CN102225294B - 一种氡滤除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氡滤除方法，该方法包括以下步骤：(a)检测环境空气中氡的浓度，对于氡浓度是否超标做出判断；(b)当空气中的氡浓度超标时，启动氡滤除装置中的高压风机将高浓度含氡空气吹入该氡滤除装置中的吸附空气预冷器，通过吸附炭床吸附将氡滤除；饱和后再将吸附炭床上的氡加热解吸附，转至另一吸收存储炭床储存；后再重复操作除氡。本发明提供的氡滤除方法，除氡效果好、可循环工作、资源利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种氡滤除技术，特别是一种滤除空气中氡的方法。
背景技术
氡作为存在于环境空气中的放射性惰性气体，是致癌的主要因素之一，人类对氡危害的认识与治理已经有几十年的历史，我国也有四、五十年的历史。通常所采取的主要氡滤除技术是通风。但是在有些地方比如地下室、坑道等，要么平时只在少数时间有人员居住，要么有特殊的温湿度要求，因此若整体依赖外循环通风来滤除氡，既无必要，也不好实施，还可能带来额外负担，消耗大量电能；因此需要研究局部氡滤除技术。到目前为止世界上也只有一些零散关于氡滤除方法的报道，提出的方法主要包括隔离与覆盖、液体吸附法、静电降氡子体法、活性炭吸附法；但这些方法要么效率太低、要么很快失效、要么体积重量庞大，都无法满足日常对氡进行滤除的需要。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种氡滤除方法，其对局部环境空气中浓度过高的氡进行滤除，通过吸附和加热解吸等处理方式使得过滤后排放出的空气氡含量达到安全指标。
为实现上述目的本发明的技术方案为，一种氡滤除方法，该方法包括以下步骤：
a、检测环境空气中氡的浓度，对于氡浓度是否超标做出判断；
b、当空气中的氡浓度超标时，启动氡滤除装置中的高压风机将高浓度含氡空气吹入该氡滤除装置中的吸附空气预冷器，高浓度含氡空气在吸附空气预冷器中预冷后，再通过吸附炭床吸附将氡滤除，最后将低浓度含氡空气排入环境空气中。
较优地，该方法还包括以下步骤：
c、执行步骤a和b一定时间后，当测量到吸附炭床对氡的吸附达到饱和时，关掉吸附空气预冷器，开启电加热单元，在步骤a中所述高压风机作用下，通过电加热单元以热风的形式对吸附炭床进行循环加热，并用温度测控器对吸附炭床的温度进行监控；
d、在高温条件下吸附在吸附炭床上的氡都被解吸出来，吸附炭床恢复对氡的吸附能力，随后关闭高压风机和电加热单元；
e、开启吸收存储单元，将从吸附炭床中解吸出来的高浓度氡吸附并存储，对高浓度氡的吸附存储过程完成后关闭吸收存储单元；
f、重新打开高压风机和吸附空气预冷器以风冷的形式对吸附炭床进行降温，以便再次执行步骤a和b。
较优地，步骤b中高浓度含氡空气流过吸附空气预冷器后，其温度下降5℃-8℃。
较优地，步骤b中高浓度含氡空气以40m3/h-60m3/h的流速；优选为50m3/h，通过吸附炭床进行氡滤除，滤除氡后的空气被排放至环境空气中。
较优地，步骤c中吸附炭床的温度被循环加热至150℃-170℃；优选为160℃。
较优地，所述步骤e中，该吸收存储单元通过真空泵将吸附炭床中解吸出来的高浓度氡吸出、压入吸收存储单元中的压缩冷却机和预冷器里进行降温、预冷，然后通过吸收存储炭床将氡吸附储存。
更优地，在上述步骤中，通过节流阀、真空泵控制，将所述吸附炭床内的气压保持在-0.5--0.3大气压。
更优地，上述步骤中，将从吸附炭床中解吸出来的高浓度氡降温、预冷至8℃-12℃，优选为10℃。
