专利名称：微量气体收集及在线检测系统的制作方法
技术领域：
微量气体收集及在线检测系统技术领域[0001]本实用新型涉及一种微量气体检测系统，特别是涉及一种用于光解水制氢、光 催化制氢、光电解水制氢、催化合成、催化降解有机物、催化降解有害气体、热催化、 光化学、光催化、光降解、有机化学等领域的微量气体收集及在线检测系统。
背景技术：
[0002]微量气体在线收集及在线测试系统，主要应用光化学领域、新能源、新材料、 信息处理等技术。光化学是研究处于电子激发态的原子、分子的结构及其物理化学性 质的科学。现代分子光化学是一门多学科交叉的边缘学科，包括有机光化学、无机光化 学、高分子光化学、生物光化学、光电化学和光物理等门类。现代光化学对电子激发态 的研究所建立的新概念、新理论和新方法大大开拓了人们对物质认识的深度和广度，对 了解自然界的光合作用和生命过程，对太阳能的利用、环境保护、开创新的反应途径、 寻求新的材料提供了重要基础，在新能源、新材料和信息处理新技术等高技术领域中发 挥着越来越重要的作用。该系统的应用对光化学的发展起到了重要的支撑作用。[0003]微量气体收集及在线测试系统，现在市场现有产品大部分为全不锈钢材料设 计，该系统用于化学类反应，而且收集气体为微量气体。使用不锈钢材料容易被化学物 质腐蚀，不锈钢也容易与被测量气体发生物理或化学吸附，以上原因都容易造成产物测 试的巨大误差。[0004]日本有一款相关产品，全部采用玻璃材质，解决了管路容易被化学物质腐蚀的 问题，但是全部使用玻璃材质也产生了几个问题(1)玻璃为易碎品，操作过程易对产 品产生损坏；( 产品的取样和检测部分，产生了部分死体积，造成试验测试很大的误 差；(3)取样部分用玻璃阀门，因为在线检测需要2 4atm载气将样品载入气相色谱检 测，所以玻璃阀门更容易产生漏气和死体积，不利于产品长期使用。[0005]有鉴于上述现有的微量气体收集及在线检测系统存在的缺陷，本设计人，积极 加以研究创新，以期创设一种新型结构的微量气体收集及在线检测系统，使其更具有实 用性。实用新型内容[0006]本实用新型的主要目的在于，克服现有的微量气体收集及在线检测系统存在的 缺陷，而提供一种新型结构的微量气体收集及在线检测系统，所要解决的技术问题是使 其可以保证实验中产生的微量气体无泄漏或其他气体影响，并可以实现边收集，边测 试，从而更加适于实用。[0007]本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实 用新型提出的一种微量气体收集及在线测试系统，其包括通过管路依次串联的反应器、 第一冷凝回流管、气体混合部、在线取样部及第二冷凝回流管，还包括并接在第二冷凝 回流管和在线取样部之间的真空部。[0008]本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。[0009]优选的，前述的微量气体收集及在线检测系统，其中所述的真空部包括真空工 作管以及连接在该真空工作管下部的液氮冷阱。真空工作管和液氮冷阱上分别设有阀 门。[0010]优选的，前述的微量气体收集及在线检测系统，其中所述的阀门为玻璃真空阀 门、所述的管路为玻璃管路。[0011]优选的，前述的微量气体收集及在线检测系统，其中所述的反应器为光解水制 氢反应器、光电反应器、光催化固-液反应器、催化气-固反应器、催化降解反应器或化 学合成反应器。[0012]优选的，前述的微量气体收集及在线检测系统，其中所述的第一冷凝回流管和 第二冷凝回流管分别为双层冷凝回流管、直型冷凝回流管或蛇形冷凝回流管。[0013]优选的，前述的微量气体收集及在线检测系统，其中所述的气体混合部是玻璃 电磁气泵或蠕动泵。[0014]优选的，前述的微量气体收集及在线检测系统，其中所述的在线取样部包括六 通阀，该六通阀分别连接于气体混合部、第二冷凝回流管、定量取样管和色谱仪。[0015]优选的，前述的微量气体收集及在线检测系统，其中所述的反应器包括通过密 封圈连接的反应器主体和反应器透光部。所述反应器主体的材质为高硼硅玻璃，反应器 透光部的材质为石英玻璃。[0016]借由上述技术方案，本实用新型微量气体收集及在线检测系统至少具有下列优点。