CN215479873U - 一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种模拟水‑矿体系中有机污染物光降解行为的装置，包括试验箱，试验箱内有磁力搅拌器，试验箱的顶壁开有取样口，磁力搅拌器的加热盘上同心放置有一个烧杯，烧杯内放有磁力搅拌器转子作为光催化装置，试验箱的一个内侧壁上固定设置有一个水平杆结构的不锈钢固定架，位于试验箱外部的氙灯光源的硬管玻璃光纤穿过试验箱顶壁的光源通过孔伸入试验箱中，氙灯光源的硬管玻璃光纤由不锈钢固定架固定于烧杯的正上方，烧杯和氙灯光源之间有高度可调的双凸透镜，烧杯中有温控探头，不锈钢固定夹的水平杆上设置有一个刻度竖直设置的钢尺；本实用新型结构简单，实用性强，可以更好地模拟扰动水‑矿体系中污染物的光反应情况。

Description

一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置

技术领域

本实用新型属于光催化技术领域，具体涉及一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置。

背景技术

由于其环境友好、价格低廉、清洁有效等优点，光催化降解技术被广泛用于环境治理中。污染物在水-矿体系中的光降解行为在自然环境中是普遍存在的，探究光降解行为有助于了解含矿水体中污染物的环境行为及其去除潜力，这对修复含矿自然水体或废水中的污染具有重要意义。但很少有研究报道模拟太阳光照下含矿的水体中污染物的去除行为。因此，实验室内模拟污染物在水-矿体系中的光降解行为对了解污染物在自然环境中的迁移转化至关重要。当前大多数自制光降解反应装置较少对光照进行优化处理，导致实际试验过程中往往容易在反应液面中形成光斑，或者出现光强随着光源对应的液面位置向外延伸不断减弱的现象，尤其是在液面面积较大的情况下，这与实际水体接收的太阳光有明显出入，因此有必要进一步改善当前光降解反应装置，减少试验误差。

目前已经开发出多种不同型式的光催化实验装置，然而其中部分装置存在结构复杂、成本较高等问题，也较少考虑实际光照条件和温度变化对光催化实验的影响，因此提出一种实验室用新型光催化反应装置。

发明内容

本实用新型为弥补现有装置存在的不足，提供了一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置。该装置设计简单、成本较低、易操作，全程监控光催化过程水温的变化，能够满足实验要求。

为解决上述背景技术中提到的技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置，包括一个矩形箱体结构的试验箱，试验箱内设置有一个磁力搅拌器，试验箱的顶壁开有一个光源通过孔和一个取样口，试验箱的一个侧壁底部开有一个电源线通过孔，磁力搅拌器的电源线穿过电源线通过孔与外部的电源连接，磁力搅拌器的加热盘上与加热盘同心放置有一个烧杯，烧杯内放有磁力搅拌器转子作为光催化装置，试验箱带有电源线通过孔的侧壁的内表面固定设置有一个水平杆结构的不锈钢固定架，位于试验箱外部的氙灯光源的硬管玻璃光纤穿过光源通过孔伸入试验箱中，氙灯光源的硬管玻璃光纤由不锈钢固定架固定于烧杯的正上方，试验箱内位于氙灯光源的正下方以及烧杯的正上方之间的部位有一个沿水平方向设置且可在氙灯光源和烧杯之间沿竖直方向调整高度的双凸透镜，磁力搅拌器的温控探头伸入烧杯中，不锈钢固定夹的水平杆上有一个刻度沿竖直方向设置的钢尺，与试验箱带有电源线通过孔的侧壁相邻的其中一个侧壁通过合页与带有电源线通过孔的侧壁连接，形成一个可以打开和关闭的试验箱门。

