一种简易气体降解催化剂的评价设备的制作方法

本实用新型属于气体催化反应中对催化剂的催化性能的评价技术领域，具体涉及一种简易气体降解催化剂的评价设备。

背景技术：

催化剂是化学工业中重要的触媒，从某种意义上说催化剂是推动技术发展的动力，也是提高生产力的动力。随着化工行业的快速发展，科技创新已经成为企业发展之魂，如何在行业内能够占有一席之地，如何高效、快速利用催化剂解决现实问题，催化剂评价是该行业研究中的重要环节。

催化剂性能评价系统是对催化剂活性和选择性进行评价，对原料转化率、产率等进行考察的装置，搅拌釜评价装置是对用于浆态床反应的催化剂进行实验室催化剂开发及性能评价装置，在利用搅拌釜评价装置进行催化反应时，对产品进行分析；在完成反应之后对催化剂的比表面积等参数进行检测，进而实现对催化活性和选择性的评价。

为了更真实的评价催化剂的性能，使评价出的催化剂性能真实可靠，更接近于关于应用时催化剂能展现的性能，对催化剂性能评价装置也进行了有效的改进，中国专利201010228855.1公开了用于催化剂评价的装置和方法，克服催化剂评价装置仅能对单一的某一种反应体系的催化剂进行评价的缺陷，将固定床微型反应器和流化床微型反应器结合在一起，提高了工作效率。

在现有技术中，催化剂的评价系统过于复杂，虽然数据稳定，可能会更加精确，但造价较高，操作要求较高。对于气体在空气中的降解催化反应的催化降解效果的评价上，显得比较复杂，特别是在气源的供给上，比较麻烦。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种简易气体降解催化剂的评价设备，以解决上述背景技术中提出的问题。本实用新型提供的一种简易气体降解催化剂的评价设备，具有结构简单、价格低廉、使用方便的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种简易气体降解催化剂的评价设备，包括空气进气流量计、气样进气流量计、气体混合器、样气溶液罐、参比气样吸收管、催化气样吸收管、参比气样流量计、催化气样流量计、气体缓冲瓶、抽气泵和恒温加热器，其中，所述样气溶液罐的出口端与所述气样进气流量计的进口端连接，所述气样进气流量计的出口端和所述空气进气流量计的出口端均与所述气体混合器的进口端连接，所述气体混合器的出口端与所述恒温加热器的进口端连接，所述恒温加热器的出口端分别与所述参比气样吸收管和所述催化气样吸收管的进口端连接，所述参比气样吸收管的出口端与所述参比气样流量计的进口端连接，所述催化气样吸收管的出口端与所述催化气样流量计的进口端连接，所述参比气样流量计和所述催化气样流量计的出口端均与所述气体缓冲瓶的进口端连接，所述气体缓冲瓶的出口端与所述抽气泵的进口端连接。

在本实用新型中进一步地，所述样气溶液罐的出口端与所述气样进气流量计的进口端、所述气样进气流量计的出口端和所述空气进气流量计的出口端均与所述气体混合器的进口端、所述气体混合器的出口端与所述恒温加热器的进口端、所述恒温加热器的出口端分别与所述参比气样吸收管和所述催化气样吸收管的进口端、所述参比气样吸收管的出口端与所述参比气样流量计的进口端、所述催化气样吸收管的出口端与所述催化气样流量计的进口端、所述参比气样流量计和所述催化气样流量计的出口端均与所述气体缓冲瓶的进口端以及所述气体缓冲瓶的出口端与所述抽气泵的进口端之间分别通过中空管道密封连接。

在本实用新型中进一步地，所述样气溶液罐上设有通气管，且通气管上设有阀门，用以控制样气溶液罐中的样气出样总量，所述样气溶液罐与所述气样进气流量计之间设有阀门，用以控制样气的出气量，所述气体缓冲瓶上设有放空管，且放空管上也设有阀门，用以调节抽气泵对系统的抽气流速和放空。

在本实用新型中进一步地，所述气体混合器的内部放置有惰性材料，用以将进入气体混合器中的空气和气样混合均匀。

在本实用新型中进一步地，所述恒温加热器的内部放置有催化剂反应池和参比反应池，所述气体混合器的出口端分别与催化剂反应池和参比反应池的进口端通过中空管道密封连接，催化剂反应池的出口端与催化气样吸收管的进口端通过中空管道密封连接，参比反应池的出口端与参比气样吸收管的进口端通过中空管道密封连接，以实现两者温度的一致。

