專利名稱：大氣光化學(xué)反應(yīng)的控溫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)控光化學(xué)反應(yīng)的溫度的方法，特別涉及一種利用雙層結(jié)構(gòu)煙霧箱的調(diào)溫方法。
背景技術(shù)：
光化學(xué)煙霧是由汽車、工廠等污染源排入大氣的碳氫化合物和氮氧化物等一次污 染物，在陽光的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧、醛、酮、酸、過氧乙酰硝酸酯等二次污染物， 參與光化學(xué)反應(yīng)過程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現(xiàn)象叫做光 化學(xué)煙霧。為了 了解光化學(xué)反應(yīng)機理，國內(nèi)外科研機構(gòu)普遍開展了利用光化學(xué)煙霧箱模擬大 氣光化學(xué)反應(yīng)的實驗研究。應(yīng)用煙霧箱進行大氣環(huán)境化學(xué)模擬研究不但能夠排除復(fù)雜的氣 象、地形等因素的影響，從而在可以控制且能重復(fù)的條件下單純地模擬大氣中的化學(xué)過程， 提煉出大氣化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，獲得反應(yīng)的機制機理，而且還可以開發(fā)并驗證大氣化學(xué)模式， 其研究成果將為大氣污染防治對策的制定提供科學(xué)依據(jù)。目前已知的國內(nèi)外的煙霧箱分為 室內(nèi)和室外兩種。室外煙霧箱的優(yōu)點是可以直接利用陽光，缺點是光強隨著自然條件的變 化而變化，且周圍環(huán)境也在不斷變化。溫度、濕度、光強等的不斷變化和難以控制使得煙霧 箱實驗的可重復(fù)性變差。而室內(nèi)煙霧箱可以對溫度、濕度等因素提供精確的控制，實驗的重 復(fù)性較好。但由于人造光源的發(fā)射光譜不能在全波段上都與太陽光相同，使得測得的某些 光化學(xué)反應(yīng)速率與在陽光下得到的反應(yīng)速率存在偏差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種對煙霧箱中光化學(xué)實驗的 調(diào)溫方法，可精確控制實驗條件，提高光化學(xué)反應(yīng)實驗的精確性。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是控制大氣光化學(xué)反應(yīng)溫度的方法，包括如下步驟(1)向光化學(xué)反應(yīng)艙中充入純凈空氣和反應(yīng)氣體，向調(diào)控艙中充入純凈空氣，將兩 艙密閉；(2)改變調(diào)控艙中的熱交換器的溫度；(3)打開調(diào)控艙中的風(fēng)機，使空氣流過熱交換器，使整個調(diào)控艙中的空氣溫度盡快 達到所要控制的溫度；(4)等待一段時間，通過熱傳遞作用，光化學(xué)反應(yīng)艙的溫度將逐漸變?yōu)檎{(diào)控艙中的溫度。本發(fā)明所述的控溫方法利用了一種雙層煙霧箱，整個裝置包括調(diào)控艙和光化學(xué)反 應(yīng)艙兩個艙室；兩個艙室都是可密閉的空間，并裝有換氣閥；調(diào)控艙包圍光化學(xué)反應(yīng)艙。熱交換器緊靠風(fēng)機的出風(fēng)口。對熱交換器的溫度的改變可以采用液體循環(huán)變溫或氣體循環(huán)變溫方法。
一種光化學(xué)反應(yīng)的自動控溫的方法，包括如下步驟(1)測量光化學(xué)反應(yīng)艙的溫度；(2)將溫度反饋至控制器，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序，調(diào)節(jié)熱交換器的溫度和風(fēng)機的速度，直至反應(yīng)艙的溫度達到要求。應(yīng)用上述自動控溫方法，需要溫度計和控制器。溫度計置于光化學(xué)反應(yīng)艙中，溫度 計的外表面是化學(xué)惰性材料。控制器用于控制熱交換器的溫度和風(fēng)機的風(fēng)速。一種除濕方法，步驟是使調(diào)控艙中的空氣流動經(jīng)過除濕器，吸收其中的水分。