CN211043271U - 一种槽式室内尾气降解测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种槽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、尾气检测单元，三者依次连接；所述尾气反应单元包括反应器；反应器的两端设有进气口和出气口，反应器的进气口和出气口分别通过磨合接口与尾气提供单元和尾气检测单元密封连接；所述尾气反应单元还包括盖板，反应器沿长度方向设有与进气口和出气口相通的反应槽；盖板盖在完全覆盖在反应槽上，反应槽和盖板形成密封空间；所述反应槽一端为渐扩进口，另一端为渐缩出口，反应槽中部放置车辙试件；在渐扩进口和渐缩出口中沿其扩张方向对称设置多个隔板。该装置能用于室内尾气降解检测，使气体光催化反应的过程更加接近实际场景，提高了测量的准确性。

Description

一种槽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，具体涉及一种槽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，提供一种槽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，使气体光催化反应的过程更加接近实际场景，提高了测量的准确性。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种槽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、尾气检测单元，三者依次连接；所述尾气反应单元包括反应器；反应器的两端设有进气口和出气口，反应器的进气口和出气口分别通过磨合接口与尾气提供单元和尾气检测单元密封连接，其特征在于，

所述尾气反应单元还包括盖板，反应器沿长度方向设有与进气口和出气口相通的反应槽；盖板盖在完全覆盖在反应槽上，反应槽和盖板形成密封空间；所述反应槽一端为渐扩进口，另一端为渐缩出口，反应槽中部放置车辙试件；在渐扩进口和渐缩出口中沿其扩张方向对称设置多个隔板。

所述反应槽的中部为矩形，两端的渐扩进口和渐缩出口均为等腰梯形，两个等腰梯形的长边与矩形相应的短边重合，一个等腰梯形的短边与反应器的进气口重合，另一个等腰梯形的短边与反应器的出气口重合；等腰梯形内分别沿反应槽长度方向设有向反应槽中部延伸的多个隔板，多个隔板与矩形短边的交点平分矩形的宽度。

所述盖板为石英玻璃制成。

所述反应槽两端的等腰梯形的腰与反应器短边之间的夹角为60°，等腰梯形的高为40mm；反应槽中部的矩形的长度为220mm，宽度为60mm。

所述反应器和隔板均采用聚四氟乙烯制成，反应器的尺寸为300*100*50mm，反应器的进气口和出气口的直径均为10mm；车辙板试件尺寸为200*50*20mm。

所述隔板为三角棱柱状，三棱柱的底面为钝角三角形，锐角端朝向相邻的反应器进气口或出气口。

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；反应器上设有中间宽度大，两端宽度向边缘逐渐减小的反应槽，在反应槽的两端设有多个隔板，气体经过多个隔板后在反应槽中形成层流，这一过程模拟了路面尾气与沥青路面接触的实际情况，使气体光催化反应的过程更加接近实际场景，提高了测量的准确性。

使用透光性较好的石英玻璃作为反应器的盖板，透光能力好，使气体的反应更加充分；车辙板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。

使用氙气光源作为催化光源，能显著缩短反应时间，提高效率；本测量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理论数据；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、只能在静态下检测等缺点；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。

本实用新型装置反应充分、反应时间短、速度快、效率高，可适用于多种气体。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构的正视图；

图2为本实用新型的整体结构的俯视图；

图3为本实用新型的反应器的结构示意图；

图中：1反应器；2磨合接口；3气体传感器；4尾气提供单元；5盖板；6车辙板试件；7含紫外光的光源；8尾气检测单元。

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。

本实用新型提供了一种槽式室内尾气降解测量装置(简称测量装置，参见图1-3)，包括尾气提供单元4、尾气反应单元、尾气检测单元8，三者依次连接；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、盖板5、车辙板试件6和含紫外光的光源7；反应器1的两端设有进气口和出气口，反应器1的中部设有与进气口和出气口相通的反应槽；反应器1的进气口和出气口分别密封连接有磨合接口2，两个磨合接口2分别通过导气管与尾气提供单元4和尾气检测单元8密封连接；两个磨合接口2与导气管连接的位置分别设有气体传感器3，用来检测反应器1内的气体反应时间；车辙板试件6置于反应槽中，盖板5盖在反应器1的反应槽上，反应槽与盖板形成封闭空间；含紫外光的光源7设置在反应器1外的上方，含紫外光的光源7的辐射范围为整个反应槽的区域，光催化速率最快，尾气降解完全所使用的时间短；车辙板试件6为采用负载纳米TiO2的含砂雾封层沥青试样；

所述反应槽的中间为矩形，两端为等腰梯形，两个等腰梯形的长边与矩形相应的短边重合，一个等腰梯形的短边与反应器1的进气口重合，另一个等腰梯形的短边与反应器的出气口重合；反应槽的两端分别沿反应槽长度方向设有向反应槽中部延伸的多个隔板，多个隔板与反应槽宽度的交点平分矩形的宽度；尾气提供单元4中的气体经过磨合接口2进入反应器1，气体经过多个隔板后在反应槽中形成层流，这能模拟多股尾气在空气中形成层流的场景，与道路上同一方向的多辆车排放尾气的实际情况相符；气体在经过反应器1的进气口时气压最大，进入反应槽后气压减小，最后达到稳定，这一过程模拟尾气从排放管喷出的过程，使气体反应过程更加接近真实场景，测量更加准确。

