CN113009065A - 一种Ho2O3/CNT复合光催化剂性能检测装置 - Google Patents
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Abstract
本方案属于光催化剂制备技术领域，公开了一种Ho2O3/CNT复合光催化剂性能检测装置。包括机架和检测箱，所述检测箱通过弹簧设在机架上；所述检测箱上设有反应器、抗生素供应盒、Ho2O3材料供应盒、氧气供应盒和紫外灯，所述机架上设有用于控制紫外灯的PLC控制器，所述机架上还设有与PLC控制器电性连接的第一压力传感器和第二压力传感器，所述检测箱上设有与第一压力传感器和第二压力传感器相匹配的凸块；所述反应器内设有加热装置。本方案通过设置弹簧、PLC控制器、第一压力传感器和第二压力传感器，实现了紫外灯自动开启和自动关闭的功能，减少了人工操作的工作量。
Description
技术领域
本方案属于光催化剂制备技术领域，具体涉及一种Ho2O3/ CNT复合光催化剂性能检测装置。
背景技术
随着工业化发展，医药废水量逐年增加，抗生素污染成为亟待解决的水环境问题。传统处理方法对含抗生素源水处理存在用量高、选择性差、二次污染等问题，开发光催化剂及新处理方法势在必行。
氧化钬（Ho2O3）是一种氧化物半导体光催化材料，其具有可调的成分、化学惰性和在太阳光谱中优异的紫外吸收能力而获得了广泛的应用。因此，可将Ho2O3 / CNT复合光催化剂用来实现对水体中抗生素的光催化降解去除。
但是现有技术中缺少对Ho2O3 / CNT复合光催化剂性能检测装置，因此不能得知Ho2O3 / CNT复合光催化剂降解去除水中抗生素的性能和效果。
因此，急需一种Ho2O3 / CNT复合光催化剂性能检测装置。
申请号为CN201721645280.7的专利公开了光催化剂性能检测装置，包括壳体，壳体内设有废气产生腔和恒温检测箱，废气产生腔和恒温检测箱相互隔开，恒温检测箱内设有废气通入腔和废气检测腔，废气通入腔和废气检测腔通过分隔板隔开，分隔板上设有光催化剂放置区和光照强度传感器，壳体的上方设有光照装置，光照装置正对恒温检测箱，废气产生腔内设有废气产生装置，废气产生装置与废气通入腔通过通气口相连通，废气检测腔内设有废气浓度检测传感器，壳体的外部设有显示器和控制器，控制器连接光照强度传感器、废气浓度检测传感器和显示器，控制器通过无线传输模块与外部终端实现数据通讯。
该方案只能对净化废气的光催化剂进行性能检测，并不能对净化源水中抗生素的Ho2O3 / CNT复合光催化剂进行性能检测。
发明内容
本方案提供一种Ho2O3 / CNT复合光催化剂性能检测装置，以解决现有技术不能检测Ho2O3 / CNT复合光催化剂性能的问题。
为了达到上述目的，本方案提供一种Ho2O3 / CNT复合光催化剂性能检测装置，包括机架和检测箱，所述检测箱通过弹簧设在机架上；所述检测箱上设有反应器、抗生素供应盒、Ho2O3材料供应盒、氧气供应盒和紫外灯，所述机架上设有用于控制紫外灯的PLC控制器，所述机架上还设有与PLC控制器电性连接的第一压力传感器和第二压力传感器，所述检测箱上设有与第一压力传感器和第二压力传感器相匹配的凸块；所述反应器内设有加热装置。
本方案的原理：首先将抗生素供应盒中的抗生素水溶液加入到反应器中，然后将Ho2O3材料供应盒中的Ho2O3溶液加入到反应器中，然后开启加热装置将溶液加热到30℃，然后使得检测盒保持黑暗环境，然后通过氧气供应盒将氧气通入反应器中，使得氧气与反应器中的抗生素溶液和Ho2O3溶液反应。
当反应器中出现吸附和解析平衡的悬浮液后，从反应器中取出第一份悬浮液进行分析。检测箱内悬浮液被取出一份后，检测箱重量变小，连接检测箱和机架的弹簧发生形变，使得检测箱往上移动至凸块与第一压力传感器接触，第一压力传感器将信号反馈给PLC控制器，PLC控制器控制紫外灯打开，并使得紫外灯照射悬浮液30分钟，30分钟内定期从反应器中取出悬浮液进行分析。30分钟后，随着悬浮液的定期取出，检测箱的重量逐渐减轻使得凸块与第一压力传感器接触的同时也与第二压力传感器接触，第二压力传感器将信号反馈给PLC控制器，PLC控制器控制紫外灯关闭。
