一種光催化反應(yīng)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi) 一種光催化反應(yīng)器 ，由光源系統(tǒng)，反應(yīng)系統(tǒng)，采樣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程自動(dòng)和同步采樣，多個(gè)反應(yīng)器同步反應(yīng)和反應(yīng)條件控制等功能。其特點(diǎn)是所述的光源系統(tǒng)的光源可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇紫外光、可見(jiàn)光或者自然光；光源系統(tǒng)產(chǎn)生的豎直方向的光源可被分光鏡反射均勻地分成復(fù)數(shù)道水平的光，照射到不同的反應(yīng)器；所述的反應(yīng)系統(tǒng)由復(fù)數(shù)個(gè)相同但彼此獨(dú)立的反應(yīng)器組成，在外接循環(huán)液的作用下控制著各反應(yīng)器的溫度，反應(yīng)器設(shè)有采樣開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)采樣或者與采樣系統(tǒng)的配合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采樣。該裝置不僅組成簡(jiǎn)易，操作方便，而且能?chē)?yán)格控制光催化反應(yīng)的條件，同時(shí)探索不同因素對(duì)光催化反應(yīng)的影響，在光催化研究領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種光催化反應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉光催化材料性能測(cè)試的領(lǐng)域，特別是一種能夠自動(dòng)采樣，影響條件控制和多反應(yīng)單元同步進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)污水的排放已經(jīng)成為工業(yè)污水的排放大戶(hù)。有機(jī)污水是以有機(jī)污染物為主要成分的污水，較難處理，容易引起環(huán)境污染和生態(tài)破壞，威脅到人們的生存與發(fā)展。目前，污水的處理方法可分為物理法，化學(xué)法，生物法等。這些傳統(tǒng)的處理方法雖然取得了一定的成效，但存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，且處理成本較高。光催化氧化法屬于新興的污水處理方法——高級(jí)氧化法(AOPs)中的一種。在光的照射下，催化劑(如T1JPZnO等)可將污染物徹底降解不存在二次污染(幾乎所有的有機(jī)物都能被降解成C02、H20等簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物)，處理效率高，且催化劑廉價(jià)易得，性能穩(wěn)定，是處理有機(jī)污水較理想方法；另外，太陽(yáng)能屬于清潔的可再生能源，利用好太陽(yáng)能不僅能緩解環(huán)境污染的問(wèn)題還能解決能源問(wèn)題，因此光催化氧化法成為研究熱點(diǎn)。
[0003]自1972年Fujishma和Honda發(fā)現(xiàn)T12催化劑在紫外光的照射下可將純水催化分解為氫氣和氧氣的現(xiàn)象以來(lái)，光催化分解水和降解水體中的有機(jī)污染物成為了研究熱點(diǎn)，提升催化劑性能或者將光催化應(yīng)用于污水處理的公開(kāi)專(zhuān)利越來(lái)越多，如ZL201310282926.X、ZL 201310298021.1、ZL201310053472.9 和 ZL201310072669.7 等。相關(guān)的研究表明，光催化材料在不同的條件下其催化性能存在較大的差異，而影響光催化材料催化降解的性能的因素眾多，主要包括:光源(紫外光，可見(jiàn)光，或者太陽(yáng)光)，光強(qiáng)，反應(yīng)體系的溫度、pH及溶解氧等。目前，關(guān)于光催化反應(yīng)的裝置的專(zhuān)利也不少(如ZL201110413781.3和ZL200910062171.6等)，但是用于準(zhǔn)確控制外界條件，研究不同條件下光催化材料光催化性能的實(shí)驗(yàn)裝置鮮有報(bào)道。而科學(xué)的研究外界條件如何影響光催化材料的光催化性能是很有必要的，對(duì)光催化的理論研究和實(shí)際應(yīng)用具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種光催化反應(yīng)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)光催化反應(yīng)過(guò)程影響因素的準(zhǔn)確控制和探討，實(shí)現(xiàn)多反應(yīng)器同步反應(yīng)，光催化過(guò)程的自動(dòng)采樣和多個(gè)反應(yīng)器的同步采樣。
[0005]本發(fā)明的目的還在于提供不同的光源(紫外光，可見(jiàn)光和自然光)，用于探究光催化材料在不同光源的條件下對(duì)污染物的降解效果。
[0006]本發(fā)明的目的還在于利用光源系統(tǒng)的反射鏡將豎直方向的光源分成復(fù)數(shù)道水平方向的光源，照射到不同的反應(yīng)器，從而保證了不同反應(yīng)器的光具有相同的性質(zhì)(波長(zhǎng)和光強(qiáng)等)。
[0007]本發(fā)明的目的還在于設(shè)計(jì)復(fù)數(shù)個(gè)反應(yīng)器(六個(gè))，可同時(shí)用于實(shí)驗(yàn)，減弱外界因素對(duì)光催化過(guò)程的干擾，提高實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，比如:可以在相同的反應(yīng)條件下，探討不同光催化材料的光催化性能；也可以研究相同的光催化材料在不同的反應(yīng)條件(如溫度，PH等)下的光催化性能，不同的反應(yīng)器能夠同時(shí)進(jìn)行光催化反應(yīng)。
[0008]本發(fā)明的目的還在于設(shè)計(jì)一種光催化反應(yīng)器，以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溫度、反應(yīng)溶液性質(zhì)的控制，研究不同的反應(yīng)溫度，PH或者溶解氧等對(duì)光催化過(guò)程的影響。
[0009]本發(fā)明的目的還在于設(shè)計(jì)一種采樣系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)光催過(guò)程的手動(dòng)采樣，或者自動(dòng)和定時(shí)采樣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各個(gè)反應(yīng)器之前的同步采樣，以避免人工采樣帶來(lái)的誤差，同時(shí)也能節(jié)省人力。
[0010]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用技術(shù)方案如下:所述的一種光催化反應(yīng)器，包括四大部分，自上而下分別為光源系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的光源系統(tǒng)的光源根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇紫外光、可見(jiàn)光或者自然光；光源系統(tǒng)產(chǎn)生的豎直方向的光源照射到分光鏡后被分光鏡均勻地反射成復(fù)數(shù)道水平的光，每道水平光照射到反應(yīng)系統(tǒng)中，保證照射到不同反應(yīng)系統(tǒng)的光具有相同的波長(zhǎng)和光強(qiáng)；所述的反應(yīng)系統(tǒng)由復(fù)數(shù)個(gè)相同但彼此獨(dú)立的反應(yīng)器組成，反應(yīng)系統(tǒng)在外接循環(huán)液的作用下控制著各反應(yīng)器的溫度；反應(yīng)器設(shè)有采樣開(kāi)關(guān)，采樣開(kāi)關(guān)與手動(dòng)采樣器或者與采樣系統(tǒng)的自動(dòng)采樣器連接實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的樣品采樣。
