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8%载银丝光沸石对气态碘的吸附动力学研究

核动力工程 2022年第1期43卷 221-225页

作者：熊伟张劲松曹骐陈云明杨雨鲁芸芸杨旸汤嘉王海军刘辰龙中国核动力研究设计院成都610213

为了除去乏燃料后处理过程产生的放射性碘,本研究采用8%载银量的丝光沸石作为吸附剂,采用动态吸附法研究了在气体线速度、吸附柱高度、湿度和NO_(2)体积分数等因素下其对气态碘的吸附效果的影响。实验结果表明,气体线速度对饱和吸附容... 详细信息

为了除去乏燃料后处理过程产生的放射性碘,本研究采用8%载银量的丝光沸石作为吸附剂,采用动态吸附法研究了在气体线速度、吸附柱高度、湿度和NO_(2)体积分数等因素下其对气态碘的吸附效果的影响。实验结果表明,气体线速度对饱和吸附容量几乎没有影响,在较低气体线速度条件下,吸附柱传质阻力会增大;吸附柱高度对传质阻力几乎没有影响,随着吸附柱高度的增加,饱和吸附容量有一定的提高;湿度不影响吸附效果;NO_(2)对吸附效果具有促进作用;Yoon-Nelson模型能够很好地拟合碘在8%载银丝光沸石吸附柱上的吸附过程。

关键词：载银丝光沸石后处理气态碘动力学

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硫化铋对气态碘的吸附性能研究

化学研究与应用 2022年第5期34卷 1206-1211页

作者：刘媛媛成都云克药业有限责任公司四川成都610225

碘作为气载放射性废物重要组成之一受到广泛关注。本文采用沉淀法成功制备出Bi_(2)S_(3)无机材料,接着对其结构和形貌进行表征并进一步研究其对气体碘的吸附性能和吸附机理。红外光谱数据结果表明材料被成功制备,扫描电镜结果表明材料是... 详细信息

碘作为气载放射性废物重要组成之一受到广泛关注。本文采用沉淀法成功制备出Bi_(2)S_(3)无机材料,接着对其结构和形貌进行表征并进一步研究其对气体碘的吸附性能和吸附机理。红外光谱数据结果表明材料被成功制备,扫描电镜结果表明材料是由Bi和S元素组成的。X射线衍射光谱图表明材料具有较小的尺寸为无定形结构。I_(2)的吸附动力学实验表明,Bi_(2)S_(3)在静态条件,75℃温度条件下对I_(2)的吸附容量可达852 mg/g,该值高于一些已报道的碘吸附材料。此外,通过多种表征手段分析发现,吸附后的材料中存在碘元素,并且该Bi_(2)S_(3)对气体I_(2)的吸附机理主要以化学反应为主,且吸附后的碘主要是以BiI_(3)的形式存在。该工作为推广铋基吸附材料替代成本较高的含银吸附材料具有重要的研究价值。

关键词：硫化铋气态碘吸附动力学吸附机理

改性活性炭纤维吸附气态碘的数值模拟与实验研究

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改性活性炭纤维吸附气态碘的数值模拟与实验研究

作者：武辉南华大学

学位级别：硕士

乏燃料后处理,对核能的可持续发展具有重要作用。乏燃料后处理过程中,会释放多种放射性废气,气态放射性碘的释放量占比较大,因此气态放射性碘的净化处理,对增强核能的增长至关重要。本文在国家自然科学基金重点项目的资助下,采用数值模... 详细信息