在本实用新型中进一步地，所述催化剂反应池的内部放置有催化剂，所述参比反应池的内部放置有参比样品。

在本实用新型中进一步地，所述的简易气体降解催化剂的评价设备的实现方法，包括以下步骤：

(一)、在气体混合器中放置有惰性材料，将一定质量的催化剂放入催化剂反应池中，将与催化剂相同质量的参比样品放入参比反应池中或者参比反应池内部为空，将含有挥发性样气的溶液放入样气溶液罐中；将相同浓度和相同体积的吸收液分别装入到参比气样吸收管和催化气样吸收管中；

(二)、打开恒温加热器的加热系统，调节温度设定值，将恒温加热器加热到设定的温度，恒温一定时间，使催化剂和参比样品也处于该设定的温度；

(三)、打开抽气泵，将气体缓冲瓶上的放空管上的阀门关闭到一定程度，以确定系统中总的气体流量；

(四)、调节参比气样流量计的参比气样调节阀和催化气样流量计的催化气样调节阀，使两者的流量相同；

(五)、调节空气进气流量计上的空气进气调节旋钮，确定空气的流量；

(六)、打开样气溶液罐上通气管的阀门，打开连接管上的阀门，调节气样进气流量计上的气样进气调节旋钮，控制样气进气流量为一个定值，使得样气的进样流量与空气的进样流量成为一定的比例，从而确定系统中，样气的恒定浓度；

(七)、在调节好的条件下抽气一定的时间后关闭阀门，之后关闭其他的各处阀门，切断电源；

(八)、将参比气样吸收管和催化气样吸收管中的吸收液分别转移到其他的分析容器中，通过相应的分析手段分析吸收液中被吸收物的浓度，再经过计算，得出催化剂对该气体的催化降解效率。

在本实用新型中进一步地，所述的种简易气体降解催化剂的评价设备的实现方法，所述样气溶液罐的出口端与所述气样进气流量计的进口端、所述气样进气流量计的出口端和所述空气进气流量计的出口端均与所述气体混合器的进口端、所述气体混合器的出口端与所述恒温加热器的进口端、所述恒温加热器的出口端分别与所述参比气样吸收管和所述催化气样吸收管的进口端、所述参比气样吸收管的出口端与所述参比气样流量计的进口端、所述催化气样吸收管的出口端与所述催化气样流量计的进口端、所述参比气样流量计和所述催化气样流量计的出口端均与所述气体缓冲瓶的进口端以及所述气体缓冲瓶的出口端与所述抽气泵的进口端之间分别通过中空管道密封连接；所述样气溶液罐上设有通气管，且通气管上设有阀门，所述样气溶液罐与所述气样进气流量计之间设有阀门，所述气体缓冲瓶上设有放空管，且放空管上也设有阀门；所述气体混合器的内部放置有惰性材料；所述恒温加热器的内部放置有催化剂反应池和参比反应池，所述气体混合器的出口端分别与催化剂反应池和参比反应池的进口端通过中空管道密封连接，催化剂反应池的出口端与催化气样吸收管的进口端通过中空管道密封连接，参比反应池的出口端与参比气样吸收管的进口端通过中空管道密封连接；所述催化剂反应池的内部放置有催化剂，所述参比反应池的内部放置有参比样品。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用自然空气作为空气源、用含有样气的溶液作为样气源，通过并行双路系统，用空白或参比催化剂作为对比，以测量催化剂对样气的催化降解效果，具有结构简单、价格低廉、使用方便的特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、空气进气流量计；101、空气进气调节旋钮；2、气样进气流量计；21、气样进气调节旋钮；3、气体混合器；31、惰性材料；4、样气溶液罐；41、通气管；42、阀门；5、参比气样吸收管；6、催化气样吸收管；7、参比气样流量计；71、参比气样调节阀；8、催化气样流量计；81、催化气样调节阀；9、气体缓冲瓶；91、放空管；10、抽气泵；11、恒温加热器；111、催化剂反应池；112、催化剂；113、参比反应池；114、参比样品。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供以下技术方案：一种简易气体降解催化剂的评价设备，包括空气进气流量计1、气样进气流量计2、气体混合器3、样气溶液罐4、参比气样吸收管5、催化气样吸收管6、参比气样流量计7、催化气样流量计8、气体缓冲瓶9、抽气泵10和恒温加热器11，其中，样气溶液罐4的出口端与气样进气流量计2的进口端连接，气样进气流量计2的出口端和空气进气流量计1的出口端均与气体混合器3的进口端连接，气体混合器3的出口端与恒温加热器11的进口端连接，恒温加热器11的出口端分别与参比气样吸收管5和催化气样吸收管6的进口端连接，参比气样吸收管5的出口端与参比气样流量计7的进口端连接，催化气样吸收管6的出口端与催化气样流量计8的进口端连接，参比气样流量计7和催化气样流量计8的出口端均与气体缓冲瓶9的进口端连接，气体缓冲瓶9的出口端与抽气泵10的进口端连接。

