[發明專利]一種新型連續式水氡脫氣測量裝置與方法

在審

• 申請號: 202111389968.4
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114002392A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 羅齊彬;楊亞新;蔣逸揚;方海清;王帥;寧洪濤;吳信民;王智健;黃欣宇;李嘉芯;付宸;吳永鵬;肖昆;謝尚平;劉承志;周紅艷;張翔
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N1/40
• 代理公司: 深圳中創智財知識產權代理有限公司 44553
• 代理人: 文言

本發明公開了一種新型連續式水氡脫氣測量裝置與方法，所述測量裝置包括脫氣容器、超聲霧化器、水樣均勻攪拌器、含氡水樣、過濾器、倒置U型連通器、氡氣循環進氣口、氡氣循環出氣口、脫氣容器上法蘭盤、脫氣容器下法蘭盤、潛水泵、廢水排出口、脫氣容器電纜接頭、硅膠軟管、干燥器、測氡儀、控制器。本發明采用有源式超聲霧化法代替傳統的無源式鼓泡法，大大增加含氡水樣與空氣的接觸表面，從而提升水氡脫氣效率。

技術領域

本發明涉及水氡脫氣測量技術領域，具體為一種新型連續式水氡脫氣測量裝置與方法。

背景技術

氡是一種化學性質不活潑且具有放射性衰變特性的惰性氣體，氡在自然界中是無處不在的，其在地層中的分布和運移主要受到母體核素的分布、地層地質結構(溫度、孔隙度、含水量等)以及地質活動(地震等)等復雜因素的影響。氡作為地下流體映震敏感組分，是目前國際上普遍認可的七大地震前兆之一，從1966年邢臺地震起，我國就大力開展了氡氣測量為主的地震前兆研究工作。在地震前兆流體觀測領域，目前國內外普遍采用地震觀測井的方式對流體溫度、成分、水中氡濃度、流速/流量等進行長期觀測，并初步建立了上述信息變化與地震災害的相關性。

氡除了在干孔介質孔隙中以氣態運移以外，主要是在含水孔隙或裂隙中溶解在水中隨之運移度。除此之外，地表滲水、自流井水以及河流水等水體中的氡對自然環境以及人體健康均有較大影響和危害。不管是在地表水、井中水或者深部地下水中進行觀測，對水中氡氣的準確、穩定測量是保障地震前兆氡異常信息觀測和環境水中氡濃度評價的首要前提，在水氡脫氣測量裝置方面，朱繼承等人(2015)采用恒溫水浴來控制水樣的溫度進行鼓泡脫氣水氡觀測，控制水樣溫度在一個相對恒定溫度(25℃)進行鼓泡脫氣，減少或避免因水樣鼓泡水溫的不同對水氡測值變化干擾影響。陳永花等人(2015)經過對水氡模擬觀測自動脫氣裝置的初步實驗制作，其裝置的鼓泡時間、鼓泡方式相對固定，提高了脫氣效率，降低了鼓泡時間與鼓泡方式的不確定對脫氣效率帶來的明顯影響。張輝等人(2016)提出一種溢流式駐極體水氡濃度測量方法與裝置，采用E-perm駐極體與離子腔組合形成電離腔作為氡探測器，對連續水流平均氡濃度進行測量，在4～97Bq/L水氡濃度范圍內其測量結果與RAD7測氡儀基本一致。吳清榮(2016)研制了一種用于地震前兆監測的地下氡氣監測系統，該氡氣監測系統主要采用了動態濺落、靜態鼓泡以及高壓噴射等方式進行脫氣，實現對動態和靜態地下水進行連續穩定的水氣分離，然后利用電離室電流信號強弱來監測氡氣的濃度變化。李太巖等人(2017)研制的水氡自動排氣系統簡化了人工操作流程，排氣過程也更加準確可靠。李良輝等人(2017)自行設計、制造自動抽水和自動脫氣裝置的自動抽水定時定量控制在一定程度上降低了抽水時間不固定對數據的干擾，鼓泡時間、鼓泡方式相對固定，提高了脫氣效率，降低了鼓泡時間與鼓泡方式的不確定對脫氣效率帶來的明顯影響。程樹岐(2018)研制了地震水氡觀測擴散器，利用霧化芯對含氡水樣進行噴灑脫氣，并利用干燥器對脫氣后的氡氣進行干燥，實現水樣取樣器對水樣中水氡的連續觀測，提高水氡的觀測數據水平。劉麗等人(2019)研制了噴射負壓式脫氣裝置，該裝置對水樣進行三次脫析，提高了水中氡的脫氣效率和裝置的穩定性，有效地減少了氣氡日常觀測中的干擾因素，

在水氡測量方面，國內學者以及企業單位也針對地震水氡觀測的特點對相應的脫氣裝置和測量裝置進行多方面的研制和改進，但根據目前這些研究結果和研制裝置來看，主要存在以下問題和不足：

(1)基本上采用鼓泡法、滴濺法、噴灑法脫氣等無源脫氣方法，脫氣裝置的水氡脫氣效率不高；

(2)鼓泡法、滴濺法、噴灑法脫氣等無源脫氣方法中，脫氣裝置的進氣量、進水量控制穩定性不高，從而造成脫氣穩定性不足；

(3)鼓泡法、滴濺法、噴灑法脫氣等無源脫氣方法中，缺乏對關鍵參數的監測。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種新型連續式水氡脫氣測量裝置，