NORGE [B] (11) UTLBQNINOSSKRIPT Nr

Transkript

1 NORGE [B] (11) UTLBQNINOSSKRIPT Nr (51) In». Cl. B Ol d 53/02 (52) Kl. 12e-3/02 STYRET FOR DET INDUSTRIELLE RETTSVERN (21) Patentsøknad nr. 2482/72 (22) Inngift (23) Upedag (41) Søknaden ålment tilgjengelig fra (44) Søknaden utlagt og utlegningsskrift utgitt (30) Prioritet begjart fra: (71)(73) INSTITUTT FOR ATOMENERGI, Postboks 40, 2007 Kjeller. (72) Ronald Berg, Institutt for Atomenergi, Kjeller, Hans Petter Hjermstad, Rykkinn og Gerard Albert Neefjes, Institutt for Atomenergi, Kjeller. (54) Framgangsmåte for økning av karbons kjermisorpsjonskapasitet overfor gift-og industriavgasser. Foreliggende oppfinnelse vedrører en framgangsmåte for økning av kjemisorpsjonskapasitet av et med en eller flere metallforbindelser impregnert karbon overfor giftgasser og uønskede komponenter, for eksempel S0 2> fra industriavgasser. Adsorpsjon finner utstrakt anvendelse i industrien. Som regel gjøres det bruk av fysikalsk adsorpsjon. Kjemisk adsorpsjon eller kjemisorpsjon som den vil bli kalt her er mer spesifikk enn fysikalsk adsorpsjon. En viktig anvendelse har kjemisorpsjon i gassmasker med aktivt karbon. Det er kjent at en for å høyne sorpsjonskapasiteten, spesielt ved kjemisorpsjon, til aktivt karbon i gassmasker og luftfiltre lar karbon impregnere med tungmetaller slik som for eksempel kopper, krom, 301v, zink, kobolt, mangan og molybden. Når en toksisk substans blir tatt opp i et impregnert karbonfilter, kan følgende fenomener forekomme: Kfr. kl. 6lb-l/02

2 lysikalsk sorpsjon. Typisk representant: klorpikrin. 2. Kjemisorpsjon. Typiske representanter: fosgen, klorcyan, hy drogen cyanid. 3. Katalytisk reaksjon. Typisk representant: arsin.. Målinger av kapasiteten til et giftgassfilter blir utført ved å mette et standard volum med en luftstrøm inneholdende en bestemt konsentrasjon av en giftgass. Gjennombruddstiden (i minutter) er et mål for kapasiteten. Den kan uttrykkes som min/ml filtermasse. Det er alminnelig å anvende klorcyan som prøvegass. Opptak av klorcyan på impregnert aktivt karbon er en typisk kjemisorpsjonsprosess. Karbonets kapasitet med hensyn til denne gass gir også et mål for dets evne til å oppta andre giftgasser, f.eks. hydrogencyanid ved kjemisorpsjon. Ved prøver for godkjenning av tilfluktsromfilter (Dråger romfilter) anvendes følgende typiske spesifikasjonen Klorcyanopptak: 0,3 kg/25 1 karbon Hydrogencyanidopptak: 0,3 kg/25 1 karbon Dette tilsvarer 12 mg gass pr ml. karbon for hver av de nevnte gasser. Egne målte data fra tabell 2, forsøk nr. 1 gir: 0,l8 min/ml, tilsvarende 13 mg/ml karbon. Karbon finner vesentlig anvendelse som sorpsjonsmiddel i form av aktivt karbon, men i noen tilfeller kan også andre typer av karbon, slik som kjønrøk, brukes for dette formål. Blant giftgasser som det kan være aktuelt å fjerne ved kjemisorpsjon er typiske stridsgasser som klorcyan, klorpikrin, fosgen, hydrogencyanid, sennepsgass, arsin og nervegassene "Sarin" og "Taburin". Noen av disse gassene finnes også i industrielle avgasser. Fra industrielle avgasser kan det også være aktuelt å fjerne SOg, NOg etc, ved kjemisorpsjon. Fjerning av SO^ ved sorpsjon på aktivt karbon er tidligere kjent. På grunn av de strenge krav til fjerning av SO^ som er blitt satt i flere land i de siste årene har sorpsjon fått øket betydning siden alminnelig anvendte metoder slik som-utvasking har lav effektivitet ved lave konsentrasjoner (under 100 ppm). I tilfeller hvor regenerering innebærer høyere omkostninger eller spesielle problemer, vil sorpsjon uten regenerering kunne være fordelaktig. Særlig da vil det være viktig å kunne øke den opprinnelige sorpsjonskapasitet. Anvendelsen av kjemisorpsjon innskrenker seg selvsagt ikke til fjerning av giftgasser. Det kan også være hensiktsmessig å gjøre bruk av kjemisorpsjon som separasjonsmekanisme på grunn av den gode selektivitet, seiv i tilfelle av gasser som ikke regnes som giftige. Angående sammensetning av impregneringsmidler og impregneringemetoder er det generelt lite informasjon tilgjengelig. Disse informasjoner er av en slik karakter at de ofte oppbevares som industrielle eller militære hemmeligheter.

