[發(fā)明專利]一種大氣光化學(xué)煙霧污染的教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810689086.1
• 申請(qǐng)日: 2018-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108877370B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛碧洲;祝穎;張偉;張軍;蘇含笑;葛暢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B9/00
• 分類號(hào): G09B9/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種大氣光化學(xué)煙霧污染的教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，基于內(nèi)置小功率紫外光源的仿真煙霧箱，步驟如下：

1）、以所述仿真煙霧箱，模擬光化學(xué)煙霧并實(shí)施氣體成分的在線示蹤分析；

2）、通過(guò)鑒定光化學(xué)煙霧的表征物臭氧（O₃），驗(yàn)證光化學(xué)煙霧污染的成因；

3）、比較光強(qiáng)及光波長(zhǎng)頻率與光化學(xué)煙霧污染的相關(guān)性；

4）、實(shí)驗(yàn)揮發(fā)性有機(jī)物的協(xié)同作用；

5）、以不同的氣體及濃度達(dá)到平衡的時(shí)間，判斷煙霧箱的邊壁作用；

其中，每次實(shí)驗(yàn)均設(shè)計(jì)在相同的背景值下；

所述仿真煙霧箱的外壁上設(shè)置有若干換氣孔，箱體上設(shè)置有由若干監(jiān)測(cè)探頭組成的氣體監(jiān)測(cè)部分，煙霧箱體連接有用于導(dǎo)入氣體的反應(yīng)配氣部分和用于排出箱內(nèi)氣體及導(dǎo)入外部氣體的動(dòng)力換氣清洗部分，所述小功率紫外光源采用UVA、UVC波頻的15w紫外燈管，分別設(shè)置在箱體內(nèi)；

所述模擬光化學(xué)煙霧的方法如下：

（1）使用潔凈空氣排空煙霧箱；

（2）分別于自然光源下和紫外光源下，實(shí)時(shí)記錄30分鐘背景條件NO₂、O₃、TVOC氣體成分的持續(xù)濃度值；

（3）分別于自然光源下和紫外光源下，導(dǎo)入1個(gè)單元的丙烯（C₃H₆）標(biāo)準(zhǔn)氣，實(shí)時(shí)記錄10~30分鐘NO₂、O₃、TVOC氣體成分的持續(xù)濃度值；

（4）分別于自然光源下和紫外光源下，導(dǎo)入1個(gè)單元的二氧化氮（NO₂）標(biāo)準(zhǔn)氣，實(shí)時(shí)記錄30分鐘NO₂、O₃、TVOC氣體成分的持續(xù)濃度值；

（5）用Excel軟件將上述不同狀況得到的數(shù)據(jù)記錄，繪制O₃（ppb）~t（min）圖，比較說(shuō)明O₃的生成來(lái)源；

（6）每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)完畢，均使用潔凈空氣排空煙霧箱；

其特征在于，

所述步驟3）中，比較光強(qiáng)及光波長(zhǎng)頻率與光化學(xué)煙霧污染的相關(guān)性，在于實(shí)驗(yàn)不同的光強(qiáng)功率和紫外線波長(zhǎng)對(duì)臭氧生成濃度的變化曲線表征，具體方法如下：

（1）使用潔凈空氣排空煙霧箱；

（2）以自然光源，實(shí)時(shí)記錄1個(gè)單元的NO₂導(dǎo)入后，30~60分鐘的NO₂、O₃氣體成分的持續(xù)濃度值，實(shí)驗(yàn)完畢后，使用潔凈空氣排空煙霧箱；

（3）只打開(kāi)340nmUVA光源，實(shí)時(shí)記錄1個(gè)單元的NO₂導(dǎo)入后，30~60分鐘的NO₂、O₃氣體成分的持續(xù)濃度值，實(shí)驗(yàn)完畢后，使用潔凈空氣排空煙霧箱；

（4）只打開(kāi)254nmUVC光源，實(shí)時(shí)記錄1個(gè)單元的NO₂導(dǎo)入后，30~60分鐘的NO₂、O₃氣體成分的持續(xù)濃度值；實(shí)驗(yàn)完畢后，使用潔凈空氣排空煙霧箱；