乏燃料后处理,对核能的可持续发展具有重要作用。乏燃料后处理过程中,会释放多种放射性废气,气态放射性碘的释放量占比较大,因此气态放射性碘的净化处理,对增强核能的增长至关重要。本文在国家自然科学基金重点项目的资助下,采用数值模拟与实验研究的方法对改性活性炭纤维吸附气态碘的性能进行研究。研究内容及结论主要有以下几个方面:(1)首先对放射性气态碘的危害及去除方式进行阐述;对活性炭纤维概述及国内外ACF改性方法分析。在同等改性条件下使用KOH和Na OH进行改性ACF吸附气态碘实验研究,结果表明,经过KOH改性的ACF饱和吸附碘气量对比Na OH改性提升了4.3%,且经过Na OH改性后的ACF饱和吸附碘气量对比未改性降低,因此本文最终采用KOH作为ACF改性试剂。(2)为了进一步研究不同实验操作方法和改性条件对ACF碘气吸附性能的影响。设计KOH均匀改性试验,并对实验结果进行回归分析,同时还对改性ACF吸附碘气模型拟合分析。研究结果表明:浸渍改性后的ACF用500ml去离子水清洗6次,且在ACF改性过程中不宜进行搅拌操作。在KOH浓度为0.1%、改性时间为24h、改性温度为40℃、干燥时间为10h时的条件下,改性后的ACF在24h时刻,吸附碘气量对比未改性提升了近46%,同时改性后的ACF吸附碘气速度提升了50%。改性后ACF的BET比表面积和孔容提升了8.8%和9.1%。改性ACF碘气吸附模型拟合分析表明:伪一阶动力学模型和Bangham孔道模型与实验相关度更高,相关系数R高达0.997。(3)结合实验,对ACF吸附碘气过程进行数值模拟研究,并进行网格无关性验证以及数值模拟与实验验证,结果表明,粗网格和精细网格之间的误差为0.7%,精细网格和超精细网格的误差为0.06%。因此,为了减少计算成本,数值模拟采用精细网格进行计算。实验与模拟值的最大误差率为16.86%和16.16%,整体实验与模拟的平均误差率为10.69%和9.17%,均小于20%,证明了数值模拟的可靠性。(4)在此基础上,采用数值模拟的方法对改性ACF吸附气态碘过程进行优化分析。结果表明:当活性炭纤维孔隙率由0.44增加至0.84时,活性炭纤维吸附平衡所需时间由95h降低至70h,减少35.7%。活性炭纤维密度从56.389kg/m增加到96.389kg/m时,ACF饱和吸碘量减少了22%。ACF吸附系数由0.526m/kg增加至0.926m/kg时,活性炭纤维饱和吸附碘气量增加了35.7%。活性炭纤维在吸附容器内部的不同位置对吸附容器内碘气浓度的分布影响较大。进行吸附模型拟合,拟合结果表明,Bangham模型拟合效果最好,相关系数R为0.9998。

关键词：气态碘活性炭纤维改性吸附实验数值模拟

新型铋基SiOCNF复合膜对放射性气态碘的吸附性能

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无机材料学报 2022年第10期37卷 1043-1050页

作者：刘城赵倩牟志伟雷洁红段涛西华师范大学物理与天文学院南充637001 西南科技大学核废物与环境安全省部共建协同创新中心绵阳621010 西南科技大学国防科技学院环境友好能源材料国家重点实验室绵阳621010

放射性碘是典型的核裂变产物之一,吸附-分离-固化放射性碘(^(129)I、^(131)I等)对于核电运营、乏燃料后处理具有重要意义。本研究采用静电纺丝技术和热还原方法,以一种聚甲基倍半硅氧烷树脂(MK树脂)为原料,成功制备出一种新型铋基复合... 详细信息

放射性碘是典型的核裂变产物之一,吸附-分离-固化放射性碘(^(129)I、^(131)I等)对于核电运营、乏燃料后处理具有重要意义。本研究采用静电纺丝技术和热还原方法,以一种聚甲基倍半硅氧烷树脂(MK树脂)为原料,成功制备出一种新型铋基复合纳米纤维膜(Bi@SiOCNF)。该材料以SiOC纤维为基体,金属单质铋负载在SiOCNF表面与三维网络空间,对气体碘表现出良好的捕获与固定能力。吸附实验结果表明,该材料在2 h内可达到最大饱和吸附容量(515.2 mg/g)。XRD、XPS等测试结果表明,铋基SiOCNF复合纳米纤维膜通过化学吸附与物理吸附机制共同吸附气态碘。热分析表明,Bi@SiOCNF具有良好的热稳定性。该材料在核电站、乏燃料后处理厂对放射性气态碘的捕获、固定和储存等方面具有潜在的应用前景。

关键词：气态碘放射性静电纺丝铋吸附

载银丝光沸石和载银氧化铝对气态碘的吸附研究

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核动力工程 2019年第1期40卷 131-134页

作者：熊伟曹骐王海军陈云明吴王锁张劲松兰州大学核科学与技术学院兰州730000 中国核动力研究设计院成都610213

针对核设施产生的高湿度、高氮氧化物含碘气体设计一套动态吸附装置,制备了用于吸附气态碘的载银丝光沸石和载银氧化铝,通过改变吸附剂载银量及碘蒸汽的浓度,研究载银丝光沸石和载银氧化铝对气态碘的吸附性能。实验结果表明:实验温度为3... 详细信息

针对核设施产生的高湿度、高氮氧化物含碘气体设计一套动态吸附装置,制备了用于吸附气态碘的载银丝光沸石和载银氧化铝,通过改变吸附剂载银量及碘蒸汽的浓度,研究载银丝光沸石和载银氧化铝对气态碘的吸附性能。实验结果表明:实验温度为30℃,相对湿度为100%,NO2体积含量为0.1%条件下,载银量15.2%的丝光沸石对碘的饱和吸附容量为178.4mg/g,载银丝光沸石对气态碘的吸附效果优于载银氧化铝;载银丝光沸石和载银氧化铝对气态碘的吸附是一个以化学吸附为主又包括物理吸附的复杂过程。

