CN209727878U - 一种流通管式室内尾气降解测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种流通管式室内尾气降解测量装置，该装置包括尾气提供单元、尾气反应单元、尾气测量单元，三者依次连接，所述尾气反应单元包括反应器、磨合接口、气体传感器、氙气光源和车辙板试件，所述反应器的主体为石英玻璃外壳，反应器的两端密封连接磨合接口，在磨合接口与反应器接触位置设置气体传感器；车辙板试件置于反应器内，氙气光源平行设置在反应器外上方。该装置能用于室内尾气降解检测，反应时间短、速度快、效率高，可适用于多种气体。

Description

一种流通管式室内尾气降解测量装置

技术领域

本实用新型属于功能路面材料性能测试领域，具体涉及一种流通管式室内尾气降解测量装置，该装置用于功能型路面材料对汽车尾气的降解效果评价。

背景技术

现阶段很多专家都使用光催化材料来降解尾气，其中不乏有使用TiO2这一材料进行催化降解，申请号为201510192516.5的中国专利公开一种OGFC混合料对汽车尾气降解效果的评价装置及评价方法，该装置包括车辙试件及密闭容器、紫外线灯，密闭容器直接连接汽车发动机，且密闭容器材质为有机玻璃，车辙试件为直接添加量30％纳米TiO2的OGFC混合料，密闭容器尺寸为500*500mm的圆柱形，这种装置用于现场检测，且检测效率低。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是：提供一种流通管式室内尾气降解测量装置。该装置能用于室内尾气降解检测，反应时间短、速度快、效率高，可适用于多种气体。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种流通管式室内尾气降解测量装置，其特征在于，该装置包括尾气提供单元、尾气反应单元、尾气测量单元，三者依次连接，所述尾气反应单元包括反应器、磨合接口、气体传感器、氙气光源和车辙板试件，所述反应器的主体为石英玻璃外壳，反应器的两端密封连接磨合接口，在磨合接口与反应器接触位置设置气体传感器；车辙板试件置于反应器内，氙气光源平行设置在反应器外上方。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型装置由尾气提供单元、尾气反应单元、尾气测量单元构成一个整体，能用在室内进行模拟实验研究，同时反应器使用透光性较好的石英玻璃作为反应器外壳，车辙试件采用含砂雾封层式添加纳米TiO2，将其应用到沥青基材料中，使之具备降解尾气的能力，在保证沥青路面路用性能的前提下，使路面拥有降解汽车尾气的功能同时降低轮胎与路面摩擦产生的粉尘量，制备环保功能型沥青路面材料具有重要的研究意义。同时使用氙气光源作为照明光源，能显著缩短反应时间，提高效率。

本装置的实验结果更贴近实际，可信度高，实验过程简单、方便，成本低廉，相关检测结果可以为光催化降解尾气实验提供数据。改变了传统降解装置反应缓慢、周期长、可检测气体种类单一等缺点，本申请装置能用于多种气体的检测，如一氧化碳、多氧化氮、碳化氢、二氧化硫气体，且快速、高效、可控且装配简便。

附图说明

图1为本实用新型流通管式室内尾气降解测量装置一种实施例的连接结构示意图；

图2为本实用新型流通管式室内尾气降解测量装置一种实施例的反应器的结构示意图；

图中标号：1.反应器、2磨合接口、3气体传感器、4污染气源罐、5第一转子流量计、6温度调节瓶、7第二转子流量计、8第一氧化管、9第一气泡采样管、10三通阀、11氙气光源、12车辙板试件、13暗箱、14第二氧化管、15第二气泡采样管、16吸收瓶。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步说明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本实用新型一种流通管式室内尾气降解测量装置包括尾气提供单元、尾气反应单元、尾气测量单元，三者依次连接，所述尾气反应单元包括反应器1、磨合接口2、气体传感器3、氙气光源11和车辙板试件12，所述反应器的主体为石英玻璃外壳，反应器2的两端密封连接磨合接口2，在磨合接口2与反应器1接触位置设置气体传感器，用来检测反应器内的反应时间；车辙板试件置于反应器内，氙气光源平行设置在反应器外上方，氙气光源的辐射范围为到整个反应器的长度，光催化速率最快，降解完全所使用的时间短；所述车辙板试件为采用负载纳米TiO2的含砂雾封层沥青试样。