[0011]所述的光源系統(tǒng)包括燈、凹形燈罩、光源底罩、高度調(diào)節(jié)器、下固定器、上固定器和分光器；在凹形燈罩內(nèi)設(shè)有燈，燈由外接電源供電，凹形燈罩的下開(kāi)口由光源底罩密閉，光源底罩由高度調(diào)節(jié)器支撐，在凹形燈罩頂部設(shè)有出水口，在凹形燈罩底部側(cè)面設(shè)有能外接冷卻水的進(jìn)水口，進(jìn)水口內(nèi)端經(jīng)位于凹形燈罩內(nèi)布設(shè)的散熱管道連接到出水口 ；在位于下固定器和上固定器的中心處設(shè)有中心固定器；燈被固定在凹形燈罩內(nèi)側(cè)的頂部，所發(fā)出的光經(jīng)過(guò)凹形燈罩的反射，形成一束豎直向下的光，穿過(guò)光源底罩進(jìn)入位于光源底罩下面的分光器，分光器包括分光鏡和光通道，一個(gè)分光鏡與一個(gè)光通道連接，豎直向下進(jìn)入分光器的光在分光鏡的反射下，分成復(fù)數(shù)道水平方向的光，每道水平方向的光經(jīng)過(guò)光通道進(jìn)入每個(gè)反應(yīng)器；整個(gè)分光器置于下固定器和上固定器中間，且分光器中的分光鏡被固定在位于下固定器和上固定器中心的中心固定器上，相鄰的兩塊分光鏡之間設(shè)有遮光板，保證不同的光束之間不會(huì)相互干擾，每一個(gè)光通道上均設(shè)有三個(gè)卡槽，所述卡槽能截?cái)喙馔ǖ馈?br> [0012]所述的光源系統(tǒng)的分光器有六個(gè)分光鏡，分光鏡米用反光鏡，每個(gè)反光鏡的反射面與水平面呈45°，六個(gè)反射鏡的上邊緣正好圍成一個(gè)正六邊形，光源產(chǎn)生的豎直向下的光束經(jīng)過(guò)反射鏡的反射，被分為六道性質(zhì)相同的水平光束，豎直進(jìn)入分光器的光在分光鏡的反射下，分成六道水平方向的光，水平方向的光經(jīng)過(guò)光通道進(jìn)入每個(gè)反應(yīng)器，中心固定器為一個(gè)正六棱柱的中心固定器，正六棱柱的六個(gè)面分別固定著六塊相同的反光鏡，六個(gè)反光鏡與中心固定器之間形成中心對(duì)稱(chēng)關(guān)系，在水平光的光通道處依次設(shè)有的三個(gè)卡槽能分別插入紫外濾光片、紅外濾光片和遮光片。
[0013]所述的反應(yīng)系統(tǒng)由反應(yīng)器、控溫器、進(jìn)出料部分和測(cè)溫器組成，所述反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器的前側(cè)面與分光器相鄰設(shè)置且朝向分光器的任一光通道，接受光源系統(tǒng)產(chǎn)生的水平光束，反應(yīng)器內(nèi)能進(jìn)行光催化反應(yīng)；反應(yīng)器的上側(cè)面設(shè)有進(jìn)料口，進(jìn)料口由連接有圓形手的進(jìn)料門(mén)密封且通過(guò)圓形手開(kāi)啟或閉合進(jìn)料門(mén)；測(cè)溫器固定在反應(yīng)器的上側(cè)面且伸入反應(yīng)器內(nèi)部，用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)溶液的實(shí)際溫度。
[0014]在反應(yīng)器的右側(cè)靠近底面處設(shè)有采樣系統(tǒng)，其由采樣管、出液口和采樣開(kāi)關(guān)組成，采樣管經(jīng)采樣開(kāi)關(guān)連接出液口，采樣開(kāi)關(guān)與手動(dòng)采樣器或者與采樣系統(tǒng)的自動(dòng)采樣器連接，采樣開(kāi)關(guān)能控制實(shí)驗(yàn)溶液經(jīng)過(guò)采樣管和出液口流出而被收集。
[0015]所述的反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器的上面設(shè)有直通反應(yīng)器內(nèi)腔的可拆卸的進(jìn)氣管和出氣管；反應(yīng)器的三個(gè)側(cè)面被呈“凹”字形的控溫器的相應(yīng)側(cè)面包裹；在控溫器的左側(cè)下方和右側(cè)上方分別設(shè)有直通反應(yīng)器內(nèi)腔的循環(huán)液入口和循環(huán)液出口，用于外接循環(huán)液，以實(shí)現(xiàn)控制反應(yīng)器的溫度。
[0016]所述的采樣系統(tǒng)置于反應(yīng)器的右側(cè)靠近底面處，采樣系統(tǒng)外有保護(hù)盒封裝，保護(hù)盒設(shè)置在反應(yīng)器的下方，在保護(hù)盒的前方設(shè)有一個(gè)由取樣門(mén)開(kāi)閉的取樣口，取樣門(mén)連接拉動(dòng)把手，通過(guò)拉動(dòng)把手能啟閉取樣門(mén)，通過(guò)取樣口取出采集的樣品，在進(jìn)行光催化反應(yīng)的情況下能通過(guò)關(guān)閉取樣門(mén)，使保護(hù)盒保持黑暗而保護(hù)要采集的樣品；在保護(hù)盒的上側(cè)面靠右部分和右側(cè)面設(shè)有相互連通的兩個(gè)開(kāi)口分別為采樣口和觀察口 ；在采樣口上設(shè)有能擋住采樣口的水平擋板，打開(kāi)水平擋板能使溶液樣品從出液口流到位于采樣口下面設(shè)置有的樣品接受盤(pán)上的樣品管內(nèi)，在沒(méi)有采樣的過(guò)程中水平擋板蓋住采樣口使之處于關(guān)閉狀態(tài)，防止雜物掉到樣品管內(nèi)；觀察口用于觀察采樣系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行情況。
[0017]在位于反應(yīng)器正下方的保護(hù)盒內(nèi)部的頂部固定一個(gè)磁力攪拌器，其能帶動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)置放有的磁粒子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使反應(yīng)器內(nèi)的實(shí)驗(yàn)溶液和催化材料形成比較均勻的懸濁液；樣品盤(pán)電機(jī)固定在保護(hù)盒內(nèi)部的底面上，樣品盤(pán)電機(jī)連接樣品盤(pán)轉(zhuǎn)軸，通過(guò)樣品盤(pán)轉(zhuǎn)軸支撐樣品接受盤(pán)且樣品盤(pán)電機(jī)帶動(dòng)樣品盤(pán)轉(zhuǎn)軸、樣品接受盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)樣品接受盤(pán)中的樣品管的切換；在位于樣品接受盤(pán)的靠近邊緣處均勻地分布有八個(gè)孔，每個(gè)孔用于放樣品管。