进一步的技术方案包括：

不锈钢固定架的水平杆的一端固定在试验箱的带有电源线通过孔的侧壁的内表面上，不锈钢固定架的水平杆的另一端通过端部的固定夹子夹持固定氙灯光源的硬管玻璃光纤，不锈钢固定架的水平杆上还设置有一个用于夹持固定温控探头的普通夹子，烧杯的开口的外沿固定设置有一个用于夹持固定温控探头的数据线的长尾夹，普通夹子和长尾夹共同夹持固定温控探头的数据线。

钢尺为一端带圆孔的直尺，不锈钢固定架的水平杆穿过钢尺的圆孔使钢尺挂在不锈钢固定架的水平杆上并自然下垂并使钢尺上的刻度竖直设置

磁力搅拌器为85-2型恒温磁力搅拌器。

磁力搅拌器转子为聚四氟乙烯磁力搅拌子。

试验箱为木制试验箱。

试验箱的四个侧壁均设有散热孔，散热孔的高度低于烧杯的杯口。

烧杯的底部和侧壁的外表面包裹有锡纸，锡纸外包裹有保温棉。

位于试验箱门两侧的试验箱的两个侧壁的内表面上固定且对称设置有多个向内延伸且沿竖直方向间隔均匀分布的高度调节挡板，双凸透镜支承放置在对应的两个高度调节挡板上。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过将钢尺固定在不锈钢固定夹的水平杆上精确确定氙灯光源距离光催化反应装置的距离。

(2)本实用新型使用不锈钢固定夹固定氙灯光源简单稳固，有效避免由于灯管脱落造成的实验误差和仪器损坏。

(3)本实用新型结构简单，实用性强，可以更好地模拟扰动水-矿体系中污染物的光反应情况。

(4)本实用新型中烧杯外表面包有锡纸，可以大幅度减少箱体外的光透过试验箱侧壁的散热孔对箱体内反应溶液的实际光强的影响。

(5)本实用新型使用保温棉包裹烧杯，价廉易得，操作简单，降低冬季室温骤降对光催化反应的影响。

(6)本实用新型使用普通夹子配合长尾夹固定温控探头，将其控制在不影响搅拌子的合适位置，减少使用磁力搅拌器自带夹具遮挡光源的可能。

(7)本实用新型使用双凸透镜将氙灯光源的照射光平行化，并且使烧杯上方照度均匀，与自然条件下的光照条件更为接近。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型提供的一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置的内部结构示意图。

图中：1.试验箱，2.氙灯光源，3.不锈钢固定夹，4.钢尺，5.烧杯，6.锡纸，7.保温棉，8.磁力搅拌器转子，9.磁力搅拌器，10.散热孔，11.光源通过孔，12.电源线通过孔，13.取样口，14.普通夹子，15.长尾夹，16.温控探头，17.双凸透镜。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

本实施例以研究依诺沙星在模拟水-矿体系内的光降解特征为例，进一步描述本装置的结构和工作原理。

如图1所示，本实用新型所述的一种模拟水-矿体系中有机污染物的光降解装置，包括试验箱1、氙灯光源2、烧杯5、恒温磁力搅拌器9。试验箱1长度为25cm、宽度为20cm、高度为25cm，氙灯光源2型号为HDL-II，功率为300W，不锈钢固定夹3的最小夹口为1.6cm，最大夹口为7.5cm，钢尺4为一端带有圆孔的15cm的钢质直尺，烧杯5的容量为500mL，磁力搅拌器9为85-2型恒温磁力搅拌器，磁力搅拌器转子8为聚四氟乙烯磁力搅拌子。