本方案的有益效果：通过设置弹簧、PLC控制器、第一压力传感器和第二压力传感器，实现了紫外灯自动开启和自动关闭的功能，减少了人工操作的工作量。
进一步，所述反应器上设有出水管，所述出水管上设有阀门。当需要定期取出悬浮液时，将阀门打开即可，悬浮液即可从出水管中流出，完成后再将阀门关闭，操作非常方便。
进一步，所述机架上设有过滤器，所述过滤器为0.2μm 聚四氟乙烯膜过滤器，所述过滤器位于出水管下方。出水管中流出的悬浮液可直接进入过滤器中，方便过滤。0.2μm 聚四氟乙烯膜可过滤悬浮液，将溶液和悬浮液分离。
进一步，所述过滤器设有多个，多个所述过滤器上分别设有标号，所述机架上设有摩天轮框架，多个所述过滤器设在摩天轮框架上。当第一份悬浮液进入过滤器中时，过滤器重量增加，自动下移，带动摩天轮旋转，摩天轮旋转将下一个过滤器移动至出水管下方，当悬浮液收集完毕后，可按照标号对应来区分不同时间段收集的悬浮液。
进一步，所述检测箱上设有电机，所述电机的转轴转动设在反应器内，所述转轴上设有搅拌杆，所述电机与PLC控制器电性连接。当反应器中通入氧气后启动电机，使得电机的转轴转动，转轴转动带动搅拌杆搅拌反应器中的混合液，使得混合液充分混合并与氧气更好的反应，当30分钟后，检测箱的重量逐渐减轻使得凸块与第二压力传感器接触，紫外灯关闭的同时电机停止转动。
进一步，所述紫外灯设在转轴上。转轴转动带动紫外灯转动，可使得紫外灯能更均匀的照射悬浮液，促进悬浮液更好的反应。
进一步，所述转轴上设有齿轮，所述检测箱上转动设有与齿轮相啮合的螺杆，所述检测箱上设有用于螺杆移动的滑槽，所述螺杆上设有与阀门相匹配的凸轮。当电机转动时，转轴转动带动齿轮转动，齿轮转动驱动螺杆移动，但电机刚启动时凸轮不与阀门接触。当第一份悬浮液取出后，紫外灯打开，电机继续转动，螺杆此时移动至凸轮与阀门相对应的位置，且螺杆转动使得凸轮间歇性将阀门打开，使得出水管中间歇性流出悬浮液，定时取悬浮液更加方便。
进一步，所述阀门上设有与凸轮相匹配的凹槽，当紫外灯照射完成后，电机停止转动，此时凸轮与阀门的凹槽相适配，使得凸轮不能将阀门打开，进而反应器内的溶液不会持续流出。
进一步，所述机架上还设有UV-Vis光谱仪和岛津TOC分析仪。当过滤器取出溶液后，可用物质UV-Vis光谱仪对过滤器过滤出的固体进行分析，确定悬浮液中的固体物质和它的化学组成，然后利用岛津TOC分析仪对过滤器过滤后的溶液进行分析，测定溶液的矿化率和总有机物含量。
进一步，所述机架上还设有丙酮供应盒。在光催化过程之后，用丙酮洗涤收集催化剂并评估其可重复使用性。
附图说明
图1为本发明实施例凸轮未与阀门接触的结构示意图。
图2为本发明实施例凸轮与阀门接触的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：机架1、检测箱2、弹簧3、反应器4、抗生素供应盒5、Ho2O3材料供应盒6、氧气供应盒7、紫外灯8、第一压力传感器9、第二压力传感器10、凸块11、加热装置12、出水管13、阀门14、过滤器15、摩天轮框架16、电机17、转轴18、螺杆19、齿轮20、凸轮21、UV-Vis光谱仪22、岛津TOC分析仪23、丙酮供应盒24、PLC控制器25。
实施例基本如附图1所示：
一种Ho2O3 / CNT复合光催化剂性能检测装置，包括机架1和检测箱2，检测箱2通过弹簧3设在机架1上；检测箱2上设有反应器4、抗生素供应盒5、Ho2O3材料供应盒6、氧气供应盒7和紫外灯8，抗生素供应盒5、Ho2O3材料供应盒6、氧气供应盒7分别与反应器4连通，反应器4内设有加热装置12。首先将抗生素供应盒5中的抗生素水溶液加入到反应器4中，然后将Ho2O3材料供应盒6中的Ho2O3溶液加入到反应器4中，然后开启加热装置12将溶液加热到30℃，然后关闭实验室内的灯光，使得检测盒保持黑暗环境，然后将氧气供应盒7中的氧气通入反应器4中，使得氧气与反应器4中的抗生素溶液和Ho2O3溶液反应。
检测箱2上设有电机17，电机17的转轴18转动设在反应器4内，转轴18上设有搅拌杆。当反应器4中通入氧气后启动电机17，使得电机17的转轴18转动，转轴18转动带动搅拌杆搅拌反应器4中的混合液，使得混合液充分混合并与氧气更好的反应。
如附图2所示：
