CN207281024U - 一种可视化光催化检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可视化光催化检测装置，包括LED灯管、以LED管为中心由内至外依次套设的第一石英套筒、第二石英套筒和第三石英套筒，第二石英套筒壁上带有供气体通过的通孔，第一石英套筒与第二石英套筒之间为容纳待测催化剂的封闭式催化反应仓，第二石英套筒与第三石英套筒之间为封闭式气体检测仓，封闭式气体检测仓内设置气体检测传感器，封闭式气体检测仓带有进气口和出气口。本实用新型用于评价光催化剂降解甲醛等室内有害气体的能力大小。对于现有的光催化剂的效果进行评估并且以一种更为直观的方式让人可以看见用于评估的光催化剂在空气净化中的效果，应用于对市面上的光催化剂的官方测评以及对产品效果的说明。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光催化剂催化效果的可视化检测仪器，具体涉及一种可视化光催化检测装置。
背景技术
光催化的原理为，TiO2属于一种n型半导体材料，它的禁带宽度为3.2eV(锐钛矿)，当它受到波长小于或等于387.5nm的光(紫外光)照射时，价带的电子就会获得光子的能量而越前至导带，形成光生电子(e-)；而价带中则相应地形成光生空穴(h+)，如图5所示。如果把每一颗TiO2粒子近似看成是小型短路的光电化学电池，则光电效应应产生的光生电子和空穴在电场的作用下分别迁移到TiO2表面不同的位置。TiO2表面的光生电子e-易被氧等氧化性物质所捕获，而空穴h+则可氧化吸附于TiO2表面的有机物或先把吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成·OH自由基，·OH自由基具有强的氧化能力，能氧化大部分的有机物及无机污染物，将其矿化为无机小分子、CO2和H2O等。
现下光催化产品众多，光催化的能力高低是人们无法直接用肉眼观察的，故需要专门的仪器来评价。在评价光催化效果方面，目前市面上已经有检测光催化液相反应的可视化装置，通过液相反应的产物来反应整个催化过程的效果。由于液相光催化反应和气相光催化反应的反应条件不同，液相光催化效果评价结果不能代表气相光催化效果。目前，还没有直接可视化评价光催化降解甲醛等室内有害气体的光催化效果可视化评价技术。
实用新型内容
本实用新型提供一种可视化光催化检测装置，用于检测光催化剂的光催化活性。
一种可视化光催化检测装置，包括LED灯管、以LED管为中心由内至外依次套设的第一石英套筒、第二石英套筒和第三石英套筒，其中第二石英套筒筒壁上带有供气体通过的通孔，第一石英套筒与第二石英套筒之间为容纳待测催化剂的封闭式催化反应仓，第二石英套筒与第三石英套筒之间为封闭式气体检测仓，所述封闭式气体检测仓内设置气体检测传感器，封闭式气体检测仓带有进气口和出气口。
将待检测评估光催化剂涂渍易被氧化分解的染料后填充于光催化反应仓中，气体从进气口进入气体检测仓，同时开通甲醛传感器和二氧化碳传感器检测总反应舱内气体浓度，实数趋于稳定之后，关闭气体，开启LED灯管，计时，内部发生光催化分解甲醛反应，甲醛由于超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性，转化至最终产物CO2和H2O，气体通过内部循环，反复发生光催化反应，甲醛含量减少生成二氧化碳和水。与此同时，易于被氧化变色的染料在光催化反应下发生颜色的变化，可直观评价该光催化剂催化气相反应效果的效果。30分钟后记录传感器显示屏实数，对比前后气体浓度含量，即可知该光催化剂催化效果。LED灯管采用紫外灯管，所采用的UV强度为1W/cm2±0.1W/cm2-100W/cm2±1W/cm2之间；所选用的染料为甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明、直接冻黄等易被氧化褪色的染料。
本实用新型装置可用于评价光催化剂降解甲醛等室内有害气体的能力大小。针对于现有的光催化剂的效果进行评估并且以一种更为直观的方式让人可以看见用于评估的光催化剂在空气净化中的效果，应用于对市面上的光催化剂的官方测评以及对产品效果的说明。
