CN102590439B - 光催化气体降解率检测装置及其检测方法 - Google Patents
光催化气体降解率检测装置及其检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种光催化气体降解率检测装置及其检测方法，该装置包括完全密封的检测箱，所述检测箱顶部有可开启的透明箱盖，检测箱侧壁设有自密封电缆接口、进气阀与气压平衡阀，检测箱内部设有多功能支架，多功能支架顶部固定有气体检测器和紫外灯，气体检测器下方的多功能支架上滑动连接有可升降样品台，多功能支架一侧固定有对流风机；气体检测器由传输电缆经自密封电缆接口与检测箱外部的计算机相连。本发明的光催化气体降解检测系统与方法检测范围广、测量精度高、结果重复性好、可获得连续平滑的气体含量与时间的变化曲线，适用于检测光催化作用对气体的降解过程，准确便利的评价光触媒产品对气体的降解能力。
Description
技术领域
本发明涉及光触媒技术领域，特别是一种对光触媒空气净化产品气体降解能力的检测装置及检测方法。
背景技术
随着社会经济的发展，快速发展的工业、急剧膨胀的人口，以及日趋严重的各种污染，使人们赖以生存的环境不断恶化。空气品质下降所导致的大量“病态建筑”，以及患“建筑病综合症”（Sick Building Syndrome）、“大楼并发症”（Building Related Illness）和“多种化学物过敏症”（Multi-chemical Sensitivity）的人数不断增大。人们发现由于新型建筑材料特别是化学合成建材被广泛使用, 高档家具、家用电器纷纷进入家庭和办公室，香料、化妆品、杀虫剂和洗涤剂等成为了人们生活中必不可少的用品，导致空气中有害物质无论从种类上或数量上都不断增加。这些物质大都具有致癌、致畸、致突变毒性，其中有十几种还被列入美国国家环境保护局（EPA）和我国国家环境保护总局确定的优先监测物质名录。另外，空气恶化还给各种有害细菌、病毒的生存和繁衍提供了空间，同时也为它们的变异与快速繁殖创造了有利条件。有害细菌可引起的许多疾病，己严重危害到人们的身心健康。
光触媒技术是近10年来蓬勃发展的一项污染处理技术，它能利用光能将空气中的有害物质（如甲醛、氮氧化合物、氨气、细菌病毒等）直接降解为无害的二氧化碳和水。目前，市场上各种光触媒空气净化产品（如喷雾、涂料、饰品等）品种繁多，但降解能力良莠不齐。其主要原因是缺乏统一有效的气体降解检测手段和方法，导致无法制定相应的国家或行业标准来规范市场。传统采用泵吸式气体检测仪进行气体降解检测的方法是由电源带动气泵对待测区域的气体进行抽气采样，然后将样气送入仪表进行检测。该方法不仅操作不便、系统误差较大，也无法对气体的降解过程进行连续检测。因此，发明一种专用于对光催化气体降解的检测装置和方法是十分必要的。
发明内容
本发明提供一种光催化气体降解率检测装置及其检测方法，要解决现有光触媒空气净化产品缺乏气体降解能力检测装置和检测方法，造成产品质量难于保证的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
这种光催化气体降解率检测装置，包括完全密封的检测箱，所述检测箱顶部有可开启的透明箱盖，检测箱侧壁设有自密封电缆接口、进气阀与气压平衡阀，检测箱内部设有多功能支架，多功能支架顶部固定有气体检测器和紫外灯，气体检测器下方的多功能支架上滑动连接有用于放置待测样品的可升降样品台，多功能支架一侧固定有对流风机，对流风机的出风口朝向可升降样品台上方；
所述紫外灯和对流风机的电源线分别经自密封电缆接口与检测箱外部的电源连接；
所述气体检测器由传输电缆经自密封电缆接口与检测箱外部的计算机相连。
所述检测箱为不锈钢材质。