进一步地，样气溶液罐4的出口端与气样进气流量计2的进口端、气样进气流量计2的出口端和空气进气流量计1的出口端均与气体混合器3的进口端、气体混合器3的出口端与恒温加热器11的进口端、恒温加热器11的出口端分别与参比气样吸收管5和催化气样吸收管6的进口端、参比气样吸收管5的出口端与参比气样流量计7的进口端、催化气样吸收管6的出口端与催化气样流量计8的进口端、参比气样流量计7和催化气样流量计8的出口端均与气体缓冲瓶9的进口端以及气体缓冲瓶9的出口端与抽气泵10的进口端之间分别通过中空管道密封连接，中空管道与各个端口之间通过橡胶管紧密连接，从而实现密封连接。

进一步地，样气溶液罐4上设有通气管41，且通气管41上设有阀门，样气溶液罐4与气样进气流量计2之间设有阀门42，气体缓冲瓶9上设有放空管91，且放空管91上也设有阀门。

进一步地，气体混合器3的内部放置有惰性材料31，本实用新型中惰性材料31采用玻璃纤维。

进一步地，恒温加热器11的内部放置有催化剂反应池111和参比反应池113，气体混合器3的出口端分别与催化剂反应池111和参比反应池113的进口端通过中空管道密封连接，催化剂反应池111的出口端与催化气样吸收管6的进口端通过中空管道密封连接，参比反应池113的出口端与参比气样吸收管5的进口端通过中空管道密封连接。

进一步地，催化剂反应池111的内部放置有催化剂112，参比反应池113的内部放置有参比样品114，本实用新型中的催化剂112为待评价的催化剂，参比样品114为已知催化能力的催化剂或者空气。

进一步地，本实用新型所述的简易气体降解催化剂的评价设备的实现方法，包括以下步骤：

(一)、在气体混合器3中放置有玻璃纤维之类的惰性材料31，将一定质量的催化剂112放入催化剂反应池111中，将与催化剂112相同质量的参比样品114放入参比反应池113中或者参比反应池113内部为空，将含有挥发性样气的溶液放入样气溶液罐4中；将相同浓度和相同体积的吸收液分别装入到参比气样吸收管5和催化气样吸收管6中，如图1的方式，通过中空管道进行密封连接；

(二)、打开恒温加热器11的加热系统，调节温度设定值，将恒温加热器11加热到设定的温度，恒温一定时间，使催化剂112和参比样品114(或者空的)也处于该设定的温度；

(三)、打开抽气泵10，将气体缓冲瓶9上的放空管91上的阀门关闭到一定程度，以确定系统中总的气体流量；

(四)、调节参比气样流量计7的参比气样调节阀71和催化气样流量计8的催化气样调节阀81，使两者的流量相同；

(五)、调节空气进气流量计1上的空气进气调节旋钮101，确定空气的流量；

(六)、打开样气溶液罐4上通气管41的阀门，打开连接管上的阀门42，调节气样进气流量计2上的气样进气调节旋钮21，控制样气进气流量为一个定值，使得样气的进样流量与空气的进样流量成为一定的比例，从而确定系统中，样气的恒定浓度；

(七)、在调节好的条件下抽气一定的时间后关闭阀门42，之后关闭其他的各处阀门，切断电源；

(八)、将参比气样吸收管5和催化气样吸收管6中的吸收液分别转移到其他的分析容器中，通过相应的分析手段分析吸收液中被吸收物的浓度，再经过计算，得出催化剂对该气体的催化降解效率。