优选地，所述传感器为二氧化碳检测器和甲醛变送器，均安装在第三石英套筒的内壁上。
进一步优选地，所述二氧化碳检测器和甲醛变送器均带有数字显示屏，可透过石英管直接读数；或内置WiFi模块，通过无线通信连接电脑、手机等终端读取。
优选地，所述进气口和出气口开设在第三石英套筒的筒壁上且对称设置。
优选地，还包括底板和顶板，所述第一石英套筒、第二石英套筒和第三石英套筒的两端均对应安装在所述底板和顶板上。
优选地，所述底板和顶板上均带有与对应石英套筒插接配合的凹槽。可拆卸安装便于装置的组装和清理。
石英套筒与对应的凹槽之间加密封条密封。
三个石英套筒均为圆柱体结构，优选地，
所述第一石英套筒的内径为35～45mm；第二石英套筒的内径为130～150mm；第三石英套筒的内径为180～220mm；三个石英套筒的高度一致且均为250～350mm；第一石英套筒的厚度为2-3mm，第二适应套筒和第三石英套筒的厚度均为1-2mm。
优选地，所述第二石英套筒上的通孔孔径为3～5mm。
开孔率在1～70％，优选在50％左右。
第一石英套筒起到保护灯管的作用。
本实用新型装置可实现气体组分含量测定，是通过对比反应前后主要存在污染气体的含量变化以及实验后的产物类型和含量，在保证其他实验元素不变的情况下，通过改变实验所用光催化剂种类，可以达到对比不同光催化剂的目的，从而达到评估光催化剂目的。
还可更直观的实现催化剂催化活性的可视化检测。本仪器致力于以化学方面的颜色变化将光催化剂效果让人能够看得见；同时应用物理方式，将气体组分测试结果应用传感方式显示，一目了然的看出催化剂的效果优劣。
附图说明
图1是本实用新型的光催化效果可视化仪器的主要结构示意图；
图2是本实用新型的俯视图；
图3是本实用新型的剖视图；
图4是本实用新型第二石英套筒的筒壁示意图。
图5为光催化原理图。
所示附图标记如下：
1-LED灯管 2-第一石英套筒 3-第二石英套筒
4-第三石英套筒 5-光催化反应仓 6-气体检测仓
7-底板 8-顶板 9-二氧化碳检测器
9-甲醛变送器 11-进气口 12-出气口
13-通孔 14-待检测评估光催化剂
具体实施方式
如图1～图4所示，一种用于检测催化剂活性的可视化光催化检测装置，包括位于中心的LED灯管1、以LED灯管1为中心由内至外依次套设的第一石英套筒2、第二石英套筒3和第三石英套筒4，还包括底板7和顶板8。
第二石英套筒3的筒壁上开设供气体通过的通孔13，第一石英套筒和第三石英套筒筒壁无通孔。在第三石英套筒筒壁上对称开设一个进气口11和一个出气口12。
底板7和顶板8上均设有与对应石英套筒筒壁厚度相匹配的凹槽，石英管套管与凹槽之间插接安装，密封条密封，LED灯管安装在底板和顶板中心处，接头外接电源，第一石英套筒2与第二石英套筒3之间的空间为光催化反应仓5，第二石英套筒3和第三石英套筒4之间的空间为气体检测仓6，气体检测仓6内安装二氧化碳检测器9和甲醛变送器10，二氧化碳检测器9和甲醛变送器10均安装在第三石英套筒4的内壁上，且带有可读显示屏。
本实施方式中，第一石英套筒的内径为35～45mm；第二石英套筒的内径为130～150mm；第三石英套筒的内径为180～220mm；三个石英套筒的高度一致且均为250～350mm；第一石英套筒的厚度为2-3mm，第二、三石英套筒的厚度为1-2mm；LED灯管为紫外灯管。
在实际使用的时候，如图3所示，从进气口通入气体，将待检测评估光催化剂14填充于光催化反应仓5内，染料浸渍在负载了待检测评估光催化剂的小球上。气体从进气口进入气体检测仓6，同时开通甲醛传感器和二氧化碳传感器检测总反应舱内气体浓度，实数趋于稳定之后，关闭气体，开启LED灯管，计时，内部发生光催化净化甲醛反应，甲醛由于超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性，转化至最终产物CO2和H2O，气体通过内部循环，反复发生光催化反应，甲醛含量减少生成二氧化碳和水。与此同时，易于被氧化变色的染料在光催化反应下发生颜色的变化，可直观评价该光催化剂催化气相反应效果的效果。30分钟后记录显示屏实数，对比前后气体浓度含量，即可知该光催化剂催化气相反应效果的好坏。
