專利名稱：實驗室用一體化氣相光催化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種光催化反應(yīng)裝置，特別涉及一種實驗室用氣相光催化反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
經(jīng)濟發(fā)展、不斷増加的汽車化、エ業(yè)化、城市化、能源消費和歷史上對自然資源的管理不善，造成了嚴重的空氣污染問題，危害人類的健康。二十世紀七十年代初發(fā)展起來的光催化技術(shù)具有反應(yīng)條件溫和、能耗低、可減少二次污染等突出優(yōu)點，在能源和環(huán)境領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景，因此受到全世界的廣泛關(guān)注。光催化技術(shù)應(yīng)用于控制空氣污染，該技術(shù)目前也已經(jīng)成為研究熱點。光催化技術(shù)的研究主要集中于對光催化劑和光催化反應(yīng)條件兩個方面。光催化反應(yīng)器是檢驗光催化劑性能，探究反應(yīng)機理，優(yōu)化反應(yīng)條件的基礎(chǔ)設(shè)備，公開報道較少。為使光催化反應(yīng)穩(wěn)定且聞效進行，提聞反應(yīng)體系的反應(yīng)效率，從而達到聞效、節(jié)能、穩(wěn)定等目的，開發(fā)適用于實驗室研究的氣相光催化反應(yīng)器顯得尤為重要與迫切。目前各研究小組多使用自行搭建的簡易光催化反應(yīng)器來檢驗催化劑性能，且以液相光催化反應(yīng)器居多?？諝馕廴疚锓N類繁多，環(huán)境復(fù)雜，影響因素眾多，不同的實驗需要對催化劑的活性測試都有不同的要求。中國專利申請200910273087. 9公開的ー種研究氣相光催化降解過程的反應(yīng)器，整體為金屬結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價較高，使用単一的氣敏傳感器在線檢測氣體濃度，多組分污染物降解過程中會產(chǎn)生較多中間產(chǎn)物，很多情況下種類未知，對精確檢測造成了一定的困難，且不易于改裝，不利于推廣應(yīng)用。200920074436. X為ー種復(fù)合型有害廢氣凈化裝置，不適合實驗室內(nèi)進行催化劑活性測試。200820200957. 0實用新型公開了ー種氣固相固定床光催化反應(yīng)器，不利于粉體狀催化劑的活性測試。200710018322. 9公開的連續(xù)流動式反應(yīng)器使用多空石英玻璃負載納米TiO2光催化劑凈化空氣和水，200510018500. 9復(fù)合光催化反應(yīng)系統(tǒng)將光催化分解水系統(tǒng)和光催化反應(yīng)單元耦合用于消除空氣或水中污染物，另外還有200711025356. 0,200620063049. 2,200710143631. 9等用于空氣凈化的反應(yīng)器專利，均不能滿足測試光催化劑光催化降解性能的需要。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的之ー是提供一種適用于實驗室研究的氣相光催化反應(yīng)裝置，易于搭建和改裝，可以方便的控制反應(yīng)條件，井能夠?qū)崿F(xiàn)目標污染物及中間產(chǎn)物的在線監(jiān)測。本實用新型的另ー目的是提供一種適用于實驗室研究的氣相光催化反應(yīng)器，能夠測試膜狀、片狀、塊狀、粉末狀等不同形態(tài)的光催化劑的催化活性，并且便于催化劑的更換及回收。本實用新型的技術(shù)方案如下一種實驗室用一體化氣相光催化反應(yīng)器，包括反應(yīng)氣體發(fā)生裝置、光催化反應(yīng)裝置、檢測裝置、尾氣處理裝置四個部分，所述反應(yīng)氣體發(fā)生裝置的輸氣管與檢測裝置、光催化反應(yīng)裝置底部的進氣口相連，光催化反應(yīng)裝置出氣口輸氣管與檢測裝置、尾氣處理裝置相連，各部分通過閥門控制氣體流通。