反应器4上设有出水管13，出水管13上设有阀门14。当需要定期取出悬浮液时，将阀门14打开即可，悬浮液即可从出水管13中流出，完成后再将阀门14关闭，操作非常方便。
电机17的转轴18上设有齿轮20，检测箱2上转动设有与齿轮20相啮合的螺杆19，检测箱2上设有用于螺杆19移动的滑槽，螺杆19上设有与阀门14相匹配的凸轮21。电机17转动带动转轴18转动，转轴18转动带动齿轮20转动，齿轮20转动带动螺杆19转动并使得螺杆19朝阀门14方向移动，使得凸轮21与阀门14间歇性接触。
阀门14上设有凹槽，当紫外灯8照射完成后，电机17停止转动，此时凸轮21与阀门14的凹槽相适配，使得凸轮21不能将阀门14打开，进而反应器4内的溶液不会持续流出。
紫外灯8设在转轴18上，转轴18转动带动紫外灯8转动，可使得紫外灯8能更均匀的照射悬浮液，促进悬浮液更好的反应。
实验前可根据合适的齿数比来选择齿轮20和螺杆19，使得紫外灯8在开启之前电机17转动带动螺杆19移动，但此时螺杆19上的凸轮21并不能间歇性与阀门14相接触，然后反应器4内的悬浮液充分吸附和解析平衡后，螺杆19持续移动使得凸轮21间歇性与阀门14接触，进而间歇性将阀门14打开。
机架1上设有用于控制紫外灯8和电机17的PLC控制器25，机架1上还设有与PLC控制器25电性连接的第一压力传感器9和第二压力传感器10。检测箱2上设有与第一压力传感器9和第二压力传感器10相匹配的凸块11。当第一份悬浮液取出后，检测箱2重量变小，连接检测箱2和机架1的弹簧3发生形变，使得检测箱2往上移动至凸块11与第一压力传感器9接触，第一压力传感器9将信号反馈给PLC控制器25，PLC控制器25控制紫外灯8打开，并使得紫外灯8照射悬浮液30分钟，30分钟内定期从反应器4中取出悬浮液进行分析。30分钟后，随着悬浮液的定期取出，检测箱2的重量逐渐减轻使得凸块11与第一压力传感器9接触的同时也与第二压力传感器10接触，第二压力传感器10将信号反馈给PLC控制器25，PLC控制器25控制紫外灯8关闭，紫外灯8关闭的同时电机17停止转动。
机架1上设有过滤器15，过滤器15为0.2μm 聚四氟乙烯膜过滤器15，过滤器15位于出水管13下方。出水管13中流出的悬浮液可直接进入过滤器15中，方便过滤。0.2μm 聚四氟乙烯膜可过滤悬浮液，将溶液和悬浮液分离。
过滤器15设有多个，多个过滤器15上分别设有标号，机架1上设有摩天轮框架16，多个过滤器15设在摩天轮框架16上。当第一份悬浮液进入过滤器15中时，过滤器15重量增加，自动下移，带动摩天轮旋转，摩天轮旋转将下一个过滤器15移动至出水管13下方，当悬浮液收集完毕后，可按照标号对应来区分不同时间段收集的悬浮液。
机架1上还设有UV-Vis光谱仪22和岛津TOC分析仪23。当过滤器15取出溶液后，可用物质UV-Vis光谱仪22对过滤器15过滤出的固体进行分析，确定悬浮液中的固体物质和它的化学组成，然后利用岛津TOC分析仪23对过滤器15过滤后的溶液进行分析，测定溶液的矿化率和总有机物含量。
机架1上还设有丙酮供应盒24。在光催化过程之后，用丙酮洗涤收集催化剂并评估其可重复使用性。
具体操作：
首先将抗生素供应盒5中的抗生素水溶液加入到反应器4中，然后将Ho2O3材料供应盒6中的Ho2O3溶液加入到反应器4中，然后开启加热装置12将溶液加热到30℃，然后关闭实验室内的灯光，使得检测盒保持黑暗环境， 然后打开加热装置12，使得加热装置12加热反应器4中的液体至30℃。
然后在30℃黑暗环境下从氧气供应盒7通入恒定的氧气至反应器4中，使得反应其中的溶液与氧气的反应。然后启动电机17，使得电机17的转轴18转动，转轴18转动带动搅拌杆搅拌反应器4中的混合液，使得抗生素溶液、Ho2O3溶液和氧气充分混合。
当电机17转动时，转轴18转动带动齿轮20转动，齿轮20转动驱动螺杆19移动，因为齿轮20与螺杆19之间的齿数比使得螺杆19转动较慢，使得电机17刚开始启动时凸轮21不与阀门14接触。然后随着转轴18的持续转动，使得反应器4中的溶液成为吸附和解析平衡的悬浮液后，此时螺杆19移动使得凸轮21与阀门14间歇性接触，然后阀门14第一次被打开，第一份悬浮液从阀门14中流出，此时检测箱2的重量变小，连接检测箱2和机架1的弹簧3发生形变，使得检测箱2往上移动至凸块11与第一压力传感器9接触，第一压力传感器9将信号反馈给PLC控制器25，PLC控制器25控制紫外灯8打开，使得紫外灯8照射悬浮液。
