CN201179444Y

CN201179444Y - 一种光化学反应装置

Info

Publication number: CN201179444Y
Application number: CNU2007201961425U
Authority: CN
Inventors: 胡红坡
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2017-12-19

Abstract

本实用新型公开了一种光化学反应装置，其包括光源、多个样品杯以及支撑所述多个样品杯的样品杯架体，所述样品杯架体环绕所述光源设置，所述多个样品杯以环绕所述光源的方式设置于所述样品杯架体上，每个样品杯内设置有固定待测样品的固定装置。该光化学反应装置通过多个样品杯的这种环绕方式设置，从而可以一次性测试多个样品，提高测试效率。而且如此环绕形式大幅地减少多个样品间的测试差异，提高样品结果的可比性和精度。

Description

一种光化学反应装置

技术领域

本实用新型关于化学反应设备，尤其涉及一种光化学反应装置。

背景技术

近年来，环境保护越来越受到人们的重视，各种生活垃圾随处可见，有些是可降解的有机物。这些可降解的有机物通常可采用光催化的方式进行降解成小分子化合物，以降低对环境的污染。典型的光催化剂是二氧化钛，其在环境净化等方面的研究获得长足进展。但是关于光催化剂光催化活性的评价手段形形色色，各有长短，没有统一的标准，使光催化活性的评价和对比存在困难。

目前用于光催化活性评价的装置有气相和液相两类评价装置，这些评价装置通常为试验台或较大的实验设备。在液相光催化活性测试中，通常采用简单的将被降解物质的溶液放入容器中，将光催化剂放入溶液中，然后利用紫外光或可见光进行直接照射，通过测定被降解物溶液的吸光度计算出降解率。这种方式简单易行，但是由于溶液缺乏流动性，使降解过程不均匀进行。另外由于暴露于空气中的面积较大，加上光照产生的热量，使溶液溶剂蒸发过快。

常用的SGY型以及XPA型光化学反应仪，能够进行液相和固相催化，但是只适合于粉体光催化剂，对于薄膜光催化剂存在放置困难的缺点，而在液相催化中，供气困难，光源功率大，需要水冷设备。并且由于受到不同时间的温度、湿度等环境因素的影响，每次测试的结果会存在不同的差异，不同样品结果的对比性不够严格。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种测试效率高且测试结果可比性高的光化学反应装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种光化学反应装置，其包括光源、多个样品杯以及支撑所述多个样品杯的样品杯架体，所述样品杯架体环绕所述光源设置，所述多个样品杯以环绕所述光源的方式设置于所述样品杯架体上，每个样品杯内设置有固定待测样品的固定装置。

本实用新型实施例提供的光化学反应装置通过将多个样品杯环绕所述光源的方式设置，从而可以对多个样品同时进行光化学反应，即可一次性测试多个样品，提高测试速度，提升测试效率。而且通过如此环绕形式，并通过固定装置将样品定位一致，使得各个样品杯中的样品获得光照的效果是一致的，由此可大幅减少多个样品间的测试差异，提高样品结果的可比性和精度。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的光化学反应装置结构示意图。

图2是图1中的光化学反应装置俯视示意图。

图3是图1的光化学反应装置中样品杯的结构示意图。

图4是图3的光化学反应装置中支架的侧视示意图。

图5是图3的光化学反应装置中支架的俯视示意图。

图6是本实用新型实施例提供的光化学反应装置应用于一个具体的测试实施例的测试结果曲线示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1和图2，为本实用新型实施例提供的光化学反应装置。该光化学反应装置包括样品杯架体1、多个样品杯3、光源5以及多条供气管4。样品杯架体1环绕光源5设置。多个样品杯3等间隔地排列在样品杯架体1上，并环绕光源5，供气管4伸入到样品杯3的杯底。

本实施例中，样品杯架体1具体为一反应容器7，优选为圆筒形容器。样品杯架体1可采用类似于通常所用的试管架的结构形式，即在反应容器7内壁上下间隔设置环形底座12和套架14。底座12和套架14相互平行，且套架14位于底座12上部。套架14开设有多个套孔142，每个套孔142开设成允许样品杯3穿过而座设于底座12上。每个套孔142部分及底座12上相应的部位构成放置样品杯3的一个杯位。由于底座12作为样品杯3的主要支撑，相应在反应容器7底部设置多个支撑底座12的支撑柱16，以增加底座12的稳固性。应当理解的是，在其他实施例中，可以直接在底座12上设置多个用于容置样品杯3的容置槽而不设置套架14，此时，每个用于放置样品杯3的杯位对应为一个容置槽。

