CN212040384U - 一种用于有机物和无机物反应的调控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于有机物和无机物反应的调控装置，通过相对设置的两管体形成分解通道，以光催化纤维控制位于反应容器内的有机物流的含量，并且灯光带交错设置，光催化纤维束的一端面与灯光带的发光面位于同一平面内，控制气囊沿光催化纤维束的周向裹持，用以控制其端面与灯光带的发光面位于同一平面内，切刀贴合灯光带的发光面设置，并且能够沿该平面切割光催化纤维束。本实用新型通过光催化有机物分解从而减少其与无机物的反应量，从而控制有机物和无机物的反应，并且光催化纤维与反应物的接触面积容易控制，从而控制有机物分解量。

Description

一种用于有机物和无机物反应的调控装置

技术领域

本实用新型涉及用于有机物和无机物反应的控制技术领域，尤其涉及一种用于有机物和无机物反应的调控装置。

背景技术

有机物即有机化合物，是含碳化合物(一氧化碳、碳酸，碳酸盐、氰化物、硫氰化物、氰酸盐、金属碳化物、部分简单含碳化合物除外)或碳氢化合物及其衍生物的总称。无机物即无机化合物，与机体无关的化合物(少数与机体有关的化合物也是无机化合物引，如水)，与有机化合物对应，通常指不含碳元素的化合物，但包括碳的氧化物、碳酸盐、氰化物等，简称无机物。

化工领域存在大量有机物和无机物反应，一般是预先控制两者混合量，从而控制两者的反应程度，但当两者已经混合后，就不易再对反应程度进行控制。

光催化是指在光的作用下，光触媒促进反应物分解。反应过程为反应物在光触媒周围发生反应，同时外围的反应物不断向光触媒扩散(因为此处反应物不断被消耗而浓度降低)，生成物则不断向外围扩散，即该过程包括七个步骤：①原料分子自主气流中向光触媒扩散；②接近光触媒的原料分子向微孔内表面扩散；③靠近光触媒表面的原料分子被光触媒吸附；④被吸附的分子在光触媒的作用下进行化学反应；⑤生成的产品分子从光触媒上脱附下来；⑥脱附下来的产品分子从微孔内向外扩散；⑦产品分子从光触媒外表面再扩散到主气流中，然后离开反应器。

对于催化反应的控制是通过控制光触媒的种类和用量，从而对两者的接触面积控制，最终以达到对催化反应的控制，但常规的颗粒状光触媒一方面由于制造上造成的误差、运输存储过程中造成的颗粒间磨损或聚合，难以通过其用量较为精准地控制两者接触面积，另一方面，其较小粒径难以回收，容易造成污染最终产物。

因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种用于有机物和无机物反应的调控装置，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种用于有机物和无机物反应的调控装置，通过在反应容器内设置分解通道,以光催化纤维控制位于所述反应容器内的所述有机物流的含量，所述装置包括主体组件以及与所述主体连接的驱动组件、切割组件，

所述主体组件包括相对设置的两管体，以及两所述管体之间形成分解通道，两所述管体的相对端面均设置有灯光带，并且两所述管体的灯光带交错设置，若干所述光催化纤维形成光催化纤维束，并设置在所述管体内，所述光催化纤维束的长度方向与所述管体的长度方向相同，并且所述光催化纤维束的一端面与所述灯光带的发光面位于同一平面内；

所述驱动组件包括导轨和与所述导轨滑动连接的控制气囊，所述主体组件与所述导轨滑动连接，所述控制气囊设置在所述主体组件的一端，所述控制气囊沿所述光催化纤维束的周向裹持并控制其至少部分在所述管体内移动，用以控制其端面与所述灯光带的发光面位于同一平面内；

所述切割组件包括切刀，所述切刀贴合所述灯光带的发光面设置，并且能够沿该平面切割所述光催化纤维束。

优选地，所述控制气囊为筒状,并且其内部设置有沿其长度方向螺旋延伸的气体通道。

优选地，若干所述控制气囊成对设置在所述主体组件的两端，并分别控制一光催化纤维束。

优选地，所述光催化纤维为二氧化钛光催化纤维。

优选地，所述二氧化钛光催化纤维为皮芯结构，所述芯层和所述皮层中的一者采用高分子材料制成，另一者至少采用成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的二氧化钛制成。

优选地，所述皮层采用高分子材料制成，所述芯层采用成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的二氧化钛制成。

