一种光催化反应箱

1.本实用新型属于光催化反应技术领域，特别涉及一种光催化反应箱。


背景技术：

2.进入二十一世纪以来，能源短缺和环境污染逐渐成为人类所面临的焦点问题，各个国家都在探寻有效的应对措施。光催化技术能够利用光源照射将有机物分解，并制造出清洁能源，因此，光催化技术是应对能源和环境问题的有效技术手段之一。光催化技术的发展主要是高效光催化剂的制备和表征，然而目前用于光催化效率表征的设备并不多见。实验中取样往往采用手动取样，增加实验误差，影响实验数据的精准度，光源照射时取样对实验人员的健康产生一定负面影响。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种光催化反应箱，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种光催化反应箱，包括箱体、设置于箱体表面的控制单元和设置于箱体内的光源、光催化反应组件、隔板和比色皿；所述隔板为不透光材质，隔板将箱体内分为两部分，所述比色皿设置于隔板一侧，所述光源和光催化反应组件设置于隔板另一侧；所述光源设置于光催化反应组件上方；所述光催化反应组件包括设置于箱体底面的磁力搅拌器、设置于所述磁力搅拌器顶部的反应容器、以及设置于所述反应容器顶部的滤波片加装装置，所述反应容器侧壁分别设有进液管、出液管和取样管，所述取样管穿过隔板并且其端部设置于比色皿的上方，所述取样管设有电磁阀；所述控制单元包括控制器以及与控制器电连接的总开关旋钮、光源强度调节旋钮、反应时间设置旋钮、取样时间间隔设置旋钮和磁力搅拌器转速调节旋钮，所述控制器分别与光源、电磁阀和磁力搅拌器通过线路连接。
6.设置反应时间和取样间隔时间，通过控制器控制电磁阀在预设的时间启动，反应溶液通过取样管导入比色皿中，从而实现自动取样，相较于人工取样，取样时间更为精准，每次取样的溶液总量一致，有效减少取样产生的误差。
7.进一步的，所述反应容器还设有温控装置和ph计，所述温控装置和ph计分别与控制器通过线路连接，所述控制器还连接有设置于箱体表面的温度调节旋钮，温控装置能够为反应容器加热，并保证反应容器内处于恒温状态，减小温度变化对实验结果的影响，ph计用于监测反应容器内的ph值。
8.进一步的，所述箱体内设置有取样台，所述比色皿设置于取样台上，所述取样台呈矩形，并且取样台两组相对侧壁的底面均设置齿条，所述齿条的齿面向下，两组齿条的齿的尺寸不同，每组齿条均设有与齿条啮合的齿轮，每组齿轮均通过连杆连接，所述两组齿轮的连杆相互垂直且处于不同高度，两组齿轮分别连接有驱动电机，每组齿轮两端分别设置有支撑杆，所述支撑杆与箱体底面滑动连接。
9.取样台下方设置的齿轮带动取样台移动，从而将取样台上方设置的比色皿移动至取样管下方，无需人工更换比色皿，有效避免光源照射对实验人员健康的损害，同时真正实现自动化取样，提升光催化反应箱的自动化程度。
10.进一步的，所述驱动电机与控制器线路连接，所述箱体表面设置取样台开关旋钮，所述取样台开关旋钮与控制器电连接。
11.进一步的，所述支撑杆底部设有滑轮，所述箱体底部设有与滑轮适配的凹槽，所述凹槽的方向与连杆的方向一致。滑轮在凹槽内滑动，一方面能够固定支撑杆，另一方面凹槽方向与连杆方向一致，从而保证取样台的稳定移动。
12.进一步的，所述取样台顶面设有凹槽，所述比色皿设置于凹槽中。有效避免比色皿在取样台移动过程中倾倒，保证实验的顺利进行。
13.进一步的，所述光源设置于箱体侧壁的上部，所述光源外套设有透光罩，所述透光罩呈正方体，透光罩的一侧面通过传动件连接有旋转电机，与该侧面相连的其他侧面分别设置为可见光面、模拟太阳光面和紫外光面，所述透光罩外套设有遮光罩，所述遮光罩与透光罩之间留有供透光罩转动的间隙，所述遮光罩底面呈透明材质，其余各面均为非透光材质。
