CN111495050A - 一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核辐射呼吸防护技术领域，公开了一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，包括外层壳体和内部多层结构；外层壳体由树脂粉和金属及其氧化物粉均匀混合注塑而成；该新型的核辐射呼吸防护过滤盒能够实现对放射性粉尘和气溶胶的高效阻挡，对放射性碘包括难防护有机碘(如碘甲烷)的高效吸附，外层壳体附加防辐射功能，经检测可达到0.25mmPb当量，避免收集的放射性物质对甲状腺、晶状体等器官造成损害。

Description

一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒
技术领域
本发明涉及核辐射呼吸防护技术领域，具体涉及一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒。
背景技术
随着科学技术的不断发展和进步，人们面临的环境也越来越复杂，在客观上对个体防护装备的要求也越来越高；如在铀矿石开采场和铀加工厂、核电站以及使用核反应堆的单位等场所，核泄漏和放射性物质的存储事故会产生长期的环境污染(例如：铀-235半衰期为7亿年；铯-137半衰期为30年；锶-90半衰期为30年；钚-238半衰期为86年)，并且影响范围大，除前述放射性金属核素外，放射性碘-131对人体的有效半减期为7.6天，时间虽然短，但毒性高，对甲状腺影响严重。核泄漏一般情况对人员的影响表现在核辐射以及携带放射性物质的气溶胶(小于0.1μm的气溶胶做布朗运动，不沉降；1-10μm之间的气溶胶沉降缓慢，悬浮空气中较久)。核辐射可通过穿着辐射防护服有效的屏蔽或减弱，而放射性气溶胶可通过呼吸吸入、皮肤伤口沾染、肺部附着及消化道吸收进入体内，引起内照射。内照射形成的放射病的症状有：疲劳、头昏、失眠、皮肤发红、溃疡、出血、脱发、白血病、呕吐、腹泻等，除此之外，还会增加癌症、畸变、遗传性病变发生机率，影响几代人的健康。因此，在此类突发性事故中，军人、救援人员和市民的生命安全将面临严重的威胁。为了提高在核环境中的防护性能，有效降低放射性元素对人体健康的影响，并避免携带放射性物质的气溶胶进入体内引发的内照射问题，故需保证核辐射防护装置具有安全、可靠的防护性能。
现有的过滤盒对核辐射防护主要集中在对粉尘、气溶胶等方面，对于放射性碘，特别是难防护有机碘(如碘甲烷)防护效果仍较差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，该新型的核辐射呼吸防护过滤盒能够实现对放射性粉尘和气溶胶的高效阻挡，对放射性碘包括难防护有机碘(如碘甲烷)的高效吸附。外层壳体附加防辐射功能，经检测可达到0.25mmPb当量，避免收集的放射性核素对甲状腺、晶状体等器官造成损害。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，包括外层壳体和内部多层结构，所述外层壳体由树脂粉和金属及其氧化物粉均匀混合组成，混合后可以采用注塑成型。
在外层壳体内添加金属及其氧化物粉，并与树脂粉混合注塑而成形成均匀的外层壳体，使得外层壳体附加有防辐射功能，经检测可达到0.25mmPb当量，避免收集的放射性物质对甲状腺、晶状体等器官造成损害。
在本发明中，优选的，所述树脂粉为阻燃级ABS中的中抗冲击性、高抗冲击性、超高抗冲击性中的一种或几种。
在本发明中，优选的，所述金属及其氧化物粉为铋、锑、碲、镓、铌、钨、锗、镉、锡等重金属及其氧化物中的一种或几种。
在本发明中，优选的，所述内部多层结构由HEPA层、活性炭纤维层一、浸渍活性炭层和活性炭纤维层二构成。
在本发明中，优选的，所述HEPA层与活性炭纤维层一之间存在间隙，所述浸渍活性炭层为含金属离子的碱性溶液浸渍处理后的活性炭颗粒层，所述活性炭颗粒层由活性炭颗粒按照体积密度不同经灌装处理后形成；
优选的，浸渍时间为300-480min，能够使得浸渍活性炭层充分浸润含金属离子的碱性溶液；
优选的，所述活性炭颗粒选用经过筛处理后得到的0.5-2mm范围内各阶段的颗粒；
在本发明中，优选的，所述含金属离子的碱性溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、铜氨溶液、铜乙二胺溶液、银氨溶液中的一种或几种。
在本发明中，优选的，所述活性炭颗粒为椰壳活性炭颗粒、杏壳活性炭颗粒、果核壳活性炭颗粒、核桃壳活性炭颗粒、木质活性炭颗粒、煤质活性炭颗粒、稻壳活性炭颗粒中的一种或几种。
在本发明中，优选的，所述浸渍处理后的活性炭颗粒体积密度为420-460g/L，该体积密度的浸渍活性炭颗粒能够对放射性碘(特别是有机碘)进行良好的吸附和络合，有效防止放射性碘通过呼吸进入人体内。