[0018]所述的米樣系統(tǒng)的自動(dòng)米樣器由米樣電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、大齒輪和小齒輪組成，大齒輪的中心處固定在采樣電機(jī)的轉(zhuǎn)軸末端，采樣電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪的頂部設(shè)一個(gè)缺口，采樣開(kāi)關(guān)的下邊緣能放到缺口內(nèi)部且由大齒輪帶動(dòng)移動(dòng)；小齒輪的中心固定在采樣電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的靠近末端處，小齒輪的下邊緣與水平擋板相連接；當(dāng)采樣電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，大齒輪和小齒輪也同時(shí)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，此時(shí)，大齒輪推動(dòng)采樣開(kāi)關(guān)向左移動(dòng)，打開(kāi)采樣開(kāi)關(guān)，使實(shí)驗(yàn)溶液從出液口流出，而水平擋板向右滑動(dòng)，打開(kāi)采樣口，使實(shí)驗(yàn)溶液從出液口流出后經(jīng)采樣口進(jìn)入位于出液口正下方的樣品接受盤(pán)上的樣品管內(nèi)，讓實(shí)驗(yàn)溶液被樣品管接收到；當(dāng)采樣持續(xù)一定時(shí)間后，啟動(dòng)采樣電機(jī)使之順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，在轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下，大齒輪拉動(dòng)采樣開(kāi)關(guān)向右移動(dòng)，關(guān)閉采樣開(kāi)關(guān)，結(jié)束采樣，同時(shí)水平擋板板向左滑動(dòng)，關(guān)閉采樣口，將其下面的干凈的樣品管遮住，防止溶液滴入或者雜物掉進(jìn)去。
[0019]所述的控制系統(tǒng)位于最底部，其操作界面由緊急停止、總開(kāi)關(guān)，電源指示燈、燈源開(kāi)關(guān)、和各個(gè)反應(yīng)器的開(kāi)關(guān)、溫度、采樣間隔、持續(xù)采樣時(shí)間、攪拌開(kāi)關(guān)和攪拌速度控制部件組成，用于控制反應(yīng)的進(jìn)行；通過(guò)設(shè)置采樣間隔，控制采樣的次數(shù)；通過(guò)設(shè)置采樣持續(xù)時(shí)間，控制采樣的溶液的量；各反應(yīng)器的溫度由外界的循環(huán)液溫度所控制，反應(yīng)器的光強(qiáng)用光強(qiáng)測(cè)定儀測(cè)定。
[0020]本發(fā)明優(yōu)選的,在上述的光催化反應(yīng)器的光源系統(tǒng)由燈、凹形燈罩、光源底罩、高度調(diào)節(jié)器、進(jìn)水口、出水口、反光鏡，濾光片，遮光片，中心固定器，上固定器、下固定器和分光器組成；凹形燈罩位于頂端，燈罩是中空的，內(nèi)布設(shè)有散熱管道，可通入冷凝水，用于帶走光源發(fā)光時(shí)產(chǎn)生的熱量，保護(hù)光源，外層為普通玻璃，內(nèi)層是一個(gè)凹形反光鏡。燈(采用如氙燈、鎢燈、汞燈等)被固定在一個(gè)凹形反光鏡頂部，燈發(fā)出來(lái)的光，經(jīng)過(guò)反射產(chǎn)生豎直向下的平行光；凹形燈罩的下開(kāi)口由光源底罩密閉，光源底罩由高度調(diào)節(jié)器支撐，通過(guò)伸縮，可以調(diào)節(jié)光源的高度。凹形燈罩、燈、光源底罩和高度調(diào)節(jié)器各部分之間通過(guò)卡槽相互連接，可方便拆卸，以更換燈，從而實(shí)現(xiàn)切換燈源的目的。此外，凹形燈罩、燈、光源底罩和高度調(diào)節(jié)器可以整體卸下來(lái)，采用自然光(太陽(yáng)光)進(jìn)行光催化反應(yīng)的研究。
[0021]優(yōu)選的，在上述的光源系統(tǒng)中，分光器位于在光源底罩的正下方，中心是一個(gè)正六棱柱的中心固定器，中心固定器的六個(gè)面分別固定著六塊相同的反光鏡，反光鏡的反射面均與水平面呈45°朝上放置，各反射鏡的上邊緣正好圍成一個(gè)正六邊形，整個(gè)分光器置于下固定器和上固定器中間。光源產(chǎn)生的豎直光束經(jīng)過(guò)反射鏡的反射，被分為六道性質(zhì)相同的水平光束，以盡量消除不同反應(yīng)器之間光源的差異；相鄰的兩個(gè)分光鏡之間設(shè)有遮光片，防止不同方向的光源相互干擾。在水平光的光通道處依次設(shè)有三個(gè)卡槽，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，可以分別插入紫外濾光片、紅外濾光片和遮光片，這些附件分別用于過(guò)濾紫外光(波長(zhǎng)〈400nm)、紅外光(波長(zhǎng)〉800 nm)和擋住光線。
[0022]優(yōu)選的，在上述的光催化反應(yīng)器的反應(yīng)系統(tǒng)由反應(yīng)器、控溫器、進(jìn)出料部分和測(cè)溫器組成。反應(yīng)器與外界相連接的部位均有密封處理，保證反應(yīng)器由良好的氣密性。反應(yīng)器呈立方體，其材質(zhì)是石英玻璃，是光催化反應(yīng)的主要場(chǎng)所。反應(yīng)器背面靠在光源系統(tǒng)水平光的光通道處，接收光源引發(fā)反應(yīng)?？販仄魇浅省鞍肌弊中蔚钠胀úＡ?，緊靠在反應(yīng)器左、前和右側(cè)面，其內(nèi)部是中空的，在左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)有下和上兩個(gè)出口，可外接循環(huán)液，用于調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)部的溫度；反應(yīng)器的上側(cè)面設(shè)有進(jìn)料口、進(jìn)氣管、采氣管，同時(shí)反應(yīng)器的右側(cè)面中心靠近底面設(shè)有采樣管；測(cè)溫器穿過(guò)上側(cè)面，伸到反應(yīng)器內(nèi)部，測(cè)量實(shí)驗(yàn)溶液的溫度。
[0023]優(yōu)選的，在上述光催化反應(yīng)器的反應(yīng)器進(jìn)出料部分組成由進(jìn)料口、進(jìn)氣管、采氣管和采樣管組成。進(jìn)料口位于上側(cè)面靠左邊的中間位置，用于往反應(yīng)器內(nèi)加實(shí)驗(yàn)溶液和催化劑等。進(jìn)氣管設(shè)置在上側(cè)面的中間，穿過(guò)容器壁，伸入到容器的中下部，末端裝有一個(gè)曝氣球，用于分散氣體和通過(guò)曝氣對(duì)溶液起到攪拌的作用。采氣管位于進(jìn)氣管的右側(cè)，穿過(guò)容器壁，末端稍稍露出，未伸入溶液中，可用于米集反應(yīng)器反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體，或者在有氣體通入時(shí)做出氣管使用。采樣管專(zhuān)門(mén)用于液體采用分析，設(shè)置在反應(yīng)器的右側(cè)面中下部位，穿過(guò)溫控器的容器壁，伸入到反應(yīng)溶液；采樣管的另一端設(shè)有采樣開(kāi)關(guān)和出液口，往左推動(dòng)采樣開(kāi)關(guān)，實(shí)驗(yàn)液體將流出來(lái)，通過(guò)出液口進(jìn)入樣品管；往右拉采樣開(kāi)關(guān)，可以關(guān)閉采樣，阻止液體流出。
[0024]優(yōu)選的，在上述的光催化反應(yīng)器的采樣系統(tǒng)主要由保護(hù)盒、磁力攪拌器、水平擋板、樣品接收器、自動(dòng)采樣器和兩個(gè)電機(jī)組成。保護(hù)盒用于固定其它部件和暫時(shí)保護(hù)樣品溶液，上側(cè)面和右側(cè)面分別設(shè)有兩個(gè)相互連通的開(kāi)口，上側(cè)面的開(kāi)口用于固定水平擋板，右側(cè)開(kāi)口用于觀察。在前側(cè)面設(shè)有一個(gè)取樣門(mén)，用于取出樣品；磁力攪拌器固定在盒子的頂部，位于反應(yīng)器的正下方，在磁力攪拌器的控制下，帶動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)的磁力攪拌子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而攪拌反應(yīng)溶液，使反應(yīng)溶液和催化材料形成均勻的混合液。