目的 是降低空氣中水蒸汽的含量，防止在變溫過程中產(chǎn)生水凝結(jié)，影響光化學(xué)反應(yīng)的光照。本發(fā)明所述的方法相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點在于利用了煙霧箱的雙層結(jié)構(gòu)，通過改 變外層的調(diào)控艙的溫度，來間接改變內(nèi)層光化學(xué)反應(yīng)艙的溫度，同時保證了反應(yīng)艙中的光 化學(xué)反應(yīng)不受各種調(diào)溫裝置的影響；而且，調(diào)控艙包圍光化學(xué)反應(yīng)艙，調(diào)控艙相當(dāng)于一個熱 庫，可以減小反應(yīng)艙溫度的漲落；使反應(yīng)艙中的溫度更加穩(wěn)定；另外，使用雙層結(jié)構(gòu)，外層 對內(nèi)層有保護作用，調(diào)控艙內(nèi)充入純凈空氣，進一步隔絕反應(yīng)艙與外界的接觸，可以保護對 光化學(xué)反應(yīng)艙中的實驗氣體不被污染。因此，本方法可以精確的控制實驗條件，增加實驗的 可重復(fù)性和實驗結(jié)果的可靠性。


圖1為本發(fā)明所述方法所使用的一種典型裝置的示意圖；；圖中標(biāo)記1_外層；2-調(diào)控艙；3-除濕器；4-反應(yīng)艙；5-內(nèi)層；6_熱交換器；7-風(fēng) 機；8-采樣口 ；9-支架；10-反應(yīng)換氣閥；11-調(diào)控換氣閥。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明為了研究大氣在光照條件下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)以及光化學(xué)煙霧的機理，需要進行大 氣光化學(xué)模擬實驗，本發(fā)明所述的方法可用于控制光化學(xué)模擬實驗的溫度。1.改變光化學(xué)反應(yīng)艙的溫度。首先，控制熱交換器的溫度，熱交換器會使其周圍的 空氣改變溫度，同時打開風(fēng)機，使調(diào)控艙中的空氣流動，以求盡快達到熱平衡。當(dāng)整個調(diào)控 艙中的溫度都達到所需要的溫度時，反應(yīng)艙相當(dāng)于被一個熱庫包圍，這時只需要等待一段 時間，反應(yīng)艙中的溫度就會因為熱傳遞而逐漸變?yōu)樗{(diào)節(jié)的溫度。2.穩(wěn)定光化學(xué)反應(yīng)艙的溫度。通過變溫使光化學(xué)反應(yīng)艙到達合適的溫度后，需要 保持在這一溫度下。由于光化學(xué)反應(yīng)艙中裝有溫度計，能將反應(yīng)艙內(nèi)的溫度變化隨時反饋 至控溫系統(tǒng)，根據(jù)反應(yīng)艙溫度的漲落，相應(yīng)的降低和升高熱交換器的溫度，并控制風(fēng)機的轉(zhuǎn) 動，可以將溫度維持在比較平穩(wěn)的值。3.變溫過程中，由于光化學(xué)反應(yīng)艙和調(diào)控艙之間有時會存在溫差，如果空氣中有 水蒸氣，有可能在內(nèi)層艙壁上形成水凝結(jié)，影響透光性。為了防止這種情況，反應(yīng)氣體應(yīng)在 充入反應(yīng)艙之前除去水蒸氣，而調(diào)控艙中可以加入除濕器，使調(diào)控艙中的空氣流動都經(jīng)過 除濕器，降低水蒸氣的含量。本發(fā)明所述的調(diào)壓方法可利用如圖1所示的裝置來實施雙層煙霧箱，由反應(yīng)艙 4、調(diào)控艙2、控溫系統(tǒng)和氣路系統(tǒng)構(gòu)成，煙霧箱的主體為雙層結(jié)構(gòu)，包括外層1和內(nèi)層5，外層1和內(nèi)層5均為透光材料；調(diào)控艙2是外層1和內(nèi)層5之間的空間；調(diào)控艙2裝有調(diào)控換氣閥11 ；反應(yīng)艙4是內(nèi)層5所包圍的空間；反應(yīng)艙4裝有反應(yīng)換氣閥10和采樣口 8。反應(yīng) 艙4和調(diào)控艙2都是可密封空間?？販叵到y(tǒng)包括熱交換器6。熱交換器6的變溫方式是液 體循環(huán)變溫或氣體循環(huán)變溫?？販叵到y(tǒng)包括風(fēng)機7，促進空氣流動，風(fēng)機7的出風(fēng)口靠近熱 交換器6?？