活性炭对土壤氡吸附饱和性能研究
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２ ． ３ 活 性炭
式 中： 为变异系数 ； 为方差 ； 为将活性炭质 量均一化后的吸附氡浓度均值 ， 单位为 Ｂ ｑ ／ ｍ 。 表２ 是６ 组活性炭不 同累积天数吸附氡值 的均值及其变异 系数 。由表 ２可知 ： 同组 ３个 样品每次测量结果变异系数均小于 ０ ． １ ５ ， 说明 活性炭吸附土壤氡数据稳定性较好 。
３ ６ ４
并用沙袋及虚土掩盖压实 （ 如图 ２ 所示 ） ， 埋 置 活性 炭瓶 点线距 为 １ ｍｘ １ ｍ。
（ ２ ）将 六 组 活 性 碳 同 一 时 间埋 于 土 壤 下
２ ～ １ ０ ｄ ， 每天同一 时问按顺序测量各组 ３ 个 活 性炭瓶 ， 并对 数据 均值及 变 异 系数进 行 统计
校正 ， 将所有样品吸附时间归一化至 ３ ０ ｄ ， 测量 时 间归一 化 至取样 ０时刻 引。
Ｎ 一ｂ
肚 Ｋ
收稿 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ５ － ２ ３ 基金项 目： 地质灾害防 治与地质 环境 保护 国家重 点实
（ ２ ）
验室开放基金 （ Ｓ Ｋ Ｌ Ｇ Ｐ ２ ０ １ ５ Ｋ ０ ２ ０ ） 资助。
分析 。
累积 天数， ｄ
图 １ 理论活性炭 吸附氡 曲线 图
２ 试验器材设备
２ ． １ 谱仪
图 ２ 实验装置 图
实验测量仪器为武汉谱晰科技有限公司生 产的Ｐ Ｇ Ｓ － ６ ０ ０ ０ 低 本底 能谱仪 ， 其能量分辨 率为 ≤７ ． ０ ％（ 坞 ’ Ｃ ｓ ６ ６ １ ｋ ｅ Ｖ全能峰） 。主要 用
附达到饱和， 吸附饱和值与吸附效率 呈正 比， 活性炭理论吸附氡浓度与吸附时间关系如 图 １
所 示 。实 际野 外 测 氡 时 为 节 约 时 间 ， 一 般 采 用 ４ — ６ ｄ ， 并 按 公式 （ ２ ） 进 行 吸 附平 衡 校 正及 衰 变
ｌ 理论计算
活性炭 累积法 测氡 时 ， 将碳 瓶埋 在地 下一
４ 实验结果与讨论
４ ． １ 变异 系数
于测量氡及其衰变子体放 出的 ＾ ｙ 射线 ， 计算活 性炭所吸附的氡浓度 。
２ ． ２ 采样器
本次实验数据质量采用变异系数进行整体 评估。变异系数是指总体各单位的标准差与其 算术平均数的比值。其计算式为 ：
Ｖ ＝ ｏ ＇ ／ Ｘ （ ３ ）
室外使用的活性炭测氡采样器 由集气罩及
活性炭 瓶组成。集气 罩高约 １ ２ ｃ ｍ， 可消 除钍 射气对氡气 的干扰 。活性炭瓶为直径 ３ ． ２ ｅ ｍ、 高约 ５ ｅ ｍ的塑料瓶 ， 瓶 内填充活性炭 ， 瓶 口处 充填硅胶并 固定于瓶 口， 硅胶 的作用 为防止活 性 炭泄 漏 ， 并 保证 瓶 内干燥 以避 免水 分 干扰 。
第３ ７卷
第 ４期
核 电子 学与 探 测技术
Ｎｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ＆ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖ０ ｌ ＿ ３ ７ Ｎｏ ． ４
Ａｐ ｒ ． ２ ０１ ７
２ ０ １ ７年 ４月
累积测氡法的一种重要方法 。活性炭对氡 的吸 附性能不仅与其材质、 结构有关 ， 并受其用量、 吸
附时间、 温度 、 湿度、 气压等多种 因素影 响 。 选用铀矿模型进行实验 ， 结果显示活性炭吸附氡
的量随 吸附时 间延 长而持续增 大 ， 一 般认 为 ３ ０ ｄ
式 中： Ⅳ 为 活 性 炭 积 累 时 刻 的 氡 浓 度 ； ｎ为
部土壤中的迁移具有阵发性和瞬时性 ， 一般采用 累积测氡法提高测量精度。活性炭吸附氡气是
定时间， 活性炭瓶内氡浓度的变化与吸附及衰变 有关。设活性炭均匀吸附土壤中的氡气 ， 令活性 炭的吸附效率即每秒吸附的氡原子个数为 ， 在 吸附及衰变作用下涪 ｆ 生 炭瓶中理论氡浓度为 ：
Ｎ＝ Ａ — Ａ ｅ ， Ａ＝ ｎ ／ Ａ （ １ ）
作者简 介 ： 方孟 （ １ ９ ９ ２ 一） ， 男， 湖 南 岳 阳人 ， 在 读硕 士 生， 攻读方向为放射性勘探 。
