采用多相触媒合金、远红外陶瓷过滤器的可反吹清洗和快速标定的气体检测探头的制作方法_4

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和快速标定的气体检测探头1是由下述的零部件构成:
周边边缘为凸边的不锈钢上盖2、具有优良的斥水性和对大多数液体非浸润性的“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3、对硫化氢、二氧化硫、六甲基硅烷等有机硅之类硫硅系气体具备很强的不可逆的吸附性和较高的反应活性,而对氢气、天然气等烷类气体以及一氧化碳等却不具备反应活性和吸附性的“Π”形多孔多相触媒合金、负离子、远红外线陶瓷触媒组件21、不锈钢底座4、标准气体输入和气体清洗用不锈钢反吹管5、旋紧螺帽6、紧固螺母7、不锈钢固定片8、螺栓9、螺栓10、不锈钢螺母11、不锈钢螺母12、不锈钢螺母13、不锈钢螺母14、玻璃粉绝缘子15、玻璃粉绝缘子16、玻璃粉绝缘子17、气体传感器18、腔体22、由单片机软、硬件构成的调理电路19 (图中没有示出)构成的,其特征在于,“Π”形多孔多相触媒合金、负离子、远红外线陶瓷触媒组件21位于“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3的内部,旋紧螺帽6位于标准气体输入和气体清洗用不锈钢反吹管5的顶部,紧固螺母7位于不锈钢上盖2之上方,并且标准气体输入和气体清洗用不锈钢反吹管5在紧固螺母7中央穿过,两者以罗纹连接。标准气体输入和气体清洗用不锈钢反吹管5的长度至少要能保证其下端部20能够穿过不锈钢上盖2、负离子、远红外线陶瓷触媒组件21、“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3、不锈钢固定片8,其下端部20的直径必须大于标准气体输入和气体清洗用不锈钢反吹管5的外径,以便保证标准气体输入和气体清洗用不锈钢反吹管5的牢固安装。不锈钢固定片8的中央必须至少具有3个通孔,固定片8的两端至少具有2个通孔,以便于标准气体输入和气体清洗用不锈钢反吹管5、螺栓9、螺栓10插入,并能够用不锈钢螺母11、不锈钢螺母13固定。不锈钢底座4的直径必须保证大于、等于“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3的内径,以便保证不锈钢底座4与“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3紧密接触,另外不锈钢底座4必须至少设置有通孔2个、玻璃粉绝缘子15、16、17不少于3个,以便保证气体传感器18的各个管脚能够分别与玻璃粉绝缘子15、16、17的对应地焊接在一起,而螺栓9、螺栓10都能够穿过不锈钢底座4,便于利用不锈钢螺母12、不锈钢螺母14固定,以便确保腔体22的密封性。标准气体检测和清洗气体反吹管5的下端不封口,与气体传感器18所在空间相通,而其上端开口处,以旋紧帽6旋紧密封;它的功能是:当标定气体传感器18时,能够旋开旋紧帽6,导入标准气,可以对气体传感器18进行特性标定;此外当“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3或“Π”形多孔多相触媒合金、负离子、远红外线陶瓷触媒组件21的通孔被粉尘、或污染物堵住时,能够旋开旋紧帽6,导入高压干燥空气进行反吹清洗,把吸附在“ Π ”形多孔聚四氟乙烯芯壳3或“Π”形多孔多相触媒合金、负离子、远红外线陶瓷触媒组件21的通孔处的粉尘、或污染物吹走,使其再生。在“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3的上表面设置有不锈钢上盖2。腔体22内有被测的可燃气体或有毒气体。显然该结构不仅能够把“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3和其内部的“Π”形多孔多相触媒合金、负离子、远红外线陶瓷触媒组件21紧密地固定在一起,而且可以保持总体结构的多孔性,以及对氢气、烷类等常用可燃性或有毒气体的良好通气性。
[0038]所述的“Π”形聚四氟乙烯芯壳3和其内部的“Π”形多孔多相触媒合金、负离子、远红外线陶瓷触媒组件21是本发明的核心部件。对于本发明的采用多相触媒合金、远红外陶瓷过滤器的可反吹清洗和快速标定的气体检测探头而言,“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3是抑制硫化氢、二氧化硫、六甲基硅烷之类有机硅等干扰气体的第一道防线。