[0025]優(yōu)選的，在上述光催化反應(yīng)器的樣品接收器，由樣品接收盤(pán)，樣品盤(pán)轉(zhuǎn)軸和樣品盤(pán)電機(jī)組成。樣品接收盤(pán)是一個(gè)薄片，呈正八邊形，在其靠近邊緣的部分均勻地分布八個(gè)孔，用于放樣品管(如離心管或者小試管)；樣品存放盤(pán)水平放置在保護(hù)盒內(nèi)部，由一個(gè)樣品盤(pán)轉(zhuǎn)軸支撐起來(lái)，樣品盤(pán)轉(zhuǎn)軸的另一端連接著一個(gè)樣品盤(pán)電機(jī)，樣品盤(pán)電機(jī)固定在盒子的底部；樣品盤(pán)電機(jī)通過(guò)樣品盤(pán)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)樣品接收盤(pán)定時(shí)地轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，實(shí)現(xiàn)樣品管的自動(dòng)切換。
[0026]優(yōu)選的,在上述光催化反應(yīng)器的自動(dòng)米樣器由一個(gè)米樣電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、大齒輪和小齒輪組成，用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采樣的功能。大齒輪的底部固定在轉(zhuǎn)軸末端，大齒輪的頂部設(shè)一個(gè)缺口，采樣開(kāi)關(guān)的下邊緣可以套到缺口內(nèi)部；小齒輪的中心固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸靠近末端的中心上，下邊緣與水平擋板相連接。水平擋板放置在保護(hù)盒的上側(cè)面的開(kāi)口處，可以滑動(dòng)；當(dāng)采樣電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度時(shí)，大齒輪和小齒輪也同時(shí)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，此時(shí)，大齒輪推動(dòng)采樣開(kāi)關(guān)向左移動(dòng)，打開(kāi)采樣開(kāi)關(guān)，使實(shí)驗(yàn)溶液流出，而水平擋板向右滑動(dòng)，使處于出液口正下方的樣品管暴露出來(lái)，讓實(shí)驗(yàn)溶液被樣品管接收到；當(dāng)采樣持續(xù)一定時(shí)間后，采樣電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，在轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下，大齒輪拉動(dòng)采樣開(kāi)關(guān)向右移動(dòng)，關(guān)閉采樣開(kāi)關(guān)，結(jié)束采樣，同時(shí)水平擋板向左滑動(dòng)，將下面的干凈的樣品管遮住，防止溶液滴入或者雜物掉進(jìn)去。
[0027]優(yōu)選的，在上述的光催化反應(yīng)器的控制系統(tǒng)用于控制光催化反應(yīng)的主要過(guò)程和顯示光催化過(guò)程的部分參數(shù)；控制系統(tǒng)的操作界面由緊急停止、總開(kāi)關(guān)，電源指示燈和各個(gè)反應(yīng)器的開(kāi)關(guān)、采樣間隔、采樣持續(xù)時(shí)間、磁力攪拌的開(kāi)關(guān)和攪拌速度等控制開(kāi)關(guān)組成，用于控制反應(yīng)的進(jìn)行；溫度顯示器主要用于顯示各個(gè)反應(yīng)器的實(shí)際溫度，反應(yīng)器的溫度用外接的循環(huán)液溫度控制，反應(yīng)器的光強(qiáng)用光強(qiáng)測(cè)定儀測(cè)定。
[0028]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
該光催化反應(yīng)器可以實(shí)現(xiàn)方便且有效地控制影響光催化反應(yīng)的相關(guān)條件，有利于探討相關(guān)的影響因素對(duì)光催化材料光催化性能的影響。
[0029]該光催化反應(yīng)器的光源可以依據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要進(jìn)行方便地切換，可以選擇的光源有紫外光，可見(jiàn)光，太陽(yáng)光，提高了該裝置的實(shí)用性。
[0030]該光催化反應(yīng)器具有光源高度調(diào)節(jié)器，高度調(diào)節(jié)器通過(guò)伸縮，調(diào)劑光源的高度，從而實(shí)現(xiàn)探討光強(qiáng)對(duì)光催化反應(yīng)的影響。
[0031]該光催化反應(yīng)器設(shè)有多個(gè)分光鏡，可以將同一束光源分成多束的光，用于光催化反應(yīng)，保證了不同的反應(yīng)器之間的光具有相同的性質(zhì)，消除了不同光源之間的誤差，提高了實(shí)驗(yàn)的可靠性。
[0032]該光催化反應(yīng)器的反應(yīng)器設(shè)有溫控器和進(jìn)氣管，可以探究溫度、不同氣體氣氛或者溶解氧溶度對(duì)光催化材料光催化性能的影響。
[0033]該反應(yīng)器具有自動(dòng)采樣的裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)采樣、自動(dòng)采樣、定時(shí)采樣、不同反應(yīng)器的同步采樣。
[0034]該反應(yīng)器具有復(fù)數(shù)個(gè)反應(yīng)器，可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)催化材料的光催化性能的探索，也能實(shí)現(xiàn)同一種光催化材料在不同條件下的光催化性能，提高實(shí)驗(yàn)的效率和準(zhǔn)確性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是本發(fā)明公開(kāi)的光催化反應(yīng)器的整體示意圖。
[0036]圖2是光源示意圖。
[0037]圖3是分光器示意圖。
[0038]圖4是分光鏡俯視圖。
[0039]圖5是反應(yīng)器示意圖。
[0040]圖6是反應(yīng)器俯視圖。
[0041]圖7是反應(yīng)器主視圖。
[0042]圖8是反應(yīng)器右視圖。
[0043]圖9是采樣器示意圖。
[0044]圖10是采樣器俯視圖。
[0045]圖11是采樣器主視圖。
[0046]圖12是采樣器右視圖。
[0047]圖13是樣品接收盤(pán)示意圖。
[0048]圖14是控制系統(tǒng)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0049]為了更清楚地解釋本發(fā)明，下面將通過(guò)一些附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面所列的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于該領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0050]下面將結(jié)合附圖1-圖14，針對(duì)其中的一個(gè)反應(yīng)器(其余反應(yīng)器的情況完全一致)，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)說(shuō)明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能參考并實(shí)施。