（5）用Excel軟件將上述不同紫外光源實(shí)驗(yàn)狀況，導(dǎo)入1個(gè)單元的NO₂得到的數(shù)據(jù)記錄繪制成O₃（ppb）~t（min）圖，比較說(shuō)明O₃的生成濃度和衰減趨勢(shì)；

所述步驟4）中，通過(guò)釋放TVOC單因素的量變，改變其與NO₂的比值K，實(shí)驗(yàn)判斷其對(duì)光化學(xué)煙霧的影響，具體方法如下：

（1）使用潔凈空氣排空煙霧箱；

（2）以自然光源或340nm、254nm紫外光源，實(shí)時(shí)記錄導(dǎo)入1個(gè)單元的TVOC及NO₂（K1=1），測(cè)定10~30分鐘內(nèi)NO₂、O₃、TVOC氣體成分的持續(xù)濃度值，實(shí)驗(yàn)完畢后，使用潔凈空氣排空煙霧箱；

（3）以自然光源或340nm、254nm紫外光源，實(shí)時(shí)記錄導(dǎo)入3個(gè)單元的TVOC及1個(gè)單元NO₂（K2=3），測(cè)定10~30分鐘內(nèi)NO₂、O₃、TVOC氣體成分的持續(xù)濃度值；實(shí)驗(yàn)完畢后，使用潔凈空氣排空煙霧箱；

（4）用Excel軟件將上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成O₃（ppb）~t（min）圖，比較說(shuō)明TVOC對(duì)O₃生成的影響；

所述步驟5）中，分別檢驗(yàn)ppb級(jí)TVOC以及NO₂單因素不同濃度達(dá)到箱內(nèi)平衡的動(dòng)力學(xué)曲線，說(shuō)明擴(kuò)散是氣體平衡的主要因素，所采用的PMMA設(shè)備材質(zhì)的邊壁吸附滿足實(shí)驗(yàn)要求，具體方法如下：

（1）使用潔凈空氣排空煙霧箱；

（2）啟動(dòng)進(jìn)氣風(fēng)扇；

（3）監(jiān)測(cè)煙霧箱內(nèi)NO₂、O₃、TVOC示值為0.000；

（4）在導(dǎo)入煙霧箱1個(gè)單元NO₂ 或C₃H₆標(biāo)準(zhǔn)氣的同時(shí)，迅速關(guān)閉進(jìn)氣；

（5）記錄有擾動(dòng)環(huán)境下，相應(yīng)氣體成分15分鐘的讀值；

（6）實(shí)驗(yàn)完畢后，使用潔凈空氣排空煙霧箱；

（7）監(jiān)測(cè)煙霧箱內(nèi)使NO₂、O₃、TVOC示值為0.000；

（8）導(dǎo)入煙霧箱1個(gè)單元NO₂ 或C₃H₆標(biāo)準(zhǔn)氣；

（9）記錄無(wú)擾動(dòng)環(huán)境下，相應(yīng)氣體成分15分鐘的讀值；

（10）實(shí)驗(yàn)完畢后，使用潔凈空氣排空煙霧箱；

（11）監(jiān)測(cè)煙霧箱內(nèi)使NO₂、O₃、TVOC示值為0.000；

（12）導(dǎo)入煙霧箱3個(gè)單元NO₂ 或C₃H₆標(biāo)準(zhǔn)氣；

（13）記錄無(wú)擾動(dòng)環(huán)境下，相應(yīng)氣體成分15分鐘的讀值；

（14）實(shí)驗(yàn)完畢后，使用潔凈空氣排空煙霧箱；

（15）用Excel軟件將上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以NO₂或TVOC對(duì)t（min）繪圖，通過(guò)NO₂或C₃H₆釋放氣體，在上述不同條件下，根據(jù)達(dá)到濃度的拐點(diǎn)時(shí)間，說(shuō)明煙霧箱內(nèi)氣體分子的擴(kuò)散是濃度平衡的主要因素，或者說(shuō)明煙霧箱的邊壁吸附作用很小。