所述透明箱盖与检测箱之间由双层O型密封圈密封并用螺栓固定。
所述气体检测器为连续式在线气体含量检测器，测量范围为0～10ppm，精度为0.01ppm，反应时间<10s。
所述可升降样品台上的待测样品与紫外灯的垂直距离为0～20cm。
所述多功能支架的主体是由立柱、横杆和纵杆连接成的矩形框架结构，框架顶面两横杆之间连接有中间连杆，气体检测器的感应器朝下固定于中间连杆中部，紫外灯在气体检测器的两侧各设有一个，紫外灯的两端由灯架与横杆固定连接；中间连杆两端分别竖直向下连接有一条轨道，可升降样品台滑动连接于轨道上；对流风机固定于框架顶面一侧纵杆上。
所述轨道上竖向间隔分布有螺栓孔，可升降样品台的两侧边缘处各连接有一滑套，滑套套于轨道上并由螺栓穿过螺栓孔与轨道固定。
所述气体检测器和对流风机由螺栓与多功能支架固定，或由挂件与多功能支架连接。
这种光催化气体降解率检测装置的检测方法，检测步骤如下：
步骤一，打开检测箱顶部的透明箱盖，将待测样品固定在可升降样品台上，使待测样品保持水平，通过可升降样品台上下滑动调节待测样品与紫外灯之间的距离；
步骤二，将气体检测器固定在多功能支架上，传输电缆经自密封电缆接口与检测箱外部的计算机相连；
步骤三，关闭检测箱顶部的透明箱盖，使检测箱完全密封；
步骤四，开启进气阀与气压平衡阀，同时打开对流风机，将待测气体通入检测箱，观察气体检测器的读数，气体达到检测所需浓度后，关闭进气阀与气压平衡阀；
步骤五，静置半个小时，待检测器读数稳定后，打开紫外灯直至检测结束，在整个光催化过程中气体含量值由计算机所设定的时间间隔自动记录，并由计算机绘制出气体含量随时间的变化曲线，当气体浓度值下降至0.00ppm时，检测过程结束。
所述待测气体为甲醛、丙酮、NOx、NH3或SO2；待测样品为光触媒涂料、瓷砖、玻璃、塑料制品或织物。
本发明的有益效果如下：
本发明的检测箱为完全密封结构，透明箱盖与检测箱连接处由两道同心密封圈密封并用螺栓固定，可使整个降解过程在完全密闭的环境中进行，减小系统误差。检测箱顶部有可开启的透明箱盖，以方便查看箱内情况。检测箱内设有多功能支架，可方便气体检测器、紫外灯、风机和可升降样品台的安装。可升降样品台可沿轨道上下滑动，从而调节待测样品与光源的直接距离，配合调整紫外光的发射功率，可以模拟实际使用条件中，不同光强条件下试样对有害气体的降解能力。对流风机可以在检测箱内形成气流，通过待测样品表面，模拟待测样品的实际工作环境，并且使得检测箱内各处的气体浓度保持一致。气体检测器通过电缆与计算机相连，通过相应的软件可按照设定间隔记录每一时刻气体含量，评价光催化过程对气体的降解能力。
本发明的检测装置独创性地引入了在线连续检测的设计理念，并在完全密闭的空间内检测光催化降解过程。与传统泵吸式气体检测方式相比，本发明具有系统误差小、灵敏度高、响应速度快、结构简单、操作方便等优点，并且所得气体含量数据可通过计算机自动记录，气体含量变化曲线可及时生成。
本发明的光催化气体降解检测系统与方法检测范围广、测量精度高、结果重复性好、可获得连续平滑的气体含量与时间的变化曲线，适用于检测光催化作用对气体的降解过程，准确便利的评价光触媒产品对气体的降解能力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图１是本发明的结构示意图。
图2是S1-4检测过程中甲醛的含量随时间的变化曲线图。
附图标记：1－检测箱、2－透明箱盖、3－多功能支架、3.1-立柱、3.2-横杆、3.3-纵杆、3.4中间连杆、3.5-轨道、3.6-螺栓孔、4－气体检测器、5－紫外灯、6－可升降样品台、6.1-滑套、7－对流风机、8－自密封电缆接口、9－进气阀、10－气压平衡阀、11-电源线、12-传输电缆、13-计算机、14-O型密封圈、15-螺栓、16-灯架。
