专利名称：一种用于气体光催化实验的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光催化设备领域领域，涉及一种用于气体光催化实验的装置，具体涉及一种能评价光催化剂降解气态污染物性能的实验装置。
背景技术：
为了解决日益严重的环境污染问题，大量科研人员将精力集中于光催化工程技术的基础和应用研究，成功研制了各种各样的光催化剂，并在水处理、空气净化、材料自洁等领域取得了重要进展。研究表明，采用光催化技术可以将空气中的甲醛、苯和TVOC等气态污染物完全矿化为CO2和h2o。该技术具有反应广谱、处理快速、作用持久和无二次污染等特点，对有效解决因装修而带来的室内空气污染问题具有重要意义。光催化剂在实际用于空气净化前，必须对其各项性能尤其是光催化性能进行评价，这就需要一套科学合理且操作简单的光催化实验装置。专利文献CN102614778A公布了一种研究光催化降解VOC的模拟装置，然而该装置制样比较麻烦，需要将光催化剂涂附在网架上，不利于不同形态光催化剂和微量样品的测试。专利文献CN102590439A公布了一种光催化气体降解率检测装置，然而该装置由于内置的光源会产生热量，不利于检测箱内温度的恒定。专利文献CN101874979B公布了一种气相光催化反应器，然而该反应器的气体进出方式无法使每次实验反应腔内污染物的初始浓度保持一致，不利于催化剂性能的横向比较。专利文献CN2863239Y和CN1736578A分别公布了两种气体光催化反应器，然而这两种反应器缺少气体循环动力，不利于气体在光催化剂表面富集。
实用新型内容本实用新型针对目前气体光催化实验装置操作复杂和不能控制反应条件的不足，提供一种模拟室内气态污染物 光催化降解的实验装置，该装置不仅能满足不同形态和数量光催化剂的性能测试，而且还能有效控制反应体系的温度和气体的初始浓度。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为:所述用于气体光催化实验的装置包括反应箱，所述反应箱固定在带有控制面板的底座上；所述反应箱内部设有发热体、样品搁架和循环风扇；所述反应箱正面设有箱门，反应箱背面设有与反应箱内部连通的气体检测口，反应箱顶面内嵌石英玻璃板；所述石英玻璃板上设有底部敞口的灯箱，灯箱背面设有若干个开孔，灯箱内部设有灯源和散热风扇。其中，所述反应箱与其正面的箱门通过螺纹结构密封；所述发热体设置在反应箱内的底部；所述样品搁架设置在反应箱内的中上部；所述样品搁架上设有石英样品皿；所述循环风扇固定在反应箱背面的内壁上；所述灯箱底部敞口的尺寸与石英玻璃板的尺寸相同；所述灯箱背面的若干个开孔呈规则排列；所述灯源中心与样品搁架间的距离为45—55mm,优选为50mm ;所述散热风扇固定在灯箱正面的内壁上。制造反应箱和灯箱的材质应选择聚乙烯(PE)板、聚丙烯(PP)板、聚全氟乙丙烯(PEP)板、聚二偏氟乙烯(PVDF)板中的一种，因为上述材质对气体具有极低的吸附性和渗透率，同时还具有优异的化学稳定性、抗腐蚀性、耐老化性、较高的机械强度和良好的加工性能。反应箱顶部内嵌玻璃材质选择石英玻璃，因为石英玻璃具有良好的透光性尤其是透紫外线的能力。同时，样品搁架和样品皿的材质也应选择透紫外线能力好的石英玻璃棒和石英玻璃皿。发热体采用正温度系数热敏电阻器(PTC)，恒温范围0-70°C，发热体兼具加热有机液体使之气化和恒定反应箱内温度的功能。灯箱内的光源可以是紫外灯、氙灯、日光灯中的一种，其灯源和型号可以随意更换。下面结合设计原理和附图对本实用新型作进一步说明:参见图1至图4，本实用新型的气相光催化实验装置由底，1、反应箱2和灯箱3组成。底座I起支撑作用，并装有控制面板，该控制面板用于控制和调节灯源3的开关、循环风扇24的转速、散热风扇32的转速和发热体23的温度。