專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于氣體光催化實(shí)驗(yàn)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光催化設(shè)備領(lǐng)域領(lǐng)域，涉及一種用于氣體光催化實(shí)驗(yàn)的裝置，具體涉及一種能評(píng)價(jià)光催化劑降解氣態(tài)污染物性能的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
為了解決日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，大量科研人員將精力集中于光催化工程技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，成功研制了各種各樣的光催化劑，并在水處理、空氣凈化、材料自潔等領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。研究表明，采用光催化技術(shù)可以將空氣中的甲醛、苯和TVOC等氣態(tài)污染物完全礦化為CO2和h2o。該技術(shù)具有反應(yīng)廣譜、處理快速、作用持久和無(wú)二次污染等特點(diǎn)，對(duì)有效解決因裝修而帶來(lái)的室內(nèi)空氣污染問(wèn)題具有重要意義。光催化劑在實(shí)際用于空氣凈化前，必須對(duì)其各項(xiàng)性能尤其是光催化性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，這就需要一套科學(xué)合理且操作簡(jiǎn)單的光催化實(shí)驗(yàn)裝置。專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102614778A公布了一種研究光催化降解VOC的模擬裝置，然而該裝置制樣比較麻煩，需要將光催化劑涂附在網(wǎng)架上，不利于不同形態(tài)光催化劑和微量樣品的測(cè)試。專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102590439A公布了一種光催化氣體降解率檢測(cè)裝置，然而該裝置由于內(nèi)置的光源會(huì)產(chǎn)生熱量，不利于檢測(cè)箱內(nèi)溫度的恒定。專(zhuān)利文獻(xiàn)CN101874979B公布了一種氣相光催化反應(yīng)器，然而該反應(yīng)器的氣體進(jìn)出方式無(wú)法使每次實(shí)驗(yàn)反應(yīng)腔內(nèi)污染物的初始濃度保持一致，不利于催化劑性能的橫向比較。專(zhuān)利文獻(xiàn)CN2863239Y和CN1736578A分別公布了兩種氣體光催化反應(yīng)器，然而這兩種反應(yīng)器缺少氣體循環(huán)動(dòng)力，不利于氣體在光催化劑表面富集。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)目前氣體光催化實(shí)驗(yàn)裝置操作復(fù)雜和不能控制反應(yīng)條件的不足，提供一種模擬室內(nèi)氣態(tài)污染物 光催化降解的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置不僅能滿(mǎn)足不同形態(tài)和數(shù)量光催化劑的性能測(cè)試，而且還能有效控制反應(yīng)體系的溫度和氣體的初始濃度。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:所述用于氣體光催化實(shí)驗(yàn)的裝置包括反應(yīng)箱，所述反應(yīng)箱固定在帶有控制面板的底座上；所述反應(yīng)箱內(nèi)部設(shè)有發(fā)熱體、樣品擱架和循環(huán)風(fēng)扇；所述反應(yīng)箱正面設(shè)有箱門(mén)，反應(yīng)箱背面設(shè)有與反應(yīng)箱內(nèi)部連通的氣體檢測(cè)口，反應(yīng)箱頂面內(nèi)嵌石英玻璃板；所述石英玻璃板上設(shè)有底部敞口的燈箱，燈箱背面設(shè)有若干個(gè)開(kāi)孔，燈箱內(nèi)部設(shè)有燈源和散熱風(fēng)扇。其中，所述反應(yīng)箱與其正面的箱門(mén)通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)密封；所述發(fā)熱體設(shè)置在反應(yīng)箱內(nèi)的底部；所述樣品擱架設(shè)置在反應(yīng)箱內(nèi)的中上部；所述樣品擱架上設(shè)有石英樣品皿；所述循環(huán)風(fēng)扇固定在反應(yīng)箱背面的內(nèi)壁上；所述燈箱底部敞口的尺寸與石英玻璃板的尺寸相同；所述燈箱背面的若干個(gè)開(kāi)孔呈規(guī)則排列；所述燈源中心與樣品擱架間的距離為45—55mm,優(yōu)選為50mm ;所述散熱風(fēng)扇固定在燈箱正面的內(nèi)壁上。