所述光催化反應(yīng)裝置外罩為內(nèi)附錫箔的石英玻璃管或者內(nèi)部做拋光處理的不銹鋼管。所述光催化反應(yīng)裝置中間為光源，光源與外罩之間放置橫式或豎式的催化劑支架。所述催化劑支架使用螺栓固定于外罩頂部。所述光催化反應(yīng)裝置底部進氣口上方架設(shè)不規(guī)則多空盤氣流分布器。所述光催化反應(yīng)裝置底部進氣口上方架設(shè)一風扇。所述檢測裝置為GC、GC-MS或氣敏傳感器。本實用新型的有益效果是本實用新型易于搭建和改裝，能夠測試不同形態(tài)的光催化劑的催化活性，便于催化劑的更換及回收，可根據(jù)實驗需要更換目標污染物種類，進行單種污染物或者多種污染物混合物的降解測試，并考察濕度、臭氧等多種影響因素對反應(yīng)過程的影響，可以方便的控制反應(yīng)條件，并能夠?qū)崿F(xiàn)目標污染物及中間產(chǎn)物的在線監(jiān)測，適宜于氣相光催化反應(yīng)研究。

圖1是本實用新型的實驗室用一體化氣相光催化反應(yīng)器簡圖；圖2是本實用新型的光催化反應(yīng)裝置示意圖；圖3是圖2中2-4盤式氣流分布器局部放大圖；圖4光催化反應(yīng)裝置組裝后整體示意圖；圖5是光催化反應(yīng)裝置中橫式催化劑支架示意圖；圖6是圖5的細節(jié)圖；圖7是光催化反應(yīng)裝置中豎式催化劑支架示意圖；圖8是圖7的細節(jié)圖；其中1.反應(yīng)氣體發(fā)生裝置2.空管(通載氣并預(yù)留其接口)3·水(濕度調(diào)節(jié))4.目標反應(yīng)物溶液5.混合管6.濕度表7.光催化反應(yīng)器8.尾氣處理裝置9.檢測裝置2-1.外罩2-2.光源2-3.催化劑支架2-4.盤式氣流分布器2-5.出氣口 2-6.進氣口。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。如圖1所示，本實用新型實驗室用一體化氣相光催化反應(yīng)器包括反應(yīng)氣體發(fā)生裝置1、光催化反應(yīng)裝置7、檢測裝置9、尾氣處理裝置8四個部分，反應(yīng)氣體發(fā)生裝置I的輸氣管與檢測裝置9、光催化反應(yīng)裝置7底部的進氣口 2-6相連，光催化反應(yīng)裝置7出氣口輸氣管與檢測裝置9、尾氣處理裝置8相連，各部分通過閥門控制可實現(xiàn)目標反應(yīng)物及中間產(chǎn)物種類和濃度的在線檢測。反應(yīng)氣體發(fā)生裝置I中可根據(jù)實驗需要選擇空氣、氮氣或氬氣等惰性氣體作為載氣，通過空管2攜帶液相揮發(fā)性目標污染物4和水蒸氣3，還可與臭氧發(fā)生器及其他標準氣儲存裝置等裝置連接，引入所需種類的氣體，通過控制氣體流量和流速控制反應(yīng)氣體中各組分的含量，在混合管5中混合均勻后形成實驗所需的目標反應(yīng)氣。如圖2-8所示，光催化反應(yīng)裝置7根據(jù)實驗需要及實驗室條件可選擇內(nèi)附錫箔的石英玻璃管或者內(nèi)部做拋光處理的不銹鋼管(預(yù)留觀察窗口)做為外罩2-1，附加錫箔或拋光處理目的是增強反應(yīng)器內(nèi)部光線的反射，提高光源利用率。光催化反應(yīng)裝置7中間可根據(jù)實驗需要選擇放置不同類型不同波長的光源2-2。光源2-2根據(jù)實驗需要選用不同波長和形狀的汞燈、紫外燈、熒光燈。光源2-2與外罩2-1之間可選擇放置橫式、豎式的催化劑支架2-3。豎式的網(wǎng)狀支架可用于固定薄膜狀、塊狀以及負載型催化劑，橫式支架上可排布石英纖維絲分散粉末狀催化劑材料?？筛鶕?jù)實驗需要選用石英玻璃、不銹鋼等材料制作支架，支架使用螺栓固定于外罩頂部，便于拆卸更換。在光催化反應(yīng)裝置7底部進氣口 2-6上方架設(shè)不規(guī)則多空盤氣流分布器2-4，也可裝風扇，在反應(yīng)過程中控制轉(zhuǎn)速，使反應(yīng)氣體與催化劑接觸充分。