反应箱2为长方体，采用对气体吸附较少的金属材料制作并固定在底座I上，反应箱2正面设略大于石英样品皿26尺寸的手孔并用带螺纹的箱门22密封；反应箱2顶面内嵌石英玻璃板便于光线的透射；反应箱2背面设气体检测口 27，可通过软管与气体检测设备连接；底部有发热体23，使定量加入的有机液体快速挥发为气体；内部有样品搁架25、石英培养皿26和循环风扇24，分别用于搁置样品皿、盛放催化剂和循环气体。灯箱3为长方体，采用不透光的材料制作，底部敞口，搁置在反应箱2顶部并正好罩住整块石英玻璃板21 ;灯箱3中部设灯源33，灯源中心与样品搁架25的距离为50mm ;灯箱3正面设散热风扇32带走光源产生的热量；灯箱3后面开孔促进空气流动和散热。实验时，用软管将气体检测设备与反应箱2背面的气体检测口 27连接，将盛有光催化剂样品的石英样品皿26置于样品搁架25上，并使之处于石英玻璃板21的正下方。采用微量进样器准确加入已知浓度的目标液体至发热体23表面，旋紧箱门22，打开底座I控制面板上的开关，并打开循环风扇24，从而制备准确浓度的模拟气体。待反应箱2内气体达到吸附-解吸平衡且浓度稳定后打开灯箱3内的灯源33，同时打开散热风扇32，将灯源33产生的热量从开孔31带 出。光催化实验过程中，从气体检测设备上观测反应箱2内气体浓度随时间的变化规律。本实用新型中，反应箱采用对气体吸附性和渗透率低的材质制作，尽可能消除箱体吸附对实验结果的影响。反应箱的正面开两个手孔，方便进样和操作，手孔用带螺纹的箱门旋紧，操作简单且密封效果好。反应箱的背面设置了四个气体检测孔，用于连通气体检测设备，可根据需要选择不同的检测点。反应箱顶部内嵌的石英玻璃对光具有优异的透过性能，且样品皿与光源的距离短，减少了光照射至催化剂表面的能量损失。样品搁架和样品皿也采用石英玻璃材质，可以增加光的透过率，由于采用了两种形式的样品盛放方式，可以测试的催化剂的形态可以是粉体、溶胶、薄膜和负载型催化剂。发热体可以将准确浓度和体积的液体快速气化为气体，由于反应箱的体积是一定的，因此可以准确换算箱内气体的浓度，制备的气体包括甲醛、氨、甲苯、丙酮，可根据气体检测设备的检测项目自由选择。同时，发热体还可以自动控温，当环境温度低于设定温度时，电阻随温度的升高而下降，并开始对箱体内的气体进行加热，当温度从转变温度到设定控温度之间，电阻随温度的升高而显著增长，温度达到设定值后自动断电，箱内温度降低，热敏电阻的阻值又会迅速恢复到原来的水平，从而实现系统的温度恒定。反应箱内的风扇可以为气体提供循环动力，从而使气体在箱体内的浓度分布均匀，促使气体在催化剂表面富集。底座用于支撑反应箱和灯箱，底座上的控制面板可以控制各电源的开关，还可以设定发热体的温度和调节风扇的功率。灯箱可以在反应箱顶部自由装、卸，其底部是敞口的，顶部设有活动盖板，从而方便光源的更换。灯箱的内部设有散热风扇且背面开有散热孔，可以带走光源产生的热量，尽量避免因光源发热而影响反应箱内温度的恒定。与现有技术相比，本实用新型的有益效果为:1、可测样品的形态可控，石英样品皿内可放置粉体、溶胶、薄膜光催化剂，也可接在搁架上放置负载型光催化剂；2、系统温度可控，外置光源避免了光源发热而导致的系统温度变化，发热体可以自动恒温；3、模拟气体制备简单且初始浓度可控，通过准确加入已知浓度和体积的液态污染物，并经发热体加热挥发后制备准确浓度的模拟气体；4、灯源类别和型号可控，采用活动的灯箱设计可随意更换灯源。总之，采用本实用新型进行气体光催化反应时，不仅可以有效控制气体的初始浓度和反应体系的温度，而且可以方便改变光源的类别和型号，同时制作简单，操作方便，非常适合评价多种形态光催化剂光催化降解室内空气污染物的性能。
图1是本实用新 型的反应箱和灯箱分体结构示意图；图2是本实用新型反应箱和灯箱组装后的剖面图；图3是图2的A-A剖面图；图4是图2的B-B剖面图。图中，1、底座，2、反应箱，3、灯箱，21、石英玻璃板，22、箱门，23、发热体，24、循环风扇，25、样品搁架，26、石英样品皿，27、气体检测口，31、开孔，32、散热风扇，33、灯源。
具体实施方式
