活性炭對氙的動態(tài)吸附性能及其結構表征分析-論文.pdf

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1、第36卷第5期核技術Vl01．36．NO．52013年5月NUCLEARTECHNIQUESMay2013活性炭對氙的動態(tài)吸附性能及其結構表征分析劉邃慶1,2劉京錢淵曾友石杜林皮力劉衛(wèi)1(中國科學院上海應用物理研究所嘉定園區(qū)上海201800)2(中國科學院大學北京100049)摘要近年來，活性炭吸附放射性氙被越來越廣泛應用于核電項目的尾氣處理中?；钚蕴繉﹄膭討B(tài)吸附系數與其孔結構關系甚大，而相關研究卻很少，因此有必要研究二者的關系，為活性炭的選擇與開發(fā)提供參考。本研究通過動態(tài)吸附平臺測定溫度為25。C、表壓為0時的四種活性炭對氙的動態(tài)吸附系數，并利用氮氣吸附以及掃描電鏡對活性炭進行

2、分析表征。結果表明，比表面積為991．9m／g的JH12—16活性炭對氙的動態(tài)吸附數最大，且活性炭對氙的動態(tài)吸附系數不和比表面積或孔容成正比關系。中孔和大孔對吸附氙只是起著通道作用，最佳吸附氙的孔徑在0．55—0．60am。關鍵詞活性炭，氙，孔結構，微觀形貌中圖分類號TL75氙作為熔鹽堆運行過程中的氣體裂變產物，其析，探討活性炭的孔結構，及其與吸附氙能力的關衰變子體有鋇、鑭、銣、鈰、銫、鐠等元素的相關系，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，及時去除氙，既可減少鋇、鑭等元素在熔鹽中的累積量，1實驗又可提高中子的利用率。美國橡樹嶺熔鹽實驗堆采1．1活性炭

3、的動態(tài)吸附系數測定用氦氣流把產生的氙帶出反應堆?，但帶有放射性的氙不能直接排放到大氣中，需要進行一定的處理。在25。c下測定了四種活性炭對氙的動態(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，實驗平臺如圖l所示。性半透膜法、低溫精餾法、加壓存儲衰變法、活性炭吸附法【2J，其中活性炭吸附法有安全性高、設備占用空間小、操作簡單等優(yōu)勢，正在越來越多的應用到核電項目LjJ。近年來，對活性炭動態(tài)吸附氙的系統條件(如溫度、壓力)研究很多，而對活性炭動態(tài)吸附氙的性能與微觀結構的關系研究甚少，由于氙在活性炭上的物理吸附受吸附劑的孔結構影響L7J，因此有必??上??；要分析研究活性炭孔結構與

4、其吸附氙能力的關系。圖1氙的動態(tài)吸附測量實驗平臺孔結構主要指孔的比表面積、孔容孔徑分布等參數，1．減壓閥；2．球閥；3．質量流量計；4．壓力傳感器；5．高低且孔徑分布采用國際理論與應用化學聯合會溫箱；6．吸附床；7．四級桿質譜儀；8．實驗氣瓶；9．氦氣瓶；I．氣體供給部分；II．吸附床部分；III．檢測部分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研究重點項目(10JC1417200)、上海市教委科研創(chuàng)新項目(IOYZ71)、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(XDA0202020200)~助第一作者：劉邃慶，男，1988年出生，2010年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(徐州)，現為中國科學院上海應用物理研究所碩士研究生，從事核能技術研究通訊作者：劉衛(wèi)，liuwei@sinap．aC．cn；錢淵，qianyuan@sinap．aC．cn收稿日期：2013—03．11，修回日期：2013—03—29核技術2013，36(5)：050208樣品的前處理是在250。C下進行3h烘干；測ZZ12．16：鄭州12一l6目的

7、椰殼活性炭；試前先用500mL／min標準流量(標準條件為：25。C，XHMZ12—16：上海鑫匯12．16目的煤質活性炭；1個標準大氣壓)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；測試時的高低溫箱溫度調實驗氣瓶：1％Xe+99％He。為25。C，壓力計顯示為0；進行三次實驗測定，取平均值。2結果與討論1．2活性炭的表征2