CN1101243C - 活性碳纤维吸附氙气的新方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为活性碳纤维用于吸附氙气的新方法，即在真空系统中，将活性碳纤维与不同压力的氙气接触并吸附一段时间。本方法具有吸附量大、吸附速度快以及活性碳纤维可重复使用的优点，且方法简便，吸附效率高。本方法可应用于核电站及核设施裂变产物废气中放射性氙气的脱除。

Description

活性碳纤维吸附氙气的新方法
本发明涉及活性碳纤维的一种新用途，即活性碳纤维吸附氙气的新方法。
目前，核电站及核设施裂变产物废气中放射性氙气的脱附，可采用活性碳作为吸附材料，但无论是活性碳还是改性活性碳，对氙气的吸附都存在吸附速度慢、吸附量低及有漏吸现象等缺点，加上活性碳的强度不高、易碎，在工程使用中有诸多不便。
本发明的目的是采用活性碳纤维作为吸附材料，快速、高效的吸附氙气。
活性碳纤维对氙气的吸附，是在真空系统中，将活性碳纤维与一定压力的氙气接触并吸附一段时间即可。具体地，如将20～100mg的活性碳纤维装入样品篮中并挂在石英弹簧下，放入玻璃真空系统中，系统加热至60～100℃，同时系统抽真空至真空度为0.01～0.001乇，待体系温度降至室温，通入一定压力的氙气，吸附0.5～2分钟。根据弹簧的伸长量，计算活性碳纤维对氙气的吸附量：吸附量(mg/g)＝弹簧伸长量(mm)/[弹簧的感量(mm/mg)×样品的重量(g)]。
所采用的活性碳纤维，是以有机纤维为原料，经磷酸氢二胺溶液浸泡并预氧化后，在500～850℃温度下碳化，最后在800～950℃用水蒸汽活化而制得。活性碳纤维的孔径分布主要集中在0.5～1.6nm，对于聚乙烯醇缩甲醛基活性碳纤维(PVF-ACF)，其比表面积为900～1600m2/g，粘胶基活性碳纤维(VACF)的比表面积为600～1400m2/g，沥青基活性碳纤维(PACF)的比表面积为800～2200m2/g。
活性碳纤维对氙气的吸附具有优异的吸附量，表1列出了活性碳与活性碳纤维在不同压力下对氙气的吸附量，可见活性碳纤维的吸附量大大超过了活性碳的吸附量。
表1：
  实验编号  压力(mmHg)       吸附量(mg/g)
   活性炭  活性碳纤维
    1     100     187     217
    2     150     228     273
    3     200     259     323
    4     250     284     362
    5     300     304     390
    6     350     321     422
    7     400     331     454
    8     450     332     474
    9     500     334     493
活性碳纤维对氙气的吸附，短时间内可达到吸附平衡，如50mg的活性碳纤维，在常压下对压力为100～500mmHg的氙气的吸附，吸附平衡时间为0.5～2分钟。因此，活性碳纤维对氙气的吸附具有吸附速度快的优点。
吸附了氙气的活性碳纤维具有脱出氙气速度快及脱出效率高的特点，氙气在60～100℃温度可完全解吸。图1为聚乙烯醇缩甲醛基活性碳纤维对氙气的吸附-脱附-吸附曲线图，其中带■、◆、▲及○的曲线分别代表第一次吸附，脱附后第二次、三及四次吸附曲线，可见活性碳纤维经过4次吸脱附后，吸附量与最初的相差很小。因此，用于吸附氙气的活性碳纤维可重复使用多次。
综上所述，活性碳纤维对氙气的吸附，具有吸附量大，吸附速度快以及活性碳纤维可重复使用的优点，且方法简便，吸附效率高。本方法可替代目前使用的活性碳吸附床，应用于核电站及核设施裂变产物废气中放射性氙气的脱除。
以下为本发明的具体实施例：
实施例1～8：
将50mg活性碳纤维装入样品篮中并挂在石英弹簧下，放入玻璃真空系统中，系统用红外灯在外部加热至60～100℃，同时系统抽真空至真空度为0.01～0.001乇，待体系温度降至室温，通入氙气，吸附1分钟，根据弹簧的伸长量计算活性碳纤维对氙气的吸附量，各实施例的具体条件及结果列于下表2。
表2：
实施例 ACF  活化温度(℃)  比表面积(m2/g)  体系温度(℃)  氙气压力(mmHg)  吸附量(mg/g)
    1    PVF-ACF     910     1565     18   460   287
    2    PVF-ACF     800     1167     18   460   478
    3    PVF-ACF     890     1582     18   460   392
    4   VACF     800     1100     -10   460   569
    5   VACF     800     1100     10   460   428
    6   VACF     800     1100     18   460   380
    7   PACF     890     840     18   460   311
    8   PACF     950     2005     18   460   261

Claims (2)

1.一种活性碳纤维吸附氙气的新方法，其特征是在真空系统中，将活性碳纤维与一定压力的氙气接触并吸附一段时间。
2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于将20～100mg活性碳纤维装入样品篮中并挂在石英弹簧下，放入玻璃真空系统中，系统加热至60～100℃，同时系统抽真空脱气，至真空度为0.01～0.001乇，待体系温度降至室温，通入一定压力的氙气，吸附0.5～2分钟后，根据弹簧的伸长量计算活性碳纤维对氙气的吸附量。
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