3 Tysk utlegningsskrift oppgir følgende impregneringssammensetning beregnet pr. 100 kg granulert karbon: Basisk kopperkarbonat 6 kg Ammoniumkarbonat 5 kg Ammoniakk (25*) 10 1 Kaliumbikromat 3 kg Sølvnitrat 0,17 kg Vann 59,5 1 Aktivt karbon med denne impregneringen gir serlig god beskyttelse mot giftgasser som hydrogencyanid og klorcyan. Fra fransk patent 1.575*501 er det kjent at en ved å impregnere aktivt karbon med kopperkromat i nærvær av etylendiamin og pyridin oppnår meget høye kapasiteter for opptak av klorcyan. I det franske patentet er kopper- og kromgehalten henholdsvis 1,9 og 1,3*. Det er tidligere kjent at faste stoffers egenskaper kan forandres ved energirik bestråling. Således er det for eksempel blitt vist (Zeitschrift fur physische Chemie (Frankfurt) J2 (No ) p M) at gammabestråling fra en Co^ kilde av en katalysator anvendt til hydrering av karbonmonoksyd ved Fischer-Tropsch-syntesen gir nedsatt effekt for katalysatoren. Elektronbestråling av ZnO- og MgO-katalysatorer etter varmebehandling fører til en økning av COg-sorpsjonskapasiteten for ZnO, mens dette ikke skjer for MgO (Ref. Izv. Akad. Nauk, Kaz. SSR, Ser, Fiz - Mat (No ) p 56). Fra britisk patent er det kjent å sorbere 0 2 på SiOg og bentonit mens materialet bestråles. Neutrontestråling av et karbonholdig materiale nedsetter adsorpsjonskapasiteten ved 20 C for benzen (Ref. Konstr. Mater. Osn. Grafita No ). Ifølge oppfinnelsen er en framgangsmåte for økning av kjemisorpsjonskapasitet av et med en eller flere metallforbindelser impregnert karbon overfor giftgasser og uønskede komponenter, for eksempel SO^, fra industriavgasser karakterisert ved at det impregnerte karbon før det anvendes som kj emisorpsjonsmiddel underkastes gammabestråling til en dose på minst 1 Mrad i en nitrogenholdig atmosfære. Forsøk vi har utført har vist at gammabestråling av et impregnert gassmaskekarbon fører til en vesentlig høyere kjemisorpsjonskapasitet (min/ml filtermasse). Dette resultatet må betraktes som overraskende. Opptak av klorpikrin som er typisk for fysikalsk adsorpsjon har derimot ikke øket. Karbonet beholdt sin klorpikrinkapasitet sammenlignet med kapasitet før bestråling. Av ukjent grunn synes nitrogen å være nødvendig for å oppnå øket kjemisorpsjon ved bestråling av karbon.

