CN114935196B - 基于液体石蜡油的空气除氡装置及除氡方法 - Google Patents

基于液体石蜡油的空气除氡装置及除氡方法 Download PDF

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Abstract

基于液体石蜡油的空气除氡装置及除氡方法，涉及空气净化技术领域。基于液体石蜡油的空气除氡装置，包括洗气箱、分离箱、冷凝组件和循环组件；冷凝组件包括制冷机、冷凝管、连接管和循环泵；循环泵用于驱动冷媒在制冷机与冷凝管之间循环流动；循环组件包括储液罐、喷淋头和加压泵；加压泵用于驱动石蜡油在洗气箱、分离箱、储液罐之间循环流动。一种室内空气除氡方法，一方面启动加压泵，另一方面启动气泵，使石蜡油的循环路径与空气的流动路径分别在洗气箱、连接管、分离箱三处形成交汇。本发明利用氡气极易溶解于有机溶剂的物理特性，通过有机溶剂(石蜡油)吸附空气中的非结合态氡，从而快速高效的去除空气中的放射性氡气。

Description

基于液体石蜡油的空气除氡装置及除氡方法
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，特别是一种基于液体石蜡油的空气除氡装置及除氡方法。
背景技术
放射性氡气是世界卫生组织(WHO)公布的19种主要的环境致癌物质之一，在日常生活环境中，放射性氡气的辐射剂量远大于其他放射性物质的辐射剂量总和，其诱发肺癌的潜伏期多在15年以上，是引起肺癌的第二大因素。
我国地域辽阔，地质结构复杂，土壤中238U和232Th的活度浓度高于世界均值，潜在高氡地区较多。全国普通住房室内平均氡浓度约为44.1 Bq/m3。普通住房室内最高氡浓度可达到771 Bq/m3。我国城市和地区地下工程的氡浓度均值范围为9.8Bq/m3～1808.0Bq/m3，少数工程的氡水平甚至达到了铀矿限值(3700Bq/m3),高出一般标准(400Bq/m3)将近10倍。
目前，降低室内空气中氡浓度的方法主要是空气除尘法和通风法。空气除尘法基于空气过滤器或新风系统去除空气中附着有氡子体的粉尘或颗粒，达到降低空气中氡浓度的效果，主要手段有吸附净化、静电除尘、纤维过滤等技术。但空气除尘法无法直接去除空气中游离的氡气(即未结合态的氡子体)，除氡效果还存在较大的提升空间。通风法的原理是通过加强室内与室外的空气流通以达到降低空气中氡浓度的目的，但当室外空气中已经存在氡污染的情况下，通风法就存在较大的局限性，降氡效果并不理想。
因此，为了应对室内和地下工程内严重的氡污染状况，研发一种降低空气中氡浓度的装置及方法及十分有必要的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种基于液体石蜡油的空气除氡装置及除氡方法，它解决了现有的降低室内空气中氡浓度的方法存在一定的应用局限性，除氡效果不理想的问题。
本发明的技术方案是：基于液体石蜡油的空气除氡装置，包括洗气箱、分离箱、冷凝组件和循环组件；
洗气箱上端侧壁设有进气口，底部设有气液出口，顶部设有进液口，内部设有腔体A；
分离箱顶部设有出气口，底部设有排液口，下端侧壁上设有气液入口，内部设有腔体B，分离箱内部还设置有分离板，分离板将腔体B分隔为上腔和下腔，上腔与出气口连通，下腔分别与排液口和气液入口连通；
冷凝组件包括制冷机、冷凝管、连接管和循环泵；制冷机上设有冷媒入口和冷媒出口；冷凝管呈螺旋缠绕在连接管的外壁上，其两端分别与冷媒入口和冷媒出口连通；连接管一端连接在洗气箱的气液出口上，另一端连接在分离箱的气液入口上；循环泵设置在冷媒出口与冷凝管端口之间，其用于驱动冷媒在制冷机与冷凝管之间循环流动；
循环组件包括储液罐、喷淋头和加压泵；储液罐内部设有腔体C，上端设有回流口和补液口，下端设有出流口和排渣口，回流口通过管道与分离箱的排液口连通，出流口通过管道与喷淋头连通；喷淋头固定安装在洗气箱的进液口上，并位于洗气箱的腔体A顶部；加压泵设置在喷淋头与储液罐的出流口之间的管道上，其用于驱动石蜡油在洗气箱、分离箱、储液罐之间循环流动。