制造反應(yīng)箱和燈箱的材質(zhì)應(yīng)選擇聚乙烯(PE)板、聚丙烯(PP)板、聚全氟乙丙烯(PEP)板、聚二偏氟乙烯(PVDF)板中的一種，因?yàn)樯鲜霾馁|(zhì)對(duì)氣體具有極低的吸附性和滲透率，同時(shí)還具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、抗腐蝕性、耐老化性、較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的加工性能。反應(yīng)箱頂部?jī)?nèi)嵌玻璃材質(zhì)選擇石英玻璃，因?yàn)槭⒉ＡЬ哂辛己玫耐腹庑杂绕涫峭缸贤饩€的能力。同時(shí)，樣品擱架和樣品皿的材質(zhì)也應(yīng)選擇透紫外線能力好的石英玻璃棒和石英玻璃皿。發(fā)熱體采用正溫度系數(shù)熱敏電阻器(PTC)，恒溫范圍0-70°C，發(fā)熱體兼具加熱有機(jī)液體使之氣化和恒定反應(yīng)箱內(nèi)溫度的功能。燈箱內(nèi)的光源可以是紫外燈、氙燈、日光燈中的一種，其燈源和型號(hào)可以隨意更換。下面結(jié)合設(shè)計(jì)原理和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:參見(jiàn)圖1至圖4，本實(shí)用新型的氣相光催化實(shí)驗(yàn)裝置由底，1、反應(yīng)箱2和燈箱3組成。底座I起支撐作用，并裝有控制面板，該控制面板用于控制和調(diào)節(jié)燈源3的開(kāi)關(guān)、循環(huán)風(fēng)扇24的轉(zhuǎn)速、散熱風(fēng)扇32的轉(zhuǎn)速和發(fā)熱體23的溫度。反應(yīng)箱2為長(zhǎng)方體，采用對(duì)氣體吸附較少的金屬材料制作并固定在底座I上，反應(yīng)箱2正面設(shè)略大于石英樣品皿26尺寸的手孔并用帶螺紋的箱門(mén)22密封；反應(yīng)箱2頂面內(nèi)嵌石英玻璃板便于光線的透射；反應(yīng)箱2背面設(shè)氣體檢測(cè)口 27，可通過(guò)軟管與氣體檢測(cè)設(shè)備連接；底部有發(fā)熱體23，使定量加入的有機(jī)液體快速揮發(fā)為氣體；內(nèi)部有樣品擱架25、石英培養(yǎng)皿26和循環(huán)風(fēng)扇24，分別用于擱置樣品皿、盛放催化劑和循環(huán)氣體。燈箱3為長(zhǎng)方體，采用不透光的材料制作，底部敞口，擱置在反應(yīng)箱2頂部并正好罩住整塊石英玻璃板21 ;燈箱3中部設(shè)燈源33，燈源中心與樣品擱架25的距離為50mm ;燈箱3正面設(shè)散熱風(fēng)扇32帶走光源產(chǎn)生的熱量；燈箱3后面開(kāi)孔促進(jìn)空氣流動(dòng)和散熱。實(shí)驗(yàn)時(shí)，用軟管將氣體檢測(cè)設(shè)備與反應(yīng)箱2背面的氣體檢測(cè)口 27連接，將盛有光催化劑樣品的石英樣品皿26置于樣品擱架25上，并使之處于石英玻璃板21的正下方。采用微量進(jìn)樣器準(zhǔn)確加入已知濃度的目標(biāo)液體至發(fā)熱體23表面，旋緊箱門(mén)22，打開(kāi)底座I控制面板上的開(kāi)關(guān)，并打開(kāi)循環(huán)風(fēng)扇24，從而制備準(zhǔn)確濃度的模擬氣體。待反應(yīng)箱2內(nèi)氣體達(dá)到吸附-解吸平衡且濃度穩(wěn)定后打開(kāi)燈箱3內(nèi)的燈源33，同時(shí)打開(kāi)散熱風(fēng)扇32，將燈源33產(chǎn)生的熱量從開(kāi)孔31帶 出。光催化實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，從氣體檢測(cè)設(shè)備上觀測(cè)反應(yīng)箱2內(nèi)氣體濃度隨時(shí)間的變化規(guī)律。本實(shí)用新型中，反應(yīng)箱采用對(duì)氣體吸附性和滲透率低的材質(zhì)制作，盡可能消除箱體吸附對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。反應(yīng)箱的正面開(kāi)兩個(gè)手孔，方便進(jìn)樣和操作，手孔用帶螺紋的箱門(mén)旋緊，操作簡(jiǎn)單且密封效果好。反應(yīng)箱的背面設(shè)置了四個(gè)氣體檢測(cè)孔，用于連通氣體檢測(cè)設(shè)備，可根據(jù)需要選擇不同的檢測(cè)點(diǎn)。反應(yīng)箱頂部?jī)?nèi)嵌的石英玻璃對(duì)光具有優(yōu)異的透過(guò)性能，且樣品皿與光源的距離短，減少了光照射至催化劑表面的能量損失。