4 Søkeren har i de fleste eksperimentene benyttet impregnert karbon av typen "ASC-12 x 30, Pittsburg Activated Carbon", (produsent Chemviron). Det ble benyttet karbon med to forskjellige impregneringsmiddelgehalter, her kalt lype A og B. Type A var lagret i 2-3 år i åpen tønne, lype B var friskt innkjøpt fra produsent i forseglet beholder. Impregneringsforbindelsene i disse to tilfeller besto av basisk kopperkarbonat, sølvnitrat og kromoksyder, og dessuten ammoniakk. Analyse av impregneringsmidlene viste at A hadde noe lavere gehalt enn B. Verdiene er angitt i følgende tabell I. Tabell I A B Cu totalt, 5, 1» -.7,0 6,2-7,8 Cr totalt, i 2,0-2,1 2,4-2, \ - Oppfinnelsen vil bli beskrevet nærmere i de følgende utførelseseksempler. Eksempel 1 Aktivt karbon av Type A impregnert med 7,0$ Cu, 2,1? Cr, 0,05$ Ag, ble bestrålt med gammastråling i 59 timer, tilsvarende en dose på 43 Megarad. Dette er ekvivalent til en' dosehastighet på ca. 725 kilorad pr, time. 150 ml granulat av dette karbonet ble oppbevart i en forseglet polyetylenflaske og plassert i strålingsfeltet. Avstanden fra kilden var 6 cm, Bestrålingsatmosfaeren var tørr luft. Temperaturen var ca, 20 C. Granulatet hadde en kornstørrelse tilsvarende 0,59 mm (78$), 0,42 mm {21) ( masker). Strålingskilden besto av kobolt-60. Denne sender ut 2 gammakvanter med energier på henholdsvis 1,33 og 1,17 Me V ved dis integrering. Strålingskilden hadde en aktivitet på Curie ved eksperimentets begynnelse. Den består av 7 sylindriske staver av 20 cm lengde montert horisontalt. Stråledosen ble kontrollert med et Friecke-dosimeter. Etter bestråling ble karbonet oppbevart ca. 48 timer i en polyetylenbeholder før det ble prøvet med hensyn til klorcyankapasitet. g> 76 ml bestrålt granulat ble plassert i en filterbeholder. Filtret ble pr. minutt tilført klorcyangass i en mengde av 72-3 mg som var tilsatt 30 1 tørr luft. Gassblandingen var termostatisert på 18-0,5 C. Ved å bestemme gjennombruddstiden

5 i minutter for klorcyan får en et mål for filterets kapasitet. Gjennombruddstiden er her definert som den tid det tar fra det øyeblikk klorcyangassen blir ledet til filterinngangen til det tidspunkt gassen lar seg påvise etter filteret. Idet foreliggende tilfelle ble det målt en gjennombruddstid på 20,5 min. Kapasiteten kan defineres som gjennombruddstid pr. rolumenhet filtermasse. En oppnår da en verdi på 0,27 min/ml. Ved å måle det ikke bestrålte utgangsprodukt oppnådde en en kapasitet tilsvarende 0,l8 min/ml. For å påvise eller detektere gjennombrudd av klorcyan, ble 1/6 av luftstrømmen ledet over en skål med indikatorløsning. Avstanden fra filteruttaket til skål var 2 cm vertikalt. Skålen inneholdt 0,5 ml frisk dimedonløsning som var preparert som følger; 1 g dimetyldehydroresorcin ble løst i 90 ml pyridin p.a. og tilsatt 10 ml destillert vann, 0,5 ml av denne løsning ble brukt til indikator. Ved gjennombrudd av klorcyan farves løsningen rosa. Gjennombruddstiden defineres ved det tidspunkt løsningen farves rosa i løpet av 20 sekunder. Farveintensiteten skal da være lik rosafargen til en standardløsning. Denne standardløsning består av følgende farvestoffer: 0,15 mg Sudanrødt og 0,12 mg Paratoner løst i 100 ml pyridin. Eksempel 2 Ved de samme generelle forsøksbetingelser som i eksempel 1 med unntak av bestrålingsdosen som ble variert i området Mrad, ble det gjort en serie forsøk. Forsøksbetingelser og resultater er referert i følgende tabell: Tabell 2 Klorcyanopptak av gamma-bestrålt "ASC aktivt karbon type A" Forsøk nr". Gamma-bestrålingsdose, Mrad Bestrålingsatmosfære Rel. fuktighet, Filtervolum, ml Gj ennombruddstid, min. Kapasitet, min/ml Kapasitetsøkning, X ,0 0, luft 0 68 lh,q 0,205 6,2 3 5 luft ,0 0,223 15,5 1* 10 luft ,5 0,239 23,8 5 1*3 luft ,5 0,270 1*0, luft ,0 0,277 1*3,5 x) Kapasitetsøkning sammenlighet med ikke bestrålt materiale forsøk nr. 1.

