。發現熱量(liang)有(you)效地從(cong)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)(qu)除(chu)氡。從(cong)保持在39℃水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)測(ce)(ce)量(liang)的(de)氡度下，水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)測(ce)(ce)量(liang)的(de)氡去(qu)(qu)除(chu)量(liang)達到76%左右。通(tong)過活(huo)性(xing)(xing)炭從(cong)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)(qu)除(chu)氡，遵循*佳(jia)(jia)活(huo)化過程。*佳(jia)(jia)活(huo)化溫度為150℃，*佳(jia)(jia)活(huo)化時間為2小時。從(cong)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)(qu)除(chu)氡所需的(de)*佳(jia)(jia)活(huo)性(xing)(xing)炭量(liang)是處(chu)理水(shui)(shui)體積和水(shui)(shui)與活(huo)性(xing)(xing)炭接觸(chu)時間的(de)函(han)數(shu)。

　　*后(hou)，活性(xing)(xing)炭的(de)再生可以重復(fu)使用(yong)。活性(xing)(xing)炭過濾器中建立的(de)放(fang)射性(xing)(xing)是再生過程的(de)主(zhu)要限制(zhi)。由于(yu)特殊活性(xing)(xing)炭過濾價格昂貴，建議使用(yong)少(shao)量(liang)活性(xing)(xing)炭。