实施例1参见图1至图4，所述用于气体光催化实验的装置包括反应箱2 ;所述反应箱2固定在带有控制面板的底座I上；所述反应箱2内部设有发热体23、样品搁架25和循环风扇
24;所述反应箱2正面设有箱门22，反应箱2背面设有与反应箱2内部连通的气体检测口27，反应箱2顶面内嵌石英玻璃板21 ;所述石英玻璃板21上设有底部敞口的灯箱3，灯箱3背面设有若干个开孔31，灯箱3内部设有灯源33和散热风扇32。其中，所述反应箱2与其正面的箱门22通过螺纹结构密封；所述发热体23设置在反应箱2内的底部；所述样品搁架25设置在反应箱2内的中上部；样品搁架25上设有石英样品皿26 ;所述循环风扇24固定在反应箱2背面的内壁上；所述灯箱3底部敞口的尺寸与石英玻璃板21的尺寸相同；所述灯箱3背面的若干个开孔31呈规则排列；所述灯源33中心与样品搁架25间的距离为50mm ;所述散热风扇32固定在灯箱3正面的内壁上。
权利要求1.一种用于气体光催化实验的装置，包括反应箱(2)，其特征在于，所述反应箱(2)固定在带有控制面板的底座(I)上；所述反应箱(2)内部设有发热体(23)、样品搁架(25)和循环风扇(24);所述反应箱(2)正面设有箱门(22)，反应箱(2)背面设有与反应箱(2)内部连通的气体检测口(27)，反应箱(2)顶面内嵌石英玻璃板(21);所述石英玻璃板(21)上设有底部敞口的灯箱(3)，灯箱(3)背面设有若干个开孔(31)，灯箱(3)内部设有灯源(33)和散热风扇(32)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应箱(2)与其正面的箱门(22)通过螺纹结构密封。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发热体(23)设置在反应箱(2)内的底部。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品搁架(25)设置在反应箱(2)内的中上部。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品搁架(25)上设有石英样品皿(26)。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述循环风扇(24)固定在反应箱(2)背面的内壁上。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述灯箱(3)底部敞口的尺寸与石英玻璃板(21)的尺寸相同。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述灯箱(3)背面的若干个开孔(31)呈规则排列。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述灯源(33)中心与样品搁架(25)间的距离为 45—55mm。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述散热风扇(32)固定在灯箱(3)正面的内壁上。
专利摘要本实用新型公开了一种用于气体光催化实验的装置，所述装置包括反应箱，反应箱固定在带有控制面板的底座上；反应箱内部设有发热体、样品搁架和循环风扇；反应箱正面设有箱门，反应箱背面设有与反应箱内部连通的气体检测口，反应箱顶面内嵌石英玻璃板；石英玻璃板上设有底部敞口的灯箱，灯箱背面设有若干个开孔，灯箱内部设有灯源和散热风扇。采用本实用新型进行气体光催化反应时，不仅可以有效控制气体的初始浓度和反应体系的温度，而且可以方便改变光源的类别和型号，同时制作简单，操作方便，非常适合评价多种形态光催化剂光催化降解室内空气污染物的性能。
文档编号G01N31/10GK203117174SQ20132006253
公开日2013年8月7日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者许第发, 张世英, 张向超, 游洋 申请人:长沙学院