6 Eksempel 3 Det ble gjort forsøk analogt til dem i eksempel 1 og 2 med impregnert karbon med noe høyere Cu-Cr gehalt. Den prosentvise sammensetning av impregnering tilsvarer karbon av type B, tabell 1. Målebetingelser var forøvrig de samme som i eksempel 2. Tabell 3 viser forsøksbetingelser og resultater: Tabell 3 Klorcyanopptak av gamma-bestrålt ASC aktivt karbon y type B Forsøk nr. Gamma-bestrålingsdose, Mr ad Bestrålingsatmosfære Rel. fuktighet, Filtervolum, ml Gjennombruddstid, min. Kapasitet, min/ml Kapasitetsøkning, X 1 0 luft ,5 0,238 N luft ,5 0,2fc2 1,6 3 1»0 luft ,0 0,256 7,5 1< 1»3 luft U,0 0,316 32, luft ,0 0,38U 61, luft ,0 0,1»00 68,2 x) Kapasitetsøkning sammenlignet med ikke bestrålt materiale forsøk nr, 1, Eksempel ^ Gassmaskefiltre med volum 180 ml, ferdigpakket fra produsent og isolert i aluminiumfolie ble bestrålt med en Co^ kilde. Filtrene var av norsk modell med typebetegnelse "NM 21". De VEIT fylt med impregnert aktivt karbon av type "Norit RG 0,8". Sammensetningen av impregneringsmidlet var følgende: Cu h,9, Cr 3,3$, Ag 0,0^. Etter bestråling ble filtrene prøvet angående klorcyankapasitet. Forsøksbetingelsene var de samme som beskrevet i eksempel 1, med det unntak at fuktigheten ble holdt på 75$ relativ fuktighet. I tabell lt er forsøksbetingelser og resultater angitt sammen med resultatene oppnådd på ikke bestrålte filtre.

7 Tabell1+ Forsøk nr. Bestrålingsdose, Mrad Bestrålingsatmosfære Rel. fuktighet, Filtervolum, ml Gjennombruddstid, min. Kapasitet, min/ml Kapasitetsøkning, i 1 0 luft ,0 0, luft T ,0 0,1*39 9, luft »*,o 0,1*66 16,6 x) KapasitetsØkning sammenlignet med det ikke bestrålte originalfilter, forsøk nr. 1. Eksempel 5 I tabell 5 er vist bestrålingsatmosfærens innflytelse på. det impregnerte karbons kloreyankapasitet (min/ml filtermasse). Samtlige prøver har mottatt en strålingsdose på 50 Mrad. Før bestråling ble alle prøver spylt en halv time med de nevnte gasser. Tabell 5 Forsøk nr. Bestrålingsdose, Mrad Bestrålingsatmosfære Rel. fuktighet, Filtervolum, ml Gjennombrudds-, tid, min. Kapasitet, min/ml Kapasitetsøkning^ 1 0 luft 0 6l 11,0 0, He ,0 0, ,5 0,18 0 1* 50 luft ,5 0,25 38, N ,5 0,27 50 x) Kapasitetsøkning er beregnet i forhold til ikke-bestrålt materiale i forsøk nr. 1. o Det går fram av tabell 5 at en oppnår høyest kapasitetsøkning ved å bestråle karbon i nitrogen-atmosfære før klorcyanopptak. Eksempel 6 Aktivt karbongramilat av type A tabell 1, ble bestrålt i stålbeholder til en dose av 50 Mrad. Før bestrålingen ble beholderen med aktivt karbon evakuert ved romtemperatur til et trykk ca. 0,1 mm Hg i ca. 20 min. Ren nitrogengass 99,97» ble så fylt på beholderen til atmosfæretrykk. Beholderen ble plassert ved en gammastrålingskilde (Co^ ) som beskrevet i eksempel 1. Bestrålingstemperaturen var