反应器的直径为60mm、长度为500mm，反应器与磨合接口连接处的直径为40mm，磨合接口为两端直径小中间直径大的结构，一个磨合接口的一端接尾气提供单元，另一个磨合接口的一端接尾气测量单元；未与反应器连接的磨合接口端呈圆锥形，圆锥角为60°，圆锥长度为50mm；与反应器连接的磨合接口端呈圆台形，圆台高度为50mm。磨合接口与反应器材质相同，均为石英玻璃，接口处采用磨砂口处理；反应器内部结构为筒状；车辙板试件尺寸为300*300*50mm。

上述流通管式室内尾气降解测量装置的安装检测方法是：

第一步、先将负载有纳米TiO2的含砂雾封层沥青试样车辙板试件切割成30×30×250mm的小梁试件，然后将小梁试件放入反应器1中。

第二步、将反应器左端经磨合接口分别连接尾气提供单元，右端连接尾气测量单元(尾气测试仪)，之后将反应器放入到暗箱13中，氙气光源置于暗箱内的反应器上方(光源装置安装在暗箱盖板的下表面上，待小梁试件安装完毕后，光源连同盖板一起盖在暗箱上，通气过程与试验数据采集过程光源一直处在暗箱中)，装置安装完毕。

第三步、通入气源并接受充分光照使反应进行，氙气光源提供紫外光照射，气体经反应器后进入到尾气测量单元内。

第四步、根据尾气测量单元检测到的反应后尾气(二氧化氮)中各种气体的剩余浓度来评估光催化剂对汽车尾气的降解程度。

所述尾气反应单元采用流通管式，两侧均设有气体阀门，可以对所检测气体进行动态试验及静态试验。

所述尾气反应单元体积较小(容器宽60mm长500mm)，反应时间较短(停留约2.826min)，可进行多次实验以达到实验数据的完整性。

实验前需要将整个反应器及氙气光源放入黑箱中以达到实验开始前待测试件的吸附平衡，同时实验时装置处于封闭环境。

该装置可以通过调节污染气源罐上的减压阀控制流速，通过控制反应器两端的气体阀门可控制反应速度可快可慢。

该装置其特点是体积小，反应时间短，采用透光性好的石英玻璃制成且耐高温，该装置包容性强，不仅局限于对二氧化氮的测量，其他有毒有害气体也可采用本装置进行实验检测，所测量得到的数据可以在光催化对有害气体的实验中广泛使用。

将光催化材料直接添加到含砂雾封层中并应用于沥青道路表面可以取得良好的降解汽车尾气的性能，与其他添加方式比较，具有用量少、光催化效果好等特点，含砂雾封层方式为现有操作。

实施例

本实施例一种流通管式室内尾气降解测量装置，该装置为在室内对汽车尾气降解效果的模拟实验装置，包括尾气提供单元、尾气反应单元、尾气测量单元。首先从厂家得到二氧化氮标准气源(已知浓度)，具有负载有纳米TiO2的含砂雾封层沥青试样(小梁试件)放入装置中使气体通过进口导管进入到整套装置接受氙气光源紫外光照射，然后气体经试件表面反应后，从出口导管排出。装置进气口处和排气口处都装有二氧化氮传感器。通过测量二氧化氮反应前后后浓度差来计算光对二氧化氮气体的催化降解的程度。

