[發明專利]一種用于測量揮發性有機物催化氧化效率的實驗裝置

在審

• 申請號: 201810987981.1
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN108828104A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 劉慶嶺;付凱旋;趙倩;蘇赟
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N30/06
• 代理公司: 天津一同創新知識產權代理事務所(普通合伙) 12231
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種用于測量揮發性有機物催化氧化效率的實驗裝置，包括氣體控制單元、反應器、反應爐、預熱器和氣相色譜系統，氣體控制單元包括氮氣、氧氣、揮發性有機物和水蒸氣四條氣路；四條氣路的末端并聯后通過預熱器與反應器和氣相色譜系統相連；氮氣和氧氣氣路基本相同均包括自鋼瓶的出口依次連接的球閥、過濾器、減壓閥、質量流量計和單向閥；揮發性有機物與水蒸氣氣路基本相同，在氮氣氣路的基礎上配置有飽和發生器，且在其前端設有套管冷凝器；飽和發生器串聯有恒溫循環器。本發明適用于催化劑的評價及篩選，可研究催化劑的反應動力學、反應歷程、再活化等方面。本發明能夠實現準確、快速地測量催化劑對VOCs的轉化效率。

技術領域

本發明涉及催化氧化微反應裝置，特別涉及一種測量揮發性有機物(VOCs)催化劑催化氧化效果評價裝置。

背景技術

VOCs(volatile organic compounds)是一種主要大氣污染物，是形成大氣細顆粒物(PM2.5)的重要前體物質。在眾多的VOCs處理技術中，催化氧化法被認為是目前最經濟最有效的處理技術之一。

催化氧化技術其本質是氣-固相催化反應，活性氧參與VOCs通過催化劑進行深度氧化。其中催化劑起到的作用是降低反應活化能，同時其表面多孔結構可以使污染物質富集，提高反應速率。

與其他的處理技術相比，催化氧化法主要有以下幾個優點：首先是催化氧化法具有較高的去除效率，并且應用的靈活性較高；其次是使用催化氧化技術不會產生二次污染物(如二噁英、NO_x等)；最后是處理成本相對較低，適用于規模化的工業生產。

在VOCs催化劑應用于工業化規模生產過程之前，需要對催化劑的催化活性進行評價，以確定催化劑的啟動溫度及目標污染物的最大轉化率，所使用的評價裝置為VOCs催化氧化微反應裝置。現有的反應裝置存在反應物進口濃度不穩定，測量結果不準確，測量結果重現性差，催化劑更換不方便，反應程序繁瑣等缺點。

發明內容

針對現有技術，本發明提供的一種用于測量揮發性有機物催化氧化效率的實驗裝置，適用于催化劑的評價及篩選，可研究催化劑的反應動力學、反應歷程、再活化等方面。本發明能夠克服現有實驗裝置的缺點，實現準確、快速地測量催化劑對VOCs的轉化效率。

為了解決上述的技術問題，本發明提出一種用于測量揮發性有機物催化氧化效率的實驗裝置，包括氣體控制單元、反應器、反應爐、預熱器和氣相色譜系統，所述反應器包括設置在反應管內的石英托，所述氣體控制單元包括四條氣路，所述四條氣路包括氮氣氣路、氧氣氣路、揮發性有機物氣路和水蒸氣氣路；所述四條氣路的末端并聯后通過所述預熱器與所述反應器和所述氣相色譜系統相連；

所述氮氣氣路包括自第一氮氣鋼瓶的出口依次連接的第一球閥、第一過濾器、第一減壓閥、第一質量流量計和第一單向閥；

所述氧氣氣路包括自氧氣鋼瓶的出口依次連接的第二球閥、第二過濾器、第二減壓閥、第二質量流量計和第二單向閥；所述第一球閥至所述第一過濾器的連接管段上設有第一三通，所述第二球閥至所述第二過濾器的連接管段上設有第二三通，所述第一三通與所述第二三通之間連接有旁路，該旁路上設有一個球閥；

所述揮發性有機物氣路包括自第二氮氣鋼瓶的出口依次連接的第三球閥、第三過濾器、第三減壓閥、第三質量流量計、第三單向閥、套管冷凝器A和飽和發生器A；所述飽和發生器A的內腔填充有揮發性有機物氣體，所述飽和發生器A的外套內填充有無水乙醇，所述飽和發生器A的外套通過管路串聯有恒溫循環器A，在所述恒溫循環器A兩端均設有球閥；

所述水蒸氣氣路包括自第三氮氣鋼瓶的出口依次連接的第四球閥、第四過濾器、第四減壓閥、第四質量流量計、第四單向閥、套管冷凝器B和飽和發生器B；所述飽和發生器B的內腔填充有水，所述飽和發生器B的外套內填充有無水乙醇，所述飽和發生器B的外套通過管路串聯有恒溫循環器B，在所述恒溫循環器B兩端均設有球閥。