染料为甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明、直接冻黄等易被氧化褪色的染料。所采用的UV强度为1W/cm2±0.1W/cm2-100W/cm2±1W/cm2之间
进入本实用新型的光催化效果可视化仪器的气体经检测仓和光催化反应仓后，在气体中发生化学反应，并通过甲醛和二氧化碳检测器和染料的颜色变化显示其效果。进入催化效果可视化仪器内部的气体不可以含有液体或固体颗粒。
在实际使用的时候步骤如下：
1、将待检测评估光催化剂填充在光催化反应仓中，所需染料浸渍在光催化剂载体表面。
2、从进气口加入甲醛气体。
3、气体从进气口进入气体检测仓，同时开通外部甲醛传感器和二氧化碳传感器检测总反应舱内气体浓度，实数趋于稳定之后，关闭气体，开启LED灯管，计时。
甲醛被氧化产生二氧化碳和水的原理如图5所示。
·O2 –+HCHO→→→H2O+CO2
·OH+HCHO→→→H2O+CO2
所采用的UV强度为1W/cm2±0.1W/cm2-100W/cm2±1W/cm2之间。装置内的水和氧气在有紫外线照射的情况下在二氧化钛表面生成具有强氧化性的超氧自由基和羟基自由基。通入本实用新型的光催化效果可视化仪器的气体在具有强氧化的自由基的作用下被氧化分解为水和二氧化碳。因此甲醛可以被氧化并且通过仪器示数和颜色变化显示出来。
4、30分钟后记录显示屏实数，对比前后气体浓度含量，即可知该光催化剂催化气相反应效果的好坏。
以上所述仅为本实用新型专利的具体实施案例，但本实用新型专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。
Claims (7)
1.一种可视化光催化检测装置，其特征在于，包括LED灯管、以LED管为中心由内至外依次套设的第一石英套筒、第二石英套筒和第三石英套筒，其中第二石英套筒筒壁上带有供气体通过的通孔，第一石英套筒与第二石英套筒之间为容纳待测催化剂的封闭式催化反应仓，第二石英套筒与第三石英套筒之间为封闭式气体检测仓，所述封闭式气体检测仓内设置气体检测传感器，封闭式气体检测仓带有进气口和出气口。
2.根据权利要求1所述可视化光催化检测装置，其特征在于，所述传感器为二氧化碳检测器和甲醛变送器，均安装在第三石英套筒的内壁上。
3.根据权利要求1所述可视化光催化检测装置，其特征在于，所述进气口和出气口开设在第三石英套筒的筒壁上且对称设置。
4.根据权利要求1所述可视化光催化检测装置，其特征在于，还包括底板和顶板，所述第一石英套筒、第二石英套筒和第三石英套筒的两端均对应安装在所述底板和顶板上。
5.根据权利要求4所述可视化光催化检测装置，其特征在于，所述底板和顶板上均带有与对应石英套筒插接配合的凹槽。
6.根据权利要求1所述可视化光催化检测装置，其特征在于，所述第一石英套筒的内径为35～45mm；第二石英套筒的内径为130～150mm；第三石英套筒的内径为180～220mm；三个石英套筒的高度一致且均为250～350mm；第一石英套筒的厚度为2-3mm，第二适应套筒和第三石英套筒的厚度均为1-2mm。
7.根据权利要求1所述可视化光催化检测装置，其特征在于，所述第二石英套筒上的通孔孔径为3～5mm。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| NO20200074A1 (en) * | 2020-01-20 | 2021-07-21 | Jiangyin Noren Material Tech Co Ltd | A method for purification of air and an air purification device |
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2017
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