同时当第一份悬浮液进入过滤器15中时，过滤器15重量增加，自动下移，带动摩天轮旋转，摩天轮旋转将下一个过滤器15移动至出水管13下方。
30分钟后，随着悬浮液的定期取出，检测箱2的重量逐渐减轻使得凸块11与第一压力传感器9接触的同时也与第二压力传感器10接触，第二压力传感器10将信号反馈给PLC控制器25，PLC控制器25控制紫外灯8关闭，紫外灯8关闭的同时电机17停止转动。
电机17停止转动，则螺杆19停止移动，此时凸轮21与阀门14的凹槽相适配，使得凸轮21不能将阀门14打开，进而反应器4内的溶液不会持续流出。
然后可根据多个过滤器15上不同的标号，来区分不同时间段收集的悬浮液。然后将过滤器15取出的悬浮液进行过滤，使得悬浮液固液分离，然后用物质UV-Vis光谱仪22对过滤器15过滤出的固体进行分析，确定悬浮液中的固体物质和它的化学组成。再用岛津TOC分析仪23对过滤器15过滤后的溶液进行分析，测定溶液的矿化率和总有机物含量。
在光催化过程之后，用丙酮洗涤收集催化剂并评估其可重复使用性。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种Ho2O3 / CNT复合光催化剂性能检测装置，包括机架（1）和检测箱（2），其特征在于：所述检测箱（2）通过弹簧（3）设在机架（1）上；所述检测箱（2）上设有反应器（4）、抗生素供应盒（5）、Ho2O3材料供应盒（6）、氧气供应盒（7）和紫外灯（8），所述机架（1）上设有用于控制紫外灯（8）的PLC控制器（25），所述机架（1）上还设有与PLC控制器（25）电性连接的第一压力传感器（9）和第二压力传感器（10），所述检测箱（2）上设有与第一压力传感器（9）和第二压力传感器（10）相匹配的凸块（11）；所述反应器（4）内设有加热装置（12）。
2.根据权利要求1所述的一种Ho2O3 / CNT复合光催化剂性能检测装置，其特征在于：所述反应器（4）上设有出水管（13），所述出水管（13）上设有阀门（14）。
3.根据权利要求2所述的一种Ho2O3/ CNT复合光催化剂性能检测装置，其特征在于：所述机架（1）上设有过滤器（15），所述过滤器（15）为0.2μm 聚四氟乙烯膜过滤器（15），所述过滤器（15）位于出水管（13）下方。
4.根据权利要求3所述的一种Ho2O3/ CNT复合光催化剂性能检测装置，其特征在于：所述过滤器（15）设有多个，多个所述过滤器（15）上分别设有标号，所述机架（1）上设有摩天轮框架（16），多个所述过滤器（15）设在摩天轮框架（16）上。
5.根据权利要求1所述的一种Ho2O3/ CNT复合光催化剂性能检测装置，其特征在于：所述检测箱（2）上设有电机（17），所述电机（17）的转轴（18）转动设在反应器（4）内，所述转轴（18）上设有搅拌杆，所述电机（17）与PLC控制器（25）电性连接。
6.根据权利要求5所述的一种Ho2O3/ CNT复合光催化剂性能检测装置，其特征在于：所述紫外灯（8）设在转轴（18）上。
7.根据权利要求5所述的一种Ho2O3/ CNT复合光催化剂性能检测装置，其特征在于：所述转轴（18）上设有齿轮（20），所述检测箱（2）上转动设有与齿轮（20）相啮合的螺杆（19），所述检测箱（2）上设有用于螺杆（19）移动的滑槽，所述螺杆（19）上设有与阀门（14）相匹配的凸轮（21）。
8.根据权利要求7所述的一种Ho2O3/ CNT复合光催化剂性能检测装置，其特征在于：所述阀门（14）上设有与凸轮（21）相匹配的凹槽。
9.根据权利要求1所述的一种Ho2O3/ CNT复合光催化剂性能检测装置，其特征在于：所述机架（1）上还设有UV-Vis光谱仪（22）和岛津TOC分析仪（23）。
10.根据权利要求1所述的一种Ho2O3/ CNT复合光催化剂性能检测装置，其特征在于：所述机架（1）上还设有丙酮供应盒（24）。
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