本发明进一步的技术方案是：洗气箱从上至下设有依次连接的圆柱段和锥面段，所述进气口的数量有多个，多个进气口环形均布在洗气箱的圆柱段的外壁上，所述气液出口设在锥面段的最低处，所述进液口设在圆柱段顶部中心处。
本发明再进一步的技术方案是：其还包括进气组件；进气组件包括进气管和气泵；进气管呈环形，其内侧设有多个分流口，外侧设有一个总进气口，进气管环抱洗气箱而设置在洗气箱的外部，其内侧的分流口与洗气箱上的进气口一一对应，每个分流口分别连通至洗气箱上对应的进气口；气泵通过管道与分离箱的出气口连通。
本发明更进一步的技术方案是：分离板相对于水平面倾斜45°布置在分离箱的腔体B中，其上设有多个透气孔，透气孔中固定安装有聚丙烯密网，聚丙烯密网的孔隙小于1mm，其用于将雾状石蜡油凝聚为石蜡油液滴。
本发明更进一步的技术方案是：分离箱的出气口上设有一层棉纤维滤网，其用于过滤空气中残留的石蜡油。
本发明的技术方案是：一种室内空气除氡方法，应用于上述的基于液体石蜡油的空气除氡装置，步骤如下：
一方面启动加压泵，使石蜡油沿加压泵-喷淋头-洗气箱的腔体A-连接管-分离箱的下腔-储液罐-加压泵的环形路径循环流动；另一方面启动气泵，使分离箱的腔体B中形成负压，使空气按照洗气箱的进气口-洗气箱的腔体A-洗气箱的气液出口-连接管-分离箱的气液入口-分离箱的下腔-分离板-分离箱的上腔-分离箱的出气口的单向路线流动；再一方面启动制冷机，使冷媒在制冷机-循环泵-冷凝管-制冷机的环形路径内循环流动；石蜡油的循环路径与空气的流动路径分别在洗气箱、连接管、分离箱三处形成交汇；
1、在洗气箱中，喷淋头喷出的雾状石蜡油与洗气箱中的待除氡空气充分接触，利用氡气极易溶解于有机溶剂的特性，使空气中的氡气溶解在雾状石蜡油中，从而达到降低空气中氡浓度的效果；
2、在连接管中，冷凝管内流动的冷媒持续为连接管内部提供冷量，以降低石蜡油的温度，进而提高氡在石蜡油中的溶解度；
3、在分离箱中，雾状石蜡油混合空气通过气液入口进入分离箱的下腔，然后在气泵提供的负压作用下向分离箱的上腔流动；一方面，净化过的空气通过分离板上的聚丙烯密网进入分离箱的上腔，再通过分离箱的出气口排出到外界，净化过的空气通过分离箱的出气口时，被棉纤维滤网过滤掉残留的微量雾状石蜡油；另一方面，雾状石蜡油无法通过分离板上的聚丙烯密网，从而被凝聚成石蜡油液滴，滴落至分离箱的下腔中，再通过分离箱的排液口排出至储液罐中。
本发明进一步的技术方案是：定期取样储液罐中的石蜡油，测定石蜡油中的氡浓度，当石蜡油中的氡浓度达到0.9y时，整体更换空气除氡装置中的石蜡油；其中，y为石蜡油中可溶解的最大氡浓度。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、其突破了传统的空气除氡思路，利用氡气极易溶解于有机溶剂的物理特性，通过有机溶剂(石蜡油)吸附空气中的非结合态氡，从而快速高效的去除空气中的放射性氡气。
2、有机溶剂在空气除氡装置中循环使用，待其中吸附的氡量达到饱和时再进行更换。有机溶剂选用医用液体石蜡油，对人体无害且难挥发。当石蜡油中的氡吸附量接近饱和时，通过储液罐的排渣口可以很方便的排出石蜡油，通过储液罐的补液口可以很方便的补充新的石蜡油，更换方便。
3、多个进气口环形均布在洗气箱外壁上，并搭配呈环形的进气管的结构样式，可使进气气流从多个方向与雾状石蜡油充分接触，提升了除氡效果。
以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为俯视视角下的洗气箱与进气管的位置关系示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图1-2所示，基于液体石蜡油的空气除氡装置，包括洗气箱1、分离箱2、冷凝组件和循环组件。
洗气箱1上端侧壁设有进气口11，底部设有气液出口12，顶部设有进液口，内部设有腔体A。
分离箱2顶部设有出气口21，底部设有排液口22，下端侧壁上设有气液入口23，内部设有腔体B，分离箱2内部还设置有分离板24，分离板24将腔体B分隔为上腔25和下腔26，上腔25与出气口21连通，下腔26分别与排液口22和气液入口23连通。