关键词：载银丝光沸石载银氧化铝气态碘动态吸附

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活性炭吸附分离尾气中气态碘研究

舰船科学技术 2008年第4期30卷 104-106页

作者：周俊波刘颜召高丽萍北京化工大学北京100029 北京联合大学应用文理学院北京100083

核电站、反应堆和核动力舰艇等核设施的排气中包含有大量气态放射性碘。这些碘主要以元素碘和有机碘存在。若这些气体不经处理就排放,对舰艇工作环境危害很大。首先利用碘吸附器进行浸渍煤基活性炭除甲基碘性能定量试验,然后在该实验基... 详细信息

核电站、反应堆和核动力舰艇等核设施的排气中包含有大量气态放射性碘。这些碘主要以元素碘和有机碘存在。若这些气体不经处理就排放,对舰艇工作环境危害很大。首先利用碘吸附器进行浸渍煤基活性炭除甲基碘性能定量试验,然后在该实验基础上进行了煤基活性炭除稳定碘的定性试验。试验结果表明,煤基活性炭对稳定碘的净化系数达到1000以上,能满足工程应用的要求,对核动力舰艇船只及其他核设施的尾气处理具有重要意义。

关键词：气态碘吸附活性炭净化系数

医用同位素生产堆放射性气体处理及气态碘提取研究

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医用同位素生产堆放射性气体处理及气态碘提取研究

作者：熊伟兰州大学

学位级别：硕士

医用同位素生产堆是一种均匀水溶液堆,它在生产医用同位素中具有较大优势,但作为一种新的堆型,不可避免会有许多科研难题需要解决,放射性气体处理及气体中的医用同位素I的提取就是其中之一。目前从放射性气体中关于碘的提取还没有相关报... 详细信息

医用同位素生产堆是一种均匀水溶液堆,它在生产医用同位素中具有较大优势,但作为一种新的堆型,不可避免会有许多科研难题需要解决,放射性气体处理及气体中的医用同位素I的提取就是其中之一。目前从放射性气体中关于碘的提取还没有相关报道,而在气态碘的捕集方法中,湿法有明显的缺点,固体吸附法应用较为广泛,固体吸附剂一般为活性炭、金属及其氧化物和沸石等。气态碘的提取可以通过进一步研究气态碘的捕集来实现,即先通过固体吸附剂吸附气体碘,然后再采用合适的方法将其解吸。医用同位素生产堆产生的放射性气体具有高湿度和高氮氧化物的特性,活性炭、氧化铝和沸石等固体吸附剂在这种环境中对气态碘的吸附能力很差,只有载银固体吸附剂能达到理想效果,因此本次气态碘的提取采用耐腐蚀性能较好的载银丝光沸石和载银氧化铝作为研究对象。另外,医用同位素生产堆产生的放射性气体与其它动力堆有所不同,根据医用同位素生产堆的实际情况,结合已有文献,进行放射性气体处理系统的概念设计,为以后工程设计提供设计依据。本论文通过设计动态吸附装置,研究了在高湿度和高氮氧化物的环境下,固体吸附剂载银丝光沸石和载银氧化铝对气态碘的吸附效果,并且研究了水合肼还原法对吸附碘后的载银丝光沸石的解吸效果。此外,对医用同位素生产堆的放射性气体处理系统进行了概念设计,确定了气体复合系统和废气处理系统。(1)利用浸渍法制备载银丝光沸石和载银氧化铝,结果表明可以通过控制硝酸银浓度调节吸附剂载银量;研究了载银丝光沸石和载银氧化铝对气态碘的动态吸附性能,发现载银量越高,吸附效果越好;银的利用率普遍较高;相同载银量的情况下,载银丝光沸石对气态碘的吸附效果优于载银氧化铝;碘蒸汽浓度对饱和吸附容量影响较小,两种吸附剂的吸附过程都同时满足Langmuir方程和Freunlich方程,载银丝光沸石和载银氧化铝在碘蒸气浓度较低时任然表现出较好的吸附效果。(2)考察了气体线速度和床层长度对吸附效果的影响。结果发现线速度很低时,传质阻力增大;线速度增加不影响载银丝光沸石的吸附容量,载银氧化铝吸附容量降低。床层长度增加不影响传质阻力,穿透时间和吸附容量有所增大,这表明在工程运用中尽可能选择较大的穿层长度。(3)考察了温度、湿度(实验过程中均指相对湿度,既RH(%))和二氧化氮对吸附效果的影响。结果发现温度提高有利于吸附过程,表明吸附过程主要为化学吸附;湿度对吸附效果基本上没有影响;在不同的湿度下,二氧化氮含量的增加提高了吸附效果。(4)考察了氢氧化钠浓度和水合肼浓度对吸附饱和后的载银丝光沸石的解吸效果的影响。结果发现在常温下,氢氧化钠浓度为1.0mol/L,水合肼浓度为2.0wt.%时,碘的解析率为100%,且解吸后的载银丝光沸石可以重复利用。(5)对医用同位素生产堆气体处理系统进行了概念设计,得到了气体复合系统和放射性废气处理系统的系统流程图,并且计算得出了基本工艺参数、设备能耗和管道参数等信息,为工程设计提供了一定的参考依据。(6)对放射性废气处理单元的活性炭保护床和活性炭滞留床进行设计计算,在采用AP1000专用活性炭的基础上,得到了活性炭保护床和活性炭滞留床的基本尺寸和活性炭用量。