式 中： Ⅳ为样 品氡浓度 ， ｂ 为本 底测量平 均值 ， 为样 品测 量 值 ， 为累积 吸附时间 ， 为 归
一
修 正 时间 ， Ｋ为 装置 系数 。
活 性炭 对 土 壤 氡 吸 附饱 和 性 能 研 究
方孟 ， 张新军１ ， ２ ， 曹志勇 ， 周少贤 ， ２
（ １ ． 太原理工大学 矿业工程学院 ， 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ； ２ ． 煤与煤 系地质勘查 山西省重点实验室 ， 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ）
摘要 ： 选用六组 不同类型的活性炭 ， 通过室外对土 壤氡 的吸附饱 和 实验 ， 研究 了活性炭 对低射 气土 壤 氡的吸附行为 。实验结果表 明 ： 不 同类型 的活 性炭 对 土壤 氡 的吸附饱 和时 间不 同 ， 均 远小于 ３ ０ｄ ， 吸 附性能较好 的椰壳活性炭在第 八天 即达到吸 附饱 和 ； 不 同类 型活性 炭 的吸附饱 和浓度 差异也 较大 。因 此， 在 低射气区进行活性炭吸附氡气测量 时 ， 应选择小 粒径的椰壳活性炭作 为吸附载体。
关键词 ： 活性炭 ； 土壤氡 ； 吸 附饱 和
中图分 类号 ： Ｔ Ｌ ９ ９ 文献标 志码 ： Ａ 文 章编号 ： ０ ２ ５ ８ － ０ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ７ ） ４ — ０ ３ ６ ４ — ０ ５
氡作为一种地下信息指示性示踪剂 ， 在煤
矿采空区探测、 煤层 自 燃火 区追溯、 隐伏构造勘 查、 油气勘探等均取得 了显著效果¨ 。氡在浅
每秒 吸附氡原子个数 ； Ａ为氡 的衰变常数 ， 为 ０ ． １ ８ １ ３ ； 为 累 积 时 间 ； Ａ 为 理 论 吸 附 饱
和值 。
通过计算 ， 当ｔ ＝ １ ０ Ｔ １ ： ＝ ３ 和 。本实验选择在无放射性矿 床的低射气地区， 研究不同类型活性炭对土壤氡 的吸附性能与吸附时间的关系。
式 中： 为变异系数 ； 为方差 ； 为将活性炭质 量均一化后的吸附氡浓度均值 ， 单位为 Ｂ ｑ ／ ｍ 。 表２ 是６ 组活性炭不 同累积天数吸附氡值 的均值及其变异 系数 。由表 ２可知 ： 同组 ３个 样品每次测量结果变异系数均小于 ０ ． １ ５ ， 说明 活性炭吸附土壤氡数据稳定性较好 。
３ ６ ４
并用沙袋及虚土掩盖压实 （ 如图 ２ 所示 ） ， 埋 置 活性 炭瓶 点线距 为 １ ｍｘ １ ｍ。
（ ２ ）将 六 组 活 性 碳 同 一 时 间埋 于 土 壤 下
２ ～ １ ０ ｄ ， 每天同一 时问按顺序测量各组 ３ 个 活 性炭瓶 ， 并对 数据 均值及 变 异 系数进 行 统计
校正 ， 将所有样品吸附时间归一化至 ３ ０ ｄ ， 测量 时 间归一 化 至取样 ０时刻 引。
Ｎ 一ｂ
肚 Ｋ
收稿 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ５ － ２ ３ 基金项 目： 地质灾害防 治与地质 环境 保护 国家重 点实
（ ２ ）
验室开放基金 （ Ｓ Ｋ Ｌ Ｇ Ｐ ２ ０ １ ５ Ｋ ０ ２ ０ ） 资助。
分析 。
累积 天数， ｄ
图 １ 理论活性炭 吸附氡 曲线 图
２ 试验器材设备
２ ． １ 谱仪
图 ２ 实验装置 图
实验测量仪器为武汉谱晰科技有限公司生 产的Ｐ Ｇ Ｓ － ６ ０ ０ ０ 低 本底 能谱仪 ， 其能量分辨 率为 ≤７ ． ０ ％（ 坞 ’ Ｃ ｓ ６ ６ １ ｋ ｅ Ｖ全能峰） 。主要 用
附达到饱和， 吸附饱和值与吸附效率 呈正 比， 活性炭理论吸附氡浓度与吸附时间关系如 图 １
所 示 。实 际野 外 测 氡 时 为 节 约 时 间 ， 一 般 采 用 ４ — ６ ｄ ， 并 按 公式 （ ２ ） 进 行 吸 附平 衡 校 正及 衰 变
ｌ 理论计算
活性炭 累积法 测氡 时 ， 将碳 瓶埋 在地 下一
４ 实验结果与讨论
４ ． １ 变异 系数