[0051]如附圖1所示，本發(fā)明——一種光催化反應(yīng)器，包括四大部分，如圖1所示分別為光源系統(tǒng)A、反應(yīng)系統(tǒng)B、采樣系統(tǒng)C和控制系統(tǒng)D。
[0052]光源系統(tǒng)A主要用于提供光源，包括燈1、凹形燈罩2、光源底罩3、高度調(diào)節(jié)器4、下固定器13、上固定器9和分光器，在凹形燈罩2內(nèi)設(shè)有燈1，燈I外接電源由電源供電，凹形燈罩2的下開(kāi)口由光源底罩3密閉，光源底罩3由高度調(diào)節(jié)器4支撐，在凹形燈罩2頂部設(shè)有出水口 6，在凹形燈罩2底部側(cè)面設(shè)有進(jìn)水口 5，進(jìn)水口 5內(nèi)端經(jīng)位于凹形燈罩2內(nèi)布設(shè)的散熱管道連接到出水口 6，在位于下固定器13和上固定器9的中心處設(shè)有中心固定器
10。所述的光源系統(tǒng)的光源可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇紫外光、可見(jiàn)光或者自然光(太陽(yáng)光)，如圖2，圖3和圖4所示，本實(shí)施例的光源系統(tǒng)的光源優(yōu)選燈1，燈I由外電源供電以發(fā)光，燈I被固定在凹形燈罩2內(nèi)側(cè)的頂部，所發(fā)出的光經(jīng)過(guò)凹形燈罩2的反射，形成一束豎直向下的光，穿過(guò)光源底罩3進(jìn)入位于光源底罩3下面設(shè)置有的分光器，分光器包括分光鏡7和光通道8，一個(gè)分光鏡7與一個(gè)光通道8連接，本實(shí)施例有六個(gè)分光鏡7，分光鏡7采用反光鏡，反光鏡的反射面均與水平面呈45°朝上放置，各反射鏡的上邊緣正好圍成一個(gè)正六邊形，光源產(chǎn)生的豎直光束經(jīng)過(guò)反射鏡的反射，被分為六道性質(zhì)相同的水平光束，以盡量消除不同反應(yīng)器之間光源的差異。在發(fā)光的過(guò)程中，往進(jìn)水口 5通入冷凝水，由出水口 6引出水，以帶走燈I在發(fā)光過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的熱，保護(hù)燈源。豎直進(jìn)入分光器的光在分光鏡7的反射下，分成六道水平方向的光經(jīng)過(guò)光通道8進(jìn)入每個(gè)反應(yīng)器14，整個(gè)分光器置于下固定器13和上固定器9中間，且分光器中的六個(gè)分光鏡7被固定在位于下固定器13和上固定器9中心的中心固定器10上,本發(fā)明的中心固定器10優(yōu)選一個(gè)正六棱柱的中心固定器,正六棱柱的六個(gè)面分別固定著六塊相同的反光鏡，六個(gè)分光鏡7 (即反光鏡)與中心固定器10之間形成中心對(duì)稱(chēng)關(guān)系，反光鏡的反射面均與水平面呈45°朝上放置，各反射鏡的上邊緣正好圍成一個(gè)正六邊形，光源產(chǎn)生的豎直光束經(jīng)過(guò)反射鏡的反射，被分為六道性質(zhì)相同的水平光束，以盡量消除不同反應(yīng)器之間光源的差異。相鄰的兩塊分光鏡7之間設(shè)有遮光板11，保證不同的光束之間不會(huì)相互干擾，每一個(gè)光通道8上均設(shè)有三個(gè)卡槽12，所述卡槽12能截?cái)喙馔ǖ?，優(yōu)選光通道8上均設(shè)有三個(gè)并排排列的均能截?cái)喙馔ǖ?的卡槽12，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要放置濾光片或者遮光片以便阻擋通過(guò)光通道8的光，即在水平光的光通道處依次設(shè)有三個(gè)卡槽，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，可以分別插入紫外濾光片、紅外濾光片和遮光片，這些附件分別用于過(guò)濾紫外光(波長(zhǎng)〈400 nm)、紅外光(波長(zhǎng)〉800 nm)和擋住光線。
[0053]如圖5，圖6，圖7和圖8所示，所述的反應(yīng)系統(tǒng)B設(shè)于光源系統(tǒng)A下面，由反應(yīng)器14、控溫器19、進(jìn)出料部分和測(cè)溫器20組成，其中有六個(gè)相同但彼此獨(dú)立的反應(yīng)器14，反應(yīng)器與外界相連接的部位均有密封處理，保證反應(yīng)器由良好的氣密性。反應(yīng)器呈立方體，其材質(zhì)是石英玻璃，是光催化反應(yīng)的主要場(chǎng)所。所述反應(yīng)系統(tǒng)B的反應(yīng)器14的前側(cè)面與分光器相鄰設(shè)置且朝向分光器的任一光通道8，接受光源系統(tǒng)產(chǎn)生的水平光束，進(jìn)行光催化反應(yīng)。反應(yīng)器14的上側(cè)面設(shè)有進(jìn)料口 18，進(jìn)料口 18由連接有圓形手16的進(jìn)料門(mén)17密封且通過(guò)圓形手16開(kāi)啟或閉合進(jìn)料門(mén)17，在反應(yīng)器14的上面設(shè)有直通反應(yīng)器14內(nèi)腔的可拆卸的進(jìn)氣管15和出氣管25，往反應(yīng)器14內(nèi)腔加入實(shí)驗(yàn)溶液和催化材料；根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要可以往進(jìn)氣管15通入氣體(進(jìn)氣管15底部有曝氣球，曝氣球使氣體均勻分散并起到攪拌的作用)，出氣口 25用于收集本發(fā)明的光催化反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，用于探討光催化的機(jī)理；如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程無(wú)需用到進(jìn)氣管15和出氣管25，可以將其卸下來(lái)。測(cè)溫器20固定在反應(yīng)器14的上側(cè)面，伸入反應(yīng)器內(nèi)部，用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)溶液的實(shí)際溫度。反應(yīng)器14的左側(cè)面，前側(cè)面和右側(cè)面被呈“凹”字形的控溫器19環(huán)繞，即控溫器是呈“凹”字形的普通玻璃，其內(nèi)部是中空的、用于內(nèi)置反應(yīng)器14，其內(nèi)部的左、前和右側(cè)面相應(yīng)地緊靠在反應(yīng)器左、前和右側(cè)面上，控溫器用于調(diào)節(jié)(保溫等作用)反應(yīng)器內(nèi)部的溫度，在控溫器19的左側(cè)下方和右側(cè)上方分別設(shè)有直通反應(yīng)器14內(nèi)腔的循環(huán)液入口 26和循環(huán)液出口 24，用于外接循環(huán)液，以實(shí)現(xiàn)控制反應(yīng)器14的溫度。在反應(yīng)器14的右側(cè)靠近底面處設(shè)有采樣系統(tǒng)，由采樣管23、出液口 21和采樣開(kāi)關(guān)22組成，采樣管23經(jīng)采樣開(kāi)關(guān)22連接出液口 21，往左邊推動(dòng)采樣開(kāi)關(guān)22，可以使采樣開(kāi)關(guān)22打開(kāi)，實(shí)驗(yàn)溶液經(jīng)過(guò)采樣管23和出液口 21流出來(lái)，而被收集；往右邊拉動(dòng)采樣開(kāi)關(guān)22，可以關(guān)閉采樣開(kāi)關(guān)22，防止實(shí)驗(yàn)溶液流出來(lái)。