更优地，上述步骤中，所述从吸附炭床中解吸出来的高浓度氡通过吸收存储炭床的速度是20L/min-30L/min；优选为25L/min。
较优地，所述吸附炭床为圆柱形，直高比为1∶2至1∶5，优选值为1∶3；所述吸收存储炭床也为圆柱形，其直高比为1∶3至1∶6，优选值为1∶4。
较优地，上述所有步骤a至f中产生的冷凝水均由排水阀排出。
本发明提供的方法具有以下优点：一、因为是循环吸附工作，所以对氡的吸附效率高、降氡效果更好；二、吸附炭床在吸附饱和后短时间内进行加热解吸，解吸率可达到98％以上，非常彻底；并且解吸、降温后的吸附炭床即可重新投入使用，进行循环吸附，运行高效；三、使用本发明的吸收存储炭床，解决了高浓度氡的吸收转存储难题；目前发明人还没有发现氡吸收后如何有效进行后续处理、避免二次污染方面的公开报道；四、由于有测氡仪，对空气中氡浓度进行精确检测，所以装置启停时间准确，有效的降低了能耗；五、装置体积小，重量轻，移动灵活、方便，成本低，能耗小，使用、维修方便；采用本发明方法制作的除氡装置，占地面积仅0.44m2，重量不足150Kg，底部安装4个转身轮，移动非常方便。
附图说明
图1是本发明实施例的氡滤除方法的工作流程示意图；
图2是本发明实施例的氡滤除装置的结构框图；
图3是本发明实施例中吸收存储单元的结构框图。
具体实施方式
为便于理解本发明技术方案，下面结合附图对具体的实施方式进行介绍。
如图1所示，一种氡滤除方法，该方法包括以下步骤：
a、利用测氡仪，测得周围空气中氡的浓度，根据相关标准，对氡浓度是否超标做出判断；目前测氡仪有美国RAD7氡监测仪，也有国产的KDY氡监测仪，可供选择。b、当空气中的氡浓度超标时，启动高压风机将高浓度含氡空气吹入氡滤除装置中的吸附空气预冷器，高浓度含氡空气在吸附空气预冷器中通过热交换管与管外的冷却介质交换热量，使温度下降5℃-8℃，后以40m3/h-60m3/h的流速；优选为50m3/h的流速通过吸附炭床吸附将氡滤除；吸附炭床可设计成圆柱形，直径与高度的比值，经实验证明，1∶2至1∶5之间效果较好，优选值为1∶3；其中的活性炭可使用南京木林森活性炭厂的4-8目椰壳活性炭，优选使用4-8目的菲律宾椰壳活性炭；最后通过吸附炭床后的低浓度含氡空气被排入环境空气中；c、在执行步骤a和b一定时间之后(如吸附炭床中使用20Kg4-8目的椰壳活性炭，可吸附降氡2小时，在100立方米的房间内，房间内的氡浓度至少降低50％；)，或通过在排气阀门和/或开关处氡检测点，当检测到氡的浓度逐渐升高最终与环境空气中的浓度一致，即可判断吸附炭床对氡的吸附达到饱和，此时关掉吸附空气预冷器，开启电加热单元；由高压风机、电加热单元、吸附炭床形成一个密封热空气循环加热系统，以热风的形式对其进行循环加热，让吸附炭床的温度逐渐升高，使其温度达到150℃-170℃左右，优选160℃为最佳；温度测控器对吸附炭床的温度进行检测；d、在高温条件下吸附在吸附炭床上的氡都被解吸出来；如吸附炭床中20公斤的4-8目菲律宾椰壳活性炭，一般需要大概2小时左右，温度即可达到150℃-170℃；优选为160℃效果最好！并且在此高温条件下氡的分子结构没有发生改变，呈高温游离状态，解吸附后，吸附炭床恢复对氡的吸附能力，随后关闭高压风机和电加热单元；e、开启吸收存储单元中的节流阀，和真空泵一起使吸附炭床内的气压保持在-0.5--0.3大气压，从吸附炭床中解吸出来的高浓度、高热度的氡压入吸附存储单元中的压缩冷却机和预冷器里进行降温、预冷，至8℃-12℃，优选为10℃；再将此高浓度氡以20L/min-30L/min，优选为25L/min通过吸收存储单元中的吸收存储炭床，将其吸附储存；对此高浓度氡的吸附存储过程完成后关闭吸收存储单元。