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
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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