优选地，所述灯光带为紫外线灯光带。

优选地，所述分解通道的两端设置有拦网。

优选地，所述分解通道的两端设置有开启或闭合部件。

优选地，所述灯光带的一端设置有导向板，所述导向板位于所述管体内，并沿其长度方向设置。

优选地，所述导向板的厚度由靠近所述灯光带的一端向远离所述灯光带的一端逐渐减小。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过光催化有机物分解从而减少其与无机物的反应量，从而控制有机物和无机物的反应，并且光催化纤维与反应物的接触面积容易控制，从而控制有机物分解量，并通过对光催化纤维的端面进行更新，消除被反应物或其反应产物或其他物质覆盖的端面，从而实现光催化反应的再次进行。

(2)本实用新型通过控制气囊控制光催化纤维束的移动，进一步地，控制气囊内部的螺旋形气体通道不仅能够减少充气量，从而快速实现对光催化纤维束的紧密裹持，而且均衡了对光催化纤维束控制力度，将裹持力度分散在多个维度上，防止光催化纤维束断裂。

(3)本实用新型一方面通过控制光催化纤维与反应物的接触面积从而控制有机物分解，另一方面通过控制分解通道的宽度，以控制单位时间内参与催化反应的有机物量，并且同时可以控制光催化纤维端面所受光照强度，从而实现控制有机物和无机物的反应。

(4)本实用新型通过相对交错设置的灯光带，以对相对设置的光催化纤维端面实现最优照射，优化实现光触媒、光和反应物三者界面叠合，从而提高催化反应效率。

(5)本实用新型通过皮芯结构光催化纤维，催化材料处于芯层，被皮层包覆保护，通过规格式制造能够使其端面面积明确，并且不易因磨损等因素造成数据误差，即明确催化剂与反应物的接触面积，从而精准控制催化反应的反应程度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的立体示意图；

图2为本实用新型中部分主体组件与切割组件的立体放大示意图；

图3为本实用新型中控制气囊的透视放大示意图；

图4为本实用新型中光催化纤维的立体放大示意图。

具体地，10-主体组件，11-管体，12-灯光带，13-导向板；

20-驱动组件，21-导轨，211-滑块，22-控制气囊，221-弹性层，222-气体通道，223-连接部，224-裹持区域；

30-切割组件，31-切刀；

40-分解通道；

50-光催化纤维，51-皮层，52-芯层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1示出了一种用于有机物和无机物反应的调控装置的立体结构示意图，其中，省略相关泵体以及相关连接管。

泵体以及相关连接管为现有技术，本领域技术人员能够根据需求选择的，泵体仅为本装置提供气流或其他流体，非本实用新型的实用新型点。

如图1所示，一种用于有机物和无机物反应的调控装置，通过在反应容器内设置分解通道40,以光催化纤维50(图中未示出)控制位于反应容器内的有机物流的含量。

装置包括主体组件10以及与主体连接的驱动组件20、切割组件30。该装置通过光催化有机物分解从而减少其与无机物的反应量，从而控制有机物和无机物的反应，并且光催化纤维与反应物的接触面积容易控制，从而控制有机物分解量，并通过对光催化纤维的端面进行更新，消除被反应物或其反应产物或其他物质覆盖的端面，从而实现光催化反应的再次进行。

具体而言，主体组件10包括相对设置的两管体11，以及两管体11之间形成分解通道40，通过移动两管体11之间的距离，从而调整分解通道40的宽度，以控制单位时间内参与催化反应的有机物量，从而能够实现控制有机物和无机物的反应。

驱动组件20包括导轨21和与导轨21滑动连接的控制气囊22，主体组件10与导轨21滑动连接，控制气囊22设置在主体组件10的一端，控制气囊22沿光催化纤维束的周向裹持并控制其至少部分在管体11内移动。

切割组件30包括切刀31，以对光催化纤维束的端面更新。

可以理解的是，该装置可以是完全处于反应容器内，需要调整反应容器内的有机物含量时，启动该装置，使得分解通道与外部有机物连通，实现对有机物的催化分解。该装置也可以是部分处于反应容器内，即指分解通道位于反应容器内，使得有机物能够进入该通道分解。优选采用后一方案，以减少反应物对装置的腐蚀等影响，延长装置使用寿命。

图2示出了用于有机物和无机物反应的调控装置中的部分主体组件与切割组件立体放大结构示意图。

如图2所示，管体11的一端设置有灯光带12，也即两管体11的相对端面均设置有灯光带12，进行相对照射，并且两管体11的灯光带12交错设置，以实现最优照射，优化实现光触媒、光和反应物三者界面叠合，从而提高催化反应效率。