具体实施方式
实施例参见图1所示，这种光催化气体降解率检测装置，包括完全密封的检测箱1，检测箱1为尺寸为800mm×800mm×800mm的立方体，采用不锈钢材质。检测箱1顶部有可开启的透明箱盖2，透明箱盖2与检测箱1之间由双层O型密封圈14密封并用螺栓15固定。检测箱侧壁设有自密封电缆接口8、进气阀9与气压平衡阀10。检测箱1内部设有多功能支架3。多功能支架3的主体是由立柱3.1、横杆3.2和纵杆3.3连接成的矩形框架结构。框架顶面两横杆3.2之间连接有中间连杆3.4，气体检测器4的感应器朝下固定于中间连杆3.4中部。气体检测器4为连续式在线气体含量检测器，测量范围为0-10ppm，精度为0.01ppm，反应时间<10s。气体检测器4由传输电缆12经自密封电缆接口8与检测箱1外部的计算机13相连。紫外灯5在气体检测器4的两侧各设有一个，紫外灯5的两端由灯架16与横杆3.2固定连接。气体检测器4下方的多功能支架3上滑动连接有用于放置待测样品的可升降样品台6，中间连杆3.4两端分别竖直向下连接有一条轨道3.5，轨道3.5上竖向间隔分布有螺栓孔3.6，可升降样品台6的两侧边缘处各连接有一滑套6.1，滑套套于轨道3.5上并由螺栓穿过螺栓孔3.6与轨道固定。可升降样品台6上的待测样品与紫外灯5的垂直距离为0～20cm。对流风机7由螺栓固定于框架顶面一侧纵杆3.3上，对流风机7的出风口朝向可升降样品台6上方。紫外灯5和对流风机7的电源线11分别经自密封电缆接口8与检测箱1外部的电源连接。
这种光催化气体降解率检测装置的检测方法，检测步骤如下：
步骤一，打开检测箱1顶部的透明箱盖2，将待测样品固定在可升降样品台6上，使待测样品保持水平，通过可升降样品台6上下滑动调节待测样品与紫外灯5之间的距离；
步骤二，将气体检测器4固定在多功能支架3上，传输电缆12经自密封电缆接口8与检测箱1外部的计算机13相连；
步骤三，关闭检测箱顶部的透明箱盖2，使检测箱完全密封；
步骤四，开启进气阀9与气压平衡阀10，同时打开对流风机7，将待测气体通入检测箱1，观察气体检测器4的读数，气体达到检测所需浓度后，关闭进气阀9与气压平衡阀10；
步骤五，静置半个小时，待检测器读数稳定后，打开紫外灯5直至检测结束，在整个光催化过程中气体含量值由计算机13所设定的时间间隔自动记录，并由计算机13绘制出气体含量随时间的变化曲线，当气体浓度值下降至0.00ppm时，检测过程结束。
所述待测气体为甲醛、丙酮、NOx、NH3或SO2；待测样品为光触媒涂料、瓷砖、玻璃、塑料制品或织物。
参见图2所示，下面以光触媒涂料对空气中甲醛的降解过程检测为实例对本发明的检测装置与方法做进一步说明。
将光触媒涂料配方G1、G2、G3、G4（其中光触媒物质的含量分别为10%、15%、18%、20%）样品，采用高压无气喷涂于尺寸为160mm×160mm的纤维水泥石棉板上，涂层厚度约为160μm，漆膜干燥后作为待测样板S1、S2、S3、S4。打开检测箱顶部的透明箱盖，将待测样板S1放在可升降样品台的正中间，调节待测样板与紫外灯之间的距离。连接好气体检测器电源与传输电缆，密闭箱盖，打开对流风机。开启进气阀，通入甲醛蒸汽，同时开启气压平衡阀，待检测器显示的甲醛浓度超过2.00ppm后，同时关闭进气阀与气压平衡阀。静置半小时，待甲醛浓度值稳定后，开启功率为8w的紫外灯，开始光催化反应。同时打开计算机的软件的记录功能，每间隔5s记录一次甲醛气体浓度，浓度值下降至0.00ppm时，结束检测过程。
Claims (9)