樣品擱架和樣品皿也采用石英玻璃材質(zhì)，可以增加光的透過(guò)率，由于采用了兩種形式的樣品盛放方式，可以測(cè)試的催化劑的形態(tài)可以是粉體、溶膠、薄膜和負(fù)載型催化劑。發(fā)熱體可以將準(zhǔn)確濃度和體積的液體快速氣化為氣體，由于反應(yīng)箱的體積是一定的，因此可以準(zhǔn)確換算箱內(nèi)氣體的濃度，制備的氣體包括甲醛、氨、甲苯、丙酮，可根據(jù)氣體檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)項(xiàng)目自由選擇。同時(shí)，發(fā)熱體還可以自動(dòng)控溫，當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，電阻隨溫度的升高而下降，并開(kāi)始對(duì)箱體內(nèi)的氣體進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度從轉(zhuǎn)變溫度到設(shè)定控溫度之間，電阻隨溫度的升高而顯著增長(zhǎng)，溫度達(dá)到設(shè)定值后自動(dòng)斷電，箱內(nèi)溫度降低，熱敏電阻的阻值又會(huì)迅速恢復(fù)到原來(lái)的水平，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的溫度恒定。反應(yīng)箱內(nèi)的風(fēng)扇可以為氣體提供循環(huán)動(dòng)力，從而使氣體在箱體內(nèi)的濃度分布均勻，促使氣體在催化劑表面富集。底座用于支撐反應(yīng)箱和燈箱，底座上的控制面板可以控制各電源的開(kāi)關(guān)，還可以設(shè)定發(fā)熱體的溫度和調(diào)節(jié)風(fēng)扇的功率。燈箱可以在反應(yīng)箱頂部自由裝、卸，其底部是敞口的，頂部設(shè)有活動(dòng)蓋板，從而方便光源的更換。燈箱的內(nèi)部設(shè)有散熱風(fēng)扇且背面開(kāi)有散熱孔，可以帶走光源產(chǎn)生的熱量，盡量避免因光源發(fā)熱而影響反應(yīng)箱內(nèi)溫度的恒定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為:1、可測(cè)樣品的形態(tài)可控，石英樣品皿內(nèi)可放置粉體、溶膠、薄膜光催化劑，也可接在擱架上放置負(fù)載型光催化劑；2、系統(tǒng)溫度可控，外置光源避免了光源發(fā)熱而導(dǎo)致的系統(tǒng)溫度變化，發(fā)熱體可以自動(dòng)恒溫；3、模擬氣體制備簡(jiǎn)單且初始濃度可控，通過(guò)準(zhǔn)確加入已知濃度和體積的液態(tài)污染物，并經(jīng)發(fā)熱體加熱揮發(fā)后制備準(zhǔn)確濃度的模擬氣體；4、燈源類(lèi)別和型號(hào)可控，采用活動(dòng)的燈箱設(shè)計(jì)可隨意更換燈源?？傊捎帽緦?shí)用新型進(jìn)行氣體光催化反應(yīng)時(shí)，不僅可以有效控制氣體的初始濃度和反應(yīng)體系的溫度，而且可以方便改變光源的類(lèi)別和型號(hào)，同時(shí)制作簡(jiǎn)單，操作方便，非常適合評(píng)價(jià)多種形態(tài)光催化劑光催化降解室內(nèi)空氣污染物的性能。

圖1是本實(shí)用新 型的反應(yīng)箱和燈箱分體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型反應(yīng)箱和燈箱組裝后的剖面圖；圖3是圖2的A-A剖面圖；圖4是圖2的B-B剖面圖。圖中，1、底座，2、反應(yīng)箱，3、燈箱，21、石英玻璃板，22、箱門(mén)，23、發(fā)熱體，24、循環(huán)風(fēng)扇，25、樣品擱架，26、石英樣品皿，27、氣體檢測(cè)口，31、開(kāi)孔，32、散熱風(fēng)扇，33、燈源。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參見(jiàn)圖1至圖4，所述用于氣體光催化實(shí)驗(yàn)的裝置包括反應(yīng)箱2 ;所述反應(yīng)箱2固定在帶有控制面板的底座I上；所述反應(yīng)箱2內(nèi)部設(shè)有發(fā)熱體23、樣品擱架25和循環(huán)風(fēng)扇
24;所述反應(yīng)箱2正面設(shè)有箱門(mén)22，反應(yīng)箱2背面設(shè)有與反應(yīng)箱2內(nèi)部連通的氣體檢測(cè)口27，反應(yīng)箱2頂面內(nèi)嵌石英玻璃板21 ;所述石英玻璃板21上設(shè)有底部敞口的燈箱3，燈箱3背面設(shè)有若干個(gè)開(kāi)孔31，燈箱3內(nèi)部設(shè)有燈源33和散熱風(fēng)扇32。其中，所述反應(yīng)箱2與其正面的箱門(mén)22通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)密封；所述發(fā)熱體23設(shè)置在反應(yīng)箱2內(nèi)的底部；所述樣品擱架25設(shè)置在反應(yīng)箱2內(nèi)的中上部；樣品擱架25上設(shè)有石英樣品皿26 ;所述循環(huán)風(fēng)扇24固定在反應(yīng)箱2背面的內(nèi)壁上；所述燈箱3底部敞口的尺寸與石英玻璃板21的尺寸相同；所述燈箱3背面的若干個(gè)開(kāi)孔31呈規(guī)則排列；所述燈源33中心與樣品擱架25間的距離為50mm ;所述散熱風(fēng)扇32固定在燈箱3正面的內(nèi)壁上。
