光催化反應(yīng)器及氣相光催化反應(yīng)測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光催化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備研宄技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及光催化反應(yīng)器及氣相光催化反應(yīng)測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣態(tài)污染物的催化轉(zhuǎn)化是大氣污染控制的重要手段，氣態(tài)污染物中的硫氧化物、氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)廢氣都可以通過催化轉(zhuǎn)化法凈化。某些催化分解方法由于可以在常溫、常壓下進(jìn)行，凈化效率高，可以直接將污染物降解為0)2和H 20，在室內(nèi)有機(jī)物污染分解方面體現(xiàn)出越來越多的優(yōu)勢，且可以引入光源來加強(qiáng)凈化效果。常見的T12催化劑，其吸收波段在紫外區(qū)，可引入紫外光源，而如何能研發(fā)出充分利用可見光或太陽光的催化劑則更有實(shí)際意義。
[0003]目前對(duì)于很多高校而言，由于條件所限，找不到適于教學(xué)用的催化凈化的演示裝置，或者設(shè)備成本太高，結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，致使很多高校只能開設(shè)簡單的吸附演示實(shí)驗(yàn)，很難全面滿足環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)演示和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的要求，更不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)要領(lǐng)的把握與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的之一是提供一種低成本、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單并且能夠真實(shí)演示光催化反應(yīng)的光催化反應(yīng)器。
[0005]本實(shí)用新型的目的之二是提供一種可將普通催化與光催化有效組合或分開操作演示的氣相光催化反應(yīng)測試系統(tǒng)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]該光催化反應(yīng)器是在遮光的反應(yīng)箱體頂部設(shè)置有光源、內(nèi)腔設(shè)置有與光源正對(duì)的催化反應(yīng)管，催化反應(yīng)管水平放置并由石英管和設(shè)置在石英管內(nèi)腔的催化劑填充層、套裝在石英管兩端的密封管套以及安裝在密封管套內(nèi)的篩網(wǎng)組成，在一端密封管套上加工有進(jìn)氣孔，相對(duì)應(yīng)的另一端密封管套上加工有出氣孔，在進(jìn)氣孔上安裝的進(jìn)氣管穿過反應(yīng)箱體的安裝孔延伸至反應(yīng)箱體外，在出氣孔上安裝的出氣管穿過反應(yīng)箱體的安裝孔延伸至反應(yīng)箱體外。
[0008]上述光源與催化反應(yīng)管的可調(diào)間距是13?20cm，可以根據(jù)實(shí)際測試情況進(jìn)行調(diào)整。
[0009]一種應(yīng)用上述光催化反應(yīng)器的氣相光催化反應(yīng)測試系統(tǒng)，該測試系統(tǒng)是由動(dòng)態(tài)配氣、光催化反應(yīng)及采樣體系三部分組成；
[0010]其中動(dòng)態(tài)配氣體系包括空氣發(fā)生器、干潔空氣流量計(jì)、加濕瓶、加濕空氣流量計(jì)、甲醛配氣瓶、恒溫水浴箱、甲醛氣體流量計(jì)以及氣體混合瓶，所述空氣發(fā)生器有3個(gè)干潔空氣出口，其中一個(gè)通過安裝在管道上的干潔空氣流量計(jì)與氣體混合瓶的進(jìn)氣口連通，另外兩個(gè)分別通過管道與加濕瓶和甲醛配氣瓶的進(jìn)氣口連通，加濕瓶的出氣口通過安裝在濕空氣管道上的加濕空氣流量計(jì)與氣體混合瓶的進(jìn)氣口連通；甲醛配氣瓶設(shè)置在恒溫水浴箱內(nèi)，且甲醛配氣瓶的出氣口通過安裝在甲醛氣體管道上的甲醛氣體流量計(jì)與氣體混合瓶的進(jìn)氣口連通；
[0011]光催化體系是光催化反應(yīng)器，采樣體系是采樣器，其中光催化反應(yīng)器的進(jìn)氣管入口通過管道與氣體混合瓶的出氣口連通，光催化反應(yīng)器的出氣管出口通過管道與采樣器的進(jìn)氣口連通。
