CN110274938B - 光化学烟雾实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光化学烟雾实验装置，包括依次相连的混合室、反应室和检验室；所述混合室用于混合进入其中的反应气体，所述反应室用于对混合均匀的反应气体进行紫外线照射以形成光化学烟雾，所述检验室用于对形成光化学烟雾的反应气体进行臭氧量测量以衡量光化学烟雾总量；所述反应室中设置有N个彼此独立且均能接收反应气体进行紫外线照射的反应子室，并且所述反应子室用于在紫外照射前调节其中的反应气体密度；所述N为大于2的整数。本发明用于研究光化学烟雾生成过程中，混合气体密度对化学烟雾生成的影响，为光化学烟雾的生成机理及控制方案的研究提供了一种实用的实验装置。
Description
技术领域
本发明涉及环保实验领域，具体涉及一种用于研究光化学烟雾生成过程及影响因素的实验装置。
背景技术
光化学烟雾是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在紫外光作用下发生光化学反应生成二次污染物。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。光化学烟雾以臭氧为主，对大气的污染造成很多不良影响，对动植物有影响，甚至对建筑材料也有影响，并且大大降低能见度，影响出行。
因此急需一种用于研究光化学烟雾生成过程中影响因素的实验装置，为光化学烟雾的生成机理及控制方案的研究提供实验基础。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明提供一种光化学烟雾实验装置，以研究光化学烟雾生成过程及影响因素。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种光化学烟雾实验装置，包括依次相连的混合室、反应室和检验室；所述混合室用于混合进入其中的反应气体，所述反应室用于对混合均匀的反应气体进行紫外线照射以形成光化学烟雾，所述检验室用于对形成光化学烟雾的反应气体进行臭氧量测量以衡量光化学烟雾总量；所述反应室中设置有N个彼此独立且均能接收反应气体进行紫外线照射的反应子室，并且所述反应子室用于在紫外照射前调节其中的反应气体密度；所述N为大于2的整数。
进一步的，所述反应室包括反应腔体和设置在反应腔体顶部的反应腔盖；所述反应腔盖的顶部一侧设置有N个反应进气口，并且每个反应进气口中各插接有一个反应进气管，并且每个反应进气管上各设置有一个进气阀门；所述反应子室包括通过前支架和后支架横向架设在反应腔体中且由透明玻璃材料制成的压缩反应子管，并且压缩反应子管的横向两端均开口设置；所述压缩反应子管的顶部设置有压缩进气口，并且该压缩进气口通过一个胶管与相应反应进气管的末端口相连；所述压缩反应子管中配合设置有活塞，并且活塞的外侧面上设置有活塞推杆，所述活塞推杆的外端通过螺纹活动插接在反应腔体的一侧侧壁上；所述压缩反应子管的另一端设置有压缩出气口；所述反应腔体的另一侧侧壁上插接有N个反应出气管，并且每个反应出气管上各设置有一个出气阀门；每个所述压缩反应子管的压缩出气口各通过一个胶管与相应反应出气管的始端口相连；所述压缩反应子管的下方设置有紫外灯。
进一步的，所述反应进气管的末端通过螺纹插接在反应进气口中，并且反应进气管位于反应腔体中的末端上设有固定螺母；所述反应出气管的始端通过螺纹插接在反应腔体的侧壁上，并且反应出气管位于反应腔体中的始端上设有固定螺母。
进一步的，所述活塞的外圈设置有多道密封圈。
进一步的，所述混合室包括混合腔体和设置在混合腔体顶部的混合腔盖；所述混合腔体的上部对称设置有两个混合进气管，混合腔体的底部设置有N个混合出气口，每个所述反应进气管的始端分别通过螺纹插接在相应混合出气口中，并且反应进气管位于混合腔体中的始端上设有固定螺母。