尾氣處理裝置8根據(jù)反應(yīng)結(jié)束后尾氣成分設(shè)置，防止污染。檢測裝置9可根據(jù)實驗室條件和實驗需要以及對反應(yīng)體系的了解程度，選擇性連接GC、GC-MS、氣敏傳感器等檢測設(shè)備。盡管結(jié)合附圖對本實用新型進行了上述描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護范圍的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本實用新型的保護之列。
權(quán)利要求1.一種實驗室用一體化氣相光催化反應(yīng)器，其特征在于，包括反應(yīng)氣體發(fā)生裝置、光催化反應(yīng)裝置、檢測裝置、尾氣處理裝置四個部分，所述反應(yīng)氣體發(fā)生裝置的輸氣管與檢測裝置、光催化反應(yīng)裝置底部的進氣口相連，光催化反應(yīng)裝置出氣口輸氣管與檢測裝置、尾氣處理裝置相連，各部分通過閥門控制氣體流通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述實驗室用一體化氣相光催化反應(yīng)器，其特征在于，所述光催化反應(yīng)裝置外罩為內(nèi)附錫箔的石英玻璃管或者內(nèi)部做拋光處理的不銹鋼管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述實驗室用一體化氣相光催化反應(yīng)器，其特征在于，所述光催化反應(yīng)裝置中間為光源，光源與外罩之間放置橫式或豎式的催化劑支架。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述實驗室用一體化氣相光催化反應(yīng)器，其特征在于，所述催化劑支架使用螺栓固定于外罩頂部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述實驗室用一體化氣相光催化反應(yīng)器，其特征在于，所述光催化反應(yīng)裝置底部進氣口上方架設(shè)不規(guī)則多空盤氣流分布器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述實驗室用一體化氣相光催化反應(yīng)器，其特征在于，所述光催化反應(yīng)裝置底部進氣口上方架設(shè)一風扇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述實驗室用一體化氣相光催化反應(yīng)器，其特征在于，所述檢測裝置為GC、GC-MS或氣敏傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種實驗室用一體化氣相光催化反應(yīng)器，包括反應(yīng)氣體發(fā)生裝置、光催化反應(yīng)裝置、檢測裝置、尾氣處理裝置四個部分，所述反應(yīng)氣體發(fā)生裝置的輸氣管與檢測裝置、光催化反應(yīng)裝置底部的進氣口相連，光催化反應(yīng)裝置出氣口輸氣管與檢測裝置、尾氣處理裝置相連，各部分通過閥門控制氣體流通。本實用新型易于搭建和改裝，能夠測試不同形態(tài)的光催化劑的催化活性，便于催化劑的更換及回收，可根據(jù)實驗需要更換目標污染物種類，進行單種污染物或者多種污染物混合物的降解測試，并考察濕度、臭氧等多種影響因素對反應(yīng)過程的影響，可以方便的控制反應(yīng)條件，并能夠?qū)崿F(xiàn)目標污染物及中間產(chǎn)物的在線監(jiān)測，適宜于氣相光催化反應(yīng)研究。
文檔編號B01J19/12GK202876798SQ20122051649
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者王洪梅, 王思雨, 于濤, 譚欣 申請人:天津大學(xué)