活性炭對(duì)氙的動(dòng)態(tài)吸附性能及其結(jié)構(gòu)表征分析-論文.pdf

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1、第36卷第5期核技術(shù)Vl01．36．NO．52013年5月NUCLEARTECHNIQUESMay2013活性炭對(duì)氙的動(dòng)態(tài)吸附性能及其結(jié)構(gòu)表征分析劉邃慶1,2劉京錢淵曾友石杜林皮力劉衛(wèi)1(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所嘉定園區(qū)上海201800)2(中國(guó)科學(xué)院大學(xué)北京100049)摘要近年來(lái)，活性炭吸附放射性氙被越來(lái)越廣泛應(yīng)用于核電項(xiàng)目的尾氣處理中。活性炭對(duì)氙的動(dòng)態(tài)吸附系數(shù)與其孔結(jié)構(gòu)關(guān)系甚大，而相關(guān)研究卻很少，因此有必要研究二者的關(guān)系，為活性炭的選擇與開發(fā)提供參考。本研究通過(guò)動(dòng)態(tài)吸附平臺(tái)測(cè)定溫度為25。C、表壓為0時(shí)的四種活性炭對(duì)氙的動(dòng)態(tài)吸附系數(shù)，并利用氮?dú)馕揭约皰呙桦婄R對(duì)活性炭進(jìn)行

2、分析表征。結(jié)果表明，比表面積為991．9m／g的JH12—16活性炭對(duì)氙的動(dòng)態(tài)吸附數(shù)最大，且活性炭對(duì)氙的動(dòng)態(tài)吸附系數(shù)不和比表面積或孔容成正比關(guān)系。中孔和大孔對(duì)吸附氙只是起著通道作用，最佳吸附氙的孔徑在0．55—0．60am。關(guān)鍵詞活性炭，氙，孔結(jié)構(gòu)，微觀形貌中圖分類號(hào)TL75氙作為熔鹽堆運(yùn)行過(guò)程中的氣體裂變產(chǎn)物，其析，探討活性炭的孔結(jié)構(gòu)，及其與吸附氙能力的關(guān)衰變子體有鋇、鑭、銣、鈰、銫、鐠等元素的相關(guān)系，為吸附劑的選擇與開發(fā)提供參考。核素，且¨Xe的熱中子俘獲截面非常大，及時(shí)去除氙，既可減少鋇、鑭等元素在熔鹽中的累積量，1實(shí)驗(yàn)又可提高中子的利用率。美國(guó)橡樹嶺熔鹽實(shí)驗(yàn)堆采1．1活性炭

3、的動(dòng)態(tài)吸附系數(shù)測(cè)定用氦氣流把產(chǎn)生的氙帶出反應(yīng)堆?，但帶有放射性的氙不能直接排放到大氣中，需要進(jìn)行一定的處理。在25。c下測(cè)定了四種活性炭對(duì)氙的動(dòng)態(tài)吸附核電站放射性Xe的處理方法有溶劑吸附法、選擇系數(shù)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖l所示。性半透膜法、低溫精餾法、加壓存儲(chǔ)衰變法、活性炭吸附法【2J，其中活性炭吸附法有安全性高、設(shè)備占用空間小、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，正在越來(lái)越多的應(yīng)用到核電項(xiàng)目LjJ。近年來(lái)，對(duì)活性炭動(dòng)態(tài)吸附氙的系統(tǒng)條件(如溫度、壓力)研究很多，而對(duì)活性炭動(dòng)態(tài)吸附氙的性能與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系研究甚少，由于氙在活性炭上的物理吸附受吸附劑的孔結(jié)構(gòu)影響L7J，因此有必??上??；要分析研究活性炭孔結(jié)構(gòu)與

4、其吸附氙能力的關(guān)系。圖1氙的動(dòng)態(tài)吸附測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)孔結(jié)構(gòu)主要指孔的比表面積、孔容孔徑分布等參數(shù)，1．減壓閥；2．球閥；3．質(zhì)量流量計(jì)；4．壓力傳感器；5．高低且孔徑分布采用國(guó)際理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)溫箱；6．吸附床；7．四級(jí)桿質(zhì)譜儀；8．實(shí)驗(yàn)氣瓶；9．氦氣瓶；I．氣體供給部分；II．吸附床部分；III．檢測(cè)部分fIUPAC)的規(guī)定：>50nm的為大孔，2—50nrn的為Fig．1Experimentalset-upforXedynamicadsorption中孔，<2nlTl的為微孔，其中微孔可以分為極微孔measurement．1．Pressurereductionvalve；2．B

5、allvalve；3．Massflowmeter；f

6、描電鏡微觀形貌分上海市科委基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(10JC1417200)、上海市教委科研創(chuàng)新項(xiàng)目(IOYZ71)、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(XDA0202020200)~助第一作者：劉邃慶，男，1988年出生，2010年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(徐州)，現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所碩士研究生，從事核能技術(shù)研究通訊作者：劉衛(wèi)，liuwei@sinap．a(chǎn)C．cn；錢淵，qianyuan@sinap．a(chǎn)C．cn收稿日期：2013—03．11，修回日期：2013—03—29核技術(shù)2013，36(5)：050208樣品的前處理是在250。C下進(jìn)行3h烘干；測(cè)ZZ12．16：鄭州12一l6目的

7、椰殼活性炭；試前先用500mL／min標(biāo)準(zhǔn)流量(標(biāo)準(zhǔn)條件為：25。C，XHMZ12—16：上海鑫匯12．16目的煤質(zhì)活性炭；1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)的氦氣在100。C下吹掃裝填了活性XH12．16：上海鑫匯l2—16目的椰殼活性炭；炭的3／8英寸不銹鋼管(長(zhǎng)為20cm)吸附床，以除去氦氣瓶：純度為99．9999％；吸附的水分和二氧化碳；測(cè)試時(shí)的高低溫箱溫度調(diào)實(shí)驗(yàn)氣瓶：1％Xe+99％He。為25。C，壓力計(jì)顯示為0；進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)測(cè)定，取平均值。2結(jié)果與討論1．2活性炭的表征2