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碳分子筛上氪、氙的动态吸附及脱附性能

2021-11-08张仕学毛国淑丁有钱王世联常印忠岳远振

核化学与放射化学 2021年5期

张仕学,毛国淑,*,丁有钱,王世联,常印忠,白 龙,岳远振

1.中国原子能科学研究院 放射化学研究所,北京 102413;2.禁核试北京国家数据中心和北京放射性核素实验室,北京 100085

氪(Kr)和氙(Xe)是两种非常重要的稀有气体(亦称惰性气体),其质量处于核裂变的质量分布曲线的双驼峰位置,相应的裂变产物核素的裂变产额高,半衰期适中,常作为核环境监测的重要核素。此外,在燃耗分析过程中,放射性的Kr、Xe同位素也倍受关注,需要进行高精确的分析测定。为了准确分析Kr和Xe,需要对气体样品进行分离纯化,获得高纯度、高比活度的Kr和Xe样品。

目前,用于分离Kr、Xe的方法有低温蒸馏法[1-2]、溶剂吸收法[3]、膜分离法[4]、固体吸附分离法[5]等。其中,固体吸附分离法由于其成本低、设备简单等优势,获得了较好的应用。目前所使用的吸附材料主要包括分子筛、活性碳纤维、活性炭等[6],其中,碳分子筛的热稳定性和化学稳定性很高,且其吸附量较大、孔径分布均匀,是较好的吸附剂[7]。碳分子筛的孔隙结构是其对Kr和Xe吸附、脱附性能的决定因素,这与生产过程密切相关[8]。此外,气体在碳分子筛上的吸附、脱附行为还受到温度、压力、流量等条件的影响[9-11]。尽管多孔碳材料有诸多的优点,但纯碳材料在吸附时是物理吸附[12],其选择性较差,吸附量较小,仍有一些问题需要解决,碳分子筛用于分离Kr/Xe,对其选择性要求很高,但该方法目前还处于未成熟阶段,应对其吸附条件、改性方法进行进一步研究[13]。

本工作拟对……

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