CN106053710A - 气相污染物光催化在线检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种气相污染物光催化在线检测装置及检测方法，所述检测装置包括空气储气罐和污染气体储气罐，所述空气储气罐由一管道直接连接混气罐、同时由另一管道经装有水的密闭容器后连接混气罐，所述污染气体储气罐连接混气罐，所述混气罐与光催化反应器相连，所述光催化反应器与污染气体检测器相连；所述检测方法为：空气与污染气体在混气罐中混合后进入光催化反应器中反应，反应后气体进入污染气体检测器中，获得污染气体浓度，实现对流动体系下的污染气体浓度的实时检测。本申请解决了光催化降解离线装置无法模拟真实应用环境，人工取样周期长、数据少、耗时耗力、可靠性低的问题，可以实时地对气相光催化过程中的污染气体进行监测。
Description
技术领域
本申请属于光催化污染气体降解和检测技术领域，具体地说，涉及一种气相污染物光催化在线检测装置，还涉及一种气相污染物光催化在线检测方法。
背景技术
随着光催化技术的发展，光催化材料在环境领域的应用也越来越受到人们的广泛关注。光催化在环境领域的应用目前研究最多的主要是针对水中的污染物和空气中的污染气体两个方向。但是作为一种新型的环保性材料，要应用到生产实践中首先要解决的即是运用可靠地有效的手段对材料性能进行评价测试。目前，针对光催化材料在环境领域的评价手段还非常有限，大多数还是存在于实验室阶段，并且都是离线的方式。如实验室中采用的染料降解装置，以及甲醛和甲苯等有机物的降解都是在密闭容器中完成的。将催化剂和污染物密封在密闭容器中进行光照，然后间隔一段时间取样进色谱中进行成分和含量分析，通过比较不同时间下降解物和生成物的浓度变化从而得出催化剂的活性信息。离线的密闭装置降解污染物不能真实地模拟真实的应用环境，而且取样周期长，耗费大量的时间和人工成本，并且人工取样数据少且不确定因素也将影响最终材料性能的可靠性。现实环境中污染物的降解一般是在流动的体系中进行的。如，室内空气中污染气体一直是在与室外的空气进行不断交换的动态平衡中。因此模拟实际应用中流动状态下的催化剂评价测试装置，并且解决人为手动取样周期长数据少的问题仍然是一项重要的课题。
发明内容
有鉴于此，本申请针对光催化降解离线装置无法模拟真实应用环境、人工取样周期长、数据少、可靠性低的问题，提供了一种气相污染物光催化在线检测装置，可以实现对流动体系下的污染气体浓度的实时检测。
为了解决上述技术问题，本申请公开了一种气相污染物光催化在线检测装置，包括空气储气罐和污染气体储气罐，所述空气储气罐由一管道直接连接混气罐、同时由另一管道经装有水的密闭容器后连接混气罐，所述污染气体储气罐连接混气罐，所述混气罐与光催化反应器相连，所述光催化反应器与污染气体检测器相连。
进一步地，所述光催化反应器包括：光催化剂，所述光催化剂平铺在所述光催化反应器的器皿中；滤波片，所述滤波片放在所述光催化反应器上方；光源，所述光源在所述滤波片上方。
进一步地，所述污染气体储气罐为氮氧化物储气罐或一氧化碳储气罐。
进一步地，还包括：温湿度传感器，所述温湿度传感器放在所述光催化反应器中。
进一步地，还包括：流量计，所述流量计分别与所述空气储气罐和污染气体储气罐连接。
进一步地，还包括：尾气处理装置，所述尾气处理装置与所述污染气体检测器相连。
进一步地，还包括：电脑，所述电脑分别与所述污染气体检测器和温湿度传感器相连。
本申请还公开了一种气相污染物光催化在线检测方法，包括以下步骤：
步骤1，空气从空气储气罐中流出来分为两路，一路直接进入混气罐、一路经装有水的密闭容器后进入混气罐，污染气体从污染气体储气罐中流出进入混气罐；
步骤2，空气与污染气体在混气罐中混匀后进入光催化反应器中与光催化剂反应；
步骤3，反应后的气体由光催化反应器进入污染气体检测器，污染气体检测器对污染气体进行分析，获得污染气体浓度。
进一步地，还包括：步骤4，分析后的气体由污染气体检测器进入尾气处理装置进行处理，然后排放到大气中。
进一步地，通过流量计调节空气与污染气体的流量比例，通过流量计控制两路空气的比例从而控制进入光催化反应器中气体的湿度。
与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：
