一種汞?程序升溫表面反應法高通量材料表征裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種汞?程序升溫表面反應法高通量材料表征裝置，它包括載氣供氣系統(tǒng)、流量計、零價汞發(fā)生器、氣體混合器、流量控制器、第一多路閥、反應器、熱電偶、溫度控制器、第二多路閥、汞在線分儀、主控板和顯示裝置，該裝置主要應用于吸附劑、催化劑等材料表面汞吸附、脫附和催化性能的綜合高通量快速表征的裝置。
【專利說明】
一種汞-程序升溫表面反應法高通量材料表征裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及材料表征儀器的技術領域，具體地是一種汞-程序升溫表面反應法高通量材料表征裝置。
【背景技術】
[0002]汞具有高揮發(fā)性，低溶解性，強化學惰性和劇毒性等性質。正因為這些特殊性質，使得汞具有環(huán)境持久性，生物累積性和可長途運輸能力，而造成全球性的大氣汞污染環(huán)境問題，嚴重影響人類和環(huán)境的健康。因此，大氣汞排放已成為繼二氧化硫和氮氧化物之后最受關注的大氣污染物。
[0003]根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署公布數(shù)據(jù)，全球2010年約有1960噸人為汞排放，其中約有475噸來自燃煤(約占24% )。據(jù)報道，中國2010年約有538噸人為汞排放，其中約有254噸人為汞排放來自燃煤，占到了中國當年所有人為汞排放總量的47 %。因此中國應優(yōu)先解決燃煤相關汞污染排放問題。2 015年I月，中國開始實施新的燃煤電廠排放標準(G B13 2 2 3 -2011)，首次限制了汞的排放。2016年4月28日中國決定批準簽署《關于汞的水俁公約》國際汞減排公約。在水俁公約限制下，中國政府計劃將燃煤電廠排放限值從現(xiàn)在的30yg/m3在2020年前降低到3yg/m3(或以下)。
[0004]但是目前還沒有汞吸附或催化等相關材料的快速表征設備或儀器，導致無法快速高效地篩選或比較汞吸附等相關材料的特性。因此，開發(fā)一種能夠應用于脫汞吸附劑、催化劑等材料表面汞吸附、脫附和催化反應性能的綜合表征，尤其是高通量快速表征篩選和測試材料汞脫除性能的儀器已成為當前亟須解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決上述問題，本實用新型提供一種汞-程序升溫表面反應法高通量材料表征裝置，主要應用于吸附劑、催化劑等材料表面汞吸附、脫附和催化性能的綜合表征，尤其是對相關材料汞脫除性能的快速表征，進一步為材料進行快速篩選提供理論依據(jù)。
[0006]本實用新型所采取的技術方案是:提供一種汞-程序升溫表面反應法高通量材料表征裝置，該裝置包括載氣供氣系統(tǒng)、流量計、零價汞發(fā)生器、氣體混合器、流量控制器、第一多路閥、反應器、熱電偶、溫度控制器、第二多路閥、汞在線分儀、主控板和顯示裝置，其中，所述載氣供氣系統(tǒng)與流量計的進口連接，所述流量計的出口與零價汞發(fā)生器的進口連接，零價汞發(fā)生器的出口與氣體混合器的進口連接，所述氣體混合器的出口與流量控制器的進口連接，所述第一多路閥和第二多路閥上均設有公共端口和若干分配端口，所述流量控制器的出口與第一多路閥的公共端口連接，所述反應器中至少有兩個反應管，其中一個反應管內(nèi)插熱電偶，所述熱電偶通過連接電線與溫度控制器連接，其它反應管的進口分別與多路閥的分配端口連接，且與第一多路閥的分配端口連接的反應管的出口與第二多路閥的分配端口連接，所述第二多路閥的公共端口與汞在線分析儀的進口連接，所述流量計、零價汞發(fā)生器、流量控制器、第一多路閥、溫度控制器、第二多路閥、汞在線分析儀和顯示裝置均與主控板電連接。
[0007]作為優(yōu)選，所述汞在線分析儀的出口與廢氣處理裝置連接，與所述第二多路閥連接的反應管的出口與廢氣處理裝置連接，可以集中處理廢氣，減小對環(huán)境和操作人員的危害。
[0008]作為優(yōu)選，所述第一多路閥的其中一個分配端口與廢氣處理裝置連接，在儀器表征工作開始之前，不用經(jīng)過反應器，可為調整氣體流量、流速和不同氣體濃度作為基線，確保實驗數(shù)據(jù)準確性。
[0009]所述載氣供氣系統(tǒng)供氣系統(tǒng)中提供的氣體為氮氣或二氧化硫或氮氧化物中的一種或幾種的混合氣體，該氣體可作為混合模擬煙氣，并起到運輸汞(Hgt3)的作用，模擬煙氣中實際汞濃度。