[0054]采樣系統(tǒng)C置于反應(yīng)器14的右側(cè)靠近底面處，如圖9，圖10，圖11，圖12和圖13所示，采樣系統(tǒng)C被一個(gè)保護(hù)盒31封裝起來(lái)，保護(hù)盒31用于固定其它部件和暫時(shí)保護(hù)樣品溶液；在保護(hù)盒31的前方設(shè)有一個(gè)由取樣門(mén)36開(kāi)閉的取樣口 38，取樣門(mén)30連接拉動(dòng)把手37，通過(guò)拉動(dòng)把手37，可以打開(kāi)取樣門(mén)36，通過(guò)取樣口 38取出采集的樣品，在進(jìn)行光催化反應(yīng)的情況下，關(guān)閉取樣門(mén)36，使保護(hù)盒保持黑暗，暫時(shí)保護(hù)采集的樣品；在保護(hù)盒31的上側(cè)面靠右部分和右側(cè)面設(shè)有相互連通的兩個(gè)開(kāi)口分別為采樣口 34和觀察口 30 ;在采樣口 34上設(shè)有能擋住采樣口 34的水平擋板28，水平擋板28可以水平滑動(dòng)，在自動(dòng)采樣的過(guò)程中，打開(kāi)水平擋板28使溶液樣品從出液口 21流到位于采樣口 34下面設(shè)置有的樣品接受盤(pán)29上的樣品管內(nèi)，在沒(méi)有采樣的過(guò)程中水平擋板28蓋住采樣口 34使之處于關(guān)閉狀態(tài)，防止雜物等掉到樣品管內(nèi)；觀察口 30用于觀察采樣系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行情況。在位于反應(yīng)器14正下方的保護(hù)盒31內(nèi)部的頂部上固定一個(gè)磁力攪拌器，可以帶動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)置放有的磁粒子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使實(shí)驗(yàn)溶液和催化材料形成比較均勻的懸濁液。樣品盤(pán)電機(jī)39固定在保護(hù)盒31內(nèi)部的底面上，通過(guò)樣品盤(pán)轉(zhuǎn)軸40支持起樣品接受盤(pán)34且樣品盤(pán)電機(jī)39，樣品盤(pán)電機(jī)39在控制系統(tǒng)D的控制下，可以定時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，實(shí)現(xiàn)樣品管的切換，以準(zhǔn)備接受下一個(gè)樣品，所述控制系統(tǒng)D為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)；樣品接受盤(pán)34是一個(gè)八邊形薄片，在其靠近邊緣的部分位于同一平面上均勻地分布有八個(gè)孔41，每個(gè)孔用于放樣品管(如離心管或者小試管)。自動(dòng)米樣器由米樣電機(jī)27、轉(zhuǎn)軸35、大齒輪33和小齒輪32組成,大齒輪33的底部固定在采樣電機(jī)27的轉(zhuǎn)軸35末端，采樣電機(jī)27轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大齒輪33轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪33的頂部設(shè)一個(gè)缺口，采樣開(kāi)關(guān)22的下邊緣可以放到缺口內(nèi)部；小齒輪32的中心固定在采樣電機(jī)27的轉(zhuǎn)軸靠近末端的中心上，小齒輪32的下邊緣與水平擋板28相連接；當(dāng)采樣電機(jī)27帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度時(shí)，大齒輪33和小齒輪32也同時(shí)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，此時(shí)，大齒輪33推動(dòng)采樣開(kāi)關(guān)22向左移動(dòng)，打開(kāi)采樣開(kāi)關(guān)，使實(shí)驗(yàn)溶液從出液口 21流出，而水平擋板28向右滑動(dòng)，打開(kāi)采樣口 34，使溶液從出液口 21流出后經(jīng)采樣口 34進(jìn)入位于出液口 21正下方的樣品接受盤(pán)29上的樣品管內(nèi)，讓實(shí)驗(yàn)溶液被樣品管接收到；當(dāng)采樣持續(xù)一定時(shí)間后，采樣電機(jī)27順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，在轉(zhuǎn)軸35的帶動(dòng)下，大齒輪33拉動(dòng)采樣開(kāi)關(guān)22向右移動(dòng)，關(guān)閉采樣開(kāi)關(guān)22，結(jié)束采樣，同時(shí)水平擋板28板向左滑動(dòng)，關(guān)閉采樣口 34，將下面的干凈的樣品管遮住，防止溶液滴入或者雜物掉進(jìn)去。
[0055]控制系統(tǒng)D位于整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的最底部，如圖14所示控制系統(tǒng)的操作界面由緊急停止、總開(kāi)關(guān)，電源指示燈、燈源開(kāi)關(guān)、和各個(gè)反應(yīng)器的開(kāi)關(guān)、溫度、采樣間隔、持續(xù)采樣時(shí)間、攪拌開(kāi)關(guān)和攪拌速度等控制部件組成，用于控制反應(yīng)的進(jìn)行；溫度顯示器主要用于顯示各個(gè)反應(yīng)器的實(shí)際溫度。通過(guò)設(shè)置采樣間隔，可以控制采樣的次數(shù)；通過(guò)設(shè)置采樣持續(xù)時(shí)間，可以控制采樣的溶液的量。各反應(yīng)器的溫度由外界的循環(huán)液溫度所控制，反應(yīng)器的光強(qiáng)用光強(qiáng)測(cè)定儀測(cè)定，所述控制系統(tǒng)D為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。
[0056]采用本發(fā)明，進(jìn)行光催化材料性能測(cè)試時(shí)，主要步驟如下:
(1)裝燈:根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要在凹形燈罩2內(nèi)裝上燈I(如氙燈、鎢燈、汞燈等)，如果實(shí)驗(yàn)需要使用太陽(yáng)光(自然光)，可將燈1、凹形燈罩2、光源底罩3和高度調(diào)節(jié)器4卸下來(lái)，將裝置置于太陽(yáng)下方，采集太陽(yáng)光，用于研究，然后接通電源；
(2)調(diào)光強(qiáng):打開(kāi)燈1，使用光強(qiáng)測(cè)定儀，在光通道8的出口處測(cè)量光強(qiáng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，通過(guò)調(diào)節(jié)高度調(diào)節(jié)器4，調(diào)光強(qiáng)，待光強(qiáng)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，固定組高度調(diào)節(jié)器14，并先關(guān)閉燈I ;
(3)裝濾光片:根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，在卡槽12裝上相應(yīng)的濾光片；
(4)通氣:根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，選擇是否往反應(yīng)器14內(nèi)通入氣體，如果需要通入氣體(如空氣，氮?dú)獾?，則先裝上進(jìn)氣管15和出氣管25，如果不需要通入氣體，則不需裝上這兩個(gè)部件；
(5)加料:打開(kāi)進(jìn)料門(mén)17，往進(jìn)料口18加入對(duì)應(yīng)的催化材料和實(shí)驗(yàn)溶液，同時(shí)放入合適的磁粒子，起到攪拌的作用(如有通入氣體，可以使用進(jìn)氣管15末端的曝氣球?qū)θ芤哼M(jìn)行攪拌);
