[發(fā)明專利]一種模擬大氣中發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法

在審

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• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107831160A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳紅亮;王洪;王鑫;侯永俠;李玉雙;牛曉巍;宋雪英;李福君
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽大學(xué)
• 主分類號: G01N21/75
• 分類號: G01N21/75
• 代理公司: 沈陽技聯(lián)專利代理有限公司21205
• 代理人: 趙越

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法，特別是涉及一種模擬大氣中發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

全球最早認(rèn)識光化學(xué)污染是20世紀(jì)40年代美國洛杉磯城發(fā)生的“光化煙霧事件”，此后在北美、日本、澳大利亞和歐洲部分地區(qū)也先后出現(xiàn)嚴(yán)重的光化學(xué)污染。20世紀(jì)末以來，隨中國工業(yè)和汽車業(yè)的迅猛發(fā)展， 京津唐地區(qū)、珠江三角洲、長江三角洲和成渝地區(qū)均出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的區(qū)域性光化學(xué)煙霧，臭氧超標(biāo)很嚴(yán)重，且趨勢在加劇。

國外對光化學(xué)污染研究較早，1950年，Middleton等人提出光化學(xué)污染的植物病毒學(xué)模型，1951年，Haggen－Smit等人初次提出了洛杉磯煙霧形成的理論。中國于20世紀(jì)70年代末在蘭州西固石油化工區(qū)首次發(fā)現(xiàn)光化學(xué)煙霧污染，隨后對此開展大氣物理和大氣化學(xué)的綜合研究。自1951年至今，人們對光化學(xué)污染的產(chǎn)生條件、反應(yīng)機(jī)制、動力學(xué)模型、對生物毒性、監(jiān)測和控制等方面都開展了大量的研究工作。

由于光化學(xué)煙霧是引起世界十大環(huán)境公害事件之一，世界各國非常重視，通過建立嚴(yán)格的監(jiān)測-減排-核查-評估等管理機(jī)制和支撐技術(shù)體系，不斷升級空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和污染排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施全過程的污染綜合治理，實(shí)現(xiàn)了空氣質(zhì)量的持續(xù)改善。我國近年來大氣污染管理體制和防治科技取得了長足進(jìn)步，通過改善能源結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)對化工廠的廢氣排放管理、改進(jìn)汽車燃油技術(shù)、降低汽車尾氣（NOx，HC）的排放量等諸多措施防控光化學(xué)煙霧。

近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，城市機(jī)動車保有量也快速增長，汽車尾氣污染問題也越來越突出，部分城市的大氣污染也從煤煙型向光化學(xué)煙霧型轉(zhuǎn)化，部分城市面臨光化學(xué)煙霧的威脅。鑒于光化學(xué)煙霧的頻繁發(fā)生及其造成的危害巨大，光化學(xué)煙霧污染至今仍是歐洲、美國和日本等國家的主要環(huán)境問題。鑒于我國面臨的大氣環(huán)境問題，黨中央、國務(wù)院高度重視大氣污染防治，國務(wù)院于2014年出臺了《大氣污染防治行動計(jì)劃》，對大氣污染防治工作進(jìn)行全面部署，涉及加大綜合治理力度、調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、嚴(yán)格節(jié)能環(huán)保準(zhǔn)入等措施，特別強(qiáng)調(diào)了大氣污染防治科技支撐的要求。因此，開展光化學(xué)反應(yīng)的相關(guān)模擬研究，對降低和減少光化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生和由此所產(chǎn)生的大氣環(huán)境污染問題，具有重要的理論和實(shí)際意義。

隨著城市化、工業(yè)化、區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快，多種大氣污染問題在近些年集中出現(xiàn)。環(huán)境保護(hù)部公布的材料顯示，當(dāng)前我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)未發(fā)生根本性變化，煤煙型污染作為主要污染類型長期存在，同時(shí)機(jī)動車保有量持續(xù)增加，尾氣污染愈加嚴(yán)重，灰霾、光化學(xué)煙霧、酸雨等復(fù)合型大氣污染物問題日益突出。開展大氣中光化學(xué)反應(yīng)的相關(guān)研究，了解典型污染物在大氣中發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的途徑及轉(zhuǎn)化機(jī)理，對解決當(dāng)前的大氣環(huán)境污染問題具有重要意義。從經(jīng)濟(jì)層面和市場需求方面，良好的城市大氣環(huán)境建設(shè)有利于促進(jìn)環(huán)境質(zhì)量提升，發(fā)揮環(huán)境的外部效應(yīng)，會帶動城市相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，市場前景廣闊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種模擬大氣中發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)可控條件下模擬大氣中的光化學(xué)反應(yīng)，避免外界環(huán)境因素的干擾，有利于系統(tǒng)研究大氣中發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的過程及其主要影響因素，相關(guān)研究有利于預(yù)防和減少光化學(xué)的發(fā)生，從而為有效提高大氣環(huán)境質(zhì)量提供技術(shù)支持。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種模擬大氣中發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，所述裝置包括抽氣口、真空表、觀察窗、紫外燈、外接電源、采樣口、截止閥、密封法蘭、壓力表、反應(yīng)氣體入口、背景氣體入口；抽氣口、真空表、反應(yīng)氣體入口、背景氣體入口經(jīng)不銹鋼管與不銹鋼箱體焊接連接；觀察窗為高強(qiáng)度玻璃，通過密封膠條或密封膠密封；紫外燈經(jīng)底座與不銹鋼箱體連接；外接電源從箱體引出后通過密封膠進(jìn)行密封；采樣口通過中通的螺栓外加硅橡膠密封墊與箱體連接；截止閥通過焊接與不銹鋼管連接后與箱體連接；密封法蘭通過螺栓和硅橡膠密封圈與箱體連接；壓力表通過三通閥與不銹鋼管連接。

一種模擬大氣中發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法，所述方法包括以下過程：

首先利用真空泵抽出裝置內(nèi)的氣體，然后通入背景氣體進(jìn)行吹掃，接著再次利用真空泵抽出裝置內(nèi)的氣體，待進(jìn)行幾次循環(huán)后使裝置內(nèi)的氣體濃度復(fù)合實(shí)驗(yàn)要求后通入反應(yīng)氣體，實(shí)驗(yàn)開始后保持裝置內(nèi)的氣體壓力略高于外部大氣壓，然后接通紫外燈電源進(jìn)行光化學(xué)模擬反應(yīng)，每隔一段時(shí)間進(jìn)行取樣分析，研究光化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物分布情況，并以此進(jìn)一步推斷光化學(xué)反應(yīng)的歷程及可能的反應(yīng)機(jī)理；實(shí)驗(yàn)過程中始終保持整套實(shí)驗(yàn)裝置處于良好的密封狀態(tài)，外界條件的變化不會干擾光化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，從而保障光化學(xué)反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行；