光源5可选用功率为6～40W的紫外光源或带有水冷套的氙灯光源，光源5优选为管状光源且位于反应容器7的中轴线上。本实施例采用管状紫外光源且固定在反应容器7的顶部。进行测试时，反应容器7处于密封状态，避免紫外光源对外界造成不良影响。

多条供气管4对应于多个样品杯3穿设于反应容器7的侧壁，用于向对应的样品杯3通入适当流量的气体，样品杯3内盛有溶液9，可为被光催化降解溶液，通过气体鼓泡可对样品杯3内的溶液9进行搅动，有利于降解物质的均匀催化降解。通入的气体可以是氧气、空气或氮气，优选为氧气，以有利于加速光催化反应的进行。供气管4优选地伸入到样品杯3杯底。本实施例中，样品杯3的数量为十二个，但并不限于这个数量，实际应用时可根据需要设置所需数量的样品杯。每个样品杯3具有一平侧壁31，在进行光催化反应时，该平侧壁31正对光源5。

请参阅图3，显示本实用新型实施例提供的光化学反应装置的样品杯3的内部结构，为清楚显示样品杯3内结构，未示出样品杯3内的溶液9。样品杯3采用石英烧杯。样品杯3包括杯体32和盖设于杯体32上的杯盖34。杯体32的侧壁包括前述的平侧壁31、弧面侧壁33和杯底35。弧面侧壁33为横截面为圆弧形的侧壁，其与平侧壁31构成样品杯3的整个侧壁。杯盖34朝向杯体32内部延伸有一挡块36以及与挡块36相对设置的弹性元件38。弹性元件38可以是一弹性片或弹性丝，弹性丝可为弹性铁丝或钢丝等。当样品薄膜2置于样品杯3中时，弹性元件38将样品薄膜2的顶端弹性夹持于其与挡块36之间。因此，杯盖34、挡块36以及弹性元件38构成样品薄膜2的固定装置。为进一步稳固样品薄膜2的底端，该固定装置还可包括设置于杯底35用于承靠样品薄膜2的支架21。

请参阅图4和5，支架21包括一底板22、由底板22上凸伸的立板24以及锲形板26。锲形板26具有斜面27，其与立板24相对。底板22开设有一贯穿通孔28，用于让供气管4穿过。如图3所示，供气管28出气端伸到杯底35并由通孔28穿过支架21，使得出气口靠近于平侧壁31。如图所示，本实施例包括一对相间隔的立板24，该对立板24之间的间隔可以让供气管4通入的气体经过。立板24比锲形板26更靠近样品杯3的平侧壁31，优选为与平侧壁31相平行。

当样品薄膜2置于样品杯3中时，将样品薄膜2上的待测样品面对光源5放置，也即面对平侧壁31，因此，出气口为靠近于平侧壁31并位于平侧壁31与样品薄膜2之间，以利于鼓泡搅动被降解液，促进样品的光化学反应。样品薄膜2靠近杯底35的底端贴靠于立板24面对斜面27的一侧，样品薄膜2的底端同时也可支撑于支架21的斜面27上，即样品薄膜2容置于斜面27与立板24之间。样品薄膜2通常镀于载璃片上，斜面27与立板24之间的空间足以容置载璃片。由于支架21的斜面27具有高度上的梯度变化，因而斜面27可适应支撑不同厚度的样品薄膜2。当然，样品除采用薄膜负载形式，还可负载于颗粒，如SiC球形颗粒上，其可直接放置于样品杯3内。本实施例的光化学反应装置的具体应用测试实施例如下。

测试实施例一

光源采用功率为20瓦主波长为254纳米的紫外杀菌灯，样品杯3为石英烧杯，共有十二个石英烧杯均匀间隔地排列在光源5的周围，光源5距每个样品杯3中心插放光催化薄膜的位置的距离为12厘米，光催化薄膜为镀有TiO₂薄膜，供气管4的供气为氧气，被降解物质为亚甲基蓝溶液。