8 ca. 20 c. Etter bestrålingen ble det aktive karbonet overført til en polyetylenflaske under nitrogenatmosfære og oppbevart ca. 3 dager før det ble prøvet med hensyn til hydrogencyanidkapasitet. 79 ml av bestrålt granulat (12 x 30 masker) ble plassert i en filtero beholder med et areal 30 cm. Filteret ble tilført 30 1 luft pr. minutt. Luften hadde en hydrogencyanidkonsentrasjon av 1,38 mg/l. ca. 755? tilsvarende en dosering på 3^0-360 mg H^O/min. Luftens relative fuktighet var Gassblandingen var termostatisert ved ,5 C. Gjennombruddstiden er definert som i eksempel 1. I det foreliggende tilfelle ble det målt en gjennombruddstid på 33 min. Kapasiteten kan her defineres som mg hydrogencyanid kjemisorbert pr. volumenhet filtermasse. En oppnår da en verdi på 17,3 mg HCN/ml. Ved å måle det ikke bestrålte utgangsprodukt oppnådde en en kapasitet tilsvarende 16 mg HCN/ml d.v.s. bestråling-av granulatet har bevirket en kapasitetsøkning på 8,1$. Påvisning av hydrogencyanidgjennombruddet ble foretatt ved at gasstrømmen etter filteret ble ledet over-filterpapirstrimler fuktét med en løsning bestående av like volumdeler 0,28$ kopperacetatløsning og benzidinacetatløsning. Ved'gjennombrudd av hydrogencyanid ble filterpapiret farget blått. 'Hydrogencyanidkonsentrasjonen i gassen ble målt ved at gasstrømmen før filteret ble ledet gjennom et absorpsjonstårn inneholdende 1 1 av en løsning av g HgClgOg 72 g KBr i destillert vann. Denne løsning ble tilsatt 1 ml 0,2$ metylrødt i 60$ etanol og 3 ml 0,1$ bromkresolgrønt- i 20$ etanol. Dessuten ble tilsatt noen ml 0,1 normal natronlut. Hydrogencyanidgassen farget denne komplekse løsning vinrød ved tilsetning. Når dette skjedde ble en stoppeklokke satt i gang og samtidig ble tilsatt en bestemt mengde II (1,1 I natronlut. Når fargen igjen slo over til vinrød, ble uret stanset og tiden notert. 3 Hydrogencyanidkonsentrasjonen C i mg/m gass regnes ut etter følgende formel: N H C = V.t. hvor: H = konsentrasjonen av natronlut,mol/l V = lufthastighet,l/min t = tiden, min. «N = lutvolum, ml. Det ble foretatt måling av hydrogencyanidkonsentrasjonen før og etter prøving av filterkapasiteten. gjennomsnitt av disse to målinger. Eksempel 7 Den nevnte konsentrasjon 1,38 mg/ml er derfor et Aktivt karbon impregnert med kaliumkarbonat tilsvarende en kaliumgehalt på ca. ilj ble bestrålt med gammastråling til en dose av U0 Megarad. Bestrålingskilden og dosehastigheten er den samme som beskrevet i eksempel 1.