(6)控溫:根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要設(shè)定好外接循環(huán)液的溫度后，完循環(huán)液入口26通入循環(huán)液，并通過(guò)循環(huán)液出口 24引出循環(huán)液，帶儀器穩(wěn)定一定時(shí)間后，反應(yīng)器14的溫度達(dá)到穩(wěn)定，測(cè)溫器20將測(cè)定反應(yīng)器14的溫度，并顯示在控制系統(tǒng)D相應(yīng)的位置上；
(7)暗吸附階段:先關(guān)閉光源，或者在卡槽12裝上遮光片(在儀器已經(jīng)運(yùn)行的情況下，并要增加新的反應(yīng)器時(shí))，保證反應(yīng)器14處于黑暗的狀態(tài)，讓催化材料和實(shí)驗(yàn)溶液攪拌足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以達(dá)到吸附脫附平衡；
(8)光反應(yīng)階段:待達(dá)到吸脫附平衡后，打開(kāi)光源，或者從卡槽12上抽出遮光片，讓光進(jìn)入反應(yīng)器14，開(kāi)始進(jìn)行光催化反應(yīng)；
O)采樣取樣:根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，選擇手動(dòng)采樣，或者自動(dòng)采樣，如果是自動(dòng)采樣，首先在樣品接收盤(pán)29上放好樣品管，然后再控制系統(tǒng)D的操作界面上設(shè)定好采樣間隔和采樣持續(xù)時(shí)間，待采樣結(jié)束后，適時(shí)取樣；
(10)結(jié)束實(shí)驗(yàn):待光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，取出所收集的樣品(如果還未取出樣品的話(huà))，再往卡槽12插入遮光片(如果是全部實(shí)驗(yàn)結(jié)束了，則可以關(guān)閉電源)，然后關(guān)閉外循環(huán)液，等反應(yīng)器恢復(fù)到室溫后，卸下反應(yīng)系統(tǒng)B，最后關(guān)掉相關(guān)的開(kāi)關(guān)，關(guān)閉電源。
[0057](11)緊急停止:如果在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到緊急情況，按下控制系統(tǒng)D的緊急停止按鈕，立即停止實(shí)驗(yàn)，以確保實(shí)驗(yàn)的安全。
[0058]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【權(quán)利要求】
1.一種光催化反應(yīng)器，包括四大部分，自上而下分別為光源系統(tǒng)(A)、反應(yīng)系統(tǒng)(B)、采樣系統(tǒng)(C)和控制系統(tǒng)(D)，其特征在于:所述的光源系統(tǒng)的光源根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇紫外光、可見(jiàn)光或者自然光；光源系統(tǒng)產(chǎn)生的豎直方向的光源照射到分光鏡后被分光鏡均勻地反射成復(fù)數(shù)道水平的光，每道水平光照射到反應(yīng)系統(tǒng)中，保證照射到不同反應(yīng)系統(tǒng)的光具有相同的波長(zhǎng)和光強(qiáng)；所述的反應(yīng)系統(tǒng)由復(fù)數(shù)個(gè)相同但彼此獨(dú)立的反應(yīng)器組成，反應(yīng)系統(tǒng)在外接循環(huán)液的作用下控制著各反應(yīng)器的溫度；反應(yīng)器設(shè)有采樣開(kāi)關(guān)，采樣開(kāi)關(guān)與手動(dòng)采樣器或者與采樣系統(tǒng)的自動(dòng)采樣器連接實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的樣品采樣。
2.如權(quán)利要求1所述的一種光催化反應(yīng)器，其特征在于:所述的光源系統(tǒng)(A)包括燈、凹形燈罩(2)、光源底罩(3)、高度調(diào)節(jié)器(4)、下固定器(13)、上固定器(9)和分光器；在凹形燈罩(2)內(nèi)設(shè)有燈(1)，燈(I)由外接電源供電，凹形燈罩(2)的下開(kāi)口由光源底罩(3)密閉，光源底罩(3)由高度調(diào)節(jié)器(4)支撐，在凹形燈罩(2)頂部設(shè)有出水口，在凹形燈罩(2)底部側(cè)面設(shè)有能外接冷卻水的進(jìn)水口(5)，進(jìn)水口(5)內(nèi)端經(jīng)位于凹形燈罩(2)內(nèi)布設(shè)的散熱管道連接到出水口(6);在位于下固定器(13)和上固定器(9)的中心處設(shè)有中心固定器(10);燈(1)被固定在凹形燈罩(2)內(nèi)側(cè)的頂部，所發(fā)出的光經(jīng)過(guò)凹形燈罩(2)的反射，形成一束豎直向下的光，穿過(guò)光源底罩(3)進(jìn)入位于光源底罩下面的分光器,分光器包括分光鏡(7)和光通道(8), —個(gè)分光鏡(7)與一個(gè)光通道連接,豎直向下進(jìn)入分光器的光在分光鏡(7 )的反射下，分成復(fù)數(shù)道水平方向的光，每道水平方向的光經(jīng)過(guò)光通道(8 )進(jìn)入每個(gè)反應(yīng)器(14);整個(gè)分光器置于下固定器(13)和上固定器(9)中間，且分光器中的分光鏡(7)被固定在位于下固定器(13)和上固定器(9)中心的中心固定器(10)上，相鄰的兩塊分光鏡(7 )之間設(shè)有遮光板(11 )，保證不同的光束之間不會(huì)相互干擾，每一個(gè)光通道(8 )上均設(shè)有三個(gè)卡槽(12)，所述卡槽(12)能截?cái)喙馔ǖ?8)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種光催化反應(yīng)器，其特征在于:所述的光源系統(tǒng)(A)的分光器有六個(gè)分光鏡(7)，分光鏡(7)米用反光鏡，每個(gè)反光鏡的反射面與水平面呈45° ,六個(gè)反射鏡的上邊緣正好圍成一個(gè)正六邊形，光源產(chǎn)生的豎直向下的光束經(jīng)過(guò)反射鏡的反射，被分為六道性質(zhì)相同的水平光束，豎直進(jìn)入分光器的光在分光鏡(7 )的反射下,分成六道水平方向的光，水平方向的光經(jīng)過(guò)光通道(8)進(jìn)入每個(gè)反應(yīng)器(14)，中心固定器(10)為一個(gè)正六棱柱的中心固定器，正六棱柱的六個(gè)面分別固定著六塊相同的反光鏡，六個(gè)反光鏡與中心固定器(10)之間形成中心對(duì)稱(chēng)關(guān)系，在水平光的光通道處依次設(shè)有的三個(gè)卡槽能分別插入紫外濾光片、紅外濾光片和遮光片。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種光催化反應(yīng)器，其特征在于:所述的反應(yīng)系統(tǒng)(B)由反應(yīng)器(14)、控溫器(19)、進(jìn)出料部分和測(cè)溫器(20)組成，所述反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)器(14)的前側(cè)面與分光器相鄰設(shè)置且朝向分光器的任一光通道(8)，接受光源系統(tǒng)產(chǎn)生的水平光束，反應(yīng)器(14)內(nèi)能進(jìn)行光催化反應(yīng)；反應(yīng)器(14)的上側(cè)面設(shè)有進(jìn)料口( 18)，進(jìn)料口由連接有圓形手(16)的進(jìn)料門(mén)(17)密封且通過(guò)圓形手(16)開(kāi)啟或閉合進(jìn)料門(mén)(17);測(cè)溫器(20)固定在反應(yīng)器(14)的上側(cè)面且伸入反應(yīng)器內(nèi)部，用于檢測(cè)實(shí)驗(yàn)溶液的實(shí)際溫度。