[0012]本實(shí)用新型的氣相光催化反應(yīng)測試系統(tǒng)的工作原理是:利用空氣發(fā)生器將一定流量的干潔空氣送入裝有甲醛吸收液的甲醛配氣瓶內(nèi)，恒溫水浴保持瓶內(nèi)的溫度恒定，調(diào)節(jié)空氣的流量控制甲醛氣體的濃度，隨著空氣的進(jìn)入，溶液中的甲醛會(huì)隨空氣進(jìn)入氣體混合瓶中，并與另兩部分干、濕空氣混合，保持混合氣體的溫度和流速恒定，混合后的氣體進(jìn)入光催化反應(yīng)器，在光催化反應(yīng)器中利用光催化劑填充層在光照條件下發(fā)生光催化反應(yīng)，使得甲醛降解，通過調(diào)節(jié)干、濕、甲醛氣路流量，系統(tǒng)可獲得任意所需濃度的甲醛混合氣體，利用大氣采樣儀采集進(jìn)入光催化反應(yīng)器前、后氣體中的甲醛，通過紫外分光光度計(jì)測得其對(duì)應(yīng)的吸光度，計(jì)算出甲醛含量，進(jìn)而得到甲醛的去除率。
[0013]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，成本低，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，能夠?qū)⑵胀ù呋c光催化有效組合或分開操作演示，使用拆裝方便，適于推廣。
【附圖說明】
[0014]圖1為光催化反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為圖1中光催化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明，但是本實(shí)用新型不僅限于下述的實(shí)施情形。
[0017]實(shí)施例1
[0018]由圖1可知，本實(shí)施例的光催化反應(yīng)系統(tǒng)由動(dòng)態(tài)配氣、光催化反應(yīng)及采樣體系三部分組成，其中動(dòng)態(tài)配氣體系是用于制備含有甲醛的空氣，其是由空氣發(fā)生器1、干潔空氣流量計(jì)2、加濕瓶3、加濕空氣流量計(jì)4、甲醛配氣瓶5、恒溫水浴箱6、甲醛氣體流量計(jì)7以及氣體混合瓶8通過管道連接構(gòu)成。
[0019]本實(shí)施例的空氣發(fā)生器I普通市售的能夠?qū)⒖諝獯鎯?chǔ)便于流量控制的發(fā)生器，其有3個(gè)出口，將其所產(chǎn)生的干潔空氣分成三條氣路，一個(gè)干潔空氣出口上安裝有干潔空氣管道，該干潔空氣管道上安裝有干潔空氣流量計(jì)2，通過安裝在干潔空氣管道上的干潔空氣流量計(jì)2與氣體混合瓶8的進(jìn)氣口連通，另外一個(gè)干潔空氣出口上安裝有干潔空氣配氣管，通過該干潔空氣配氣管與加濕瓶3的進(jìn)氣口連通，本實(shí)施例的加濕瓶3內(nèi)盛裝有水，將空氣發(fā)生器I輸送的干潔空氣加濕，該加濕瓶3可以采用帶有橡膠瓶塞的玻璃瓶，在橡膠塞上加工有一個(gè)進(jìn)氣口和一個(gè)出氣口，進(jìn)氣口的管道延伸至瓶內(nèi)的液面下方，而出氣口上的管道在液面上方，在該出氣口外的濕空氣管道上安裝有加濕空氣流量計(jì)4，用來控制加濕空氣的流量以控制氣體濕度，加濕空氣流量計(jì)4的出口端與氣體混合瓶8的進(jìn)氣口連通，將加濕空氣輸送至氣體混合瓶8內(nèi)。本實(shí)施例的空氣發(fā)生器I的第三個(gè)干潔空氣出口是通過管道與安裝在恒溫水浴箱6內(nèi)的甲醛配氣瓶5的進(jìn)氣口連通，該甲醛配氣瓶5也可以采用帶有橡膠塞的普通玻璃瓶，通過恒溫水浴箱6控制瓶內(nèi)的氣體溫度恒定，在瓶塞上分別加工有進(jìn)氣口和出氣口，在瓶內(nèi)盛放有甲醛吸收液，進(jìn)氣口端的管道延伸至甲醛吸收液的液面之下，而出氣口端的甲醛氣體管道是延伸至氣體混合瓶8內(nèi)，通過甲醛氣體管道與氣體混合瓶8的進(jìn)氣口連通，為了便于檢測甲醛氣體的流量，在甲醛氣體管道上安裝有甲醛氣體流量計(jì)7。本實(shí)施例的氣體混合瓶8也是在瓶塞上加工有3個(gè)進(jìn)氣口和I個(gè)出氣口，3個(gè)進(jìn)氣口分別用于進(jìn)干潔空氣、加濕空氣和甲醛氣體，一個(gè)出氣口是用于將配好的甲醛氣體輸送至光催化反應(yīng)體系中。
[0020]本實(shí)施例的光催化反應(yīng)體系的工作原理是在光照條件下，利用光催化使甲醛得到降解，其實(shí)際是一個(gè)光催化反應(yīng)器9，該光催化反應(yīng)器9是由反應(yīng)箱體9 - 1、光源9 - 2、進(jìn)氣管9 - 3、石英管9 - 4、催化劑填充層9 - 5、篩網(wǎng)9 - 6、密封管套9 - 7、出氣管9 - 8組成，參見圖2。本實(shí)施例的反應(yīng)箱體9 -1具有遮光性能，在其左右兩側(cè)壁的中部位置分別加工有安裝孔，左進(jìn)右出，在箱體的頂部安裝有光源9 - 2，本實(shí)施例的光源9 - 2是采用500W氙燈和JB截止濾光片組成，氙燈發(fā)出的光經(jīng)420nm的JB截止濾光片濾去紫外光波段而獲得可見光。在光源9 - 2的正下方設(shè)置有水平放置的長為100mm、內(nèi)徑為30mm的石英管9 - 4，該石英管9 - 4透光性好，以減小對(duì)模擬可見光的影響，石英管9 - 4距光源9 - 2的距離是15cm，在石英管9 - 4的兩端分別安裝有密封管套9 -7、內(nèi)腔填充