9 *0 ml granulat av dette karbonet ble bestrålt under nitrogenatmosfære i en polyetylenflaske. Bestrålingstemperaturen var ca. 20 C. Granulatet, som er et gassmaskekull av typen "Dråger E 900", hadde en kornstørrelse tilsvarende 1,2 mm (50 vol$) og 1,7 mm (50 vol$). Etter bestråling ble karbonet,oppbevart ca. 72 timer i polyetylenbeholderen under nitrogenatmosfære. Karbonet ble undersøkt med hensyn til svoveldioksydkapasitet. Granulatet (1+0 ml) ble plassert i en filterbeholder av glass som ble termostatisert. Skikthøyden var 6,6 cm og filtertverrsnittet 6,0 cm. Filteret ble pr. minutt tilført 103,1» mg svoveldioksydgass som var tilsatt 15 1 tørr nitrogengass (99,9t ren). Dette tilsvarer en svoveldioksydkonsentrasjon på 0,25 vol$. Dette er en aktuell forurensningskonsentrasjon i mange avgasser. Det kan nevnes at svoveldioksydkonsentrasjonen i avgasser fra kullfyrte kraftstasjoner ligger i området 0,05-0,3 vol/5. Gassblanding og filter var termostatisert på ,5 C. Ved å bestemme gjennombruddstiden (min.) for svoveldioksyd får en et mål for filterets kapasitet. Gjennombruddstiden er definert (analogt til eksempel l) som den tid det tar fra det øyeblikk svoveldioksydgassen blir ledet til filterinngangen til det tidspunktet gassen lar seg påvise etter filteret. I det foreliggende tilfelle ble det målt en gjennombruddstid på 11,25 min. hvilket tilsvarer en kapasitet på 0,281 min/ml filtermasse. Ved å måle det ikke-bestrålte utgangsprodukt oppnåddes en kapasitet på 0,25T min/ml. Sistnevnte kapasitet er en middelverdi av 5 målinger med et relativt standardavvik på + 2,5$. For å påvise gjennombruddet av svoveldioksyd ble 1/15 av gasstrøtmnen ledet gjennom et indikatorrør av typen "Dråger SOg, 20/a, nr. 2l+2". gult salt som ved gjennombrudd av svoveldioksyd farves hvitt. Røret er fylt med et Røret er gradert i konsentrasjonssoner fra 20 ppm til 200 ppm (l ppm = 1 mg SO^/kg gass). Gjennombruddstiden ble definert ved det tidspunkt da 20 ppm-sonen var fullstendig hvitfarget. Kapasitetsøkningen i foreliggende tilfelle er 9,3$. Eksempel 8 Ved de samme generelle forsøksbetingelser som i eksempel 7 med unntak av at bestrålingsdosen og bestrålingsatmosfæren ble variert, ble det gjort en serie forsøk. Forsøkene 2-5 ble utført ved bestråling i luftatmosfære. I forsøkene 6-10 ble bestrålingen foretatt under nitrogenatmosfære. Den relative fuktighet. 2 var 0$ og gasstrykk under bestråling 1 kg/cm. De øvrige forsøksbetingelser og resultater er referert i tabell 6. Det går fram av tabellen at en oppnår en høyere kapasitetsøkning etter bestråling i nitrogenatmosfære enn etter bestråling i luft. 1 Det går også fram at økende dose resulterer i høyere kapasitet i begge tilfeller.

