CN106986439A - 一种自动调节实验工况的臭氧化实验系统 - Google Patents

一种自动调节实验工况的臭氧化实验系统 Download PDF

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Abstract

一种自动调节实验工况的臭氧化实验系统，包括氮气瓶、氧气瓶、质量流量计、臭氧发生器、聚四氟乙烯二位三通电磁阀、空容器、反应容器、干燥管、臭氧分析仪、臭氧淬灭器、数据采集器和微电脑控制器。通过微电脑控制器调节二位三通电磁阀组开闭状态可实现预热、调气、前吹扫、熏气、后吹扫、待机、关机七种工况的切换；氧气经质量流量计调节流量后，输入臭氧发生器，产生的臭氧与一定流量的氮气混合，经干燥后输入臭氧分析仪，臭氧浓度搜集分析，并经由控制器调节臭氧浓度，通过调节二位三通电磁阀，将气体输入反应容器，并监测出气臭氧浓度，尾气通入臭氧淬灭器。本发明实现反应条件的自动化设置，适于水处理和土壤修复的臭氧化及催化臭氧化实验。

Description

一种自动调节实验工况的臭氧化实验系统
技术领域
本发明属于臭氧实验技术领域，涉及一种臭氧化实验系统，具体涉及一种自动调节实验工况的臭氧化实验系统，可用于水处理和土壤修复的臭氧化及催化臭氧化实验。
背景技术
臭氧具有较高的氧化还原点位，可以快速、高效地降解水和土壤中的有机污染物。在催化剂的作用下，臭氧还可分解产生氧化性更强并且没有选择性的羟基自由基，大大提升污染物降解效率，实现高级氧化。传统臭氧化实验过程繁琐，重现性差，频繁手动操作，耗时较长。
发明内容
为了解决目前臭氧化实验过程手动操作繁琐、耗时长、结果重现性和稳定性差等问题，本发明提供了一种臭氧化实验系统。
本发明采用的技术方案如下：
一种臭氧化实验系统，包括氮气瓶、氧气瓶、控制氮气流量的质量流量计(MFCN2)、控制氧气流量的质量流量计(MFCO2)、臭氧发生器、四个聚四氟乙烯二位三通电磁阀(V1、V2、V3、V3’)、空容器、反应容器、干燥管、臭氧分析仪、臭氧淬灭器、数据采集器和微电脑控制器，各部件之间通过聚四氟乙烯管连接。
氧气经控制氧气流量的质量流量计(MFCO2)，输入臭氧发生器制备臭氧，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1，与经控制氮气流量的质量流量计(MFCN2)后的氮气混合，进入聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2；尾气经空容器后进入聚四氟乙烯二位三通电磁阀V3’，输入臭氧淬灭器。臭氧经干燥管，输入臭氧分析仪。
数据采集器采集臭氧分析仪中的臭氧浓度信号并输入微电脑控制器，微电脑控制器输送流量调节信号分别至控制氮气流量的质量流量计(MFCN2)、控制氧气流量的质量流量计(MFCO2)，实时调节氧气和氮气的流量控制臭氧浓度至设定数值。
四个聚四氟乙烯二位三通电磁阀(V1、V2、V3、V3’)，1-2通道断电条件下常开，1-3通道断电条件下常闭。通过微电脑控制器自动切换聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1、V2、V3和V3’的通电和断电状态。
本发明可通过微电脑控制器实现预设臭氧浓度的自动调节，并可实现预热、调气、前吹扫、熏气、后吹扫和待机六种工况的自动切换，并可用于水处理和土壤修复领域的臭氧化及催化臭氧化实验研究。
附图说明
图1是本发明一种臭氧化实验系统的预热和待机工况流程图。
图2是本发明一种臭氧化实验系统的调气工况流程图。
图3是本发明一种臭氧化实验系统的前吹扫和后吹扫工况流程图。
图4是本发明一种臭氧化实验系统的熏气工况流程图。
图中：黑色实线表示气路打开，灰色实线表示气路关闭，黑色虚线表示控
制信号。
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本发明做进一步说明。
实施例1：
具体应用过程如下：
预热工况，聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1、V2、V3、V3’保持断电状态，氧气经质量流量计(MFCO2)调节流量，输入臭氧发生器制备臭氧，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1的1-2通道，与经质量流量计(MFCN2)调节流量后的氮气混合，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2的1-2通道，经空容器，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V3’的1-2通道，输入臭氧淬灭器；臭氧发生器在有气流通过的情况下预热30分钟，臭氧分析仪在无气流通过的情况下预热30分钟。
调气工况，聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2通电，V1、V3、V3’保持断电状态，氧气经质量流量计(MFCO2)调节流量，输入臭氧发生器制备臭氧，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1的1-2通道，与经质量流量计(MFCN2)调节流量后的氮气混合，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2的1-3通道，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V3的1-2通道，经干燥管，输入臭氧分析仪，尾气输入臭氧淬灭器，数据采集器采集臭氧分析仪中的臭氧浓度信号并输入微电脑控制器，微电脑控制器输送流量调节信号分别至质量流量计MFCN2和MFCO2，实时调节氧气和氮气的流量控制臭氧浓度至设定数值。
前吹扫工况，依次将聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1通电，聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2断电，聚四氟乙烯二位三通电磁阀V3和V3’通电，将空容器取下，换上反应容器，氧气经质量流量计(MFCO2)，输入臭氧发生器制备臭氧，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1的1-3通道，输入臭氧淬灭器，氮气经质量流量计(MFCN2)，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2的1-2通道，输入反应容器，依次经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V3和V3’的1-3通道，经干燥管，输入臭氧分析仪，尾气输入臭氧淬灭器，数据采集器采集臭氧分析仪中的臭氧浓度数据，用氮气吹扫反应容器3-10分钟。