冷凝组件包括制冷机31、冷凝管32、连接管33和循环泵34。制冷机31上设有冷媒入口311和冷媒出口312。冷凝管32呈螺旋缠绕在连接管33的外壁上，其两端分别与冷媒入口311和冷媒出口312连通。连接管33一端连接在洗气箱1的气液出口12上，另一端连接在分离箱2的气液入口23上。循环泵34设置在冷媒出口312与冷凝管32端口之间，其用于驱动冷媒(制冷剂)在制冷机31与冷凝管32之间循环流动。
循环组件包括储液罐41、喷淋头42和加压泵43。储液罐41内部设有腔体C，上端设有回流口411和补液口412，下端设有出流口413和排渣口414，回流口411通过管道与分离箱2的排液口22连通，出流口413通过管道与喷淋头42连通。喷淋头42固定安装在洗气箱1的进液口上，并位于洗气箱1的腔体A顶部。加压泵43设置在喷淋头42与储液罐41的出流口413之间的管道上，其用于驱动石蜡油在洗气箱1、分离箱2、储液罐41之间循环流动。
优选，洗气箱1从上至下设有依次连接的圆柱段和锥面段，所述进气口11的数量有多个，多个进气口11环形均布在洗气箱1的圆柱段的外壁上，所述气液出口12设在锥面段的最低处，所述进液口设在圆柱段顶部中心处。基于该结构，洗气箱1腔体A在圆柱段的空间相对开阔，利于雾状石蜡油与空气充分接触，洗气箱1腔体A在锥面段形成渐缩空间，利于引流雾状石蜡油和空气。
优选，其还包括进气组件。进气组件包括进气管51和气泵52。进气管51呈环形，其内侧设有多个分流口511，外侧设有一个总进气口512，进气管51环抱洗气箱1而设置在洗气箱1的外部，其内侧的分流口511与洗气箱1上的进气口11一一对应，每个分流口511分别连通至洗气箱1上对应的进气口11。气泵52通过管道与分离箱2的出气口21连通。
优选，分离板24相对于水平面倾斜45°布置在分离箱1的腔体B中，其上设有多个透气孔，透气孔中固定安装有聚丙烯密网，聚丙烯密网的孔隙小于1mm，其可供空气通过的同时可将雾状石蜡油凝聚为石蜡油液滴。
优选，分离箱2的出气口21上设有一层棉纤维滤网，其用于过滤空气中残留的石蜡油。
简述本发明的工作原理：
一种室内空气除氡方法，应用于上述的基于液体石蜡油的空气除氡装置，步骤如下：
一方面启动加压泵43，使石蜡油沿加压泵43-喷淋头42-洗气箱1的腔体A-连接管33-分离箱2的下腔26-储液罐41-加压泵43的环形路径循环流动。另一方面启动气泵52，使分离箱1的腔体B中形成负压，使空气按照洗气箱1的进气口11-洗气箱1的腔体A-洗气箱1的气液出口12-连接管33-分离箱2的气液入口23-分离箱1的下腔26-分离板24-分离箱2的上腔25-分离箱2的出气口21的单向路线流动。再一方面启动制冷机31，使冷媒在制冷机31-循环泵34-冷凝管32-制冷机31的环形路径内循环流动。石蜡油的循环路径与空气的流动路径分别在洗气箱1、连接管33、分离箱2三处形成交汇。
1、在洗气箱1中，喷淋头42喷出的雾状石蜡油与洗气箱1中的待除氡空气充分接触，利用氡气极易溶解于有机溶剂的特性，使空气中的氡气溶解在雾状石蜡油中，从而达到降低空气中氡浓度的效果；
2、在连接管33中，冷凝管32内流动的冷媒持续为连接管33内部提供冷量，以降低石蜡油的温度，进而提高氡在石蜡油中的溶解度；
3、在分离箱2中，雾状石蜡油混合空气通过气液入口23进入分离箱2的下腔26，然后在气泵52提供的负压作用下向分离箱2的上腔25流动；一方面，净化过的空气通过分离板24上的聚丙烯密网进入分离箱2的上腔25，再通过分离箱2的出气口21排出到外界，净化过的空气通过分离箱2的出气口21时，被棉纤维滤网过滤掉残留的微量雾状石蜡油。另一方面，雾状石蜡油无法通过分离板24上的聚丙烯密网，从而被凝聚成石蜡油液滴，滴落至分离箱2的下腔26中，再通过分离箱2的排液口22排出至储液罐41中。
另外，在使用过程中，需要定期取样储液罐41中的石蜡油，测定石蜡油中的氡浓度，当石蜡油中的氡浓度达到0.9y时，整体更换空气除氡装置中的石蜡油。其中，y为石蜡油中可溶解的最大氡浓度。