10 Tabell 6 Svoveldioksydopptak av fsainmabestrålt aktivt i karbon impregnert med kaliurokarbonat Forsøk nr. Garamabestrålingsdose, Mrad Bestrålingsatmosfære Filtervolum, ml Gj ennombruddstid, min. Kapasitet, min/ml Kapasitets- Økning, X 1 0-1*0,1* 10,35 0,257 xx luft 1*1,0 10,75 0,262 1,9 3 1<0 luft 1*0,0 11,00 0,268 1*, luft 1*1,0 11,25 0,271* 6,6 ' luft 1*0,0 11,75 0,29l* li*, N 2 7 1*0 W N H N 2 1*1,0 10,75 0,262 1,9 1*0,0 11,25 0,281 9,3 1*0,0 11,25 0,281. 9,3 1*3,0 12,81 0,296 11*, 9 1*1,0 12,75 0,311 21,0 x).. «KapasitetsØkning sammenlignet med ikke-bestrålt materiale forsøk nr. 1. xx)... Kapasitet til originalmaterialet. Gjennomsnitt av 5 målinger. XXX) O Gjennomsnitt av 2 målinger. XXXXJ Gjennomsnitt av 3 målinger. Eksempel 9. Karbon impregnert med Cu, Cr og Åg tar generelt ikke opp CO gass og blir derfor ikke benyttet i vernemasker til dette formål. Til vernemasker for beskyttelse mot CO gass benyttes et sorbens betegnet som Hopcalit. Dette er en oksyd-peroksyd blanding av metallene Cu, Mn, Co, Ag. Denne blanding oksyderer CO til C0 2> Det vil derfor være av betydning om man ved bestråling kunne kombinere de forannevnte giftgassopptak og CO opptak på samme type sorbens. Derfor ble aktivt karbongranulat av Type B bestrålt under nitrogenatmosfære til en dose av 50 Mrad. 1(0 ml granulat av det bestrålte karbon ble plassert under nitrogenatmosfære i en glassfilterholder som beskrevet i eksempel T. Filteret ble tilført pr. minutt 5 ml (6,25 mg) CO som var tilsatt 2750 ml ren nitrogengass. Dette tilsvarer en CO konsentrasjon på 0,18 vol# = 1800 ppm CO. 1/5 av gasstrømmen ble ledet til et indikatorrør av typen Dråger CH Indikatormassen besto av en blanding av jodpentoksyd og selenoksyd behandlet med rykende svovelsyre. Ved gjennombrudd av CO skifter indikatoren farge fra hvit til brun-grønn. Røret er gradert i konsentrasjonssoner fra ppm

11 (1 ppm CO = 1,17 mg CO/m gass). Gjennombruddstiden ble definert ved det tidspunkt da 50 ppfti sonen var fullstendig brunfarget. Gjennombruddstiden er definert analogt til i eksempel 7- Det ble målt en gjennombruddstid på 5,0 minutter hvilket tilsvarer en kapasitet på 0,125 min/ml filtermasse eller tilnærmet 6,25 ' 0,125 = 0,78 mg CO/ml filtermasse. Med det ikke-bestrålte utgangsprodukt oppnådde man en kapasitet på 0,107 min/ml tilsvarende 0,67 mg CO/ml filtermasse. Sistnevnte kapasitet er en middelverdi av 5 målinger med et relativt standardavvik, på - Kapasitetsøkningen i foreliggende tilfelle er 16,8$. Eksempel 10 Ved de samme generelle forsøksbetingelser som i eksempel 9 med unntak av bestrålingsdosen og bestrålingsatmosfæren, ble det gjort en serie forsøk. Forsøk 2 ble utført ved bestråling i luftatmosfære. I forsøkene3 og 1+ble bestrålingen fore- 2 tatt i nitrogenatmosfære. Den relative fuktighet var 0 og gasstrykket 1 kg/cm. Ee øvrige forsøksbetingelser og resultater er referert i tabell f. Forsøk nr. Tabell 7 Karbonmonoksydopptak av gammabestrålt aktivt karbon, Type B Gammabestrålingsdose, Mrad Bestrålingsatmosfære! Filter- ; volum, i ml Gj ennombruddstid, min. r 1 1 Kapasitet min/ml Kapasitetsøkning $ ; i+o 35 0,107 XX ' luft 1 1,1 1+,37 0, N 2 i 5,00 0,125 X3OC 16,8 1* 100 N 2! lto 1 7,25 0,l8l xxxx 69,0 Kapasitetsøkning sammenlignet med ikke-bestrålt materiale forsøk nr. 1. xx}... :. Kapasiteten til originalmaterialet. Gjennomsnitt av 5 målinger. Relativt standard avvik - l+,5$. ^^Gjennomsnittskapasitet av 1+ målinger, XXXX)» Gjennomsnittskapasitet av 3 målinger. Eksempel 11 Det impregnerte sorbenset som er benyttet i dette eksemplet består av et "Pittsburg" aktivt karbon type BPL. Dette karbon er et typisk gassorpsjonskarbon.