所述浸渍活性炭层对放射性碘甲烷的防护时长达52min(湿度46％，毒气浓度为1140ppm)，当解吸温度达到50℃、湿度54％、解吸3h，解析率为20％，解吸时间超过3h，解析率趋于平衡，经对比综合评价均优于相似或相近产品；
在本发明中，优选的，所述HEPA层设置为折叠高度1-1.5cm，6-9个折叠峰/cm，控制通气阻力为20-40Pa；HEPA层对粉尘和气溶胶的防护能够超过99.97％。
在本发明中，优选的，所述活性炭纤维层一与活性炭纤维层二均是由单位面积质量为60-90g、厚度为2-5mm的活性炭纤维构成，且经过4％-5％的铜氨溶液浸渍或喷淋处理后干燥而得，所述活性炭纤维的直径为8-12μm，且其平均孔径为2-3nm，通过活性炭纤维层一和活性炭纤维层二能够进行气态放射性碘(包括碘单质和有机碘)的吸附，活性炭纤维层二既能对透过改性活性炭层的气态放射性碘起到截留作用，又可在活性炭纤维层一与改性活性炭层吸附达到饱和后，辅助对透过前几层后的放射性碘的继续吸附，从而延长该核辐射防护结构的使用寿命。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本新型的核辐射呼吸防护过滤盒设有由树脂粉和金属及其氧化物粉均匀混合注塑而成的外层壳体，提高了外层壳体的防辐射功能，能够避免收集的放射性物质对甲状腺、晶状体等器官造成损害；
其内部多层结构由HEPA层、活性炭纤维层一、浸渍活性炭层和活性炭纤维层二构成，HEPA层对粉尘和气溶胶的防护能够超过99.97％；浸渍活性炭层对放射性碘甲烷的防护时长达52min(湿度46％，毒气浓度为1140ppm)，当解吸温度达到50℃、湿度54％、解吸3h，解析率为20％，解吸时间超过3h，解析率趋于平衡，可有效阻止放射性核素通过呼吸进入人体内，多层结构的组合作用使得本核辐射呼吸防护过滤盒能够实现对放射性粉尘和气溶胶的高效阻挡，对放射性碘包括难防护有机碘(如碘甲烷)的高效吸附。
附图说明
图1是本发明中核辐射呼吸防护过滤盒的局部结构示意图。
图2为气态放射性碘的吸附实验中未采用本申请的核辐射防护结构的气相色谱图。
附图中主要元件符号说明：1-外层壳体、2-HEPA层、3-间隙、4-活性炭纤维层一、5-浸渍活性炭层、6-活性炭纤维层二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，包括外层壳体1和内部多层结构，所述外层壳体由树脂粉和金属及其氧化物粉均匀混合注塑而成，所述内部多层结构由HEPA层2、活性炭纤维层一4、浸渍活性炭层5和活性炭纤维层二6构成；
(1)外层壳体1
采用阻燃级ABS中中抗冲击性的树脂粉及氧化钨粉，其中树脂粉与氧化钨粉的质量比1:2-2.2，将两者均匀混合后注塑制得外层壳体1；
(2)HEPA层2
本实施方式中HEPA选用型号为H12、H13、H14、U15、U16中的任意一种。
HEPA层2与活性炭纤维层一4之间存在间隙，其间隙3厚为10-15mm；所述HEPA层设置为折叠高度1-1.5cm，6-9个折叠峰/cm，控制通气阻力为20-40Pa；
(3)活性炭纤维层一4及活性炭纤维层二6
活性炭纤维层一4与活性炭纤维层二6均是由单位面积质量为60-90g，厚度为2-5mm的活性炭纤维构成，且经过4％-5％的铜氨溶液浸渍或喷淋处理后干燥而得，所述活性炭纤维的直径为8-12μm，且其平均孔径为2-3nm；
(4)浸渍活性炭层5
浸渍活性炭层5为含金属离子的碱性溶液浸渍300min后的活性炭颗粒层，所述含金属离子的碱性溶液为氢氧化钾溶液；
所述活性炭颗粒层由活性炭颗粒按照体积密度不同经灌装处理后形成；所述活性炭颗粒选用经过筛处理后得到的0.5-2mm范围内各阶段的颗粒，所述活性炭颗粒为椰壳活性炭颗粒；
将上述HEPA层2、活性炭纤维层一4、浸渍活性炭层5和活性炭纤维层二6依次压合固定于外层壳体1中，制备得到本过滤盒。
实施例2：一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，其与实施例1的区别仅在于：
(1)外层壳体1
采用阻燃级ABS中高抗冲击性的树脂粉、氧化钨及氧化锑(氧化钨与氧化锑的质量比为2:1)，其中树脂粉与金属氧化物粉的质量比1:1.7-1.9，将两者均匀混合后注塑制得外层壳体1；
(2)浸渍活性炭层5
浸渍活性炭层5为含金属离子的碱性溶液浸渍360min后的活性炭颗粒层，所述含金属离子的碱性溶液为铜氨溶液；
所述活性炭颗粒层由活性炭颗粒按照体积密度不同经灌装处理后形成；所述活性炭颗粒选用经过筛处理后得到的0.5-2mm范围内各阶段的颗粒，所述活性炭颗粒为杏壳活性炭颗粒。
实施例3：一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，其与实施例1的区别仅在于：
(1)外层壳体1