将镀有TiO₂薄膜的载玻片插入石英烧杯中，并通过杯盖34和固定支架21固定于石英烧杯中，向石英烧杯中倒入20mL，浓度为20mg/L的亚甲基蓝溶液，由供气管4通入氧气对亚甲基蓝溶液进行搅动，以加速光催化反应。通入氧气流量为0.15L/min，经过4小时的紫外光照射后，打开石英烧杯盖，用吸管吸取被降解溶液，采用721分光光度计测定被降解溶液的吸光度，结果表明，亚甲基蓝被降解率达到90％。

测试实施例二

本实施例二与实施例一试验条件基本相同，不同在于：样品为负载有TiO₂的SiC球形颗粒0.20g，放入石英烧杯中，光源选用11瓦的紫外杀菌TUV灯管，经过1小时的紫外光照射。采用721分光光度计测定被降解溶液的吸光度，结果表明，亚甲基蓝溶液被降解率达99％以上。

测试实施例三

采用与实施例一基本相同的试验条件，不同在于：被降解溶液改为浓度为10mg/L的甲基橙溶液，样品为掺氮的TiO₂玻璃薄膜。经过4小时的紫外光照射后，采用721分光光度计测定被降解溶液的吸光度，结果表明，甲基橙被降解率达到98％。

测试实施例四：

采用实施例一的试验条件，将用溶胶凝胶法制备的不同含量尿素掺杂改性的TiO₂薄膜插入多个石英烧杯中。向各个石英烧杯中倒入20mL，浓度为20mg/L的亚甲基蓝溶液，通入氧气流量为0.15L/min，经过2小时的紫外光照射，采用721分光光度计测定被降解溶液的吸光度，计算出甲基橙的降解率，得到不同尿素掺杂改性TiO₂薄膜的对光催化活性直接对比。得到的结果如图6所示，由图示的曲线可直接对比判断出，尿素含量约为0.4克时光催化剂具有较高的光催化活性。

上面四个测试实施例可以在光化学反应装置上同时进行，只需在每个样品杯3中分别装入对应的样品及溶液，即可在此同一装置上同时进行它们的光化学反应。尤其测试实施例四可以同时在同样的试验条件，对不同含量尿素掺杂改性的TiO₂薄膜的光催化活性进行直接对比，而且样品杯3环绕光源5设置，并通过固定装置将样品定位一致，使得各个样品杯3中的样品获得光照的效果是一致的，可大幅减少多个样品间的测试差异，因此最后得到的试验结果具有高度可比性，并增加对样品光催化活性评价的精度。另外，由于多种样品及溶液可同时进行测试，将显著提高测试速度，提升测试效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1、一种光化学反应装置，其包括光源、多个样品杯以及支撑所述多个样品杯的样品杯架体，其特征在于，所述样品杯架体环绕所述光源设置，所述多个样品杯以环绕所述光源的方式设置于所述样品杯架体上，每个样品杯内设置有固定待测样品的固定装置。

2、如权利要求1所述的光化学反应装置，其特征在于，所述多个样品杯等间隔地排列在样品杯架体上。

3、如权利要求1所述的光化学反应装置，其特征在于，所述样品杯架体环绕所述光源设置有多个样品杯位，每个样品杯分别置于对应的一样品杯位上。

4、如权利要求1所述的光化学反应装置，其特征在于，所述样品杯架体为一圆筒容器，圆筒容器的内壁上下间隔设有环形底座和位于所述底座上部的套架，所述套架开设有多个套孔，每个套孔分别用于让对应一样品杯穿过并座设于所述底座上。

5、如权利要求4所述的光化学反应装置，其特征在于，所述光源固设于所述圆筒容器的顶部并位于圆筒容器的中轴线上。

6、如权利要求1所述的光化学反应装置，其特征在于，所述样品杯具有一用于与光源正对的平侧壁。

7、如权利要求1所述的光化学反应装置，其特征在于，进一步包括多个供气管，每个供气管分别伸入对应一样品杯中。

8、如权利要求7所述的光化学反应装置，其特征在于，所述固定装置包括一盖设所述样品杯的杯盖、由杯盖朝杯内方向延伸的挡块以及与所述挡块相对的弹性元件，所述弹性元件和所述挡块相配合用于弹性夹持待测样品。

9、如权利要求8所述的光化学反应装置，其特征在于，所述固定装置还包括设于所述样品杯底的一支架，所述支架包括一底板、由底板上凸伸的立板和锲形板，所述锲形板具有一与立板相对且用于承靠待测样品的斜面。

10、如权利要求9所述的光化学反应装置，其特征在于，所述底板贯穿地开设有一允许所述供气管穿过的通孔。