于测量氡及其衰变子体放 出的 ＾ ｙ 射线 ， 计算活 性炭所吸附的氡浓度 。
２ ． ２ 采样器
本次实验数据质量采用变异系数进行整体 评估。变异系数是指总体各单位的标准差与其 算术平均数的比值。其计算式为 ：
Ｖ ＝ ｏ ＇ ／ Ｘ （ ３ ）
室外使用的活性炭测氡采样器 由集气罩及
活性炭 瓶组成。集气 罩高约 １ ２ ｃ ｍ， 可消 除钍 射气对氡气 的干扰 。活性炭瓶为直径 ３ ． ２ ｅ ｍ、 高约 ５ ｅ ｍ的塑料瓶 ， 瓶 内填充活性炭 ， 瓶 口处 充填硅胶并 固定于瓶 口， 硅胶 的作用 为防止活 性 炭泄 漏 ， 并 保证 瓶 内干燥 以避 免水 分 干扰 。
第３ ７卷
第 ４期
核 电子 学与 探 测技术
Ｎｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ＆ Ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖ０ ｌ ＿ ３ ７ Ｎｏ ． ４
Ａｐ ｒ ． ２ ０１ ７
２ ０ １ ７年 ４月
累积测氡法的一种重要方法 。活性炭对氡 的吸 附性能不仅与其材质、 结构有关 ， 并受其用量、 吸
附时间、 温度 、 湿度、 气压等多种 因素影 响 。 选用铀矿模型进行实验 ， 结果显示活性炭吸附氡
的量随 吸附时 间延 长而持续增 大 ， 一 般认 为 ３ ０ ｄ
式 中： Ⅳ 为 活 性 炭 积 累 时 刻 的 氡 浓 度 ； ｎ为
部土壤中的迁移具有阵发性和瞬时性 ， 一般采用 累积测氡法提高测量精度。活性炭吸附氡气是
定时间， 活性炭瓶内氡浓度的变化与吸附及衰变 有关。设活性炭均匀吸附土壤中的氡气 ， 令活性 炭的吸附效率即每秒吸附的氡原子个数为 ， 在 吸附及衰变作用下涪 ｆ 生 炭瓶中理论氡浓度为 ：
Ｎ＝ Ａ — Ａ ｅ ， Ａ＝ ｎ ／ Ａ （ １ ）
作者简 介 ： 方孟 （ １ ９ ９ ２ 一） ， 男， 湖 南 岳 阳人 ， 在 读硕 士 生， 攻读方向为放射性勘探 。
式 中： Ⅳ为样 品氡浓度 ， ｂ 为本 底测量平 均值 ， 为样 品测 量 值 ， 为累积 吸附时间 ， 为 归
一
修 正 时间 ， Ｋ为 装置 系数 。
活 性炭 对 土 壤 氡 吸 附饱 和 性 能 研 究
方孟 ， 张新军１ ， ２ ， 曹志勇 ， 周少贤 ， ２
（ １ ． 太原理工大学 矿业工程学院 ， 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ； ２ ． 煤与煤 系地质勘查 山西省重点实验室 ， 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ）
摘要 ： 选用六组 不同类型的活性炭 ， 通过室外对土 壤氡 的吸附饱 和 实验 ， 研究 了活性炭 对低射 气土 壤 氡的吸附行为 。实验结果表 明 ： 不 同类型 的活 性炭 对 土壤 氡 的吸附饱 和时 间不 同 ， 均 远小于 ３ ０ｄ ， 吸 附性能较好 的椰壳活性炭在第 八天 即达到吸 附饱 和 ； 不 同类 型活性 炭 的吸附饱 和浓度 差异也 较大 。因 此， 在 低射气区进行活性炭吸附氡气测量 时 ， 应选择小 粒径的椰壳活性炭作 为吸附载体。
关键词 ： 活性炭 ； 土壤氡 ； 吸 附饱 和
中图分 类号 ： Ｔ Ｌ ９ ９ 文献标 志码 ： Ａ 文 章编号 ： ０ ２ ５ ８ － ０ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ７ ） ４ — ０ ３ ６ ４ — ０ ５
氡作为一种地下信息指示性示踪剂 ， 在煤
矿采空区探测、 煤层 自 燃火 区追溯、 隐伏构造勘 查、 油气勘探等均取得 了显著效果¨ 。氡在浅
每秒 吸附氡原子个数 ； Ａ为氡 的衰变常数 ， 为 ０ ． １ ８ １ ３ ； 为 累 积 时 间 ； Ａ 为 理 论 吸 附 饱
和值 。
通过计算 ， 当ｔ ＝ １ ０ Ｔ １ ： ＝ ３ 和 。本实验选择在无放射性矿 床的低射气地区， 研究不同类型活性炭对土壤氡 的吸附性能与吸附时间的关系。