本發明專利技術涉及一種光熱聯合催化降解裝置及其應用，本裝置的光熱反應爐腔體內部設有催化反應器，此外催化反應器由內芯、外罩和通氣部分組成，外罩與通氣部分可拆卸連接，通氣部分側壁設有進氣口和出氣口，內芯貫穿外罩底部直至出氣口，出氣口一端通過管路連接有廢氣收集瓶，進氣口一端通過管路連接有氣體產生裝置。同心結構的催化反應器放置于光熱反應爐中，通過氣體產生裝置實現了催化劑與反應氣體的充分接觸，將光熱裝置與玻璃反應器結合在一起，可單獨利用光或者熱，或者同時利用光和熱，實現了光熱聯合催化能更好的評價催化劑的催化性能。
Photothermal Combined Catalytic Degradation Device and Its Application
【技術實現步驟摘要】
光熱聯合催化降解裝置及其應用
本專利技術涉及一種光熱聯合催化降解裝置及其應用，屬于環境凈化領域。
技術介紹
能源與環境是當今社會的兩大主題，催化技術在能源與環境領域有重要的應用，從某種意義上來說催化劑是推動技術發展的動力，也是提高生產力的動力，催化劑往往具有光熱協同催化性能，傳統反應器無法將光熱催化性分離。傳統光熱反應裝置存在的問題主要有：1、氣態物質與催化劑接觸不充分降低了催化劑的實際活性；2、樣品垂直放置使用，容易脫落被氣體吹跑；3、氣體溫度不均勻或溫度低于電路溫度；4、反應器為直線型，體積大，熱效率低。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種光熱聯合催化降解裝置及其應用，同心結構的催化反應器放置于光熱反應爐中，通過氣體產生裝置實現了催化劑與反應氣體的充分接觸，將光熱裝置與玻璃反應器結合在一起，可單獨利用光或者熱，或者同時利用光和熱研究催化劑的光熱協同催化性能。為解決以上問題，本專利技術的具體技術方案如下：一種光熱聯合催化降解裝置，包括光熱反應爐腔體內部設有催化反應器，催化反應器上頂面為透明材質，催化反應器由內芯、外罩和通氣部分組成，外罩與通氣部分可拆卸連接，內芯與通氣部分為一體結構，通氣部分側壁設有進氣口和出氣口，內芯貫穿外罩底部直至出氣口，出氣口一端通過管路連接有廢氣收集瓶，進氣口一端通過管路連接有氣體產生裝置。所述的氣體產生裝置由氣體壓縮機、洗氣瓶、氣體流量計I和氣體流量計II組成，氣體壓縮機連接的出氣管分為兩路，一條管路I插入洗氣瓶內，管路I上連接有氣體流量計I，另一條管路II與管路III連接，管路III一端插入洗氣瓶內，另一端連接進氣口。氣體流量計II的設置可以用來控制氣體的流量，氣體流量計I的設置可以用來控制氣體濃度。所述的內芯上端面搭設有帶孔支撐片。內芯上固定多孔支撐物用于放置催化劑，實現反應氣體與催化劑充分接觸，催化劑靠近外罩上端，方便光線照射樣品。所述的光熱反應爐的內壁分布有電阻絲，光熱反應爐上端面搭設有透光板。透光板用來接受光源照射，透光板起到隔熱透光的作用。所述的外罩與通氣部分通過O型圈密封連接。其中，內芯位于外罩內部，可拆卸連接方式可方便打開放入及取出催化劑樣品，反應氣體能夠進入反應器與催化劑充分接觸后從反應器流出。所述的透光板為玻璃板或石英片。所述的透光板及樣品接受的光照的主要來源為：紫外燈、紅外燈、氙燈、高壓汞燈、碘鎢燈、led發光二極管、激光或采用分光設備獲得單色光。所述的催化反應器上頂面的透明材質為玻璃板或石英片。