Claims (7)

1.基于液体石蜡油的空气除氡装置，其特征是：包括洗气箱、分离箱、冷凝组件和循环组件；
洗气箱上端侧壁设有进气口，底部设有气液出口，顶部设有进液口，内部设有腔体A；
分离箱顶部设有出气口，底部设有排液口，下端侧壁上设有气液入口，内部设有腔体B，分离箱内部还设置有分离板，分离板将腔体B分隔为上腔和下腔，上腔与出气口连通，下腔分别与排液口和气液入口连通；
冷凝组件包括制冷机、冷凝管、连接管和循环泵；制冷机上设有冷媒入口和冷媒出口；冷凝管呈螺旋缠绕在连接管的外壁上，其两端分别与冷媒入口和冷媒出口连通；连接管一端连接在洗气箱的气液出口上，另一端连接在分离箱的气液入口上；循环泵设置在冷媒出口与冷凝管端口之间，其用于驱动冷媒在制冷机与冷凝管之间循环流动；
循环组件包括储液罐、喷淋头和加压泵；储液罐内部设有腔体C，上端设有回流口和补液口，下端设有出流口和排渣口，回流口通过管道与分离箱的排液口连通，出流口通过管道与喷淋头连通；喷淋头固定安装在洗气箱的进液口上，并位于洗气箱的腔体A顶部；加压泵设置在喷淋头与储液罐的出流口之间的管道上，其用于驱动石蜡油在洗气箱、分离箱、储液罐之间循环流动。
2.如权利要求1所述的基于液体石蜡油的空气除氡装置，其特征是：洗气箱从上至下设有依次连接的圆柱段和锥面段，所述进气口的数量有多个，多个进气口环形均布在洗气箱的圆柱段的外壁上，所述气液出口设在锥面段的最低处，所述进液口设在圆柱段顶部中心处。
3.如权利要求2所述的基于液体石蜡油的空气除氡装置，其特征是：其还包括进气组件；进气组件包括进气管和气泵；进气管呈环形，其内侧设有多个分流口，外侧设有一个总进气口，进气管环抱洗气箱而设置在洗气箱的外部，其内侧的分流口与洗气箱上的进气口一一对应，每个分流口分别连通至洗气箱上对应的进气口；气泵通过管道与分离箱的出气口连通。
4.如权利要求3所述的基于液体石蜡油的空气除氡装置，其特征是：分离板相对于水平面倾斜45°布置在分离箱的腔体B中，其上设有多个透气孔，透气孔中固定安装有聚丙烯密网，聚丙烯密网的孔隙小于1mm，其用于将雾状石蜡油凝聚为石蜡油液滴。
5.如权利要求4所述的基于液体石蜡油的空气除氡装置，其特征是：分离箱的出气口上设有一层棉纤维滤网，其用于过滤空气中残留的石蜡油。
6.一种室内空气除氡方法，应用于权利要求5所述的基于液体石蜡油的空气除氡装置，其特征是，步骤如下：
一方面启动加压泵，使石蜡油沿加压泵-喷淋头-洗气箱的腔体A-连接管-分离箱的下腔-储液罐-加压泵的环形路径循环流动；另一方面启动气泵，使分离箱的腔体B中形成负压，使空气按照洗气箱的进气口-洗气箱的腔体A-洗气箱的气液出口-连接管-分离箱的气液入口-分离箱的下腔-分离板-分离箱的上腔-分离箱的出气口的单向路线流动；再一方面启动制冷机，使冷媒在制冷机-循环泵-冷凝管-制冷机的环形路径内循环流动；石蜡油的循环路径与空气的流动路径分别在洗气箱、连接管、分离箱三处形成交汇；
1、在洗气箱中，喷淋头喷出的雾状石蜡油与洗气箱中的待除氡空气充分接触，利用氡气极易溶解于有机溶剂的特性，使空气中的氡气溶解在雾状石蜡油中，从而达到降低空气中氡浓度的效果；
2、在连接管中，冷凝管内流动的冷媒持续为连接管内部提供冷量，以降低石蜡油的温度，进而提高氡在石蜡油中的溶解度；
3、在分离箱中，雾状石蜡油混合空气通过气液入口进入分离箱的下腔，然后在气泵提供的负压作用下向分离箱的上腔流动；一方面，净化过的空气通过分离板上的聚丙烯密网进入分离箱的上腔，再通过分离箱的出气口排出到外界，净化过的空气通过分离箱的出气口时，被棉纤维滤网过滤掉残留的微量雾状石蜡油；另一方面，雾状石蜡油无法通过分离板上的聚丙烯密网，从而被凝聚成石蜡油液滴，滴落至分离箱的下腔中，再通过分离箱的排液口排出至储液罐中。
7.如权利要求6所述的室内空气除氡方法，其特征是：定期取样储液罐中的石蜡油，测定石蜡油中的氡浓度，当石蜡油中的氡浓度达到0.9y时，整体更换空气除氡装置中的石蜡油；其中，y为石蜡油中可溶解的最大氡浓度。
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