14.通过旋转电机带动透光罩转动并变换光源底部的透光罩的光面，同时遮光罩仅光源底部的侧面为透光材质，其余各面均为非透光材质，从而使射入光催化反应组件的光源调节非常便捷，自动化程度高。
15.进一步的，所述旋转电机与控制器通过线路连接，所述箱体表面设有光源选择旋钮，所述光源选择旋钮与控制器通过线路连接。
16.进一步的，所述箱体表面设有显示屏，所述显示屏通过线路与控制器连接，显示屏便于设置反应相关条件参数，同时能够直观呈现反应过程中的数据变化，并且便于实时数据的采集。
17.相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型具有以下有益效果：
18.1.本实用新型提出一种光催化反应箱，结构合理，设计巧妙，自动化程度高。
19.2.取样管设置有电磁阀，通过控制器控制取样间隔时间，从而实现精准取样，有效避免试验误差。
20.3.取样台通过齿轮和齿条的啮合，由双电机驱动，使得取样台平稳移动，配合电磁阀进行精准取样，实现自动化取样，无需人工更换比色皿，有效提升实验效率和实验结果的准确性。
21.4.通过透光罩的旋转，实现光源的自由切换，减少实验人员的工作量，并提升实验效率。
22.5.显示屏一方面便于实验前实验条件的设定，另一方面便于实验数据的实时记录。
附图说明
23.图1是本实用新型实施例的一种光催化反应箱的内部结构示意图。
24.图2是本实用新型实施例的取样台的结构示意图。
25.图3是本实用新型实施例的齿轮驱动装置的结构示意图。
26.图4是本实用新型实施例的取样台设置于齿轮驱动装置上的俯视结构示意图。
27.图5是本实用新型实施例的光源转换装置的结构示意图。
28.图中：1-箱体；11-凹槽；2-隔板；3-光催化反应组件；31-磁力搅拌器；32-反应容器；33-滤波片加装装置；34-出液管；35-进液管；36-取样管；37-电磁阀；4-光源；5-比色皿；6-取样台；61-凹槽；62-齿条；7-显示屏；8-齿轮驱动装置；81-齿轮；82-连杆；83-支撑杆；84-滑轮；85-电机；9-光源转换装置；91-透光罩；92-遮光罩。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
30.参照图1，一种光催化反应箱，包括箱体1，设置于箱体1表面的控制单元，以及设置于箱体1内的光源4、光催化反应组件3、隔板2和比色皿5；隔板2垂直箱体1底面，并将箱体1竖向分为两部分，其中比色皿5设置于隔板2的一侧，光源4和光催化反应组件3设置于隔板2的另一侧，隔板2采用非透光材质；光源4可采用紫外光、可见光或模拟太阳光等；光源4下方设置光催化反应组件3，光催化反应组件3包括磁力搅拌器31、反应容器32、滤波片加装装置33，磁力搅拌器31设置于箱体1内底面，反应容器32设置于磁力搅拌器31顶部，反应容器32侧壁设有进液管35和出液管34，并且进液管35和出液管34分别与箱体1外部连通，进液管35用于将外部待实验的反应溶液导入，出液管34用于导出反应后的废液，为了使反应溶液的导入和导出更为便捷，将进液管35设置于反应容器32侧壁的上部，出液管34设置于反应容器32侧壁的下部，反应容器32的侧壁底部还设有取样管36，取样管36穿过隔板2设置于比色皿5上方，取样管36上设有电磁阀37，反应容器32中的溶液通过取样管导入比色皿5中，由于隔板2采用不透光材质，从而保证比色皿5中的反应溶液不受光照影响；反应容器32顶部设置滤波片加装装置33，滤波片加装装置33内设置有滤波片，反应容器32上还设有用于监测酸碱度的ph计和温控装置，温控装置不仅能够监测反应温度，而且还具有加热功能，保证实验的顺利进行；控制单元包括控制旋钮和控制器，控制器分别与磁力搅拌器、光源、电磁阀和温控装置电连接，控制旋钮包括电源总开关旋钮、反应时间设置旋钮、取样间隔时间设置旋钮、光源强度调节旋钮、反应温度调节旋钮和磁力搅拌器转速调节旋钮，通过控制旋钮设置反应条件、反应时间和取样时间间隔，从而达到精准实验和取样的实验效果，有效减少人为操作产生的误差，保证实验结果的准确性。
