CN108956847A - 二氧化钛光催化降解检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了二氧化钛光催化降解检测装置，包括：中空壳体，中空壳体上设有一用于取放受测样品的取放口，中空壳体上还开有至少一个通气孔；设置于所述取放口处的挡板，盖住所述取放口。检测方法，包括步骤：将纳米二氧化钛材料均匀涂布在砖块上得到受测样品并放置于中空壳体内部，中空壳体放置于检测地点；经过14～40天后从中空壳体内取出；将受测样品分别依次浸入第一洗涤液与第二洗涤液中0.5～2h，记录相应数据，根据相应数据计算的到受测样品的降解效率；第一洗涤液与第二洗涤液均为去离子水。本发明的装置结构简单且制作成本费，减少雨水对二氧化钛降解尾气检测结果的影响，得到的检测结果更加精确。

Description

二氧化钛光催化降解检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及二氧化钛降解汽车尾气的检测技术领域，尤其涉及二氧化钛光催化降解检测装置及其检测方法。

背景技术

现有用于检测TiO₂光催化降解汽车尾气的方法有以下两种：

第一种，发明专利申请号201710789026.2，半柔性路面降解汽车尾气效率的评价方法，其通过模拟实际尾气情况采用试样进行降解，并汽车尾气分析仪检测气体浓度变化的方法来表征TiO₂的光催化降解效果，需配备气体监测设备，操作较为复杂。

第二种，发明专利号201610051195.1，一种用于测试纳米TiO₂材料光催化降解汽车尾气性能的方法，其中，将纳米TiO₂材料的受测样品置于室外，并监测光催化降解前后受测样品中目标离子(NO₃ ^-与NO₂ ^-)的浓度变化，因受测样品直接置于室外环境，目标离子遇到雨天会被雨水冲走导致TiO₂的氮的洗脱量结果偏低。

发明内容

本发明的目的是提供一种二氧化钛光催化降解检测装置，结构简单且制作成本低，减少雨水对二氧化钛降解尾气检测结果的影响，得到的检测结果更加精确，并提供前述检测装置实施的用于检测二氧化钛光催化降解效率的检测方法。

本发明提供的技术方案如下：

一种二氧化钛光催化降解检测装置，包括：中空壳体，所述中空壳体上设有一用于取放受测样品的取放口，所述中空壳体上还开有供空气流通的至少一个通气孔，所述通气孔将中空壳体的内部与中空壳体的外部连通；挡板，所述挡板设置于所述取放口处，盖住所述取放口。

本装置装载着受测样品放置于检测地点，当遇到下雨天气时，挡板会将雨水挡住，避免雨水冲刷受测样品表面从而导致最终得到的氮的洗脱量偏低。且由于本装置可采用监测光催化降解前后受测样品中目标离子(NO3-与NO2-)的浓度变化得到氮的洗脱量，因此无需配备气体监测设备，节约成本且结构简单，制造难度低。

优选地，所述中空壳体为长方体；所述中空壳体的第一端面为开口端，该开口端构成所述取放口；所述通气孔设置于垂直于所述第一端面的连接端面上。

本结构放置时，将取放口朝上放置，当下雨时挡板就能够挡住雨水，而且由于通气孔设置于垂直于第一端面的连接端面上，击打在中空壳体的连接端面上的雨水也不易通过通气孔淋到受测样品上。

优选地，所述通气孔为若干个。

设置多个通气孔有利于中空壳体内部空气的流通，使得受测样品与空气更加良好的接触，从而使得受测样品的降解效率更加精确。

优选地，所述挡板为透明玻璃板，所述透明玻璃板搭设在所述取放口处。

太阳光能够顺利穿过透明玻璃板照射在受测样品上，从而使得受测样品能够更好地模拟实际使用的情况且太阳光能够起到催化的作用。

优选的，所述中空壳体内还设有一用于支撑受测样品的摆放支架，摆放支架上设有用于支撑受测样品的摆放面；所述通气孔为矩形孔，当受测样品放置于摆放面上时，涂有纳米二氧化钛材料的部分高于所述通气孔远离第一端面的边的高度。

设置摆放支架抬起受测样品，保证放置于摆放面上的受测样品的涂有纳米二氧化钛的部分能够与流通的空气接触良好，空气流动性与直接放置于室外相似，受测样品对汽车尾气的降解过程更加贴近实际汽车尾气降解的情况。