1. 一种光催化气体降解率检测装置，包括完全密封的检测箱（1），其特征在于：所述检测箱（1）顶部有可开启的透明箱盖（2），检测箱侧壁设有自密封电缆接口（8）、进气阀（9）与气压平衡阀（10），检测箱（1）内部设有多功能支架（3），多功能支架（3）顶部固定有气体检测器（4）和紫外灯（5），气体检测器（4）下方的多功能支架（3）上滑动连接有用于放置待测样品的可升降样品台（6），多功能支架（3）一侧固定有对流风机（7），对流风机（7）的出风口朝向可升降样品台（6）上方；
所述紫外灯（5）和对流风机（7）的电源线（11）分别经自密封电缆接口（8）与检测箱（1）外部的电源连接；
所述气体检测器（4）由传输电缆（12）经自密封电缆接口（8）与检测箱（1）外部的计算机（13）相连；
所述多功能支架（3）的主体是由立柱（3.1）、横杆（3.2）和纵杆（3.3）连接成的矩形框架结构，框架顶面两横杆（3.2）之间连接有中间连杆（3.4），气体检测器（4）的感应器朝下固定于中间连杆（3.4）中部，紫外灯（5）在气体检测器（4）的两侧各设有一个，紫外灯（5）的两端由灯架（16）与横杆（3.2）固定连接；中间连杆（3.4）两端分别竖直向下连接有一条轨道（3.5），可升降样品台（6）滑动连接于轨道（3.5）上；对流风机（7）固定于框架顶面一侧纵杆（3.3）上。
2. 根据权利要求1 所述的光催化气体降解率检测装置，其特征在于：所述检测箱（1）为不锈钢材质。
3. 根据权利要求1 所述的光催化气体降解率检测装置，其特征在于：所述透明箱盖（2）与检测箱（1）之间由双层O 型密封圈（14）密封并用螺栓（15）固定。
4. 根据权利要求1 所述的光催化气体降解率检测装置，其特征在于：所述气体检测器（4）为连续式在线气体含量检测器，测量范围为0 ～ 10ppm， 精度为0.01ppm，反应时间<10s。
5. 根据权利要求1 所述的光催化气体降解率检测装置，其特征在于：所述可升降样品台（6）上的待测样品与紫外灯（5）的垂直距离为0 ～ 20cm。
6. 根据权利要求1 所述的光催化气体降解率检测装置，其特征在于：所述轨道（3.5）上竖向间隔分布有螺栓孔（3.6），可升降样品台（6）的两侧边缘处各连接有一滑套（6.1），滑套套于轨道（3.5）上并由螺栓穿过螺栓孔（3.6）与轨道固定。
7. 根据权利要求1 所述的光催化气体降解率检测装置，其特征在于：所述气体检测器（4）和对流风机（7）由螺栓与多功能支架（3）固定，或由挂件与多功能支架（3）连接。
8. 一种应用权利要求1 ～ 7中任意一项所述光催化气体降解率装置进行光催化气体降解率检测方法，其特征在于检测步骤如下：
步骤一，打开检测箱（1）顶部的透明箱盖（2），将待测样品固定在可升降样品台（6）上，使待测样品保持水平，通过可升降样品台（6）上下滑动调节待测样品与紫外灯（5）之间的距离；
步骤二，将气体检测器（4）固定在多功能支架（3）上，传输电缆（12）经自密封电缆接口（8）与检测箱（1）外部的计算机（13）相连；
步骤三，关闭检测箱顶部的透明箱盖（2），使检测箱完全密封；
步骤四，开启进气阀（9）与气压平衡阀（10），同时打开对流风机（7），将待测气体通入检测箱（1），观察气体检测器（4）的读数，气体达到检测所需浓度后，关闭进气阀（9）与气压平衡阀（10）；
步骤五，静置半个小时，待检测器（4）的读数稳定后，打开紫外灯（5）直至检测结束，在整个光催化过程中气体含量值由计算机（13）所设定的时间间隔自动记录，并由计算机（13）绘制出气体含量随时间的变化曲线，当气体浓度值下降至0.00ppm 时，检测过程结束。
9. 根据权利要求8所述的光催化气体降解率装置进行光催化气体降解率检测方法，其特征在于：所述待测气体为甲醛、丙酮、NOx、NH3 或SO2 ；待测样品为光触媒涂料、瓷砖、玻璃、塑料制品或织物。
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