若干光催化纤维50形成光催化纤维束，并设置在管体11内，光催化纤维束的长度方向与管体11的长度方向相同，并且光催化纤维束的一端面通过控制气囊22与灯光带12的发光面位于同一平面内，切刀31贴合灯光带12的发光面设置，并且能够沿该平面切割光催化纤维束。通过切刀31对其端面进行更新，消除被反应物或其反应产物或其他物质覆盖的端面，从而实现光催化反应的再次进行。

在本实施例中，切刀31为单一横置刀片，与滑块211转动连接，从而沿其端面水平旋转对光催化纤维束实现水平切割，当然，毫无疑义地，切刀31也可以与导轨21滑动连接。

另一实施例中，切刀31当然也可以采用沿光催化纤维束周向设置的3个子切刀，3个子切刀向光催化纤维束的中心轴线切割，并且沿其刀口能够组成一个圆，该设置方式将切割面积分为多个小块，切割效果更为稳定。

图3示出了用于有机物和无机物反应的调控装置中的控制气囊的透视放大结构示意图。

如图3所示，根据本实用新型的实施例，控制气囊22的内部设置有沿其长度方向螺旋延伸的气体通道222，控制气囊22沿光催化纤维束的周向裹持并控制其沿导轨21移动。

具体而言，控制气囊22包括弹性层221、设置在弹性层221内部的气体通道222，以及连通气体通道222与外部的连接部223。弹性层221可以采用橡胶制成，并且优选为筒状，其内部形成上下贯通的裹持区域224，光催化纤维束穿过该裹持区域224，通过连接部223外接气泵，对气体通道222充气，使得气体通道222膨胀带动弹性层221主要沿其径向膨胀，实现对光催化纤维束的紧密裹持。控制气囊22通过其弹性层221的外层表面与设置在导轨21内部的滑块211固定连接，从而通过控制气囊22的移动控制光催化纤维束的移动，该固定连接方式可以为粘黏。气体通道222绕裹持区域224螺旋环设，并且其一端头与连接部223连通。该气体通道222能够以较少的充气量实现弹性层221的快速膨胀，从而快速实现对光催化纤维束的紧密裹持，同样的，也能够快速放气，从而快速解除对光催化纤维束的紧密裹持。并且该气体通道222均衡了对光催化纤维束控制力度，将裹持力度分散在多个维度上，防止光催化纤维束断裂。

可以理解的是，控制气囊22通过其连接部223与外部的气泵连接，以实现充放气，达到对光催化纤维束的控制。

当然气体通道222还可以是通过注入其他流体实现对弹性层221的膨胀变形，例如液体。

虽然图1、图2中仅示出了管体11的横截面为圆形，但不限于圆形，可根据实际需求设置，例如矩形、不规则图形等。同样的，虽然图1、图2中仅示出了控制气囊22的横截面为圆环，但不限于圆环，可根据实际需求设置，例如矩形环、不规则图形环等。

根据本实用新型的实施例，若干控制气囊22成对设置在主体组件10的两端，并分别控制一光催化纤维束。

根据本实用新型的实施例，光催化纤维50为二氧化钛光催化纤维。该光催化纤维可以采用现代复合技术将纳米二氧化钛与高分子材料结合，通过熔融纺丝，将纳米二氧化钛均匀分布在纤维中，实现单位面积内纳米二氧化钛含量的恒定。

图4示出了用于有机物和无机物反应的调控装置中的光催化纤维的立体放大结构示意图。

如图4所示，根据本实用新型的实施例，二氧化钛光催化纤维为皮芯结构，芯层52和皮层51中的一者采用高分子材料制成，另一者至少采用成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的二氧化钛制成。

进一步地，皮层51采用高分子材料制成，芯层52采用成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的二氧化钛制成，该二氧化钛优选采用纳米级，并进一步其粒径为20-80nm，使得混合均匀度高。特殊皮芯结构实现对催化材料的保护，通过规格式制造能够使其端面面积明确，即明确催化剂与反应物的接触面积，并通过对其端面的更新，从而精准控制催化反应的反应程度。

需要说明的是，皮层51可以采用高分子材料制成，例如合成纤维或无机纤维，以将芯层52的催化材料包裹，仅前端面暴露与反应物反应，以较为精准地控制催化剂与反应物的接触面积。该光催化纤维的直径在0.5-10mm。