进一步的，所述检验室包括检验腔体和设置在检验腔体顶部的检验腔盖；N个所述反应出气管的末端分别通过螺纹插接在检验腔体的一侧侧壁上，并且反应出气管位于检验腔体中的末端上设有固定螺母；所述检验腔体另一侧侧壁上通过螺纹插接有N个排气支管，并且排气支管位于检验腔体中的始端上设有固定螺母；所述检验腔体的内腔底部固设有垫块，垫块上对应于反应出气管末端的位置相应的设置有N个反应杯体，并且每个反应杯体上均设置有反应杯盖；每个所述反应杯盖上均插设有检验进气管和检验排气管；每个反应出气管的末端口分别通过一个变截面胶管与相应反应杯盖上的检验进气管相连，并且该反应杯盖上的检验排气管通过一个变截面胶管与相应排气支管的始端口相连；每个反应杯体中均盛有反应液体，并且反应杯体位于液面下的内壁上相对的贴附有一对阴极片和阳极片；所述反应杯体的杯壁上插接有分别与阴极片和阳极片相连的阴极连杆和阳极连杆，并且阴极连杆和阳极连杆的外端分别连接有阴极导线和阳极导线；所述阴极导线和阳极导线的外端分别从检验腔体底端的通孔中伸出其与电流检测仪相连。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明用于研究光化学烟雾生成过程中，混合气体密度对化学烟雾生成的影响，为光化学烟雾的生成机理及控制方案的研究提供了一种实用的实验装置。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是本发明混合室的结构示意图。
图4是本发明反应室的结构示意图。
图5是本发明检验室的结构示意图。
图中：2、混合进气管，3、混合室，4、反应进气管，5、进气阀门，6、反应室，7、出气阀门，8、反应出气管，9、检验室，10、排气支管；1-1、活塞，1-2、活塞推杆，1-3、密封圈，3-1、混合腔盖，3-2、混合腔体，4-2、固定螺母，6-1、反应腔盖，6-2、反应腔体，6-3、紫外灯，6-4、压缩反应子管，6-5、前支架，6-6、后支架，6-7、胶管，8、反应出气管，8-2、固定螺母，9-1、检验腔盖，9-2、检验腔体，9-3、垫块，9-4、反应杯盖，9-5、反应杯体，9-6、阴极片，9-7、阴极连杆，9-8、反应液体，9-9、阳极连杆，9-10、阳极片，9-11、变截面胶管，9-12、检验排气管，9-13、检验进气管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、2所示，本发明公开了一种光化学烟雾实验装置，包括依次相连的混合室3、反应室6和检验室9；其中，混合室3用于混合进入其中的反应气体，反应室6用于对混合均匀的反应气体进行紫外线照射以形成光化学烟雾，检验室9用于对形成光化学烟雾的反应气体进行臭氧量测量以衡量光化学烟雾总量；反应室6中设置有N个彼此独立且均能接收反应气体进行紫外线照射的反应子室，并且反应子室用于在紫外照射前调节其中的反应气体密度；N为大于2的整数。
如图4所示，反应室6包括反应腔体6-2和设置在反应腔体6-2顶部的反应腔盖6-1；反应腔盖6-1的顶部一侧设置有N个反应进气口，并且每个反应进气口中各插接有一个反应进气管4，并且每个反应进气管4上各设置有一个进气阀门5；反应子室包括通过前支架6-5和后支架6-6横向架设在反应腔体6-2中且由透明玻璃材料制成的压缩反应子管6-4，并且压缩反应子管6-4的横向两端均开口设置；压缩反应子管6-4的顶部设置有压缩进气口，并且该压缩进气口通过一个胶管6-7与相应反应进气管4的末端口相连；压缩反应子管6-4中配合设置有活塞1-1，活塞1-1的外圈设置有多道密封圈1-3，并且活塞1-1的外侧面上设置有活塞推杆1-2，活塞推杆1-2的外端通过螺纹活动插接在反应腔体6-2的一侧侧壁上；压缩反应子管6-4的另一端设置有压缩出气口；反应腔体6-2的另一侧侧壁上插接有N个反应出气管8，并且每个反应出气管8上各设置有一个出气阀门7；每个压缩反应子管6-4的压缩出气口各通过一个胶管6-7与相应反应出气管8的始端口相连；压缩反应子管6-4的下方设置有紫外灯6-3。
反应进气管4的末端通过螺纹插接在反应进气口中，并且反应进气管4位于反应腔体6-2中的末端上设有固定螺母4-2；反应出气管8的始端通过螺纹插接在反应腔体6-2的侧壁上，并且反应出气管8位于反应腔体6-2中的始端上设有固定螺母8-2。