(1)本申请气相污染物光催化在线检测装置，包括空气储气罐和污染气体储气罐，所述空气储气罐由一管道直接连接混气罐、同时由另一管道经装有水的密闭容器后连接混气罐，所述污染气体储气罐连接混气罐，所述混气罐与光催化反应器相连，所述光催化反应器与污染气体检测器相连；空气与污染气体在混气罐中混合后进入光催化反应器中反应，反应后气体进入污染气体检测器中，获得污染气体浓度，实现对流动体系下的污染气体浓度的实时检测，从而解决了光催化降解离线装置无法模拟真实应用环境，人工取样周期长、数据少、耗时耗力、可靠性低的问题，可以实时地对气相光催化过程中的污染气体进行监测；
(2)该装置可以连续(每分钟或每小时)地对光催化降解产物进行实时监测和调控，得到可靠地实验数据，而且数据记录可以直接通过电脑下载，无需人工记录，操作简单、方便为光催化剂在降解气体污染物时的性能评价提供了可靠地分析手段。
当然，实施本申请的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本申请实施例气相污染物光催化在线检测装置的结构示意图；
图2是本申请另一实施例气相污染物光催化在线检测装置的结构示意图。
图中，1.空气储气罐，2.污染气体储气罐，2-1.氮氧化物储气罐，2-2.一氧化碳储气罐，3.装有水的密闭容器，4.混气罐，5.流量计，6.光源，7.光催化反应器，8.温湿度传感器，9.光催化剂，10.滤波片，11.污染气体检测器，12.尾气处理装置，13.电脑。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明气相污染物光催化在线检测装置，参见图1，包括空气储气罐1和污染气体储气罐2，所述空气储气罐1由一管道直接连接混气罐4、同时由另一管道经装有水的密闭容器3加湿后再连接混气罐4，所述污染气体储气罐2通过管道连接混气罐4，所述混气罐4通过管道与光催化反应器7的进气端相连，所述光催化反应器7的出气端通过管道与污染气体检测器11的进气端相连。
进一步地，所述光催化反应器7包括：光催化剂9，所述光催化剂9平铺在所述光催化反应器7的器皿中，这样可以接受较大面积的光照射；滤波片10，所述滤波片10放在所述光催化反应器7上方，如果反应需要全光谱或者紫外光也可以换成相应的滤波片；光源6，所述光源6在所述滤波片10上方，对光催化反应提供光照。
进一步地，所述污染气体储气罐2为氮氧化物储气罐或一氧化碳储气罐，根据目标降解气体的种类进行选择，具体地，氮氧化物储气罐中为NO和/或NO2气体，NO和/或NO2浓度为100ppm，一氧化碳储气罐中为CO气体，其浓度为1000ppm。
图2为本申请另一实施例的结构示意图，具体地，所述污染气体储气罐2包括氮氧化物储气罐2-1和一氧化碳储气罐2-2，所述氮氧化物储气罐2-1与一氧化碳储气罐2-2分别与混气罐4连接。此种结构的好处是无需根据目标降解气体的种类更换污染气体储气罐2，只需通过流量计控制氮氧化物储气罐2-1和一氧化碳储气罐2-2的流量开启或关闭，从而选择污染气体种类。
进一步地，还包括：温湿度传感器8，所述温湿度传感器8放在所述光催化反应器7中，对光催化反应器7中的温度和湿度进行实时检测。
进一步地，还包括：流量计5，所述流量计5分别与所述空气储气罐1和污染气体储气罐2连接；
具体地，空气储气罐1与混气罐4直接连接的管道上连接第一流量计、空气储气罐1与装有水的密闭容器3连接的管道上连接第二流量计，第一流量计和第二流量计对两路空气比例进行调节从而控制进入混气罐4中的气体湿度，进而实现对进入光催化反应器7中的气体湿度进行调节；
污染气体储气罐2与混气罐4连接的管道上连接第三流量计，第三流量计对进入混气罐4中氮氧化物气体或CO气体浓度进行调节，通过第一流量计、第二流量计、第三流量计对进入混气罐4中的空气与氮氧化物或CO气体的比例进行调节。
在图2所示的本申请实施例另一结构中，氮氧化物储气罐2-1与混气罐4连接的管道上连接第四流量计，第四流量计对进入混气罐4中的氮氧化物气体浓度进行调节；一氧化碳储气罐2-2与混气罐4连接的管道上连接第五流量计，第五流量计对进入混气罐4中的CO气体浓度进行调节。通过调节第四流量计和第五流量计选择进入混气罐4中的气体为氮氧化物气体或CO气体中的一种，通过第一流量计、第二流量计、第四流量计、第五流量计对进入混气罐4中的污染气体种类、以及氮氧化物或CO与空气的比例进行调节。
进一步地，还包括：尾气处理装置12，所述尾气处理装置12与所述污染气体检测器11的出气端相连，对分析完的气体进行处理后排到大气中。
具体地，尾气处理装置12可以是装有NaOH溶液的容器，通过NaOH溶液对残留污染气体进行吸附。
还包括：电脑13，所述电脑13分别与所述污染气体检测器11和温湿度传感器8相连，可以对数据进行下载和进一步分析处理。