本实用新型中各个气样流量计采用江苏美控仪表有限公司生产的MKLUXB型气体流量计；本实用新型中抽气泵采用东莞市海扬真空设备有限公司生产的XD-0020/220V型抽气泵；本实用新型中恒温加热器采用深圳市广迈仪器设备有限公司生产的GM-101-0A(S)型恒温加热器。

实施例1

NH3气催化降解的测定：

(一)、在气体混合器3中放置有玻璃纤维之类的惰性材料31，将20.0g的自己合成的催化剂放入催化剂反应池111中，参比反应池113为空白(不加东西)，将10％的氨水溶液放入样气溶液罐4中；将将50.0mL，0.5000mol/L的硼酸溶液作为吸收液分别装入到参比气样吸收管5和催化气样吸收管6中，如图1的方式，通过中空管道进行密封连接；

(二)、打开恒温加热器11的加热系统，调节温度设定为80℃，将恒温加热器11加热到80℃，恒温20min，使加热体系和催化剂的温度都是80℃；

(三)、打开抽气泵10，将气体缓冲瓶9上的放空管91上的阀门关闭到一定程度，以确定系统中总的气体流量；

(四)、调节参比气样流量计7的参比气样调节阀71和催化气样流量计8的催化气样调节阀81，使两者的气体流速都是1.5L/min；

(五)、调节空气进气流量计1上的空气进气调节旋钮101，使空气的流速为2.5L/min；

(六)、打开样气溶液罐4上通气管41的阀门，打开连接管上的阀门42，调节气样进气流量计2上的气样进气调节旋钮21，控制样气进气流速为0.5L/min；

(七)、在此条件稳定的条件下，抽气工作30min，关闭阀门42，之后关闭其他的各处阀门，切断电源；

(八)、将参比气样吸收管5和催化气样吸收管6中的吸收液分别转移到250mL容量瓶中，用纳氏试剂分光光度法测量吸收液中NH3的浓度，再换算成气体中NH3的浓度。

结论是，催化剂催化降解后气体中NH3的浓度是0.278mg/L。空白气体中NH3的浓度是3.73mg/L，该合成的催化剂，在80℃下对NH3的催化降解率是92.5％。

实施例2

H2S气催化降解的测定：

(一)、在气体混合器3中放置有玻璃纤维之类的惰性材料31，将20.0g的自己合成的催化剂放入催化剂反应池111中，参比反应池113为空白(不加东西)，将20g FeS和500mL 2％的稀硫酸一起放入样气溶液罐4中；将将50.0mL硫酸镉吸收液分别装入到参比气样吸收管5和催化气样吸收管6中，如图1的方式，通过中空管道进行密封连接(硫酸镉吸收液按GB-T11742-89亚甲蓝分光光度法测定硫化氢的方法配置)；

(二)、打开恒温加热器11的加热系统，调节温度设定为80℃，将恒温加热器11加热到80℃，恒温20min，使加热体系和催化剂的温度都是80℃；

(三)、打开抽气泵10，将气体缓冲瓶9上的放空管91上的阀门关闭到一定程度，以确定系统中总的气体流量；

(四)、调节参比气样流量计7的参比气样调节阀71和催化气样流量计8的催化气样调节阀81，使两者的气体流速都是1.5L/min；

(五)、调节空气进气流量计1上的空气进气调节旋钮101，使空气的流速为2.5L/min；

(六)、打开样气溶液罐4上通气管41的阀门，打开连接管上的阀门42，调节气样进气流量计2上的气样进气调节旋钮21，控制样气进气流速为0.5L/min；

(七)、在此条件稳定的条件下，抽气工作30min，关闭阀门42，之后关闭其他的各处阀门，切断电源；

(八)、将参比气样吸收管5和催化气样吸收管6中的吸收液分别转移到250mL容量瓶中，用GB-T11742-89亚甲蓝分光光度法测定吸收液中硫化氢的含量。

结论是，催化剂催化降解后气体中H2S的浓度是6.38×10^-3mg/L。空白气体中H2S的浓度是93.2×10^-3mg/L，该合成的催化剂，在80℃下对H2S的催化降解率是93.2％。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。