一种检测方法，应用二氧化钛光催化降解检测装置，包括如下步骤：S1：将纳米二氧化钛材料均匀涂布在砖块上得到受测样品；S2：将受测样品放置于中空壳体内部，并将受测样品连同中空壳体放置于检测地点；S3：经过预设时间后将受测样品从中空壳体内取出，所述预设时间为14～40天；S4：将受测样品浸入第一洗涤液中，经过0.5～2h后，将受测样品取出，记录取出受测样品后的第一洗涤液的体积、第一洗涤液内硝酸根离子浓度以及第一洗涤液内亚硝酸根离子浓度；S5：再将受测样品浸入第二洗涤液中，经过0.5～2h后，将受测样品取出，记录取出受测样品后的第二洗涤液的体积、第二洗涤液内硝酸根离子浓度以及第二洗涤液内亚硝酸根离子浓度；S6：通过第一洗涤液的体积、第一洗涤液内硝酸根离子浓度、第一洗涤液内亚硝酸根离子浓度、第二洗涤液的体积、第二洗涤液内硝酸根离子浓度以及第二洗涤液内亚硝酸根离子浓度计算得到受测样品的氮的洗脱量；其中，第一洗涤液与第二洗涤液均为去离子水。

分两次洗涤能够尽量将受测样品上由于降解尾气而产生的硝酸盐与亚硝酸盐浸出，使得得到的受测样品的氮的洗脱量检测结果更加精确。

优选地，所述步骤S4中，所述受测样品完全浸没在第一洗涤液；所述步骤S5中，所述受测样品完全浸没在第二洗涤液。

优选地，所述步骤S4中，取80～150ml的第一洗涤液；所述步骤S5中，取80～150ml的第二洗涤液。

优选地，当所述步骤S2中的受测样品为多个时，所述步骤S3后，每个受测样品均经过步骤S4、步骤S5、步骤S6计算得到其对应的氮的洗脱量，最后对所有受测样品对应的氮的洗脱量求平均值。

同时采用多个受测样品在同一检测地点进行降解，最后分别检测得到其对应的氮的洗脱量，然后取均值，进一步提高受测样品的氮的洗脱量检测结果的精确性。

优选地，所述步骤S3中，记录检测地点处每天的天气情况。

本发明提供的二氧化钛光催化降解检测装置及其检测方法，能够带来以下有益效果：

本发明提供的检测装置制造难度低且成本低，将受测样品放置于该检测装置内时，当遇到下雨天气，检测装置能阻挡雨水冲刷受测样品表面，从而使得得到的检测结果更加精确。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对二氧化钛光催化降解检测装置及其检测方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明的二氧化钛光催化降解检测装置的侧视图；

图2是图1取掉挡板后的立体示意图。

附图标号说明：

1-中空壳体，1a-第一端面，1b-连接端面，1c-第二端面，2-挡板，3-通气孔，3a-通气孔远离第一端面的边，4-摆放支架，4a-摆放面，5-取放口。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。

【实施例1】

如图1所示，实施例1公开了一种二氧化钛光催化降解检测装置的具体实施方式，包括：中空壳体1以及挡板2，该中空壳体1上设有一用于取放受测样品的取放口5，中空壳体1上还开有供空气流通的一个通气孔3，该通气孔3将中空壳体1的内部与中空壳体1的外部连通。挡板2设置于取放口5处，盖住取放口5，本实施例中，通气孔3为矩形孔，当然了，在其他具体实施例中，也可以是圆形孔、椭圆形孔等其他任意形状，此处不再赘述。

具体的，如图2所示，中空壳体1为长方体，中空壳体1的第一端面1a为开口端，该开口端构成取放口5，通气孔3设置于垂直于第一端面1a的连接端面1b上，中空壳体1通过其第二端面1c放置于检测地点处。

本实施例中，挡板2为透明玻璃板，该透明玻璃板搭设在取放口5上从而避免下雨天雨水从取放口5进入中空壳体1内，从而将受测样品表面的目标离子冲走，导致最终得到的氮的洗脱量偏低。为了避免透明玻璃板受外力掉落等失去保护效果，取放受测样品后采用密封胶将透明玻璃板黏贴于取放口5处，加以固定。

当本结构装载着受测样品放置于检测地点处时，由于受测样品位于中空壳体1内，当遇到下雨天时，减少雨水冲刷受测样品表面。且本实施例的结构简单，制作比较方便且无需配备其他气体检测设备，成本低廉。

【实施例2】

如图1与图2所示，实施例2在实施例1的基础上，实施例2的通气孔3为4个。如图所示，连接端面1b分为四个面，每个面上均设有一个通气孔3，且4个通气孔3的高度均相等。设置多个通气孔3能够提高中空壳体1的内部与外部之间的空气流通性，使得受测样品与空气更好地接触，使得受测样品的氮的洗脱量更加贴近实际氮的洗脱量。