纳米TiO2的含砂雾封层沥青试样是由添加光催化材料纳米TiO2的含砂雾封层材料涂覆在沥青混合料载体试件上，并在测试之前将其切割成供光催化测试使用的小梁试件。

测试过程包括如下步骤：

第一步、对光催化路面材料试件切割成板状后涂敷TiO2并将其放入到直径为60mm长度为500mm的圆柱形反应器内，反应器两端采用磨合接口，进口和出口处安装气体传感器，左端连接尾气提供单元(该尾气提供单元包括污染气源罐4、第一转子流量计5、温度调节瓶6、第二转子流量计7、三通阀10、第一氧化管8、第一气泡采样管9，污染气源瓶4、第一转子流量计5、温度调节瓶6、第二转子流量计7依次连接后接三通阀10一端，三通阀10的一端连接反应器的左端磨合接口2，三通阀的第三端连接第一氧化管8及第一气泡采样管9)，右端连接排气口，直通排气道，通过排气通道连接尾气测量单元，尾气测量单元包括第二氧化管14、第二气泡采样管15、吸收瓶16及尾气测试部件，之后将整个装置放入到暗箱13中，仪器安装完毕。

第二步、二氧化氮气源(浓度为50ppm)采用商品气体，将其放入到气源储备装置中，打开导管阀门使气体进入装置，反应开始。

第三步、气体通过反应器，此时光通过反应器外壁照射到内部与石英玻璃和气体进行光催化反应，气体大约在反应器内停留2.826min后进入尾气测量单元。

第四步、经过反应后的气体通过导管进入气体传感器中进行检测并用测试软件进行分析。

本实施例中尾气提供单元采用由北京氦普气体有限公司提供，其中NO2标准气源是以空气为底气配制而成，NO2浓度为50ppm的标准气体。尾气测量单元选用北京安捷达科技有限公司生产的AJD-I-4NO2传感器及NI测试软件。气体传感器的型号为AJD-I-1NO2。

本实施例采用含砂雾封层可以有效的降解汽车尾气中的NO2，降解量达33％，轮碾作用对降解效果无影响，具有良好的耐久性。利用汉堡车辙仪对含有纳米TiO2的环保雾封层材料进行试验研究，结果表明随着纳米TiO2掺量的增加水稳定性呈现递增的趋势，在掺量5％的条件下经过20000次碾压未发生剥落阶段，具有良好的水稳定性。通过小型加速加载试验对粉尘产生量进行研究，结果表明路面材料的级配与材料组成对轮胎磨耗粉尘量具有一定的影响，涂覆含砂雾封层能够有效降低轮胎与路面摩擦产生的粉尘量。

本实施例选用短弧氙灯点光源并采用含砂雾封层作为的添加方式可以具有良好的光催化性能，TiO2的添加剂量最佳为含砂雾封层材料质量的5％。在含有5％纳米TiO2的含砂雾封层条件下对氙气光源发出387nm范围内的紫外光进行光催化，氙气光源产生的辐射量大，紫外光子的照射可以激发产生较多的空穴电子对，速率快，降解完全所使用的时间短。

本实用新型装置能够最大程度提高反应体系的反应速率，从而达到在室内进行在线实时连续快速高效、节能、稳定检测的目的。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (3)

1.一种流通管式室内尾气降解测量装置，其特征在于，该装置包括尾气提供单元、尾气反应单元、尾气测量单元，三者依次连接，所述尾气反应单元包括反应器、磨合接口、气体传感器、氙气光源和车辙板试件，所述反应器的主体为石英玻璃外壳，反应器的两端密封连接磨合接口，在磨合接口与反应器接触位置设置气体传感器；车辙板试件置于反应器内，氙气光源平行设置在反应器外上方。

2.根据权利要求1所述的流通管式室内尾气降解测量装置，其特征在于，所述车辙板试件为采用负载纳米 TiO2 的含砂雾封层沥青试样。

3.根据权利要求1所述的流通管式室内尾气降解测量装置，其特征在于，反应器的直径为60mm、长度为500mm，反应器与磨合接口连接处的直径为40mm，磨合接口为两端直径小中间直径大的结构，一个磨合接口的一端接尾气提供单元，另一个磨合接口的一端接尾气测量单元；未与反应器连接的磨合接口端呈圆锥形，圆锥角为60°，圆锥长度为50mm；与反应器连接的磨合接口端呈圆台形，圆台高度为50mm。