该催化材料具体可以采用二氧化钛，并且可以理解的是，为提高二氧化钛的光催化效果，对二氧化钛进行改性后的光催化材料应也属于本申请的保护范围。

根据本实用新型的实施例，灯光带12为紫外线灯光带12，以更好地响应二氧化钛光催化。

需要说明的是，分解通道40的两端可以设置有拦网，以避免被切割下的光催化纤维颗粒在反应容器内无约束散开，并进一步能够实现快速回收。

进一步地，分解通道40的两端设置有开启或闭合部件，可以是沿导轨21设置的移动板。

需要说明的是，灯光带12的一端设置有导向板13，导向板13位于管体11内，并沿其长度方向设置，以方便光催化纤维伸入多个灯光带12之间。进一步地，导向板13的厚度由靠近灯光带12的一端向远离灯光带12的一端逐渐减小。

本装置使用时,包括以下步骤：

将该装置设置在反应容器内，并通过调整两管体11之间的距离设置适当宽度的分解通道40；

当控制气囊22处于未充气状态，将光催化纤维束依次穿过同一侧的控制气囊22和管体11，然后对控制气囊22充气使得光催化纤维束被相对固定；

沿导轨21移动控制气囊22，使得光催化纤维束的端面与灯光带12的发光面位于同一平面内；

根据有机物和无机物的反应需求，移动控制气囊22使得光催化纤维束的端面伸出灯光带12一距离，启动切刀31对光催化纤维束进行切割。

需要说明的是，优选移动控制气囊22使得光催化纤维束的端面伸出灯光带12的发光面1-5mm处进行切割，该距离使得切割下的光催化纤维颗粒能够被较为方便的收集。可以理解的是，切割下的光催化纤维颗粒的一端面也未被反应物或其反应产物或其他物质覆盖，能够充分与反应物反应，控制反应时应考虑到切割一次产生两个更新面。

根据有机物和无机物的反应需求，沿导轨21调整两管体11之间的距离以设置适当宽度的分解通道40，以控制单位时间内参与催化反应的有机物量，并且同时可以控制光催化纤维端面所受光照强度，从而实现控制有机物和无机物的反应。

根据有机物和无机物的反应需求，调节灯光带12的光强。

综上所述，本实用新型通过光催化有机物分解从而减少其与无机物的反应量，从而控制有机物和无机物的反应，并且光催化纤维与反应物的接触面积容易控制，从而控制有机物分解量，并通过对光催化纤维的端面进行更新，消除被反应物或其反应产物或其他物质覆盖的端面，从而实现光催化反应的再次进行。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种用于有机物和无机物反应的调控装置，通过在反应容器内设置分解通道,以光催化纤维控制位于所述反应容器内的所述有机物流的含量，其特征在于，所述装置包括主体组件以及与所述主体连接的驱动组件、切割组件，

所述主体组件包括相对设置的两管体，以及两所述管体之间形成分解通道，两所述管体的相对端面均设置有灯光带，并且两所述管体的灯光带交错设置，若干所述光催化纤维形成光催化纤维束，并设置在所述管体内，所述光催化纤维束的长度方向与所述管体的长度方向相同，并且所述光催化纤维束的一端面与所述灯光带的发光面位于同一平面内；

所述驱动组件包括导轨和与所述导轨滑动连接的控制气囊，所述主体组件与所述导轨滑动连接，所述控制气囊设置在所述主体组件的一端，所述控制气囊沿所述光催化纤维束的周向裹持并控制其至少部分在所述管体内移动，用以控制其端面与所述灯光带的发光面位于同一平面内；

所述切割组件包括切刀，所述切刀贴合所述灯光带的发光面设置，并且能够沿该平面切割所述光催化纤维束。

2.根据权利要求1所述的用于有机物和无机物反应的调控装置，其特征在于，所述控制气囊为筒状,并且其内部设置有沿其长度方向螺旋延伸的气体通道。

3.根据权利要求1所述的用于有机物和无机物反应的调控装置，其特征在于，若干所述控制气囊成对设置在所述主体组件的两端，并分别控制一光催化纤维束。

4.根据权利要求1所述的用于有机物和无机物反应的调控装置，其特征在于，所述光催化纤维为二氧化钛光催化纤维。

5.根据权利要求4所述的用于有机物和无机物反应的调控装置，其特征在于，所述二氧化钛光催化纤维为皮芯结构，所述芯层和所述皮层中的一者采用高分子材料制成，另一者至少采用成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的二氧化钛制成。

6.根据权利要求5所述的用于有机物和无机物反应的调控装置，其特征在于，所述皮层采用高分子材料制成，所述芯层采用成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的二氧化钛制成。

7.根据权利要求1所述的用于有机物和无机物反应的调控装置，其特征在于，所述灯光带为紫外线灯光带。

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