(1)解决了不锈钢容易被化学物质腐蚀和容易与产物气体发生物理化学吸附的问 题；(2)解决了使用过程中玻璃品易碎，操作过程易对产品产生损坏；(3)系统在使用 和测试过程中无死体积的存在，增加了实验过程中的精度和准确度；(4)在线取样部采 用不易损坏的不锈钢球阀，方便快捷的实现在线取样；(5)本实用新型采用不锈钢材料 和玻璃材料相结合的方式设计，气体收集管路采用玻璃材质，在线取样部采用不锈钢材 质，玻璃与金属间采用可伐(Kovar)连接或标准接头连接，即保证了密封性也保证了产品 的稳定性。(6)本系统中玻璃部分采用的阀门均为高真空阀门，即保证了真空度，也保证 了产品的使用便捷性，系统使用中很少转动玻璃阀门，使用频繁的为金属不锈钢球阀。[0018]本实用新型为科学实验提供一套完整的密封性能完好的实验设备，该设备可以 保证实验中产生的微量气体无泄漏或其他气体影响，并实现了边收集，边测试，尤其是 在光解水制氢实验中得到了广泛的应用。[0019]上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的 技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附 图详细说明如后。
[0020]图1为本实用新型提出的微量气体收集及在线检测系统的结构示意图。[0021]图2是本实用新型的在线取样部的构成示意图。
具体实施方式
[0022]为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功 效，
以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的具体实施方式
详细说明如后。[0023]请参阅图1所示，是本实用新型提出的微量气体收集及在线检测系统的结构示 意图。该微量气体收集及在线测试系统，主要应用到光解水制氢系统，光解水制氢主要 是固-液相反应，产生的微量气体为氢气。该系统包括由管路依次连接反应器、第一冷 凝回流管7、气体混合部13、在线取样部14及第二冷凝回流管8，构成一个封闭的循环回 路；并在第二冷凝回流管8和在线取样部14之间的管路上设有一真空部，使该真空部与 上述的循环回路并联。所述的反应器为光解水制氢反应器、光电反应器、光催化固-液 反应器、催化气-固反应器、催化降解反应器或化学合成反应器。该反应器包括反应 器主体9和反应器透光部10，这两部分通过密封圈连接，用来保证整套系统的密封性。 反应器主体9为高硼硅玻璃用于承装反应液和催化剂，并可以用于磁力搅拌，其容积为 250ml,与第一冷凝回流管7和第二冷凝回流管8的接口为玻璃标准磨口观#，有利于使 用中反应液体的倒入和取出。反应器透光部10为石英玻璃，为双层结构用于通滤光液， 例如可以通入去离子水，滤除光路中的红外光。[0024]本实用新型采用双冷凝回流结构，包括第一冷凝回流管7和第二冷凝回流管8， 分别采用双层冷凝回流管、直型冷凝回流管或蛇形冷凝回流管。所述的冷凝回流管内部 采用蛇形冷凝，外部采用直型冷凝，内外共同作用冷凝回流蒸汽，更好的保证了系统中 微量气体进样时的干燥度。在第一冷凝回流管7与气体混合部13之间管路上设有阀门5， 在第二冷凝回流管8与在线取样部14之间管路上设有阀门4。在第一冷凝回流管7和第 二冷凝回流管8之间还可以通过管路连接，并在该管路上设置阀门4，来控制该管路的导 通和关闭。[0025]所述的气体混合部13为玻璃磁性气泵或蠕动泵，可以使系统内部环形环路内的 微量气体流动，可以得到具有代表性的样品，可以提高进样的准确性和精度。[0026]如图2所示，本实用新型的在线取样部14，全部采用不锈钢管路和不锈钢球 阀，不会出现使用过程中易损的现象。而且不锈钢的取样部分管路短，更精确的采集样 品，也不会影响整体系统内气体的变化，所以实现了连续的在线取样，为实验提供了更 多可用于分析的数据。在线取样部14主要包括一不锈钢六通阀140，分别连接于气体混 合部13、第二冷凝回流管8、定量取样管141和气相色谱GC，定量取样管141可以通过 六通阀140随时与系统或气象色谱连接，实现了实时的在线取样测试的目的。图2中其 他阀门均为金属阀门，并为六通阀的使用服务。[0027]所述的真空部真包括真空工作管12以及连接在该真空工作管12下部的液氮冷阱 11。