试验箱1为矩形箱体结构，试验箱1的顶壁上设有光源通过孔11和取样口13，试验箱1的其中一个侧壁的底部开有一个电源线通过孔12，磁力搅拌器9的电源线穿过电源线通过孔12伸出至试验箱1的外部并与位于试验箱1外部的电源连接，试验箱1外部的HDL-II氙灯光源2的硬管玻璃光纤通过试验箱1顶部的光源通过孔11进入试验箱1内，试验箱1的四个侧壁均设有散热孔10，散热孔10由四个呈矩形形式排列的通孔组成，散热孔10作为一个整体其高度低于烧杯5的杯口。磁力搅拌器9放置在试验箱1中，烧杯5内放有磁力搅拌器转子8作为光催化装置，烧杯5的侧壁和底部的外表面包有锡纸6，锡纸6外包裹有保温棉7，烧杯5置于磁力搅拌器9的加热盘上，且使烧杯5与磁力搅拌器9的加热盘同心放置，试验箱1内位于氙灯光源2的正下方以及烧杯5的正上方之间的部位有一个沿水平方向设置且可在氙灯光源2和烧杯5之间沿竖直方向调整高度的双凸透镜17，位于试验箱门两侧的试验箱1的两个侧壁的内表面上固定且对称设置有多个向内延伸且沿竖直方向间隔均匀分布的高度调节挡板，双凸透镜17支承放置在对应的两个高度调节挡板上。试验箱1的带有电源线通过孔12的侧壁的内表面上装有一个不锈钢固定架3，不锈钢固定架3为水平杆结构，不锈钢固定架3的水平杆的一端固定在试验箱1的一个内侧壁上，氙灯光源2的硬管玻璃光纤穿过光源通过孔11并由不锈钢固定架3另一端的固定夹子夹持固定于烧杯5的正上方，不锈钢固定架3的水平杆穿过钢尺4的圆孔使钢尺4挂在不锈钢固定夹3的水平杆上并自然下垂，钢尺4上的刻度竖直设置，用于精确确定氙灯光源2距离烧杯5的距离。不锈钢固定架3的水平杆上还设置有一个用于夹持固定磁力搅拌器9的温控探头16的普通夹子，烧杯5的外沿固定设置有一个用于夹持固定磁力搅拌器9的温控探头16的长尾夹15，普通夹子14和长尾夹15共同夹持固定磁力搅拌器9的温控探头16，温控探头16伸入烧杯5中。与试验箱1带有电源线通过孔12的侧壁相邻的其中一个侧壁通过合页与带有电源线通过孔12的侧壁连接，形成一个可以打开和关闭的试验箱门，打开试验箱门后放入磁力搅拌器9，并将装有反应溶液和磁力搅拌器转子8的烧杯5置于磁力搅拌器9的加热盘上。

使用本实用新型提供的一种模拟有机污染物在水-矿体系中的光降解行为的装置进行试验的过程如下：

本实用新型使用过程中，500mL的烧杯5的侧壁和底部的外表面依次包裹上锡纸6和保温棉7，将配制好的900μg/L的依诺沙星溶液倒入500mL的烧杯5中，装有反应溶液的烧杯5置于恒温磁力搅拌器9的加热盘上，用不锈钢固定架3的固定夹子固定氙灯光源2的硬管玻璃光纤，调整角度使氙灯光源2的硬管玻璃光纤垂直于烧杯5中的反应溶液的水平面，打开氙灯光源2的开关，通过改变不锈钢固定架3与氙灯光源2的硬管玻璃光纤的接触位置和双凸透镜的高度调整氙灯光源2的硬管玻璃光纤距离反应溶液水平面的高度，并通过钢尺4的刻度线确定氙灯光源2的硬管玻璃光纤距离反应溶液水平面的高度，利用普通夹子14和长尾夹15固定温控探头16并将其调整到合适位置，将固体矿物微粒置于盛有污染物的烧杯5内，并放入磁力搅拌器转子8，打开恒温磁力搅拌器9，调节恒温磁力搅拌器9使磁力搅拌器转子8的转速为200r/min以使磁力搅拌器转子8搅拌烧杯5内的待分析的依诺沙星溶液进而模拟水流扰动的效果，恒温磁力搅拌器9的温度设置为27℃以模拟室温条件，利用移液枪通过试验箱1顶部的取样口13在固定时间点取出水样，其余时间取样口13用木塞封闭。取出的水样使用高速离心机以5000r/min离心10分钟收集上清液，使用0.45μm的过滤器过滤后通过高效液相色谱法测定依诺沙星浓度，以研究依诺沙星在模拟水-矿体系中的光降解行为特征。