[0039]所述的“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3是由多孔的聚四氟乙烯材料构成,其上表面是敞开的,它位于不锈钢上盖2凸边的内侧,并与不锈钢上盖2的下表面紧密接触,所述的“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3的孔径小于2 μ m,在现场使用时,“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3按照“Π”字形的直立状态安装。“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3,具有具有优良的斥水性和对大多数液体(包括很多种类的有机溶剂在内)的非浸润性。因而,附着在采用多相触媒合金和负离子陶瓷过滤器的气体检测探头1外面的游离水珠很难进入气体检测探头1的内部;另外,水汽进入气体检测探头1的内部也颇难。退一步讲,当被测环境的湿度甚高(达到96% RH)时,即使微量的水汽能够进入了气体检测探头1,可是仅仅在刚刚进入“Π”形多孔远红外线、负离子、多相触媒合金的陶瓷触媒组件21的表层附近,就被清除之。这是由于催化燃烧式气体传感器、半导体陶瓷式气体传感器工作时都要加热至300?500°C,该水汽在高温烘烤以及“Π”形多孔多相触媒合金、负离子陶瓷触媒组件21远红外线场的热辐射下,迅速蒸发,扩散出去,从而能够保持气体检测探头1内部的干燥状态。此外,因为聚四氟乙烯材料对大多数液体(包括很多种类的有机溶剂在内)具有优良的非浸润性,所以有机溶剂、有机硅等也不易粘附在“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3的外表面。
[0040]位于“Π”形多孔聚四氟乙烯芯壳3内部的“Π”形远多孔多相触媒合金、负离子、远红外线陶瓷触媒组件21是本发明抑制硫化氢、二氧化硫、六甲基硅烷之类有机硅等干扰气体的第二道防线,也是本发明抵抗硫化氢、二氧化硫、六甲基硅烷之类有机硅等干扰气体的最关键措施。
[0041]它的工作机制是利用“Π”形多孔多相触媒合金、负离子、远红外线陶瓷触媒组件21对硫化氢、二氧化硫、六甲基硅烷等有机硅之类硫硅系气体具备很强的不可逆的吸附性和较高的反应活性,而对氢气、天然气等烷类气体以及一氧化碳等却不没有反应活性,几乎不具备吸附性。因而,能够高效率地抵挡、抑制、吸收和过滤硫化氢、二氧化硫、六甲基硅烷等有机硅之类硫硅系干扰气体。
[0042]根据我们的大量实验和多年经验的积累认识到:经过活性处理的堇青石(本发明以后简称为活性堇青石)对于二氧化硫具有不可逆的吸附特性,可是对于硫化氢的吸附性却比较微弱。而经过活性处理的闪锌矿(本发明以后简称为活性闪锌矿)对于硫化氢具有较强的不可逆的吸附特性,而对于二氧化硫的吸附性却比较微弱。另外,锆石、矾土与硅胶的适当组合与填加,以及硅藻土、矾土与硅胶的组合与适当填加都能够提升陶瓷材料对乙醇等有机溶剂、/^甲基娃烧等有机娃的不可逆的吸附特性,提闻它们与有机溶剂、有机娃的反应活性。
[0043]因此,“Π”形多孔多相触媒合金、负离子、远红外线陶瓷触媒组件21把活性堇青石、活性闪锌矿、矾土、锆石、硅藻土和硅胶作为基础组分,然后再添加具有远红外线辐射和负离子催化功能的火成岩一角闪石粉末、可形成配位基和络合物的氧化钴陶瓷粉、铜粉、起到吸附和特种催化功能的多相触媒合金——钮粉、铜粉以及强化远红外线和负离子活力的过渡氧化物和碳酸盐——氧化钴、氧化镍、碳酸锂或碳酸钾(K2C03.1 / 2H20)等,以便增强远红外线和负离子发射能力,加宽远红外线频谱,增大催化反应的活性动力,提升氧化、还原能力,进一步改善和提升触媒的氧化、还原催化作用以及加大对六甲基硅烷等有机硅气体的抑制能力、耐老化特性,调整陶瓷材料的热膨胀系数,延长它的自清洗周期。从而,大幅度地提闻清除硫化氧、—氧化硫、八甲基娃烧等硫5圭系气体能力和耐闻湿度以及抗水滴浸入能力,延长使用寿命。因此,它不仅能够选择性地清除硫化氢、二氧化硫、六甲基硅烷等硫硅系干扰气体,而且可以毫无吸收地让氢气、烷类和一氧化碳等可燃或有毒气体顺利通过。
[0044]为了使多孔多相触媒合金、负离子、远红外线陶瓷触媒组件21表面反应催化剂量最大化,为了使其与硫化氢接触的比表面积最大化,为了使过滤效果好,响应速度快,而且机械强度高。其气孔率应该为30%左右,气孔直径为1(Γ?00μπι。为了进一步改善本发明陶瓷材料的多孔性和孔径的一致性,在上述的组分中还添加了一些颗粒度比较一致,直径却比较小的有机材料,例如:小米。小米是一种谷物,它在陶瓷氧化气氛烧结工艺中,由于受到高温氧化作用,燃烧后则变成二氧化碳气体迅速溢出,形成内径比较一致的气孔通孔。因此,材料配方中的多孔组分的造孔作用所产生的气孔与小米氧化、燃烧、气化溢出所产生的气孔相互补充,形成了颇理想的通孔,显著地增大了材料的通孔数量和通孔的一致性。
[0045]具体工艺大致如下:
材料的组分配比(重量比)如下:
活性堇青石粉:8?30%,活性闪锌矿粉:10?25%,矾土:5?8%、锆石:2?8%、硅藻土:5?10%、硅胶:3?6%、角闪石粉:8?21%,氧化钴粉:3?8%,氧化镍:4?10%,铜粉:3?8%,钯粉:0.25?
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