气相污染物光催化在线检测方法，包括以下步骤：
步骤1，空气从空气储气罐1中经过减压阀流出来分为两路，一路直接进入混气罐4、另一路经装有水的密闭容器3加湿后进入混气罐4，通过流量计控制两路空气的比例从而控制进入光催化反应器7中气体的湿度，污染气体从污染气体储气罐2中经过减压阀流出进入混气罐4；
具体地，所述污染气体为氮氧化物气体或CO气体。
进一步地，通过流量计5的控制面板分别调节两路空气与污染气体的流速，根据实验需要调节两者的流量比例。
步骤2，空气与污染气体在混气罐4中混匀后进入光催化反应器7中与光催化剂9反应；
步骤3，反应后的气体由光催化反应器7进入污染气体检测器11，污染气体检测器11对污染气体进行实时分析，获得污染气体浓度，实现对流动体系下的污染气体浓度的实时检测。
污染气体检测器11可以同时检测NO和NO2的浓度，以及CO的浓度、并且可以间隔从每分钟到一小时不等进行取样分析。
进一步地，还包括：步骤4，分析后的气体由污染气体检测器11进入尾气处理装置12进行处理，然后排放到大气中。
进一步地，通过与污染气体检测器11连接的电脑13进行数据下载和进一步分析处理。
上述装置可以实时地对污染气体的浓度进行检测，并及时下载，无需人为取样进行分析，操作简单、数据充实可靠，可用于光催化材料对于污染气体的降解评价测试。
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定成分或方法。本领域技术人员应可理解，不同地区可能会用不同名词来称呼同一个成分。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分成分的方式。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.气相污染物光催化在线检测装置，其特征在于，包括空气储气罐(1)和污染气体储气罐(2)，所述空气储气罐(1)由一管道直接连接混气罐(4)、同时由另一管道经装有水的密闭容器(3)后连接混气罐(4)，所述污染气体储气罐(2)连接混气罐(4)，所述混气罐(4)与光催化反应器(7)相连，所述光催化反应器(7)与污染气体检测器(11)相连。
2.如权利要求1所述的气相污染物光催化在线检测装置，其特征在于，所述光催化反应器(7)包括：光催化剂(9)，所述光催化剂(9)平铺在所述光催化反应器(7)的器皿中；滤波片(10)，所述滤波片(10)放在所述光催化反应器(7)上方；光源(6)，所述光源(6)在所述滤波片(10)上方。
3.如权利要求1所述的气相污染物光催化在线检测装置，其特征在于，所述污染气体储气罐(2)为氮氧化物储气罐或一氧化碳储气罐。
4.如权利要求1所述的气相污染物光催化在线检测装置，其特征在于，还包括：温湿度传感器(8)，所述温湿度传感器(8)放在所述光催化反应器(7)中。
5.如权利要求1所述的气相污染物光催化在线检测装置，其特征在于，还包括：流量计(5)，所述流量计(5)分别与所述空气储气罐(1)和污染气体储气罐(2)连接。
6.如权利要求1所述的气相污染物光催化在线检测装置，其特征在于，还包括：尾气处理装置(12)，所述尾气处理装置(12)与所述污染气体检测器(11)相连。
7.如权利要求1所述的气相污染物光催化在线检测装置，其特征在于，还包括：电脑(13)，所述电脑(13)分别与所述污染气体检测器(11)和温湿度传感器(8)相连。
8.气相污染物光催化在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，空气从空气储气罐(1)中流出来分为两路，一路直接进入混气罐(4)、一路经装有水的密闭容器(3)后进入混气罐(4)，污染气体从污染气体储气罐(2)中流出进入混气罐(4)；
步骤2，空气与污染气体在混气罐(4)中混匀后进入光催化反应器(7)中与光催化剂(9)反应；
步骤3，反应后的气体由光催化反应器(7)进入污染气体检测器(11)，污染气体检测器(11)对污染气体进行分析，获得污染气体浓度。
9.如权利要求8所述的气相污染物光催化在线检测方法，其特征在于，还包括：步骤4，分析后的气体由污染气体检测器(11)进入尾气处理装置(12)进行处理，然后排放到大气中。
10.如权利要求8或9所述的气相污染物光催化在线检测方法，其特征在于，通过流量计(5)调节空气与污染气体的流量比例，通过流量计(5)控制两路空气的比例从而控制进入光催化反应器(7)中气体的湿度。
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