權(quán)利要求1.一種用于氣體光催化實(shí)驗(yàn)的裝置，包括反應(yīng)箱(2)，其特征在于，所述反應(yīng)箱(2)固定在帶有控制面板的底座(I)上；所述反應(yīng)箱(2)內(nèi)部設(shè)有發(fā)熱體(23)、樣品擱架(25)和循環(huán)風(fēng)扇(24);所述反應(yīng)箱(2)正面設(shè)有箱門(mén)(22)，反應(yīng)箱(2)背面設(shè)有與反應(yīng)箱(2)內(nèi)部連通的氣體檢測(cè)口(27)，反應(yīng)箱(2)頂面內(nèi)嵌石英玻璃板(21);所述石英玻璃板(21)上設(shè)有底部敞口的燈箱(3)，燈箱(3)背面設(shè)有若干個(gè)開(kāi)孔(31)，燈箱(3)內(nèi)部設(shè)有燈源(33)和散熱風(fēng)扇(32)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)箱(2)與其正面的箱門(mén)(22)通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)密封。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)熱體(23)設(shè)置在反應(yīng)箱(2)內(nèi)的底部。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述樣品擱架(25)設(shè)置在反應(yīng)箱(2)內(nèi)的中上部。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述樣品擱架(25)上設(shè)有石英樣品皿(26)。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述循環(huán)風(fēng)扇(24)固定在反應(yīng)箱(2)背面的內(nèi)壁上。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述燈箱(3)底部敞口的尺寸與石英玻璃板(21)的尺寸相同。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述燈箱(3)背面的若干個(gè)開(kāi)孔(31)呈規(guī)則排列。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述燈源(33)中心與樣品擱架(25)間的距離為 45—55mm。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述散熱風(fēng)扇(32)固定在燈箱(3)正面的內(nèi)壁上。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于氣體光催化實(shí)驗(yàn)的裝置，所述裝置包括反應(yīng)箱，反應(yīng)箱固定在帶有控制面板的底座上；反應(yīng)箱內(nèi)部設(shè)有發(fā)熱體、樣品擱架和循環(huán)風(fēng)扇；反應(yīng)箱正面設(shè)有箱門(mén)，反應(yīng)箱背面設(shè)有與反應(yīng)箱內(nèi)部連通的氣體檢測(cè)口，反應(yīng)箱頂面內(nèi)嵌石英玻璃板；石英玻璃板上設(shè)有底部敞口的燈箱，燈箱背面設(shè)有若干個(gè)開(kāi)孔，燈箱內(nèi)部設(shè)有燈源和散熱風(fēng)扇。采用本實(shí)用新型進(jìn)行氣體光催化反應(yīng)時(shí)，不僅可以有效控制氣體的初始濃度和反應(yīng)體系的溫度，而且可以方便改變光源的類(lèi)別和型號(hào)，同時(shí)制作簡(jiǎn)單，操作方便，非常適合評(píng)價(jià)多種形態(tài)光催化劑光催化降解室內(nèi)空氣污染物的性能。
文檔編號(hào)G01N31/10GK203117174SQ20132006253
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者許第發(fā), 張世英, 張向超, 游洋 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙學(xué)院