[发明专利]一种新型连续式水氡脱气测量装置与方法

说明书

本发明公开了一种新型连续式水氡脱气测量装置与方法，所述测量装置包括脱气容器、超声雾化器、水样均匀搅拌器、含氡水样、过滤器、倒置U型连通器、氡气循环进气口、氡气循环出气口、脱气容器上法兰盘、脱气容器下法兰盘、潜水泵、废水排出口、脱气容器电缆接头、硅胶软管、干燥器、测氡仪、控制器。本发明采用有源式超声雾化法代替传统的无源式鼓泡法，大大增加含氡水样与空气的接触表面，从而提升水氡脱气效率。

技术领域

本发明涉及水氡脱气测量技术领域，具体为一种新型连续式水氡脱气测量装置与方法。

背景技术

氡是一种化学性质不活泼且具有放射性衰变特性的惰性气体，氡在自然界中是无处不在的，其在地层中的分布和运移主要受到母体核素的分布、地层地质结构(温度、孔隙度、含水量等)以及地质活动(地震等)等复杂因素的影响。氡作为地下流体映震敏感组分，是目前国际上普遍认可的七大地震前兆之一，从1966年邢台地震起，我国就大力开展了氡气测量为主的地震前兆研究工作。在地震前兆流体观测领域，目前国内外普遍采用地震观测井的方式对流体温度、成分、水中氡浓度、流速/流量等进行长期观测，并初步建立了上述信息变化与地震灾害的相关性。

氡除了在干孔介质孔隙中以气态运移以外，主要是在含水孔隙或裂隙中溶解在水中随之运移度。除此之外，地表渗水、自流井水以及河流水等水体中的氡对自然环境以及人体健康均有较大影响和危害。不管是在地表水、井中水或者深部地下水中进行观测，对水中氡气的准确、稳定测量是保障地震前兆氡异常信息观测和环境水中氡浓度评价的首要前提，在水氡脱气测量装置方面，朱继承等人(2015)采用恒温水浴来控制水样的温度进行鼓泡脱气水氡观测，控制水样温度在一个相对恒定温度(25℃)进行鼓泡脱气，减少或避免因水样鼓泡水温的不同对水氡测值变化干扰影响。陈永花等人(2015)经过对水氡模拟观测自动脱气装置的初步实验制作，其装置的鼓泡时间、鼓泡方式相对固定，提高了脱气效率，降低了鼓泡时间与鼓泡方式的不确定对脱气效率带来的明显影响。张辉等人(2016)提出一种溢流式驻极体水氡浓度测量方法与装置，采用E-perm驻极体与离子腔组合形成电离腔作为氡探测器，对连续水流平均氡浓度进行测量，在4～97Bq/L水氡浓度范围内其测量结果与RAD7测氡仪基本一致。吴清荣(2016)研制了一种用于地震前兆监测的地下氡气监测系统，该氡气监测系统主要采用了动态溅落、静态鼓泡以及高压喷射等方式进行脱气，实现对动态和静态地下水进行连续稳定的水气分离，然后利用电离室电流信号强弱来监测氡气的浓度变化。李太岩等人(2017)研制的水氡自动排气系统简化了人工操作流程，排气过程也更加准确可靠。李良辉等人(2017)自行设计、制造自动抽水和自动脱气装置的自动抽水定时定量控制在一定程度上降低了抽水时间不固定对数据的干扰，鼓泡时间、鼓泡方式相对固定，提高了脱气效率，降低了鼓泡时间与鼓泡方式的不确定对脱气效率带来的明显影响。程树岐(2018)研制了地震水氡观测扩散器，利用雾化芯对含氡水样进行喷洒脱气，并利用干燥器对脱气后的氡气进行干燥，实现水样取样器对水样中水氡的连续观测，提高水氡的观测数据水平。刘丽等人(2019)研制了喷射负压式脱气装置，该装置对水样进行三次脱析，提高了水中氡的脱气效率和装置的稳定性，有效地减少了气氡日常观测中的干扰因素，

在水氡测量方面，国内学者以及企业单位也针对地震水氡观测的特点对相应的脱气装置和测量装置进行多方面的研制和改进，但根据目前这些研究结果和研制装置来看，主要存在以下问题和不足：

(1)基本上采用鼓泡法、滴溅法、喷洒法脱气等无源脱气方法，脱气装置的水氡脱气效率不高；

(2)鼓泡法、滴溅法、喷洒法脱气等无源脱气方法中，脱气装置的进气量、进水量控制稳定性不高，从而造成脱气稳定性不足；

(3)鼓泡法、滴溅法、喷洒法脱气等无源脱气方法中，缺乏对关键参数的监测。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种新型连续式水氡脱气测量装置，