真空工作管12用于抽取系统真空，液氮冷阱11用于冷却系统中抽取的液体蒸汽， 保护真空泵。在液氮冷阱上设有阀门1，此阀门可以控制真空泵与真空部分的断与通； 在所述的真空工作管上设有阀门2，起到放空系统的作用，也可以起到外接真空的作用。 该真空部是结合真空泵抽取系统内部真空，为收集微量气体提供真空环境，也摒弃了其 他气体对系统内部和检测的干扰。阀门3用于真空部与循环回路的断与通。[0028]本实用新型中所采用的管路均为玻璃管路，所采用的阀门均为玻璃高真空阀 门，真空阀门可以保证系统使用过程中不会产生漏气或缓慢渗漏的情形。在线取样部14中的不锈钢管与玻璃管路采用可伐(Kovar)连接或金属标准接头连接。[0029]本实用新型提出的微量气体收集及在线测试系统，特别适用于微量气体氢气、 氧气的在线收集及在线测试。采用玻璃管路与金属进样管路相结合的方式，设计了环 形密闭管路，实现了在线收集、在线取样、在线测试的功能。主要应用到光催化分解水 制氢、光降解污染物、二氧化碳(CC^)催化制甲醇、光电催化、热催化、光化学、光催 化、光降解、有机化学等领域。[0030]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式 上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型， 任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示 的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技 术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变 化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种微量气体收集及在线检测系统，其特征在于其包括通过管路依次串联的反 应器、第一冷凝回流管、气体混合部、在线取样部及第二冷凝回流管；还包括并接在第 二冷凝回流管和在线取样部之间的真空部。
2.根据权利要求1所述的微量气体收集及在线检测系统，其特征在于所述的真空部包 括真空工作管以及连接在该真空工作管下部的液氮冷阱。
3.根据权利要求2所述的微量气体收集及在线检测系统，其特征在于所述的真空工作 管和液氮冷阱上分别设有阀门。
4.根据权利要求3所述的微量气体收集及在线检测系统，其特征在于所述的阀门为玻 璃真空阀门、所述的管路为玻璃管路。
5.根据权利要求1所述的微量气体收集及在线检测系统，其特征在于所述的反应器为 光解水制氢反应器、光电反应器、光催化固-液反应器、催化气-固反应器、催化降解反 应器或化学合成反应器。
6.根据权利要求1所述的微量气体收集及在线检测系统，其特征在于所述的第一冷凝 回流管和第二冷凝回流管分别为双层冷凝回流管、直型冷凝回流管或蛇形冷凝回流管。
7.根据权利要求1所述的微量气体收集及在线检测系统，其特征在于所述的气体混合 部是玻璃电磁气泵或蠕动泵。
8.根据权利要求1所述的微量气体收集及在线检测系统，其特征在于所述的在线取样 部包括六通阀，该六通阀分别连接于气体混合部、第二冷凝回流管、定量取样管和色谱 仪。
9.根据权利要求1所述的微量气体收集及在线检测系统，其特征在于所述的反应器包 括通过密封圈连接的反应器主体和反应器透光部。
10.根据权利要求4所述的微量气体收集及在线检测系统，其特征在于所述的玻璃管 路与在线取样部之间采用可伐连接或标准接头连接。
专利摘要本实用新型是关于一种微量气体收集及在线检测系统，其包括通过管路依次串联的反应器、第一冷凝回流管、气体混合部、在线取样部及第二冷凝回流管，还包括并接在第二冷凝回流管和在线取样部之间的真空部。本实用新型为科学实验提供一套完整的密封性能完好的实验设备，该设备可以保证实验中产生的微量气体无泄漏或其他气体影响，并实现了边收集，边测试，尤其是在光解水制氢实验中得到了广泛的应用。
文档编号G01N30/00GK201811873SQ20102026598
公开日2011年4月27日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者牟涛, 王新伟, 蔡春水, 邓彬, 龚永罡 申请人:北京中教金源科技有限公司