CN221174563U - 便携式多孔介质对流反应器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了便携式多孔介质对流反应器，涉及多孔介质培养反应的技术领域，其包括反应器主体，呈圆筒型；内胆，由磨砂有机玻璃制成，设置于反应器主体内；上板与下板，下板设置于反应器主体的底部，上板设置于反应器主体的顶部，且所述上板为中空构造，其内壁开设有螺纹；观测板，装配于上板中空内，通过螺纹套与上板中空内螺纹拆卸式装配；下板的底部中心处开设有进水孔，观测板的顶部中心处开设有出水孔；金属固定器，设置于上板与下板之间，用于上板与下板对反应器主体的夹紧，该新型反应器组装便捷、采样高效，运输轻便，对注入的液体分散均匀，实验反应结果稳定可靠，适用于环境学、地球科学以及化学等相关领域。
Description
技术领域
本申请涉及多孔介质培养反应的技术领域，更具体地的说，涉及便携式多孔介质对流反应器。
背景技术
在野外条件下，由于采样技术和多种环境因素的限制，观测到的数据难以解析多孔介质内不同化学物质反应的速率以及动力学特征。为了弥补不足，科研人员常在特定的反应器内进行模拟实验，在稳定的条件下通过反应器对多孔介质内化学物质进行单变量或多变量控制培养实验。限制于现有反应器条件，研究人员难以在对流过程中定时、定量采集反应中的多孔介质和孔隙水，无法清晰判断其反应速率，对于实验结果的判断造成困扰。
针对上述情况，发明人认为现有模拟设备不能提供便捷且科学的多孔介质培养反应条件，需要提供一种能够实时测量不同多孔介质内溶解态化学物质反应速率的便携式反应器。
本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。
实用新型内容
为了解决上述背景技术中提出的问题，本申请提供便携式多孔介质对流反应器。
本申请提供的便携式多孔介质对流反应器采用如下的技术方案：
便携式多孔介质对流反应器，包括反应器主体，呈圆筒型；内胆，由磨砂有机玻璃制成，设置于反应器主体内；上板与下板，下板设置于反应器主体的底部，上板设置于反应器主体的顶部，且所述上板为中空构造，其内壁开设有螺纹；观测板，装配于上板中空内，通过螺纹套与上板中空内螺纹拆卸式装配；下板的底部中心处开设有进水孔，观测板的顶部中心处开设有出水孔；金属固定器，设置于上板与下板之间，用于上板与下板对反应器主体的夹紧。
优选的，所述金属固定器包括若干个螺纹圆柱、若干个螺母与若干个蝶形螺母，所述螺纹圆柱穿插装配在上板与下板之间，两个所述螺母螺纹装配在螺纹圆柱上，且对称分布于下板的两侧，所述蝶形螺母螺纹装配在螺纹圆柱顶端，且接触上板的顶部。
优选的，所述反应器主体、上板、下板与观测板均由聚四氟乙烯材料制成。
优选的，所述上板、下板与内胆间的连接处均套设有橡胶垫圈。
优选的，所述便携式多孔介质对流反应器还包括蓄水桶、蠕动泵、出水桶与硅胶管，所述蓄水桶通过硅胶管与蠕动泵的吸水端连接，所述蠕动泵的输水端通过硅胶管与进水孔连接，所述出水孔通过硅胶管与出水桶连接。
本实用新型还提供了上述便携式多孔介质对流反应器的使用方法，包括以下步骤：
1)装样：将培养物质放置于清洗洁净的磨砂有机玻璃内胆中，再将预先清洗后的所有便携式多孔介质对流反应器装置零件从下自上依次组装，确认除进、出水口处无漏水情况；
2)连接培养装置：通过密封弹性硅胶管连接蓄水桶、蠕动泵、便携式多孔介质对流反应器、出水管，并逐一排查连接处情况；
3)通水测试：打开蠕动泵开关，令水流快速通过步骤2组装完成后的培养体系，稳定保持15min，确认体系无漏水情况；
4)黑暗培养：将步骤3测试后的培养体系置于稳定适宜培养温度下，持续培养x h，期间保持水流均速y mL/min流过便携式多孔介质对流反应器；
5)取固态样：打开观测板，将步骤4黑暗培养完成后的便携式多孔介质对流反应器用药匙取出一定质量的固态样本，在进、出水口处用试管采集水样；
6)指标分析：根据实验需求，将步骤5得到的样品进行个性化指标分析。
优选的，所述培养时间x h的含义是，所培养物质环境逐渐达到稳定状态或者所培养的环境微生物生长阶段在s型增长曲线中，达到稳定期的时间。在培养体系达到稳定期的过程中进行采样。