5.如權(quán)利要求4所述的一種光催化反應(yīng)器，其特征在于:在反應(yīng)器(14)的右側(cè)靠近底面處設(shè)有采樣系統(tǒng)，其由采樣管(23)、出液口(21)和采樣開(kāi)關(guān)(22)組成，采樣管(23)經(jīng)采樣開(kāi)關(guān)(22)連接出液口(21)，采樣開(kāi)關(guān)與手動(dòng)采樣器或者與采樣系統(tǒng)的自動(dòng)采樣器連接，采樣開(kāi)關(guān)(22)能控制實(shí)驗(yàn)溶液經(jīng)過(guò)采樣管(23)和出液口(21)流出而被收集。
6.如權(quán)利要求4所述的一種光催化反應(yīng)器，其特征在于:所述的反應(yīng)系統(tǒng)(B)的反應(yīng)器的上面設(shè)有直通反應(yīng)器(14)內(nèi)腔的可拆卸的進(jìn)氣管(15)和出氣管(25);反應(yīng)器(14)的三個(gè)側(cè)面被呈“凹”字形的控溫器(19)的相應(yīng)側(cè)面包裹；在控溫器(19)的左側(cè)下方和右側(cè)上方分別設(shè)有直通反應(yīng)器(14)內(nèi)腔的循環(huán)液入口(26)和循環(huán)液出口(24)，用于外接循環(huán)液，以實(shí)現(xiàn)控制反應(yīng)器(14)的溫度。
7.如權(quán)利要求5所述的一種光催化反應(yīng)器，其特征在于:所述的采樣系統(tǒng)(C)置于反應(yīng)器的右側(cè)靠近底面處，采樣系統(tǒng)(C)外有保護(hù)盒(31)封裝，保護(hù)盒(31)設(shè)置在反應(yīng)器的下方，在保護(hù)盒(31)的前方設(shè)有一個(gè)由取樣門(mén)(36 )開(kāi)閉的取樣口( 38 )，取樣門(mén)(36 )連接拉動(dòng)把手(37)，通過(guò)拉動(dòng)把手(37)能啟閉取樣門(mén)(36)，通過(guò)取樣口(38)取出采集的樣品，在進(jìn)行光催化反應(yīng)的情況下能通過(guò)關(guān)閉取樣門(mén)(36)，使保護(hù)盒保持黑暗而保護(hù)要采集的樣品；在保護(hù)盒(31)的上側(cè)面靠右部分和右側(cè)面設(shè)有相互連通的兩個(gè)開(kāi)口分別為采樣口(34)和觀察口(30);在采樣口(34)上設(shè)有能擋住采樣口(34)的水平擋板(28)，打開(kāi)水平擋板(28)能使溶液樣品從出液口(21)流到位于采樣口(34)下面設(shè)置有的樣品接受盤(pán)(29)上的樣品管內(nèi)，在沒(méi)有采樣的過(guò)程中水平擋板(28)蓋住采樣口(34)使之處于關(guān)閉狀態(tài)，防止雜物掉到樣品管內(nèi)；觀察口(30)用于觀察采樣系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行情況。
8.如權(quán)利要求7所述的一種光催化反應(yīng)器，其特征在于:在位于反應(yīng)器(14)正下方的保護(hù)盒(31)內(nèi)部的頂部固定一個(gè)磁力攪拌器，其能帶動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)置放有的磁粒子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使反應(yīng)器(14)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)溶液和催化材料形成比較均勻的懸濁液；樣品盤(pán)電機(jī)(39)固定在保護(hù)盒(31)內(nèi)部的底面上，樣品盤(pán)電機(jī)(39)連接樣品盤(pán)轉(zhuǎn)軸(40)，通過(guò)樣品盤(pán)轉(zhuǎn)軸支撐樣品接受盤(pán)(34)且樣品盤(pán)電機(jī)(39)帶動(dòng)樣品盤(pán)轉(zhuǎn)軸(40)、樣品接受盤(pán)(34)轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)樣品接受盤(pán)(34)中的樣品管的切換；在位于樣品接受盤(pán)(34)的靠近邊緣處均勻地分布有八個(gè)孔(41)，每個(gè)孔用于放樣品管。
9.如權(quán)利要求7所述的一種光催化反應(yīng)器，其特征在于:所述的采樣系統(tǒng)(C)的自動(dòng)采樣器由采樣電機(jī)(27)、轉(zhuǎn)軸(35)、大齒輪(33)和小齒輪(32)組成，大齒輪(33)的中心處固定在采樣電機(jī)(27 )的轉(zhuǎn)軸(35 )末端，采樣電機(jī)(27 )轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大齒輪(33)轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪(33)的頂部設(shè)一個(gè)缺口，采樣開(kāi)關(guān)(22)的下邊緣能放到缺口內(nèi)部且由大齒輪(33)帶動(dòng)移動(dòng)；小齒輪(32)的中心固定在采樣電機(jī)(27)的轉(zhuǎn)軸的靠近末端處，小齒輪(32)的下邊緣與水平擋板(28)相連接；當(dāng)采樣電機(jī)(27)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，大齒輪(33)和小齒輪(32)也同時(shí)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，此時(shí)，大齒輪(33)推動(dòng)采樣開(kāi)關(guān)(22)向左移動(dòng)，打開(kāi)采樣開(kāi)關(guān)，使實(shí)驗(yàn)溶液從出液口(21)流出，而水平擋板(28)向右滑動(dòng)，打開(kāi)采樣口( 34 )，使實(shí)驗(yàn)溶液從出液口( 21)流出后經(jīng)采樣口( 34 )進(jìn)入位于出液口(21)正下方的樣品接受盤(pán)(29)上的樣品管內(nèi)，讓實(shí)驗(yàn)溶液被樣品管接收到；當(dāng)采樣持續(xù)一定時(shí)間后，啟動(dòng)采樣電機(jī)(27)使之順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，在轉(zhuǎn)軸(35)的帶動(dòng)下，大齒輪(33)拉動(dòng)采樣開(kāi)關(guān)(22)向右移動(dòng)，關(guān)閉采樣開(kāi)關(guān)，結(jié)束采樣，同時(shí)水平擋板(28)板向左滑動(dòng)，關(guān)閉采樣口(34)，將其下面的干凈的樣品管遮住，防止溶液滴入或者雜物掉進(jìn)去。
10.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的一種光催化反應(yīng)器，其特征在于:所述的控制系統(tǒng)(D)位于最底部，其操作界面由緊急停止、總開(kāi)關(guān)，電源指示燈、燈源開(kāi)關(guān)、和各個(gè)反應(yīng)器的開(kāi)關(guān)、溫度、采樣間隔、持續(xù)采樣時(shí)間、攪拌開(kāi)關(guān)和攪拌速度控制部件組成，用于控制反應(yīng)的進(jìn)行；通過(guò)設(shè)置采樣間隔，控制采樣的次數(shù)；通過(guò)設(shè)置采樣持續(xù)時(shí)間，控制采樣的溶液的量；各反應(yīng)器的溫度由外界的循環(huán)液溫度所控制，反應(yīng)器的光強(qiáng)用光強(qiáng)測(cè)定儀測(cè)定。
【文檔編號(hào)】G01N1/10GK104492358SQ201410766637
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】羅永晉, 王坤燦, 陳慶華, 錢(qián)慶榮, 黃寶銓, 肖荔人, 薛琿 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)