[發明專利]一種氣速可調的固-液反應氣體發生裝置及方法

有效

• 申請號: 201410636029.9
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104399411B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 白云山;陳琳;鬲國鵬;何地平;劉環環
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: B01J7/02
• 分類號: B01J7/02
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 曹宇飛

技術領域

本發明屬于固液反應型制取氣體的實驗儀器技術領域，具體涉及到一種實驗室內制取氫氣、氧氣、二氧化碳和硫化氫等氣體并可調節氣速的固‐液反應氣體發生裝置及方法。?

背景技術

目前，在大學和中學化學實驗中常用的制取氣體的基本裝置大多是采用啟普發生器，大多數啟普發生器由球型漏斗、葫蘆形底座和導氣管三部分組成。最初使用時，將儀器橫放，把固體反應物由底座上插導氣管的口中加入，然后放正儀器將裝導氣管的塞子塞好，由球形漏斗口加入液體反應物。使用時，扭開導氣管活塞，液體反應物由球形漏斗流到底座的底部，再上升到中部跟固體反應物接觸而發生反應，產生的氣體從導氣管放出。不用時則關閉導氣管的活塞，容器內繼續反應產生的氣體使容器內壓強加大，把液體反應物壓回球形漏斗，使液體反應物與固體反應物脫離接觸，反應自行停止。?

但是該氣體制取裝置在使用中存在主要有以下問題：?

1、裝配與拆卸不方便，潛在危險因素多。啟普發生器由下方的葫蘆形底座和上方的球型漏斗兩部分組成，器形較大較重，不易把持，底座上有兩個磨砂口，分別用于連接導氣管橡皮塞和放液磨口玻璃塞，使用過程中，容易發生由于接口漏氣導致的反應不能終止或者酸液流出等危險。反應終止后裝置將承受一定壓力，如果在使用中有固體反應物粉末漏入下部反應液中，將有使反應液壓出球形漏斗甚至啟普發生器發生炸裂的危險。?

2、試劑消耗量大，在實驗過程中，即使僅需要幾十毫升氣體、使用250mL規格的啟普發生器時也需要400～500mL反應液才可進行實驗。實驗結束后廢液量也很大。?

3、氣速不穩定，隨著反應的進行，反應液逐漸變乏產氣量逐漸變小，所以不適于需要大量氣體的實驗。?

4、廢液處理麻煩，在啟普發生器中反應，不但廢液量很大而且反應液很?難反應完全，所以處理麻煩。?

5、氣體壓力偏小，啟普發生器所產生氣體的壓力是由球形漏斗與葫蘆形底座中液位差決定的，在需要多重洗氣的實驗中，由于氣體壓力偏小而往往不能使用。?

發明內容

為了克服上述已有技術所存在的不足，本發明提供了一種原液浪費少、氣體生成速度穩定可調、安全性高、可持續反應的氣速可調的固‐液反應氣體發生裝置。?

本發明還提供了一種利用上述的氣體發生裝置實現操作簡單、安全性高、反應穩定的固‐液反應氣體發生方法。?

本發明實現上述目的所采用的技術方案包括反應器，在反應器的頂部開口上設置有頂蓋、底部開有出液口，在出液口上設置有出液控制閥，在反應器的內腔設置有盛放固體反應物的篩板，將反應器的內腔自上而下分為反應室和廢液室，在反應器的側壁上設置有能夠平衡反應器內氣壓的壓力平衡管，壓力平衡管的兩端分別與反應室和廢液室連通，在反應室的上端側壁或頂蓋上開設有進液口和出氣口，進液口通過導管與安裝在加液器出口端的加液調節閥連通，出氣口上連接有導氣管。?

上述篩板設置在反應器內自上而下1/2～4/5處。?

上述篩板的孔徑為0.2～3.0mm。?

在反應器的進液口上設置有延伸至反應器內中心軸位置的導液管。?

在導液管的出口設置有液體分布器。?

本發明還提供了一種利用上述的氣速可調的固‐液反應氣體發生裝置的方法，由以下步驟組成：?

利用加液器從固體反應物的上方向反應器內滴加反應液，反應液向下流動在流經盛放于篩板上的固體反應物過程中與固體反應物充分接觸并完全反應，產生氣體，反應產生的氣體從固體反應物的上方排出，反應廢液流經篩板進入廢液室，通過調節加液調節閥控制反應液的滴加速度，通過控制反應液的滴加速度調節氣體的產生速度，反應室與廢液室之間通過壓力平衡管調整氣壓平衡，當廢液室內液面高度接近或高于壓力平衡管端口下沿時，打開?出液控制閥將廢液排出，當停止滴加反應液時，反應即停止。?

本發明提供的氣速可調的固‐液反應氣體發生裝置是將固體反應物放置在篩板之上，液體反應物逐滴滴入，液體在下流過程中與固體反應物接觸面大，反應行程長，使反應更完全，而且反應后的廢液流過篩板與固體反應物分離，不存在廢液返混的問題，通過控制反應液的滴加速度調節氣體的產生速度，可根據氣量需求，適量滴加反應液，實現氣體可持續生產，同時液體試劑浪費少，大大節約了液體試劑，所產生的氣體的壓力與加液器的高度或加液泵的壓力有關，因此，能夠提供比啟普發生器更高的氣體壓力，使其使用面更廣，此外本發明通過關閉加液調節閥即可停止反應，反應停止后裝置不帶壓力，無酸液泄露或溢出的危險，反應進度的控制更加方便、可靠、安全。?

附圖說明