优选的，为了达到黑暗培养的条件，可将磨砂有机玻璃内胆利用魔术贴将不透光材料包裹于表面。
优选的，根据不同实验需求设计个性化指标，例如碳、氮、磷等无机指标及生物大分子等有机指标。
综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
1、本实用新型作为一种能够实时测量不同多孔介质内溶解态化学物质反应速率的便携式反应器，设备密封性强，与外界环境隔绝，是多孔介质的极佳反应载体。同时，反应器采用对流体系运行反应流体，并可在反应中途定时定量采集处于反应中的多孔介质，实验精确度高。
2、本实用新型作为一种能够实时测量不同多孔介质内溶解态化学物质反应速率的便携式反应器，同一反应器内成分相同、水流停留时间一致，并可以实现在同一时间对于多组平行培养反应器通入相同流速、成分的水流、确保重复之间的处理相同。
3、在本实用新型中，测量方法操作步骤简单，节约了测量时间。使用的注射器、密封弹性硅胶管等原材料丰富且易获得，便于组装，成本极低，适合实验室的测量应用。
附图说明
图1是本申请实施例中便携式多孔介质对流反应器的结构示意图；
图2是本申请实施例中上板与下板及反应器主体的结构示意图；
图3是本申请实施例中下板的结构示意图；
图4是本申请实施例中观测板的结构示意图；
图5是本申请实施例中观测板的底部结构示意图；
图6是本申请实施例中便携式多孔介质对流反应器的反应体系设备图；
图7是本申请实施例中便携式多孔介质对流反应器的反应体系方法流程图。
附图标记说明：1、反应器主体；2、内胆；3、上板；4、下板；5、观测板；6、进水孔；7、出水孔；8、金属固定器；80、螺纹圆柱；81、螺母；82、蝶形螺母。
具体实施方式
以下结合附图1至图7对本申请作进一步详细说明。
需要指出的是，附图是示意性的，并未按比例图示。为了如图中的清楚性和方便性，图中所示部分的相对尺寸和比例在其大小上被夸张或缩小而图示，任意的尺寸均只是示例型的，而不是限定性的。另外对出现在两个以上的图中的相同的结构物、要素或配件使用相同的参照符号，以体现相似的特征。
本申请实施例公开便携式多孔介质对流反应器。参照图1至图4，便携式多孔介质对流反应器，包括反应器主体1，呈圆筒型；内胆2，由磨砂有机玻璃制成，设置于反应器主体1内；上板3与下板4，下板4设置于反应器主体1的底部，上板3设置于反应器主体1的顶部，且上板3为中空构造，其内壁开设有螺纹；观测板5，装配于上板3中空内，通过螺纹套与上板3中空内螺纹拆卸式装配；下板4的底部中心处开设有进水孔6，观测板5的顶部中心处开设有出水孔7；金属固定器8，设置于上板3与下板4之间，用于上板3与下板4对反应器主体1的夹紧。
参照图1，金属固定器8包括若干个螺纹圆柱80、若干个螺母81与若干个蝶形螺母82，螺纹圆柱80穿插装配在上板3与下板4之间，两个螺母81螺纹装配在螺纹圆柱80上，且对称分布于下板4的两侧，蝶形螺母82螺纹装配在螺纹圆柱80顶端，且接触上板3的顶部。
参照图1，反应器主体1、上板3、下板4与观测板5均由聚四氟乙烯材料制成。
参照图1，上板3、下板4与内胆2间的连接处均套设有橡胶垫圈。
反应器主体高为30cm，直径为16cm；磨砂有机玻璃内胆高10.6cm，外直径为10cm，内径为8cm；上、下圆形聚四氟乙烯板厚为3.2cm，直径为16cm；聚四氟乙烯观测板厚为4.5cm，直径为10cm；进水和出水口内直径为0.3cm，外直径为0.5cm，长度为2cm；金属固定器的配套不锈钢螺纹圆柱高17cm，直径为1.5cm，不锈钢螺纹螺母内径为1.5cm。
参照图6，便携式多孔介质对流反应器还包括蓄水桶、蠕动泵、出水桶与硅胶管，蓄水桶通过硅胶管与蠕动泵的吸水端连接，蠕动泵的输水端通过硅胶管与进水孔6连接，出水孔7通过硅胶管与出水桶连接，密封弹性硅胶管连接，避免漏水等意外情况。
参照图7，本实施例中还提供了上述便携式多孔介质对流反应器的使用方法，包括以下步骤：
1)装样：将培养物质放置于清洗洁净的磨砂有机玻璃内胆中，再将预先清洗后的所有便携式多孔介质对流反应器装置零件从下自上依次组装，确认除进、出水口处无漏水情况；