采用阻燃级ABS中高抗冲击性的树脂粉、氧化铋、氧化镉及氧化锡(氧化铋、氧化镉及氧化锡的质量比为2:1:1)，其中树脂粉与金属氧化物粉的质量比1:2.2-2.5，将两者均匀混合后注塑制得外层壳体1；
(2)浸渍活性炭层5
浸渍活性炭层5为含金属离子的碱性溶液浸渍400min后的活性炭颗粒层，所述含金属离子的碱性溶液为铜氨溶液与银氨溶液(两者体积比为2:1)；
所述活性炭颗粒层由活性炭颗粒按照体积密度不同经灌装处理后形成；所述活性炭颗粒选用经过筛处理后得到的0.5-2mm范围内各阶段的颗粒，所述活性炭颗粒为木质活性炭颗粒与煤质活性炭颗粒(两者质量比为3:2)。
实施例4：一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，其与实施例3的区别仅在于：
(1)外层壳体1
采用阻燃级ABS中中抗冲击性、高抗冲击性、超高抗冲击性三者混合而成的树脂粉(中抗冲击性树脂粉、高抗冲击性树脂粉、超高抗冲击性树脂粉的质量比为2:2:1)、氧化钨、氧化镉及氧化锡(氧化钨、氧化镉及氧化锡的质量比为3:1:1)，其中树脂粉与金属氧化物粉的质量比1:2-2.2，将两者均匀混合后注塑制得外层壳体1。
将实施例1-4得到的核辐射呼吸防护过滤盒进行测试，经实验得到其通气量均大于85L/min，吸气阻力小于72Pa，呼气阻力小于65Pa，防护效率均达到99.97％，能够满足《GB2626-2006呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器》的要求。
另外，在气态放射性碘的吸附实验中，未采用本申请的核辐射防护结构的气相色谱图见图2，其中峰值1为无水乙醇，峰值2为碘甲烷；采用本申请的核辐射防护结构，50min后检测到放射性碘甲烷穿透。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，包括外层壳体和内部多层结构；其特征在于，所述外层壳体由树脂粉和金属及其氧化物粉均匀混合组成。
2.根据权利要求1所述的一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，其特征在于，所述树脂粉为阻燃级ABS中的中抗冲击性、高抗冲击性、超高抗冲击性中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，其特征在于，所述金属及其氧化物粉为铋、锑、碲、镓、铌、钨、锗、镉、锡等重金属及其氧化物中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，其特征在于，所述内部多层结构由HEPA层、活性炭纤维层一、浸渍活性炭层和活性炭纤维层二构成。
5.根据权利要求4所述的一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，其特征在于，所述HEPA层与所述活性炭纤维层一之间存在间隙，所述浸渍活性炭层为含金属离子的碱性溶液浸渍处理后的活性炭颗粒层，所述活性炭颗粒层由活性炭颗粒经灌装处理后形成；
优选的，浸渍时间为300-480min；
优选的，所述活性炭颗粒选用经过筛处理后得到的0.5-2mm范围内各阶段的颗粒。
6.根据权利要求5所述的一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，其特征在于，所述含金属离子的碱性溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、铜氨溶液、铜乙二胺溶液、银氨溶液中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，其特征在于，所述活性炭颗粒为椰壳活性炭颗粒、杏壳活性炭颗粒、果核壳活性炭颗粒、核桃壳活性炭颗粒、木质活性炭颗粒、煤质活性炭颗粒、稻壳活性炭颗粒中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，其特征在于，所述浸渍处理后的活性炭颗粒体积密度为420-460g/L。
9.根据权利要求4所述的一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，其特征在于，所述HEPA层设置为折叠高度1-1.5cm，6-9个折叠峰/cm，控制通气阻力为20-40Pa。
10.根据权利要求4所述的一种新型的核辐射呼吸防护过滤盒，其特征在于，所述活性炭纤维层一与活性炭纤维层二均是由单位面积质量为60-90g、厚度为2-5mm的活性炭纤维构成，且经过4％-5％的铜氨溶液浸渍或喷淋处理后干燥而得，所述活性炭纤维的直径为8-12μm，且其平均孔径为2-3nm。
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