本專利技術帶來的有益效果為：本光熱聯合催化反應裝置實現了光、熱及光熱聯合催化。反應器在反應爐內均勻光照和受熱，實現了光源光譜可調節，催化溫度可調節，污染物可充分與催化劑接觸，實現了污染物在光熱協同條件下降解，從而研究材料的催化性能。該裝置具有高效，方便，結構簡單，反應充分等特點。操作人員可同時對氣態物質進行光熱聯合催化性能評價，本過程可以調節溫度，改變光源光譜；裝置結構簡單，易于操作，且可靠性比較高，本裝置可單體運行，也可適用于其他系統聯合運行。附圖說明圖1為光熱聯合催化降解裝置的結構示意圖。圖2為催化反應器的結構示意圖。具體實施方式如圖1和圖2所示，一種光熱聯合催化降解裝置，包括光熱反應爐1腔體內部設有催化反應器2，催化反應器2由內芯2-1、外罩2-2和通氣部分2-3組成，催化反應器2上頂面為透明材質，外罩2-2與通氣部分2-3可拆卸連接，內芯2-1與通氣部分2-3為一體結構，通氣部分2-3側壁設有進氣口2-3-1和出氣口2-3-2，內芯2-1貫穿外罩2-2底部直至出氣口2-3-2，出氣口2-3-2一端通過管路連接有廢氣收集瓶3，進氣口2-3-1一端通過管路連接有氣體產生裝置。光熱反應爐內部可由電阻絲、加熱棒、加熱片、紅外加熱裝置構成并提供熱能，加熱器具有溫度控制功能，能夠調節溫度，反應器溫度范圍從室溫-1000攝氏度。加熱爐頂部放置透光的玻璃板或石英板用于隔熱透光，光可又加熱爐頂部照射入反應器內部。所述的氣體產生裝置由氣體壓縮機4、洗氣瓶5、氣體流量計I6和氣體流量計II14組成，氣體壓縮機4連接的出氣管9分為兩路，一條管路I10插入洗氣瓶5內，管路I10上連接有氣體流量計I6，另一條管路II7與管路III8連接，管路III8一端插入洗氣瓶5內，另一端連接進氣口2-3-1。所述的內芯2-1上端面搭設有帶孔支撐片2-1-1。所述的光熱反應爐1內部分布有電阻12，電阻12上搭設有透光板11。本專利技術由電阻器部分提供熱能，可實現溫度隨意調節，實現程序升溫，光源從頂部照射，提供光能，光和熱的共同作用，提高催化劑催化降解的程度和速率；催化反應器是一種同心結構，實現了催化劑與反應氣體的充分接觸，且樣品不會被大氣流反應器吹走，能夠充分利用催化劑得獲得的表觀催化活性最高。氣體采用折疊形式，氣體首先進入到外罩有利于氣體換熱升溫，提供反應氣體的真實溫度和均勻性，反應器體積小熱效率高。反應器在反應爐內均勻光照和受熱，實現了污染物可充分與催化劑接觸，實現了污染物在光熱協同條件下降解反應器在反應爐內均勻光照和受熱，實現了光源光譜可調節，催化溫度可調節，污染物可充分與催化劑接觸，實現了污染物在光熱協同條件下降解。反應器置于反應爐中，光源置于反應爐頂部。通過分別設置光熱條件可以實現了光熱催化性能的解離，同時設置光熱條件可以實現了模擬太陽光不同環境溫度下的催化劑活性。由此可見，本專利技術科學的將光熱聯合裝置及玻璃反應器結合在一起，同時利用光和熱，實現了光熱聯合催化能更好的評價催化劑的催化性能。所述的外罩2-2與通氣部分2-3通過O型圈13密封連接。所述的透光板11為玻璃板或石英片。所述的透光板11接受的光照的主要來源為：紫外燈、紅外燈、氙燈、高壓汞燈、碘鎢燈、led發光二極管、激光或采用分光設備獲得單色光。所述的催化反應器上頂面的透明材質為玻璃板或石英片。