如图3所示，混合室3包括混合腔体3-1和设置在混合腔体3-1顶部的混合腔盖3-2；混合腔体3-1的上部对称设置有两个混合进气管2，混合腔体3-1的底部设置有N个混合出气口，每个反应进气管4的始端分别通过螺纹插接在相应混合出气口中，并且反应进气管4位于混合腔体3-1中的始端上设有固定螺母4-2。
如图5所示，检验室9包括检验腔体9-2和设置在检验腔体9-2顶部的检验腔盖9-1；N个反应出气管8的末端分别通过螺纹插接在检验腔体9-2的一侧侧壁上，并且反应出气管8位于检验腔体9-2中的末端上设有固定螺母8-2；检验腔体9-2另一侧侧壁上通过螺纹插接有N个排气支管10，并且排气支管10位于检验腔体9-2中的始端上设有固定螺母10-2；检验腔体9-2的内腔底部固设有垫块9-3，垫块9-3上对应于反应出气管8末端的位置相应的设置有N个反应杯体9-5，并且每个反应杯体9-5上均设置有反应杯盖9-4；每个反应杯盖9-4上均插设有检验进气管9-13和检验排气管9-12；每个反应出气管8的末端口分别通过一个变截面胶管9-11与相应反应杯盖9-4上的检验进气管9-13相连，并且该反应杯盖9-4上的检验排气管9-12通过一个变截面胶管9-11与相应排气支管10的始端口相连；每个反应杯体9-5中均盛有反应液体9-8，并且反应杯体9-5位于液面下的内壁上相对的贴附有一对阴极片9-6和阳极片9-10；反应杯体9-5的杯壁上插接有分别与阴极片9-6和阳极片9-10相连的阴极连杆9-7和阳极连杆9-9，并且阴极连螺杆9-7和阳极连杆9-9的外端分别连接有阴极导线和阳极导线；阴极导线和阳极导线的外端分别从检验腔体9-2底端的通孔中伸出其与电流检测仪相连。
实验过程中，首先将混合室3两侧的混合进气管2分别接入HC及NO；打开进气阀门5与出气阀门7，使得混合气体通过混合室3和检验室9，当各腔室的气体压力稳定后，依次关闭出气阀门7与进气阀门5，并停止供气；此时反应室6内部的五个压缩反应子管6-4内充满了HC与NO气体，调节活塞推杆1-2来改变压缩反应子管6-4内的气体体积，从而调节气体的密度，以实现不同的混合气体密度。进而打开紫外灯6-3，照射反映气体使之发生反应生成光化学烟雾；10分钟后完成反应，关闭紫外灯6-3。打开出气阀门7，并调节活塞推杆1-2将其推送到压缩反应子管6-4右端，排出全部反应气体，反应气体通过反应出气管8进入检验室9中的反应杯体9-5，并通过反应液体9-8，反应液体9-8为碘化钾溶液，碘化钾与反应气体中的臭氧发生化学反应而生成游离态的碘，反应生成的碘分子数与臭氧含量成正比，当溶液中加进正(铂)、负(银或汞)电极和一个外电势后，回路中的电流正比于碘分子数，所以由测得的电流可以求得臭氧含量。
通过以上实验，本发明可以研究混合气体密度对化学烟雾生成的影响，还可以通过调节紫外灯6-3的强度及光照时间来考察紫外线强度对光化学烟雾的影响。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种光化学烟雾实验装置，其特征在于：包括依次相连的混合室(3)、反应室(6)和检验室(9)；所述混合室(3)用于混合进入其中的反应气体，所述反应室(6)用于对混合均匀的反应气体进行紫外线照射以形成光化学烟雾，所述检验室(9)用于对形成光化学烟雾的反应气体进行臭氧量测量以衡量光化学烟雾总量；所述反应室(6)中设置有N个彼此独立且均能接收反应气体进行紫外线照射的反应子室，并且所述反应子室用于在紫外照射前调节其中的反应气体密度；所述N为大于2的整数，所述反应室(6)包括反应腔体(6-2)和设置在反应腔体(6-2)顶部的反应腔盖(6-1)；所述反应腔盖(6-1)的顶部一侧设置有N个反应进气口，并且每个反应进气口中各插接有一个反应进气管(4)，并且每个反应进气管(4)上各设置有一个进气阀门(5)；所述反应子室包括通过前支架(6-5)和后支架(6-6)横向架设在反应腔体(6-2)中且由透明玻璃材料制成的压缩反应子管(6-4)，并且压缩反应子管(6-4)的横向两端均开口设置；所述压缩反应子管(6-4)的顶部设置有压缩进气口，并且该压缩进气口通过一个胶管(6-7)与相应反应进气管(4)的末端口相连；所述压缩反应子管(6-4)中配合设置有活塞(1-1)，并且活塞(1-1)的外侧面上设置有活塞推杆(1-2)，所述活塞推杆(1-2)的外端通过螺纹活动插接在反应腔体(6-2)的一侧侧壁上；所述压缩反应子管(6-4)的另一端设置有压缩出气口；所述反应腔体(6-2)的另一侧侧壁上插接有N个反应出气管(8)，并且每个反应出气管(8)上各设置有一个出气阀门(7)；每个所述压缩反应子管(6-4)的压缩出气口各通过一个胶管(6-7)与相应反应出气管(8)的始端口相连；所述压缩反应子管(6-4)的下方设置有紫外灯(6-3)。