Claims (9)

1.一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置，包括一个矩形箱体结构的试验箱(1)，试验箱(1)内设置有一个磁力搅拌器(9)，其特征在于，试验箱(1)的顶壁开有一个光源通过孔(11)和一个取样口(13)，试验箱(1)的一个侧壁底部开有一个电源线通过孔(12)，磁力搅拌器(9)的电源线穿过电源线通过孔(12)与外部的电源连接，磁力搅拌器(9)的加热盘上与加热盘同心放置有一个烧杯(5)，烧杯(5)内放有磁力搅拌器转子(8)作为光催化装置，试验箱(1)带有电源线通过孔(12)的侧壁的内表面固定设置有一个水平杆结构的不锈钢固定架(3)，位于试验箱(1)外部的氙灯光源(2)的硬管玻璃光纤穿过光源通过孔(11)伸入试验箱(1)中，氙灯光源(2)的硬管玻璃光纤由不锈钢固定架(3)固定于烧杯(5)的正上方，试验箱(1)内位于氙灯光源(2)的正下方以及烧杯(5)的正上方之间的部位有一个沿水平方向设置且可在氙灯光源(2)和烧杯(5)之间沿竖直方向调整高度的双凸透镜(17)，磁力搅拌器(9)的温控探头(16)伸入烧杯中，不锈钢固定架(3)的水平杆上有一个刻度沿竖直方向设置的钢尺(4)，与试验箱(1)带有电源线通过孔(12)的侧壁相邻的其中一个侧壁通过合页与带有电源线通过孔(12)的侧壁连接，形成一个可以打开和关闭的试验箱门。

2.根据权利要求1所述的一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置，其特征在于，不锈钢固定架(3)的水平杆的一端固定在试验箱(1)的带有电源线通过孔(12)的侧壁的内表面上，不锈钢固定架(3)的水平杆的另一端通过端部的固定夹子夹持固定氙灯光源(2)的硬管玻璃光纤，不锈钢固定架(3)的水平杆上还设置有一个用于夹持固定温控探头(16)的普通夹子，烧杯(5)的开口的外沿固定设置有一个用于夹持固定温控探头(16)的数据线的长尾夹(15)，普通夹子(14)和长尾夹(15)共同夹持固定温控探头(16)的数据线。

3.根据权利要求1所述的一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置，其特征在于，钢尺(4)为一端带圆孔的直尺，不锈钢固定架(3)的水平杆穿过钢尺(4)的圆孔使钢尺(4)挂在不锈钢固定架(3)的水平杆上并自然下垂并使钢尺(4)上的刻度竖直设置。

4.根据权利要求1所述的一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置，其特征在于，磁力搅拌器(9)为85-2型恒温磁力搅拌器。

5.根据权利要求1所述的一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置，其特征在于，磁力搅拌器转子(8)为聚四氟乙烯磁力搅拌子。

6.根据权利要求1所述的一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置，其特征在于，试验箱(1)为木制试验箱。

7.根据权利要求1所述的一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置，其特征在于，试验箱(1)的四个侧壁均设有散热孔(10)，散热孔(10)的高度低于烧杯(5)的杯口。

8.根据权利要求1所述的一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置，其特征在于，烧杯(5)的底部和侧壁的外表面包裹有锡纸(6)，锡纸(6)外包裹有保温棉(7)。

9.根据权利要求1所述的一种模拟水-矿体系中有机污染物光降解行为的装置，其特征在于，位于试验箱门两侧的试验箱(1)的两个侧壁的内表面上固定且对称设置有多个向内延伸且沿竖直方向间隔均匀分布的高度调节挡板，双凸透镜(17)支承放置在对应的两个高度调节挡板上。

Images