2)连接培养装置：通过密封弹性硅胶管连接蓄水桶、蠕动泵、便携式多孔介质对流反应器、出水管，并逐一排查连接处情况；
3)通水测试：打开蠕动泵开关，令水流快速通过步骤2组装完成后的培养体系，稳定保持15min，确认体系无漏水情况；
4)黑暗培养：将步骤3测试后的培养体系置于稳定适宜培养温度下，持续培养x h，期间保持水流均速y mL/min流过便携式多孔介质对流反应器；
5)取固态样：打开观测板，将步骤4黑暗培养完成后的便携式多孔介质对流反应器用药匙取出一定质量的固态样本，在进、出水口处用试管采集水样；
6)指标分析：根据实验需求，将步骤5得到的样品进行个性化指标分析。
培养时间x h的含义是，所培养物质环境逐渐达到稳定状态或者所培养的环境微生物生长阶段在s型增长曲线中，达到稳定期的时间。在培养体系达到稳定期的过程中进行采样。
为了达到黑暗培养的条件，可将磨砂有机玻璃内胆利用魔术贴将不透光材料包裹于表面。
根据不同实验需求设计个性化指标，例如碳、氮、磷等无机指标及生物大分子等有机指标。
本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
本申请实施例便携式多孔介质对流反应器的实施原理为：在将便携式多孔介质对流反应器装置零件从下自上依次组装后，由蠕动泵提供稳定水流供给，水体经硅胶管从蓄水桶均速通入下端进水口，在一定培养时间内通过磨砂有机玻璃内胆中的多孔介质，最后从上端出水口流出，形成对流体系。在一定培养时间内，多孔介质中的溶解态化学物质(如碳、氮、磷等无机指标及生物大分子等有机指标)进行反应并会不断交换、扩散进入流体中。在反应过程中，根据具体实验需要，可短暂开启上圆形聚四氟乙烯板中央的聚四氟乙烯观测板，采集多孔介质。因此，通过测量不同时间段的进水口、出水口水样以及多孔介质样本，研究人员可以实时计算得到该多孔介质内溶解态化学物质的反应速率情况。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本实用新型公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.便携式多孔介质对流反应器，其特征在于，包括：
反应器主体(1)，呈圆筒型；
内胆(2)，由磨砂有机玻璃制成，设置于反应器主体(1)内；
上板(3)与下板(4)，下板(4)设置于反应器主体(1)的底部，上板(3)设置于反应器主体(1)的顶部，且所述上板(3)为中空构造，其内壁开设有螺纹；
观测板(5)，装配于上板(3)中空内，通过螺纹套与上板(3)中空内螺纹拆卸式装配；
下板(4)的底部中心处开设有进水孔(6)，观测板(5)的顶部中心处开设有出水孔(7)；
金属固定器(8)，设置于上板(3)与下板(4)之间，用于上板(3)与下板(4)对反应器主体(1)的夹紧。
2.根据权利要求1所述的便携式多孔介质对流反应器，其特征在于：所述金属固定器(8)包括若干个螺纹圆柱(80)、若干个螺母(81)与若干个蝶形螺母(82)，所述螺纹圆柱(80)穿插装配在上板(3)与下板(4)之间，两个所述螺母(81)螺纹装配在螺纹圆柱(80)上，且对称分布于下板(4)的两侧，所述蝶形螺母(82)螺纹装配在螺纹圆柱(80)顶端，且接触上板(3)的顶部。
3.根据权利要求2所述的便携式多孔介质对流反应器，其特征在于：所述反应器主体(1)、上板(3)、下板(4)与观测板(5)均由聚四氟乙烯材料制成。
4.根据权利要求3所述的便携式多孔介质对流反应器，其特征在于：所述上板(3)、下板(4)与内胆(2)间的连接处均套设有橡胶垫圈。
5.根据权利要求1所述的便携式多孔介质对流反应器，其特征在于：所述便携式多孔介质对流反应器还包括蓄水桶、蠕动泵、出水桶与硅胶管，所述蓄水桶通过硅胶管与蠕动泵的吸水端连接，所述蠕动泵的输水端通过硅胶管与进水孔(6)连接，所述出水孔(7)通过硅胶管与出水桶连接。
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