关键词：医用同位素生产堆气态碘吸附放射性气体处理系统

活性炭疏水改性及其在高湿环境下对气态碘的吸附性能研究

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南华大学学报（自然科学版） 2021年第3期35卷 36-43,82页

作者：谢东查舒卫张维窦秀敏王汉青南华大学土木工程学院湖南衡阳421001 南华大学建筑控制技术国家地方联合工程中心湖南衡阳421001 南华大学长三角研究院(诸暨) 浙江绍兴311800 浙江龙碧新材料有限公司浙江绍兴311800

为了提高活性炭在高湿地区对气态碘的吸附性能,采用十三氟辛基三乙氧基硅烷为疏水改性剂,椰壳活性炭为载体,对活性炭进行疏水改性。首先利用接触角分析仪、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、比表面积分析、能谱分析(e... 详细信息

为了提高活性炭在高湿地区对气态碘的吸附性能,采用十三氟辛基三乙氧基硅烷为疏水改性剂,椰壳活性炭为载体,对活性炭进行疏水改性。首先利用接触角分析仪、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、比表面积分析、能谱分析(energy dispersive spectroscopy,EDS)等手段表征其结构和疏水性能。然后通过气态碘的吸附实验探究改性活性炭在高湿环境下对气态碘的吸附性能,同时考察了温度、速度对其吸附性能的影响规律。表征结果表面,改性处理后的活性炭对水的静态接触角为152°疏水性良好,扫描电子显微镜、能谱分析均证实活性炭表面覆盖了疏水薄膜且疏水改性对活性炭的孔隙结构影响小。实验结果表明,改性后的活性炭具有良好的选择吸附性。环境湿度的增加对活性炭吸附性能影响较小,随湿度增加活性炭对气态碘的吸附量仅下降了20.02%,而改性前的活性炭吸附量下降了78.26%,改性前后最大吸附系数差值为99.94 mg/g。气流温度、速度和压力对吸附性能产生一定影响,过高的温度和速度会使活性炭的吸附能力下降,压力的增加会使活性炭的吸附能力上升。

关键词：活性炭疏水改性吸附能力气态碘实验研究

金属有机骨架材料MIL-101用于气态碘单质的吸附与释放

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装备环境工程 2016年第6期13卷 5-9页

作者：祁兵兵茆平杨毅南京理工大学环境与生物工程学院核环境系南京210094

目的研究金属有机骨架材料MIL-101对气态碘单质的吸附与释放。方法采用水热合成法合成金属有机骨架材料MIL-101,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附脱附等温线等表征方法对合成的MIL-101样品进行表征。将制备的金属有... 详细信息

目的研究金属有机骨架材料MIL-101对气态碘单质的吸附与释放。方法采用水热合成法合成金属有机骨架材料MIL-101,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附脱附等温线等表征方法对合成的MIL-101样品进行表征。将制备的金属有机骨架材料MIL-101在75℃环境下对气态碘单质进行吸附,将吸附后的材料于无水乙醇溶液中进行碘单质的释放。结果随着吸附时间的推移,金属有机骨架材料MIL-101对气态碘单质的吸附量逐渐升高,并于8 h逐渐达到饱和吸附量2.61 g(I2)/g(MIL-101)。MIL-101在无水乙醇溶液中随着时间的延长,材料吸附的碘单质渐渐释放出来。结论 MIL-101对气态碘单质在较高温度下有着优异的吸附效果,并表现出良好的循环使用性能,适合用于核电站蒸汽中放射性气态碘的吸附。

关键词：金属有机骨架 MIL-101 气态碘吸附释放