熏气工况，将聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1断电，保持聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2断电，保持聚四氟乙烯二位三通电磁阀V3和V3’通电，氧气经质量流量计(MFCO2)，输入臭氧发生器制备臭氧，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1的1-2通道，与经质量流量计(MFCN2)的氮气混合，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2的1-2通道，输入反应容器，依次经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V3和V3’的1-3通道，经干燥管，输入臭氧分析仪，尾气输入臭氧淬灭器，数据采集器采集臭氧分析仪中的臭氧浓度数据。
后吹扫工况，熏气结束后，立刻将聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1通电，保持聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2断电，保持聚四氟乙烯二位三通电磁阀V3和V3’通电，氧气经质量流量计(MFCO2)，输入臭氧发生器制备臭氧，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1的1-3通道，输入臭氧淬灭器，氮气经质量流量计(MFCN2)，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2的1-2通道，输入反应容器，将反应容器中残余臭氧吹扫干净，气流依次经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V3和V3’的1-3通道，经干燥管，输入臭氧分析仪，尾气输入臭氧淬灭器，数据采集器采集臭氧分析仪中的臭氧浓度数据，直至臭氧分析仪显示浓度为0并持续3分钟以上，取下反应容器，换上空容器。
待机工况，取下反应容器，换上空容器，调节质量流量计MFCN2和MFCO2流量至满量程1％，将聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1断电，保持聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2断电，将聚四氟乙烯二位三通电磁阀V3和V3’断电，氧气经质量流量计(MFCO2)，输入臭氧发生器制备臭氧，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1的1-2通道，与经质量流量计(MFCN2)后的氮气混合，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2的1-2通道，经空容器，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V3’的1-2通道，输入臭氧淬灭器。
关机工况，取下反应容器，换上空容器，将聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1断电，将聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2断电，将聚四氟乙烯二位三通电磁阀V3和V3’断电，切断系统总电源。
实施例2
如附图1，首先打开总电源，预热臭氧发生器和臭氧分析仪30分钟，保持聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1、V2、V3、V3’处于断电状态，氧气经质量流量计(MFCO2)调节流量，输入臭氧发生器制备臭氧，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀(V1)的1-2通道，与经质量流量计(MFCN2)调节流量后的氮气混合，被氮气稀释，混合气经聚四氟乙烯二位三通电磁阀(V2)的1-2通道，经空容器，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀(V3’)的1-2通道，输入臭氧淬灭器；容器选择具聚四氟乙烯塞三角瓶，塞上开双孔，进气管探入瓶内接近瓶底，出气管插入瓶内接近橡胶塞的位置。
如附图2，预热完成后自动开始调气，微电脑控制开关自动给聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2通电，并保持V1、V3、V3’处于断电状态，经氮气稀释后的臭氧-氮气混合气，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀(V2)的1-3通道，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀(V3)的1-2通道，经干燥管，输入臭氧分析仪，尾气输入臭氧淬灭器，数据采集器采集臭氧分析仪中的臭氧浓度信号并输入微电脑控制器，微电脑控制器输送流量调节信号分别至质量流量计MFCN2和MFCO2，实时调节氧气和氮气的流量控制臭氧浓度至设定数值。
如附图3，待臭氧浓度数值稳定，微电脑控制器依次控制聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1通电，V2断电，V3和V3’通电，提示灯亮起，提醒实验操作人员将空容器取下，更换上装有待臭氧化溶液的三角瓶，此时，臭氧发生器制备的臭氧，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1的1-3通道，输入臭氧淬灭器，氮气经V2的1-2通道，输入反应容器，对三角瓶内的溶液和空气进行吹扫，排除空气中残留臭氧的影响，出气依次经V3和V3’的1-3通道，经干燥管，输入臭氧分析仪，最后输入臭氧淬灭器，数据采集器采集臭氧分析仪中的臭氧浓度数据。
如附图4，待臭氧浓度为0并持续3分钟以上，表示前吹扫结束，微电脑控制开关自动控制V1断电，保持V2断电，保持V3和V3’通电，混合气经V2的1-2通道，输入反应容器，依次经V3和V3’的1-3通道，经干燥管，输入臭氧分析仪，尾气输入臭氧淬灭器，数据采集器采集臭氧分析仪中的臭氧浓度数据。熏气实验由实验人员预先在微电脑控制器上手动设定。
如附图3，熏气结束后，微电脑控制开关立刻将V1通电，保持V2断电，保持V3和V3’通电，重复氮气吹扫环节，同时数据采集器采集臭氧分析仪中的臭氧浓度数据，待臭氧浓度为0并持续3分钟以上，表示吹扫结束，提示灯亮起，指示实验操作人员取下反应容器，换上空三角瓶。
下一轮实验可直接从前吹扫工况开始，依次运行前吹扫(附图3)、熏气(附图4)、后吹扫(附图3)，如此反复直至实验完成。
若系统需长时间不工作，为节约氧气和氮气，可使系统进入待机状态，首先提示灯亮起指示实验操作人员换上空三角瓶，微电脑控制器自动调节质量流量计MFCN2和MFCO2流量至满量程1％，将V1断电，保持V2断电，将V3和V3’断电，系统进入与预热工况相似气路状态。
关机时，将V1、V2、V3和V3’断电，切断系统总电源。