[0010]作為優(yōu)選，所述多路閥的分配端口個數(shù)比反應管的個數(shù)至少多一個，可以根據(jù)實際需要添加更多的反應管，達到同時在線高通量表征的目的。
[0011]作為優(yōu)選，所述溫度控制器是程序升溫溫度控制器，不僅可以在反應初始時對反應管中的溫度進行程序升溫控制，還可以對反應過程的溫度進行實時監(jiān)控。
[0012]作為優(yōu)選，所述顯示裝置為計算機，所述計算機通過通信端口與主控板電連接，主控板可以控制氣體流量，溫度，汞和其他氣體濃度配比，汞和其他煙氣濃度數(shù)據(jù)采集，第一多路閥和第二多路閥的自動切換。
[0013]采用以上結構后，本實用新型的一種汞-程序升溫法表征材料裝置與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
[0014]1、該裝置采用汞-程序升溫表面反應(Hg-TPSR)的方法對材料進行在線分析，填補了市場上缺乏汞快速表征方法和設備的空白，主要應用于材料表面汞吸附、脫附和催化反應性能的綜合表征，尤其在高通量快速表征、篩選和測試材料汞脫除性能方面的分析更為精確、檢測效率尚、數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠；
[0015]2、本裝置可以同時快速表征較多樣品，并對樣品進行篩選，達到高通量表征目的，通過本實用新型裝置對脫汞材料表面綜合性質進行定性定量表征也為研發(fā)和篩選汞脫除材料、治理大氣汞排放提供有力的科學依據(jù)；
[0016]3、本實用新型裝置結構簡單、操作和維護方便、運行成本低廉；
[0017]4、本實用新型結構合理對操作者和環(huán)境無毒害作用，安全可靠。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的一種汞-程序升溫法表征材料裝置的結構示意圖；
[0019]其中，1.載氣供氣系統(tǒng)，2.流量計，3.零價汞發(fā)生器，4.氣體混合器，5.流量控制器，6.第一多路閥，7.反應器，71.反應管，8.熱電偶，9.溫度控制器，10.第二多路閥，11.汞在線分儀，12主控板，13.顯示裝置，14.廢氣處理裝置;圖中箭頭代表廢氣流動方向。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步說明。
[0021]本實用新型提供一種汞-程序升溫法表征材料裝置，它包括載氣供氣系統(tǒng)1、流量計2、零價汞發(fā)生器3、氣體混合器4、流量控制器5、第一多路閥6、反應器7、熱電偶8、溫度控制器9、第二多路閥10、汞在線分儀11、主控板12和顯示裝置13，其中，所述載氣供氣系統(tǒng)I與流量計2的進口連接，所述流量計2的出口與零價汞發(fā)生器3的進口連接，零價汞發(fā)生器3的出口與氣體混合器4的進口連接，所述氣體混合器4的出口與流量控制器5的進口連接，所述第一多路閥6和第二多路閥10上均設有公共端口和若干分配端口，所述流量控制器5的出口與第一多路閥6的公共端口連接，所述反應器7中至少有兩個反應管71，其中一個反應管71內(nèi)插熱電偶8，所述熱電偶8通過連接電線與溫度控制器9連接，其它反應管71的進口分別與多路閥6的分配端口連接，且與第一多路閥6的分配端口連接的反應管71的出口與第二多路閥10的分配端口連接，所述第二多路閥10的公共端口與汞在線分析儀11的進口連接，所述流量計2、零價汞發(fā)生器3、流量控制器5、第一多路閥6、溫度控制器9、第二多路閥1、汞在線分析儀11和顯示裝置13均與主控板12電連接。
[0022]所述汞在線分析儀11的出口與廢氣處理裝置14連接，與所述第二多路閥10連接的反應管71的出口與廢氣處理裝置14連接。
[0023]所述第一多路閥6的其中一個分配端口與廢氣處理裝置14直接連接。
[0024]所述載氣供氣系統(tǒng)I中提供的氣體為氮氣或氬氣或二氧化硫或氮氧化物中的一種或幾種氣體的混合氣體。
[0025]所述第一多路閥6的分配端口個數(shù)比反應管71的個數(shù)至少多一個。
[0026]所述溫度控制器9是程序升溫溫度控制器。
[0027]所述顯示裝置13為計算機，所述計算機通過通信端口與主控板12電連接。
[0028]該裝置的使用原理和步驟如下描述:
[0029]A.載氣供氣系統(tǒng)I提供混合模擬煙氣、零價汞發(fā)生器3提供Hg'通過與流量計2連接的主控板12設定混合氣體的流速和流量以及各氣體的比例，通過與流量控制器5連接的主控板12進一步限定載有Hgt3的氣體進入反應管71的流速和流量，且廢氣也可以不通過反應器7，由第一多路閥6的分配端口直接進入廢氣處理裝置14，調整氣體流量、流速和不同氣體濃度作為基線；
