CN216458630U - 一种光催化固氮装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种光催化固氮装置，包括反应器和冷凝装置，所述反应器置于冷凝装置内，反应器高于冷凝装置，反应器外壁和冷凝装置上端固定连接，反应器上端开口，反应器上端盖有石英板，反应器下端连接进气管，进气管穿过冷凝装置，在反应器下部设有筛板，所述反应器上部连接出气管，反应器下部连接取液管，取液管伸出冷凝装置，所述冷凝装置外周分别连接进水管和出水管。本申请光催化固氮的优化装置通过G4筛板，使进入反应器的气体均匀分散与反应物催化剂可以充分接触，同时不会使反应器中的液体和固体通过。石英盖板不会妨碍光源照射直接进行光催化，外部冷凝装置随时带走反应产生的热量，维持反应温度稳定，使光催化固氮实验得到了优化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光催化技术领域，具体地说是一种光催化固氮装置。
背景技术
氨是一种重要的化工产品，在国民经济生产中占据重要地位。氨常被用于生产农业化肥，用作化工中间体合成高附加值化工产品，生产硝酸及含氮无机盐。随着时代的发展，人们的生活水平不断地提高的同时能源紧缺问题日益加重，提高能源利用率成为化学研究的关键，传统光催化固氮实验装置氮气转化效率低速度慢。由于氨的使用量大、用途广泛致使氨的生产处于严重供不应求的状况。
现有技术中，氨的合成途径以生物固氮和人工固氮两种。人工固氮研究一直处于研究热点，光催化固氮(合成氨)技术具有显著的优势：(1)可在常温常压下进行，反应条件温和；(2)工艺简单；(3)原料为空气和水，价廉易得，成本低；(4)不产生二氧化碳，不会带来二次污染。因此，近年来众多研究者对光催化固氮技术进行了广泛而深入的研究。
在传统光催化固氮装置中，氮气进入水中气泡过大，速度过快，以至于氮气与催化剂的接触时间较短，接触面积小，反应不够充分，使得光催化固氮效率低，反应速度慢, 反应时间长。
实用新型内容
本实用新型的目的是要提供一种光催化固氮装置，该固氮装置可以使氮气与催化剂接触时间长，接触面积大，可以充分接触，使得光催化固氮效率高。
本实用新型的技术方案是：
一种光催化固氮装置，包括反应器和冷凝装置，所述反应器置于冷凝装置内，反应器高于冷凝装置，反应器外壁和冷凝装置上端固定连接，反应器上端开口，反应器上端盖有透明石英板，进气管穿过冷凝装置连接在反应器下端，在反应器下部设有筛板，所述反应器上部连接出气管，反应器下部连接取液管，取液管伸出冷凝装置，所述冷凝装置外周分别连接进水管和出水管。
本实用新型的有益效果是：
1.与现有技术相比，本申请光催化固氮的优化装置，通过G4筛板，进入反应器的气体均匀分散与反应物催化剂可以充分接触，而且产生气泡很小，同时不会使反应器中的液体和固体通过。在反应过程中，可以随时从取样口中取出装置内产物进行含量检测，上方出气口平衡仪器内压强，石英板不会妨碍光源照射直接进行光催化，外部冷凝装置随时带走反应产生的热量，保持反应温度相对稳定，使光催化固氮实验得到了优化。
2、本申请固氮装置成本低廉，结构简单，组装方便，能有效进行光催化固氮反应，并对其进行捕获，测试，大大提高了光催化固氮的效率。
附图说明
图1为本申请整体结构示意图。
具体实施方式
为了解决背景技术中存在的问题，申请人发明了新型、高效的光催化固氮装置。
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。
如图1所示，一种光催化固氮装置，包括反应器1和冷凝装置2，所述反应器1置于冷凝装置2内，反应器1高于冷凝装置2，反应器1外壁和冷凝装置2上端固定连接，反应器外壁和冷凝装置之间也可以制作为一体结构。反应器用于固氮反应，冷凝装置可以带走反应产生的热量。反应器1上端开口，反应器1上端盖有透明石英板3，反应器下端连接进气管4，进气管4穿过冷凝装置2，在反应器1下部设有筛板5，所述反应器 1上部连接出气管6，反应器1下部连接取液管7，取液管7伸出冷凝装置2，所述冷凝装置2外周分别连接进水管8和出水管9。所述反应器1和冷凝装置2均由玻璃制成。反应器下端优选为弧形结构。筛板选用G4筛板，筛板粘贴固定在反应器内部，G4筛板只能通过气体，无法通过液体和固体。所述取液管可以随时取样反应容器中的产物进行检测。盖板为石英盖板，可以透过光源照射催化反应。
本申请光催化固氮装置实验过程：
反应器下部分外部套有冷凝装置，从反应器底部进气管通入氮气，所述进气管上方放有G4筛板，仅能通过气体，且将通过的气体均匀分散，使其可以与催化剂充分接触加速反应。在反应过程中，可以从取液管中随时取部分实验产物进行检测，反应过程中取液管是封闭的。反应器上的出气管可以保持反应装置内压强稳定。反应器顶部盖有透明石英板，利用光源照射催化反应。冷凝装置上的进水管和出水管，流水随时带走反应产生的热量。大幅度提高了反应速率且节约原料，提高固氮的转化率。
本申请光催化固氮装置工作原理：
从反应器的进气管充入氮气，石英板上方放置光源照射，氮气透过筛板在光照的条件下在水中与催化剂充分接触反应转化成铵根离子或肼，利用冷凝装置冷却反应装置，带走反应产生的热量。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种光催化固氮装置，其特征在于：包括反应器和冷凝装置，所述反应器置于冷凝装置内，反应器高于冷凝装置，反应器外壁和冷凝装置上端固定连接，反应器上端开口，反应器上端盖有透明石英板，进气管穿过冷凝装置连接在反应器下端，在反应器下部设有G4筛板，所述反应器上部连接出气管，反应器下部连接取液管，取液管伸出冷凝装置，所述冷凝装置外周分别连接进水管和出水管。
2.根据权利要求1所述的一种光催化固氮装置，其特征在于：所述反应器和冷凝装置均由玻璃制成。
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