31.为了实现取样自动化，参照图2和图4，将比色皿5设置于取样台6上，由于需要在不同反应阶段取样，因此需要设置多个比色皿6，将多个比色皿5均匀设置于取样台6上，优选的，取样台6顶部均匀设置凹槽61，比色皿5放置于凹槽61内；取样台6整体呈矩形，取样台6的两组对侧侧壁底部均设有向下的齿条62，两组齿条62上的齿的尺寸不同，取样台6下设有齿轮驱动装置8(参照图3)，具体包括分别与两组齿条适配的两组齿轮，每组齿轮分别与对应的齿条啮合，每组齿轮均包括通过连杆82连接的两个齿轮81，每组齿轮的一端连接有驱动电机85，两侧齿轮的两端均连接有支撑杆83，支撑杆83底部设有滑轮84，箱体1底部设有与滑轮84适配的凹槽11，凹槽11与连杆82方向相同，箱体1底部的凹槽11一方面用于供滑轮84滑动，另一方面用于限制滑轮84的移动方向，当一组齿轮转动带动取样台6移动时，另一
组齿轮随取样台6沿凹槽11内移动，两组齿轮对应的驱动电机85分别与控制器电连接，控制器根据取样时间间隔控制驱动电机85转动，将比色皿5移动至取样管36下方，取样结束后，将下一比色皿5移动至取样管36下方，从而实现实验的自动取样，无需人工取样，有效降低实验误差。
32.为了提升实验效率和光催化反应箱的自动化程度，参照图5，光源4上设置光源转换装置9，具体包括透光罩91、遮光罩92和转动电机，光源4采用氙光灯，氙光灯设置于箱体1侧壁上部，透光罩91套设于氙光灯上，并且旋转电机通过传动件与透光罩91连接，透光罩91呈正方体，与传动件连接的侧面相邻的三个侧面分别为可见光面、模拟太阳光面和紫外光面，通过旋转电机的转动带动透光罩91转动，从而转换穿过透光罩91底面射向光催化反应组件3的光，满足不同实验对光源类型的需要，以及同一实验介质不同光源的横向对比实验；为了保证射向光催化反应组件3的光的稳定性，在透光罩91外套设遮光罩92，遮光罩92呈正方体设置，遮光罩92与透光罩91间留有供透光罩91转动的间隙，并且遮光罩92位于氙光灯下方的底壁为透明材质，优选透明石英玻璃，遮光罩92其余各面均涂有反光材料，从而确保实验的准确性。旋转电机通过线路与控制器连接，箱体1表面设有与控制器电连接的光源选择旋钮，从而实现自动化便捷操作。
33.为了能够直观展示光催化反应过程中的数据变化，例如温度变化、ph值变化、设置的取样时间间隔等信息，箱体1表面设置与控制器连接的显示屏7，通过显示屏显示相关实验数据，便于记录反应数据的变动，以及实验数据的实时采集。
34.工作原理：
35.使用时，反应溶液通过进液管导入反应容器中，待溶液加装完毕后，打开总开关，显示屏显示此时反应容器内的温度和酸碱度，启动并调节磁力搅拌器的转速，磁力搅拌器开始工作，设置反应时间和取样间隔时间，同时选择光源并设置光照强度，开启取样设备开关，取样台将比色皿设置于取样管出口处，光催化反应开始，间隔一定的时间，电磁阀开启反应容器内的反应溶液通过取样管流入比色皿中，取样完成后电磁阀关闭，此时齿轮驱动装置带动取样台移动将下一个比色皿设置于取样管下方等待下次取样，依次完成实验，温控装置保证反应容器内的温度稳定，ph计监测反应过程中的ph值的变化。
36.本实用新型提供了一种光催化反应箱，控制器控制设置于取样管上的电磁阀实现固定间隔时间取样，从而避免手动取样过程中取样时间和取样溶液容量的不准确性，减少实验误差，控制器控制齿轮驱动装置带动取样台移动，从而将相应的比色皿设置于取样管下方，实现取样自动化，有效避免实验过程人工取样时光照对实验人员健康的损害，通过光源转换装置实现自动调节光源，有效提升实验效率。本实用新型自动化程度和实验效率高，并且取得的实验数据准确。
37.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。