本发明中，吸收存储炭床也可设计成圆柱形，直径与高度的比值，经实验证明，1∶3至1∶6之间效果较好，优选值为1∶4；其中的活性炭也可使用南京木林森活性炭厂生产的对氡吸附系数达到5L/g8-12目椰壳活性炭，优选使用对氡吸附系数超过5L/g8-12目的产自菲律宾的椰壳活性炭。由于氡的半衰期只有3.82天，23天(6个半衰期)后就会全部自行衰变掉，所以，采用本发明方法制备的吸收存储炭床内填15公斤8-12目菲律宾椰壳活性炭，足够存储衰变掉用，从而解决了高浓度氡的收储难题；f、重新打开高压风机和吸附空气预冷器以风冷的形式对已经循环加热的高温吸附炭床进行降温至正常工作温度，大概需要1小时左右，以便吸附炭床再次重新工作。上述所有步骤中产生的冷凝水都因设计有排水阀，可定时排出。
上述本发明实施例中，可增加PLC控制器，对各元器件进行系统自动控制；这样，可提高自动化程度；同样，属本发明的技术方案。
如图2所示，为本发明的一实施例，包括PLC控制器、测氡仪、高压风机、电加热单元、吸附空气预冷器、吸附炭床、温度测控器、吸收存储单元和从1号到5号的五个控制阀门和/或开关，分别与PLC控制器电连接，并由其进行系统控制；并且1号控制阀门和/或开关、高压风机、电加热单元、吸附空气预冷器、4号控制阀门和/或开关、吸附炭床、2号控制阀门和/或开关、吸收存储单元和3号控制阀门和/或开关按照常规密封管道技术连接。在吸附炭床上连接温度测控器并安装5号控制阀门和/或开关。
装置工作时，测氡仪会检测周围空气中氡的浓度并把数据传给PLC控制器，如果空气中的氡浓度超过规定标准，则PLC控制器发出指令开始启动装置进行吸附氡滤除过程。首先在PLC控制器的控制下，开启1号控制阀门和/或开关、高压风机、吸附空气预冷器、4号控制阀门和/或开关和5号控制阀门和/或开关，高浓度含氡空气在高压风机的作用下进入吸附空气冷凝器进行预冷，然后经过吸附炭床将氡滤除，大量的氡被滤除后，高浓度含氡空气变为低浓度含氡空气由5号控制阀门和/或开关排入空气中。当达到设定工作时间或通过测氡仪测得5号控制阀门和/或开关处排出的气流中氡的浓度逐渐升高直至与空气中的浓度相一致，即可得知吸附炭床达到饱和，失去继续吸附氡的能力；后PLC控制器会发出指令，开始解吸存储过程来恢复吸附炭床吸附氡的能力：即先关闭吸附空气预冷器、1号和5号控制阀门和/或开关，开启电加热单元；此时，高压风机、电加热单元、吸附炭床构成了一个密封循环加热回路对吸附炭床进行循环加热，一般加热到150℃-170℃左右，160℃时效果为最佳。当吸附炭床的温度达到指定标准，本实施例的加热时间大概为2小时左右，被吸附的氡都解吸出来，呈高温、高浓度的游离状态，温度测控器会将温度数据传给PLC控制器，然后PLC控制器会关闭所有的电器和控制阀门和/或开关，只开启2号控制阀门和/或开关、吸收存储单元和3号控制阀门和/或开关；吸附炭床上被解吸出来的高浓度氡通过截流阀、真空泵控制，吸出、压入吸收存储单元中的压缩冷却机和预冷器里进行降温、预冷，至8℃-12℃，优选为10℃；再将此高浓度氡以20L/min-30L/min，优选为25L/min通过吸收存储炭床，将其吸附、存储；并将通过吸附后的洁净空气由3号阀门和/或开关排至环境空气中；此过程本实施例大概需要1.5小时左右。解吸存储过程完成后，吸附炭床仍处于高温状态，为了快速降温PLC控制器将关闭2号控制阀门和/或开关、吸收存储单元和3号控制阀门和/或开关，开启1号控制阀门和/或开关、高压风机、吸附空气预冷器、4号控制阀门和/或开关和5号控制阀门和/或开关，通过风冷的方式直吹，将吸附炭床快速降温至室温，后重复上述步骤重新开始氡滤除过程。在装置运行结束后，PLC控制器可定时控制排水控制阀门和/或开关开启，将产生的冷凝水排入储水池。