更优的，如图2所示，中空壳体1内还设有一用于支撑受测样品的摆放支架4，受测样品放置于摆放支架4的摆放面4a上，通气孔3为矩形孔，当受测样品放置于摆放面4a上时，受测样品涂有纳米二氧化钛材料的部分高于通气孔3远离第一端面的边3a的高度，从而保证放置于摆放面4a上的受测样品涂有纳米二氧化钛的部分能够与流通的空气接触良好，空气流动性与直接放置于室外相似，受测样品对汽车尾气的降解过程更加贴近实际汽车尾气降解的情况，摆放支架4为矩形框架，且直接设置于中空壳体1的第二端面1c上。

【实施例3】

如图1与图2所示，实施例3公开了一种检测方法，应用实施例1～2中任意一种二氧化钛光催化降解检测装置，具体包括如下步骤：

S1：将纳米二氧化钛材料均匀涂布在砖块上得到受测样品，本实施例中，仅将纳米二氧化钛材料均匀涂布在砖块的其中一面上，在其他具体实施例中，也可以涂满砖块的两面、三面等等，此处不再赘述；

S2：将受测样品放置于中空壳体1内部，使得涂布纳米二氧化钛材料的一面朝上摆放，并将受测样品连同中空壳体1放置于检测地点；

S3：经过预设时间后将受测样品从中空壳体1内取出，预设时间可以为14～40天中任意取值，根据实际情况确定，此处不作具体限定；

若预设时间小于14天，由于降解量跟所处测试环境中汽车尾气的浓度有很大关系，无法保证测试时每一天都处于高浓度的NO_X下，且预设时间太短，最终得到的氮的洗脱量数据值太小。

若预设时间大于40天，时间太长，因纳米二氧化钛的表面孔隙率以及光催化活性点位会被灰尘等其他污染源遮盖，随着时间的推移，光催化降解率的增加就会很缓慢了。

更优的，步骤S3中，在预设时间内，记录检测地点处每天的天气情况，可分为晴天、雨天等等，根据实际情况进行记录。

S4：将受测样品浸入第一洗涤液中，经过第一时间段后，将受测样品取出，记录取出受测样品后的第一洗涤液的体积、第一洗涤液内硝酸根离子浓度以及第一洗涤液内亚硝酸根离子浓度，本步骤中，第一洗涤液为去离子水，避免引入其他杂质离子；

S5：再将受测样品浸入第二洗涤液中，经过第二时间段后，将受测样品取出，记录取出受测样品后的第二洗涤液的体积、第二洗涤液内硝酸根离子浓度以及第二洗涤液内亚硝酸根离子浓度，本步骤中，第二洗涤液为去离子水；

S6：通过第一洗涤液的体积、第一洗涤液内硝酸根离子浓度、第一洗涤液内亚硝酸根离子浓度、第二洗涤液的体积、第二洗涤液内硝酸根离子浓度以及第二洗涤液内亚硝酸根离子浓度计算得到受测样品的氮的洗脱量，即计算得到受测样品对NO_x的去除量。

前述步骤中，可取80～150ml的第一洗涤液以及80～150ml的第二洗涤液分两次将受测样品依次浸入，第一洗涤液与第二洗涤液无需很多，只要当受测样品放入洗涤液中时，受测样品能够完全浸没洗涤液中即可，保证受测样品上的目标离子能够全部被浸出到洗涤液中。

其中，步骤S6中，根据记录的第一洗涤液的体积、第一洗涤液内硝酸根离子浓度、第一洗涤液内亚硝酸根离子浓度、第二洗涤液的体积、第二洗涤液内硝酸根离子浓度以及第二洗涤液内亚硝酸根离子浓度计算得到受测样品的氮的洗脱量的公式如下：

上述公式中，n代表受测样品的氮的洗脱量，单位μmol；

n_w1代表第一洗涤液的氮的洗脱量，单位μmol；

n_w2代表第二洗涤液的氮的洗脱量，单位μmol；

V_w1代表第一洗涤液的体积，单位ml；

V_w2代表第二洗涤液的体积，单位ml；

代表第一洗涤液中NO₃ ^-的体积浓度；

代表第一洗涤液中NO₂ ^-的体积浓度；

代表第二洗涤液中NO₃ ^-的体积浓度；

代表第二洗涤液中NO₂ ^-的体积浓度。

将美国的OgAWA公司的被动空气采样器被放置在采样点附近，以记录背景NO_x浓度，砖块采用24cm×11.5cm×5.3cm标准红砖块，采用上述方法进行检测，检测过程中各项参数以及数据如表1所示：

【表1】

并直接将上述编号7与编号8的受测样品直接放置于检测地点处进行汽车尾气的降解，并采用本实施例的检测方法检测并计算得到相应的降解效率，具体各项参数以及数据如表2所示：