實施例一：（1）本實施例是一種光熱聯合催化降解評價裝置，催化劑在光熱聯合環境下進行催化降解，在實驗前將0.1g催化劑放入玻璃反應器頂部；連接好儀器，檢驗氣密性。（2）經過步驟（1）連接好儀器后，水浴異丙醇加熱并維持在30℃，部分異丙醇液體可揮發成氣體，調節好氣體流量計，打開氣體壓縮機，以空氣為載氣可帶出異丙醇氣體進入到反應器中，控制總氣體流速保持在80ml/min，控制異丙醇濃度為4300ppm，同時打開電阻器及光源，調節溫度，催化劑可將異丙醇分解成丙酮氣體。（3）經過步驟（2）異丙醇及丙酮氣體從出氣口流出，并抽取1mL氣體對丙酮含量通過氣相色譜儀進行檢測，對比進氣口與出氣口異丙醇的含量得出催化劑的降解率，降解率=丙酮濃度÷異丙醇濃度×100％。本實施例的光熱聯合催化降解評價裝置結構圖如圖1所示，包括電阻加熱器，光熱反應爐，催化反應器，洗氣瓶，以及氣體壓縮機，氣相色譜儀。催化反應器剖面圖如圖2所示，也分為內部和外部，可分裝拆卸玻璃反應器由內部玻璃管和外部玻璃罩構成，兩部分用O型圈聯接，可將內外玻璃罩以及玻璃管分離，方便盛放以及收集催化劑樣品，氣體進入玻璃罩后經過催化后從內部玻璃管流出，催化劑可盛放在內部玻璃管頂部。將催化反應器置于光熱聯合裝置于光熱反應爐內，玻璃反應器與裝有異丙醇的集氣瓶一端用連接管聯接，集氣瓶另一端與用氣體壓縮機之本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種光熱聯合催化降解裝置，包括光熱反應爐（1）腔體內部設有催化反應器（2），其特征在于：催化反應器（2）由內芯（2?1）、外罩（2?2）和通氣部分（2?3）組成，催化反應器（2）上頂面為透明材質，外罩（2?2）與通氣部分（2?3）可拆卸連接，內芯（2?1）與通氣部分（2?3）為一體結構，通氣部分（2?3）側壁設有進氣口（2?3?1）和出氣口（2?3?2），內芯（2?1）貫穿外罩（2?2）底部直至出氣口（2?3?2），出氣口（2?3?2）一端通過管路連接有廢氣收集瓶（3），進氣口（2?3?1）一端通過管路連接有氣體產生裝置。
【技術特征摘要】
1.一種光熱聯合催化降解裝置，包括光熱反應爐（1）腔體內部設有催化反應器（2），其特征在于：催化反應器（2）由內芯（2-1）、外罩（2-2）和通氣部分（2-3）組成，催化反應器（2）上頂面為透明材質，外罩（2-2）與通氣部分（2-3）可拆卸連接，內芯（2-1）與通氣部分（2-3）為一體結構，通氣部分（2-3）側壁設有進氣口（2-3-1）和出氣口（2-3-2），內芯（2-1）貫穿外罩（2-2）底部直至出氣口（2-3-2），出氣口（2-3-2）一端通過管路連接有廢氣收集瓶（3），進氣口（2-3-1）一端通過管路連接有氣體產生裝置。2.如權利要求1所述的光熱聯合催化降解裝置，其特征在于：所述的氣體產生裝置由氣體壓縮機（4）、洗氣瓶（5）、氣體流量計I（6）和氣體流量計II（7）組成，氣體壓縮機（4）連接的出氣管（9）分為兩路，一條管路I（10）插入洗氣瓶（5）內，管路I（10）上連接有氣體流量計I（6），另一條管路II（7）與管路III（8）...
【專利技術屬性】
技術研發人員：范曉星，賈蘭，成祥祥，王曉娜，
申請(專利權)人：遼寧大學，
類型：發明
國別省市：遼寧,21
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