販叵到y(tǒng)加入溫度計和控制器，溫度計置于反應(yīng)艙4中，控制器用于控制熱交換 器的溫度和風(fēng)機的風(fēng)速。溫度計的外表面是化學(xué)惰性材料。根據(jù)溫度計的溫度反饋，對熱 交換器6的溫度進行自動控制。煙霧箱配備除濕器3，用于降低調(diào)控艙的濕度，防止因溫度 變化造成的水凝結(jié)。 以上所述，僅是用以說明本發(fā)明的具體實施案例而已，并非用以限定本發(fā)明的可 實施范圍，舉凡本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員在未脫離本發(fā)明所指示的精神與原理下所完成的一切 等效改變或修飾，仍應(yīng)由本發(fā)明權(quán)利要求的范圍所覆蓋。
權(quán)利要求
一種調(diào)控光化學(xué)反應(yīng)溫度的方法，包括如下步驟(1)向光化學(xué)反應(yīng)艙中按比例充入純凈空氣和反應(yīng)氣體，向調(diào)控艙中充入純凈空氣，將兩艙密閉；(2)改變調(diào)控艙中的熱交換器的溫度；(3)打開調(diào)控艙中的風(fēng)機，使空氣流過熱交換器，使整個調(diào)控艙中的空氣溫度盡快達到所要控制的溫度；(4)等待一段時間，通過熱傳遞作用，光化學(xué)反應(yīng)艙的溫度將逐漸變?yōu)檎{(diào)控艙中的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)控溫度的方法，其特征是整個裝置包括調(diào)控艙和光化學(xué) 反應(yīng)艙兩個艙室；兩個艙室都是可密閉的空間；調(diào)控艙包圍光化學(xué)反應(yīng)艙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)控溫度的方法，其特征是熱交換器緊靠風(fēng)機的出風(fēng)口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)控溫度的方法，其特征是熱交換器的變溫方式可以是液 體循環(huán)變溫或氣體循環(huán)變溫。
5.一種光化學(xué)反應(yīng)的自動控溫的方法，包括如下步驟(1)測量光化學(xué)反應(yīng)艙的溫度；(2)將溫度反饋至控制器，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序，調(diào)節(jié)熱交換器的溫度和風(fēng)機的速度， 直至反應(yīng)艙的溫度達到要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動控溫的方法，其特征是光化學(xué)反應(yīng)艙中裝有溫度計，溫 度計的外表面是化學(xué)惰性材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動控溫的方法，其特征是控溫系統(tǒng)包括控制器，用于控制 熱交換器的溫度和風(fēng)機的風(fēng)速。
8.—種除濕方法，步驟是使調(diào)控艙中的空氣流動經(jīng)過除濕器，吸收其中的水分。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種對光化學(xué)反應(yīng)的溫度進行調(diào)節(jié)的方法。這種方法主要利用了煙霧箱的雙層結(jié)構(gòu)，通過改變外層的調(diào)控艙的溫度，來間接控制內(nèi)層光化學(xué)反應(yīng)艙的溫度，同時保證了反應(yīng)艙中的光化學(xué)反應(yīng)不受各種調(diào)溫裝置的影響。另外，煙霧箱的控溫系統(tǒng)還可以包含溫度計和控制器，可以對光化學(xué)反應(yīng)的溫度進行自動調(diào)控。因此，本方法提供的方法可以精確控制光化學(xué)反應(yīng)的實驗條件，增加了實驗的可重復(fù)性以及實驗結(jié)果的可靠性。
文檔編號B01J19/12GK101822966SQ20101013364
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者戴煦, 朱平, 李波, 董寧, 郭勇 申請人:深圳市華測檢測技術(shù)股份有限公司