所述反应槽两端的等腰梯形的腰与反应器短边之间的夹角为60°，等腰梯形的高为40mm；反应槽中部矩形的长度为220mm，宽度为60mm。

所述反应器1和隔板均采用聚四氟乙烯制成，反应器的尺寸为300*100*50mm，反应器1的进气口和出气口的直径均为10mm；磨合接口2的材质为石英玻璃，接口处采用磨砂口处理；车辙板试件6尺寸为200*50*20mm。

所述隔板为三角棱柱状，三棱柱的底面为钝角三角形，锐角端朝向相邻的反应器进气口或出气口。

所述含紫外光的光源7优选氙气光源。

上述槽式室内尾气降解测量装置的安装检测方法是：

第一步、先将负载纳米TiO2的含砂雾封层沥青试样车辙板试件切割成200×50×20mm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通过导气管连接尾气提供单元，右端通过导气管连接尾气检测单元(尾气测试仪)，两个磨合接口和导气管连接的位置分别设有气体传感器，之后将反应器放入到暗箱中，盖板盖在反应器1的反应槽上；氙气光源置于暗箱内的反应器上方(氙气光源安装在暗箱盖板的下表面上，待小梁试件安装完毕后，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检测单元内；

第四步、根据尾气检测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。

所述反应器采用槽式，气体通过多个隔板进入反应器，在反应器中形成层流，对气体进行实时动态检测试验。

所述反应器体积较小(宽100mm长300mm高50mm)，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。

尾气提供单元为污染气源罐，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；盖板采用透光性好的石英玻璃制成且耐高温；反应器采用聚四氟乙烯制成，具有良具有抗酸抗碱好的抗变形、抗开裂、抗腐蚀以及高绝缘等特点，其次在反应器的两端设有多个隔板，多个隔板之间形成的空间作为气体输入、输出通道，并使气体在反应器内达到层流状态，更贴近道路实际。

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

本实施例一种槽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、尾气检测单元；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导气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，从出气口端的导气管排出；通过测量二氧化氮反应前后浓度差来计算光对二氧化氮气体的催化降解的程度；

负载纳米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并将其恰好铺满反应器的反应槽，反应器两端采用磨合接口，左端的磨合接口通过导气管连接尾气提供单元(该尾气提供单元包括污染气源罐)，右端的磨合接口通过导气管连接尾气测量单元，两个导气管上设有阀门；两个磨合接口与尾气提供单元和尾气检测单元的连接位置处分别安装气体传感器，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，将其放入到尾气提供单元中，打开导管阀门使气体进入磨合接口，反应开始；

第三步、气体通过反应器，此时光通过盖板照射到反应器的反应槽中，气体进行光催化反应，气体大约在反应器内反应一段时间，经过反应后的气体通过反应器的出气口和气体传感器，进入尾气测量单元，气体传感器检测气体首次经过的时间点，用测试软件进入尾气测量单元中的气体中的二氧化氮含量以及气体反应效率进行分析。

本实施例采用负载纳米TiO2的含砂雾封层可以有效降解汽车尾气中的NO2，降解量达35％，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。

本实用新型中反应器位于暗箱中能使反应时反应器内的正负离子达到平衡，使得结果更加准确。

本实用新型接入的气体通过反应器的多个隔板后在反应器内形成层流，此状态下能更加具体的反应实际道路上尾气的流动情况，其进行反应的光催化速率最快，降解完全所使用的时间短，并且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 (6)

1.一种槽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、尾气检测单元，三者依次连接；所述尾气反应单元包括反应器；反应器的两端设有进气口和出气口，反应器的进气口和出气口分别通过磨合接口与尾气提供单元和尾气检测单元密封连接，其特征在于，

所述尾气反应单元还包括盖板，反应器沿长度方向设有与进气口和出气口相通的反应槽；盖板盖在完全覆盖在反应槽上，反应槽和盖板形成密封空间；所述反应槽一端为渐扩进口，另一端为渐缩出口，反应槽中部放置车辙试件；在渐扩进口和渐缩出口中沿其扩张方向对称设置多个隔板。

2.根据权利要求1所述的槽式室内尾气降解测量装置，其特征在于，所述反应槽的中部为矩形，两端的渐扩进口和渐缩出口均为等腰梯形，两个等腰梯形的长边与矩形相应的短边重合，一个等腰梯形的短边与反应器的进气口重合，另一个等腰梯形的短边与反应器的出气口重合；等腰梯形内分别沿反应槽长度方向设有向反应槽中部延伸的多个隔板，多个隔板与矩形短边的交点平分矩形的宽度。

3.根据权利要求1所述的槽式室内尾气降解测量装置，其特征在于，所述盖板为石英玻璃制成。

4.根据权利要求1所述的槽式室内尾气降解测量装置，其特征在于，所述反应槽两端的等腰梯形的腰与反应器短边之间的夹角为60°，等腰梯形的高为40mm；反应槽中部的矩形的长度为220mm，宽度为60mm。

5.根据权利要求1所述的槽式室内尾气降解测量装置，其特征在于，所述反应器和隔板均采用聚四氟乙烯制成，反应器的尺寸为300*100*50mm，反应器的进气口和出气口的直径均为10mm；车辙板试件尺寸为200*50*20mm。

6.根据权利要求1所述的槽式室内尾气降解测量装置，其特征在于，所述隔板为三角棱柱状，三棱柱的底面为钝角三角形，锐角端朝向相邻的反应器进气口或出气口。

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