12 BPL karbonet ble impregnert med en ammoniakalsk CuCl løsning bestående av 100 g kopperklorid, CuCl, ill 25* ammoniakkløsning. 250 ml granulat ble behandlet med denne løsning i 3 timer. Løsningen ble deretter separert fra karbonet som ble tørket ved nitrogenspyling etter følgende skjema: 5 minutter ved romtemperatur, deretter 5 timer ved 7 0 C og tilslutt 2 timer ved 120 C. Det impregnerte karbon ble analysert med hensyn til koppergehalt ved hjelp av atomabsorpsjonsteknikk. Dette ga 1*,7* Cu eller 7,25* CuCl. Karbonet ble bestrålt under nitrogenatmosfære til en dose av 50 Mrad. 1)0 ml impregnert granulat ble målt med hensyn til CO opptak slik som beskrevet i eksempel 9- Gjennombruddstiden for CO gass ble målt analogt til eksempel 9. Det ble også benyttet samme type indikatorrør som i nevnte eksempel. Det ble målt en gjennombruddstid på 8,5 min. tilsvarende en kapasitet på 0,212 min/ral. Det ikke-bestrålte CuCl impregnerte karbon hadde en kapasitet og gjennombruddstid på 7,5 min. eller 0,187 min/ml. Dette tilsvarer en kapasitetsøkning på 13,3$. Til sammenligning kan nevnes at målinger av CO kapasiteten til ikke-bestrålte og ikkeimpregnerte BPL karbon hadde en gjennombruddstid på 1*,5 min, eller 0,l66 min/ml. Eksempel 12 Aktivt karbon av typen "Pittsburg" BPL ble impregnert med 7 k a l i u m- fluorid. 250 ml av dette impregnerte karbon ble bestrålt til en dose av 50 Mrad i nitrogenatmosfære. 18,5 g av dette bestrålte sorpsjonsmaterialet ble plassert i 3 ' en glassfilterholder. Filtervolumet var 1*3 cm og sjikthøyden 7 cm. En nitrogengasstrøm inneholdende 1,31* vol* Xe ble resirkulert over det impregnerte karbon inntil sorpsjonslikevekt var oppnådd mellom gassfase og sorbens. etter 85 minutter. Dette ble oppnådd Temperaturen ble holdt på 21 C. For å analysere Xe ble gassen tilsatt et radioaktivt sporstoff, Xe, i en mengde av 0,5 VJ Ci/cm. Xe er en gammaemitter med en karakteristisk strålingsenergi på 0,08 MeV og halveringstid på 5,65 dager. e» 133 o Ved å måle Xe har man et mål for gassfasekonsentrasjonen av Xe. Totalmengde av Xe i systemet var 1*,!* ml. 1 det foreliggende tilfelle fikk man opptatt en gassmengde på 23,3* Xe på sorbenset. Dette tilsvarer en økning.på 37* i forhold til det ikke-bestrålte KF-impregnerte sorbens. Eksempel 13 De følgende forsøk ble utført som beskrevet i eksempel 12. Det ble benyttet et natriumfluorid-impregnert BPL karbon. Impregneringsmengden var 2,8* NaF. Det ble utført bestråling i nitrogen og luftatmosfære til en dose av 50 Mrad. De øvrige betingelser er de samme som beskrevet i eksempel 12. Den prosentvise sorpsjonsforbedring (opptak av Xe på sorbens) angitt i forhold til det ikke-bestrålte NaF -impregnerte sorpsjonsmateriale er henholdsvis )i0,0* for bestråling i luft og 51,5* for bestråling i nitrogen.

13 Eksempel li». 85 I dette eksemplet ble det benyttet Kr som sorpsjonsgass og Kr som radioaktivt sporstoff. Gassen inneholdt 0,059$ totalt krypton og resten var nitrogen. Det ble benyttet en totalmengde på 0,19 ml Kr i systemet og en sporstoff- Or o konsentrasjon tilsvarende 0,5 p CiKr /cm. Det ble benyttet den samme karbontype som beskrevet i eksempel 12. Materialet ble bestrålt til en dose av 50 Mrad i nitrogenatmosfære. Det ble oppnådd en sorpsjonsforbedring på 13,1»? i forhold til det ikke-bestrålte materialet. P A T E N T K R A V Framgangsmåte for økning av kjemisorpsjonskapasitet av et med en eller flere metallforbindelser impregnert karbon overfor giftgasser og uønskede komponenter, for eksempel SO^, fra industriavgasser, k a r a k t e r i s e r t ved. at det impregnerte karbon før det anvendes som kjemisorpsjonsmiddel underkastes gammabestråling til en dose på min6t 1 Mrad i en nitrogenholdig atmosfære. (56) Anførte publikasjoner: U.S. patentnr ) ( )