根据表1与表2中的数据记载，通过对比编号1～6以及编号7～8的数据可知，编号1～6中遇到下雨天气时，编号1～6测得的氮的洗脱量差异不大，而编号7～8中下雨天数越多，其最后测得的氮的洗脱量的误差就越大，进而证明采用二氧化钛光催化降解检测装置对受测样品进行遮雨的防护措施能够有效的避免受测样品表面的目标离子被冲走，从而使得检测得到的受测样品对NO_x的去除量更加精确。

更优的，当步骤S2中的受测样品为多个时，在执行步骤S3后，每个受测样品均经过步骤S4、步骤S5、步骤S6计算得到其对应的氮的洗脱量，最后对所有受测样品对应的氮的洗脱量求平均值，得到最终该受测样品在该检测地点的氮的洗脱量，通过取平均值的方式能够使得最终结果更加贴近现实情况，更加精确。

例如，同时将三个受测样品放入同一中空壳体1内，并一同放在同一检测地点进行汽车尾气的降解。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种二氧化钛光催化降解检测装置，其特征在于，包括：

中空壳体，所述中空壳体上设有一用于取放受测样品的取放口，所述中空壳体上还开有供空气流通的至少一个通气孔，所述通气孔将中空壳体的内部与中空壳体的外部连通；

挡板，所述挡板设置于所述取放口处，盖住所述取放口。

2.根据权利要求1所述的二氧化钛光催化降解检测装置，其特征在于：

所述中空壳体为长方体；

所述中空壳体的第一端面为开口端，该开口端构成所述取放口；

所述通气孔设置于垂直于所述第一端面的连接端面上。

3.根据权利要求1～2中任意一项所述的二氧化钛光催化降解检测装置，其特征在于：

所述通气孔为若干个。

4.根据权利要求1所述的二氧化钛光催化降解检测装置，其特征在于：

所述挡板为透明玻璃板，所述透明玻璃板搭设在所述取放口处。

5.根据权利要求1所述的二氧化钛光催化降解检测装置，其特征在于：

所述中空壳体内还设有一用于支撑受测样品的摆放支架，摆放支架上设有用于支撑受测样品的摆放面；

所述通气孔为矩形孔，当受测样品放置于摆放面上时，涂有纳米二氧化钛材料的部分高于所述通气孔远离第一端面的边的高度。

6.一种检测方法，应用权利要求1所述的二氧化钛光催化降解检测装置，

其特征在于，包括如下步骤：

S1：将纳米二氧化钛材料均匀涂布在砖块上得到受测样品；

S2：将受测样品放置于中空壳体内部，并将受测样品连同中空壳体放置于检测地点；

S3：经过预设时间后将受测样品从中空壳体内取出，所述预设时间为14～40天；

S4：将受测样品浸入第一洗涤液中，经过0.5～2h后，将受测样品取出，记录取出受测样品后的第一洗涤液的体积、第一洗涤液内硝酸根离子浓度以及第一洗涤液内亚硝酸根离子浓度；

S5：再将受测样品浸入第二洗涤液中，经过0.5～2h后，将受测样品取出，记录取出受测样品后的第二洗涤液的体积、第二洗涤液内硝酸根离子浓度以及第二洗涤液内亚硝酸根离子浓度；

S6：通过第一洗涤液的体积、第一洗涤液内硝酸根离子浓度、第一洗涤液内亚硝酸根离子浓度、第二洗涤液的体积、第二洗涤液内硝酸根离子浓度以及第二洗涤液内亚硝酸根离子浓度计算得到受测样品的氮的洗脱量；

其中，第一洗涤液与第二洗涤液均为去离子水。

7.根据权利要求6所述的二氧化钛光催化降解检测装置及其检测方法，其特征在于：

所述步骤S4中，所述受测样品完全浸没在第一洗涤液；

所述步骤S5中，所述受测样品完全浸没在第二洗涤液。

8.根据权利要求6所述的二氧化钛光催化降解检测装置及其检测方法，其特征在于：

所述步骤S4中，取80～150ml的第一洗涤液；

所述步骤S5中，取80～150ml的第二洗涤液。

9.根据权利要求6所述的二氧化钛光催化降解检测装置及其检测方法，其特征在于：

当所述步骤S2中的受测样品为多个时，所述步骤S3后，每个受测样品均经过步骤S4、步骤S5、步骤S6计算得到其对应的氮的洗脱量，最后对所有受测样品对应的氮的洗脱量求平均值。

10.根据权利要求6所述的二氧化钛光催化降解检测装置及其检测方法，其特征在于：

所述步骤S3中，记录检测地点处每天的天气情况。