2.根据权利要求1所述的光化学烟雾实验装置，其特征在于：所述反应进气管(4)的末端通过螺纹插接在反应进气口中，并且反应进气管(4)位于反应腔体(6-2)中的末端上设有固定螺母；所述反应出气管(8)的始端通过螺纹插接在反应腔体(6-2)的侧壁上，并且反应出气管(8)位于反应腔体(6-2)中的始端上设有固定螺母。
3.根据权利要求1所述的光化学烟雾实验装置，其特征在于：所述活塞(1-1)的外圈设置有多道密封圈(1-3)。
4.根据权利要求1所述的光化学烟雾实验装置，其特征在于：所述混合室(3)包括混合腔体(3-1)和设置在混合腔体(3-1)顶部的混合腔盖(3-2)；所述混合腔体(3-1)的上部对称设置有两个混合进气管(2)，混合腔体(3-1)的底部设置有N个混合出气口，每个所述反应进气管(4)的始端分别通过螺纹插接在相应混合出气口中，并且反应进气管(4)位于混合腔体(3-1)中的始端上设有固定螺母。
5.根据权利要求1所述的光化学烟雾实验装置，其特征在于：所述检验室(9)包括检验腔体(9-2)和设置在检验腔体(9-2)顶部的检验腔盖(9-1)；N个所述反应出气管(8)的末端分别通过螺纹插接在检验腔体(9-2)的一侧侧壁上，并且反应出气管(8)位于检验腔体(9-2)中的末端上设有固定螺母；所述检验腔体(9-2)另一侧侧壁上通过螺纹插接有N个排气支管(10)，并且排气支管(10)位于检验腔体(9-2)中的始端上设有固定螺母；所述检验腔体(9-2)的内腔底部固设有垫块(9-3)，垫块(9-3)上对应于反应出气管(8)末端的位置相应的设置有N个反应杯体(9-5)，并且每个反应杯体(9-5)上均设置有反应杯盖(9-4)；每个所述反应杯盖(9-4)上均插设有检验进气管(9-13)和检验排气管(9-12)；每个反应出气管(8)的末端口分别通过一个变截面胶管(9-11)与相应反应杯盖(9-4)上的检验进气管(9-13)相连，并且该反应杯盖(9-4)上的检验排气管(9-12)通过一个变截面胶管(9-11)与相应排气支管(10)的始端口相连；每个反应杯体(9-5)中均盛有反应液体(9-8)，并且反应杯体(9-5)位于液面下的内壁上相对的贴附有一对阴极片(9-6)和阳极片(9-10)；所述反应杯体(9-5)的杯壁上插接有分别与阴极片(9-6)和阳极片(9-10)相连的阴极连杆(9-7)和阳极连杆(9-9)，并且阴极连杆(9-7)和阳极连杆(9-9)的外端分别连接有阴极导线和阳极导线；所述阴极导线和阳极导线的外端分别从检验腔体(9-2)底端的通孔中伸出其与电流检测仪相连。
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| CN103170388A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-06-26 | 中国环境科学研究院 | 用于室外光化学综合实验系统的冷凝装置的安装调试方法 |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| A new environmental chamber for evaluation of gas-phase chemical mechanisms and secondary aerosol formation;William P.L. Carter et al;《Atmospheric Environment》;20051026;第39卷;7768-7788 * |
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