Claims (1)

1.一种臭氧化实验系统，包括氮气瓶、氧气瓶、控制氮气流量的质量流量计(MFCN2)、控制氧气流量的质量流量计(MFCO2)、臭氧发生器、四个聚四氟乙烯二位三通电磁阀(V1、V2、V3、V3’)、空容器、反应容器、干燥管、臭氧分析仪、臭氧淬灭器、数据采集器和微电脑控制器，各部件之间通过聚四氟乙烯管连接；
氧气经控制氧气流量的质量流量计(MFCO2)，输入臭氧发生器制备臭氧，经聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1，与经控制氮气流量的质量流量计(MFCN2)后的氮气混合，进入聚四氟乙烯二位三通电磁阀V2；尾气经空容器后进入聚四氟乙烯二位三通电磁阀V3’，输入臭氧淬灭器；臭氧经干燥管，输入臭氧分析仪；
数据采集器采集臭氧分析仪中的臭氧浓度信号并输入微电脑控制器，微电脑控制器输送流量调节信号分别至控制氮气流量的质量流量计(MFCN2)、控制氧气流量的质量流量计(MFCO2)，实时调节氧气和氮气的流量控制臭氧浓度至设定数值；
四个聚四氟乙烯二位三通电磁阀(V1、V2、V3、V3’)，1-2通道断电条件下常开，1-3通道断电条件下常闭；通过微电脑控制器自动切换聚四氟乙烯二位三通电磁阀V1、V2、V3和V3’的通电和断电状态。
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