[0030]B.將待表征樣品放入反應器7中的反應管71中，其中在內(nèi)插熱電偶8的反應管71中也放入相同量的樣品，使得與溫度控制器9連接的主控板12可以實時監(jiān)控反應器7中的溫度；
[0031 ] C.在溫度控制器9中設定程序升溫程序，包括起始溫度、終止溫度和升溫速率:如起始溫度20 0C、終止溫度:9000C，升溫速率:0.5-10 °C/min，同時監(jiān)測反應器7的溫度數(shù)據(jù)變化；
[0032]D.將之前設置的一定濃度的Hgt3通入反應器7;
[0033]E.按照設定的溫度開始升溫；
[0034]F.當?shù)诙嗦烽y10調節(jié)通過每個反應管71的氣體通過相應的第二多路閥10的分配端口由第二多路閥10的公共端口進入汞在線分析儀11時，通過與汞在線分析儀11連接的主控板12實時分析檢測樣品管71中的汞濃度；
[0035]G.根據(jù)與主控板12連接的顯示裝置13上的圖譜，定性定量分析數(shù)據(jù)，得到表征材料吸附、脫附、催化反應等性能結果。
[0036]以上就本實用新型的實施例作了說明，但不能理解為是對權利要求的限制。本實用新型不僅局限于以上實施例，其具體結構允許有變化，凡在本實用新型獨立要求的保護范圍內(nèi)所作的各種變化均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種汞-程序升溫表面反應法高通量材料表征裝置，其特征在于:該裝置包括載氣供氣系統(tǒng)(I)、流量計(2)、零價汞發(fā)生器(3)、氣體混合器(4)、流量控制器(5)、第一多路閥(6)、反應器(7)、熱電偶(8)、溫度控制器(9)、第二多路閥(10)、汞在線分儀(11)、主控板(12)和顯示裝置(13)，其中，所述載氣供氣系統(tǒng)(I)與流量計(2)的進口連接，所述流量計(2)的出口與零價汞發(fā)生器(3)的進口連接，零價汞發(fā)生器(3)的出口與氣體混合器(4)的進口連接，所述氣體混合器(4)的出口與流量控制器(5)的進口連接，所述第一多路閥(6)和第二多路閥(10)上均設有公共端口和若干分配端口，所述流量控制器(5)的出口與第一多路閥(6)的公共端口連接，所述反應器(7)中至少有兩個反應管(71)，其中一個反應管(71)內(nèi)插熱電偶(8)，所述熱電偶(8)通過連接電線與溫度控制器(9)連接，其它反應管(71)的進口分別與多路閥(6)的分配端口連接，且與第一多路閥(6)的分配端口連接的反應管(71)的出口與第二多路閥(10)的分配端口連接，所述第二多路閥(10)的公共端口與汞在線分析儀(11)的進口連接，所述流量計(2)、零價汞發(fā)生器(3)、流量控制器(5)、第一多路閥(6)、溫度控制器(9)、第二多路閥(10)、汞在線分析儀(11)和顯示裝置(13)均與主控板(12)電連接。2.根據(jù)權利要求1所述的一種汞-程序升溫表面反應法高通量材料表征裝置，其特征在于:所述汞在線分析儀(11)的出口與廢氣處理裝置(14)連接，與所述第二多路閥(10)連接的反應管(71)的出口與廢氣處理裝置(14)連接。3.根據(jù)權利要求1所述的一種汞-程序升溫表面反應法高通量材料表征裝置，其特征在于:所述第一多路閥(6)的其中一個分配端口與廢氣處理裝置(14)連接。4.根據(jù)權利要求1所述的一種汞-程序升溫表面反應法高通量材料表征裝置，其特征在于:所述載氣供氣系統(tǒng)(I)中提供的氣體為氮氣或二氧化硫或氮氧化物中的一種或幾種的混合氣體。5.根據(jù)權利要求1所述的一種汞-程序升溫表面反應法高通量材料表征裝置，其特征在于:所述多路閥(6)的分配端口個數(shù)比反應管(71)的個數(shù)至少多一個。6.根據(jù)權利要求1所述的一種汞-程序升溫表面反應法高通量材料表征裝置，其特征在于:所述溫度控制器(9)是程序升溫溫度控制器。7.根據(jù)權利要求1所述的一種汞-程序升溫表面反應法高通量材料表征裝置，其特征在于:所述顯示裝置(15)為計算機，所述計算機通過通信端口與主控板(12)電連接。
【文檔編號】G01N31/00GK205670142SQ201620597812
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】吳韜, 趙海濤, 史楷岐, 楊剛, 穆學良
【申請人】寧波諾丁漢新材料研究院有限公司