按本发明方法设计制备的除氡装置，整个运行周期为约6.5小时，其中吸附滤除氡的过程需要约2小时、加热吸附炭床约2小时、转存过程约1.5小时和冷却吸附炭床约1小时。
上述实施例是采用PLC控制器实施控制的；也可不采用PLC控制器控制，实施手动或半自动控制，程序一样，只是增大了劳动强度而已。
本发明实施例中，由于各种器件之间有的是气路、水路、电路等连接方式，或形成各种封闭循环管道，或是因有的如氡的冷却除湿处理技术、PCL控制器如何联接、操作指令等等，凡此种种，都属现有技术，属公知内容，本领域内技术人员全部知晓、清楚，因此，文中不再一一详细描述。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种氡滤除方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（a）、检测环境空气中氡的浓度，对于氡浓度是否超标做出判断；
（b）、当空气中的氡浓度超标时，启动氡滤除装置中的高压风机将高浓度含氡空气吹入该氡滤除装置中的吸附空气预冷器，高浓度含氡空气在吸附空气预冷器中预冷、除湿后，再以40m3/h-60m3/h的流速通过吸附炭床将氡吸附滤除，最后将低浓度含氡空气排入环境空气中。
（c）、在执行步骤（a）、（b）后，当吸附炭床对氡的吸附达到饱和时，关掉吸附空气预冷器，开启电加热单元，在步骤（a）中所述高压风机作用下，通过电加热单元以热风的形式对吸附炭床进行循环加热至150℃-170℃，并用温度测控器对吸附炭床的温度进行监控；
（d）、在高温条件下吸附在吸附炭床上的氡都被解吸出来，吸附炭床恢复对氡的吸附能力，随后关闭高压风机和电加热单元；
（e）、开启吸收存储单元，将所述吸附炭床内的气压保持在-0.5—-0.3大气压，使从吸附炭床中解吸出来的高浓度氡以20L/min-30L/min的速度通过吸收存储单元，被其吸附并存储，在对高浓度氡的吸附存储过程完成后关闭吸收存储单元；
（f）、重新打开高压风机和吸附空气预冷器以风冷的形式对吸附炭床进行降温，以便再次执行步骤（a）和（b）。
2.根据权利要求1所述的氡滤除方法，其特征在于，步骤(b)中高浓度含氡空气在流过吸附空气预冷器后，其温度下降5℃-8℃。
3.根据权利要求1所述的氡滤除方法，其特征在于，步骤(b)中高浓度含氡空气以50m3/h，通过吸附炭床进行氡滤除，滤除氡后的空气被排放至环境空气中。
4.根据权利要求1所述的氡滤除方法，其特征在于，步骤(c)中吸附炭床的温度被循环加热至160℃。
5.根据权利要求1所述的氡滤除方法，其特征在于，所述步骤（e）中，该吸收存储单元通过节流阀、真空泵将吸附炭床中解吸出来的高浓度氡吸出、压入吸收存储单元中的压缩冷却机和预冷器里进行降温、预冷，然后通过吸收存储炭床将氡吸附储存。
6.根据权利要求5所述的氡滤除方法，其特征在于，所述步骤中将解吸出来的高浓度氡降温、预冷至8℃-12℃。
7.根据权利要求6所述的氡滤除方法，其特征在于，所述步骤中将解吸出来的高浓度氡降温、预冷至10℃。
8.根据权利要求1所述的氡滤除方法，其特征在于，所述步骤（e）中解吸出来的高浓度氡以25L/min的速度通过吸收存储单元。
9.根据权利要求5所述的一种氡滤除方法，其特征在于，所述吸附炭床为圆柱形，直高比为1:2至1:5；所述吸收存储炭床为圆柱形，其直高比为1:3至1:6。
10.根据权利要求9所述的一种氡滤除方法，其特征在于，所述吸附炭床为圆柱形，直高比为1:3；所述吸收存储炭床为圆柱形，其直高比为1:4。
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