活性炭对氙的动态吸附性能及其结构表征分析-论文.pdf

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1、第36卷第5期核技术Vl01．36．NO．52013年5月NUCLEARTECHNIQUESMay2013活性炭对氙的动态吸附性能及其结构表征分析刘邃庆1,2刘京钱渊曾友石杜林皮力刘卫1(中国科学院上海应用物理研究所嘉定园区上海201800)2(中国科学院大学北京100049)摘要近年来，活性炭吸附放射性氙被越来越广泛应用于核电项目的尾气处理中。活性炭对氙的动态吸附系数与其孔结构关系甚大，而相关研究却很少，因此有必要研究二者的关系，为活性炭的选择与开发提供参考。本研究通过动态吸附平台测定温度为25。C、表压为0时的四种活性炭对氙的动态吸附系数，并利用氮气吸附以及扫描电镜对活性炭进行

2、分析表征。结果表明，比表面积为991．9m／g的JH12—16活性炭对氙的动态吸附数最大，且活性炭对氙的动态吸附系数不和比表面积或孔容成正比关系。中孔和大孔对吸附氙只是起着通道作用，最佳吸附氙的孔径在0．55—0．60am。关键词活性炭，氙，孔结构，微观形貌中图分类号TL75氙作为熔盐堆运行过程中的气体裂变产物，其析，探讨活性炭的孔结构，及其与吸附氙能力的关衰变子体有钡、镧、铷、铈、铯、镨等元素的相关系，为吸附剂的选择与开发提供参考。核素，且¨Xe的热中子俘获截面非常大，及时去除氙，既可减少钡、镧等元素在熔盐中的累积量，1实验又可提高中子的利用率。美国橡树岭熔盐实验堆采1．1活性炭

3、的动态吸附系数测定用氦气流把产生的氙带出反应堆⋯，但带有放射性的氙不能直接排放到大气中，需要进行一定的处理。在25。c下测定了四种活性炭对氙的动态吸附核电站放射性Xe的处理方法有溶剂吸附法、选择系数，实验平台如图l所示。性半透膜法、低温精馏法、加压存储衰变法、活性炭吸附法【2J，其中活性炭吸附法有安全性高、设备占用空间小、操作简单等优势，正在越来越多的应用到核电项目LjJ。近年来，对活性炭动态吸附氙的系统条件(如温度、压力)研究很多，而对活性炭动态吸附氙的性能与微观结构的关系研究甚少，由于氙在活性炭上的物理吸附受吸附剂的孔结构影响L7J，因此有必⋯⋯上⋯⋯；要分析研究活性炭孔结构与

4、其吸附氙能力的关系。图1氙的动态吸附测量实验平台孔结构主要指孔的比表面积、孔容孔径分布等参数，1．减压阀；2．球阀；3．质量流量计；4．压力传感器；5．高低且孔径分布采用国际理论与应用化学联合会温箱；6．吸附床；7．四级杆质谱仪；8．实验气瓶；9．氦气瓶；I．气体供给部分；II．吸附床部分；III．检测部分fIUPAC)的规定：>50nm的为大孔，2—50nrn的为Fig．1Experimentalset-upforXedynamicadsorption中孔，<2nlTl的为微孔，其中微孔可以分为极微孔measurement．1．Pressurereductionvalve；2．B

5、allvalve；3．Massflowmeter；f

6、描电镜微观形貌分上海市科委基础研究重点项目(10JC1417200)、上海市教委科研创新项目(IOYZ71)、中国科学院战略性先导科技专项(XDA0202020200)~助第一作者：刘邃庆，男，1988年出生，2010年毕业于中国矿业大学(徐州)，现为中国科学院上海应用物理研究所硕士研究生，从事核能技术研究通讯作者：刘卫，liuwei@sinap．aC．cn；钱渊，qianyuan@sinap．aC．cn收稿日期：2013—03．11，修回日期：2013—03—29核技术2013，36(5)：050208样品的前处理是在250。C下进行3h烘干；测ZZ12．16：郑州12一l6目的

7、椰壳活性炭；试前先用500mL／min标准流量(标准条件为：25。C，XHMZ12—16：上海鑫汇12．16目的煤质活性炭；1个标准大气压)的氦气在100。C下吹扫装填了活性XH12．16：上海鑫汇l2—16目的椰壳活性炭；炭的3／8英寸不锈钢管(长为20cm)吸附床，以除去氦气瓶：纯度为99．9999％；吸附的水分和二氧化碳；测试时的高低温箱温度调实验气瓶：1％Xe+99％He。为25。C，压力计显示为0；进行三次实验测定，取平均值。2结果与讨论1．2活性炭的表征2