專利名稱：一種二氧化氮光解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光解裝置，特別是關(guān)于一種適合于氮氧化物在線分析和監(jiān)測儀器中使用的二氧化氮光解裝置。
背景技術(shù)：
氮氧化合物NOx是大氣中主要污染物之一，其包含一氧化氮NO和二氧化氮NO2兩種含氮化合物，其來源可分為天然源和人為源。天然源大部分是生物源，包括生物機(jī)體的腐爛排放、亞硝酸鹽的氧化以及氨基酸的分解；人為源中的主要來源是燃燒源，其中2/3來自汽車等流動源的排放，1/3來自固定源的排放。研究表明=NO2和NO的循環(huán)是對流層唯一已知的臭氧產(chǎn)生機(jī)制，對空氣質(zhì)量，以及區(qū)域和全球尺度的大氣氧化性有影響；NO2還是地球表面產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的重要前體物， 以及酸雨的重要形成原因之一；此外，對流層大氣的顯著特點(diǎn)是化學(xué)性質(zhì)活潑，主要是由 NOx-有機(jī)物體系造成；NO2的毒性比NO的毒性高4 5倍，達(dá)到一定濃度后能刺激人的呼吸器官，引起急性和慢性中毒，影響和危害人體健康。因此，二氧化氮是大氣環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境容量評價的重要指標(biāo)。目前所應(yīng)用的NO2測量技術(shù)可分為光譜法和化學(xué)發(fā)光法兩類。常用的光譜技術(shù)有差分吸收光譜(DOAS)、紅外可調(diào)諧二極管激光光譜(TDLS)、激光誘導(dǎo)熒光(LIF)、光腔衰蕩光譜(CRDS)等，可利用NO2的吸收光譜直接測定，但測量精度受到NO2光解的影響，而且檢測限相對較高?；瘜W(xué)發(fā)光法是通過鉬轉(zhuǎn)化爐將NO2首先還原為N0，再通過NO與O3的化學(xué)發(fā)光原理(檢測限極低，為2.5X10_12(體積比))進(jìn)行檢測，但是，鉬轉(zhuǎn)換爐的選擇性不好， 其他氮氧化物(如Ν20、ΗΝ03、硝酸鹽等，即部分NOy物種，NOy物種包括NOx)會同NO2 —起轉(zhuǎn)化為N0，造成測量的NO2和NOx值偏高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠避免其它氮氧化物的轉(zhuǎn)化對NO2及 NOx定量的影響，選擇性好，轉(zhuǎn)化率和準(zhǔn)確度高的二氧化氮光解裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種二氧化氮光解裝置，其特征在于它包括光源系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)；所述光源系統(tǒng)包括兩個規(guī)格相同的長條狀的基座，兩個所述基座上分別沿軸向設(shè)置有一半圓柱形凹槽，兩個所述基座對接，兩個所述半圓柱形凹槽之間形成一個圓柱形通道；兩個所述基座上均間隔設(shè)置有若干連通所述圓柱形通道的燈孔；各個所述燈孔內(nèi)均設(shè)置有一 LED紫外燈，各所述LED紫外燈均通過一 LED燈泡底座固定在所述基座上；同一所述基座上的各個所述LED紫外燈串聯(lián)連接成一組光源，兩個所述基座上串聯(lián)連接的兩組所述LED紫外燈光源并聯(lián)連接供電系統(tǒng)；所述氣路系統(tǒng)包括一石英管，所述石英管穿設(shè)在所述圓柱形通道內(nèi)，所述石英管的兩端各設(shè)置一個用于連接氣管的管接頭；所述散熱系統(tǒng)包括兩個散熱基體，每一所述散熱基體對應(yīng)設(shè)置在一所述基座上，且與該所述基座上的一組所述LED紫外燈的所述LED燈泡底座連接；兩個所述散熱基
3體上均間隔設(shè)置有若干與所述LED紫外燈排布方向平行的散熱片。所述供電系統(tǒng)為一帶控制器的穩(wěn)壓電源；所述控制器與切換Ν0χ/Ν0模式的電磁閥并聯(lián)后，串聯(lián)連接穩(wěn)壓電源，通過所述電磁閥的切換實現(xiàn)所述控制器的工作與否。兩個所述基座上的所述燈孔沿所述圓柱形通道間隔交替設(shè)置。每一所述基體外部的一組所述LED紫外燈的所述LED燈泡底座與該所述基體之間設(shè)置有一聚四氟乙烯絕緣層。所述LED紫外燈的光源波長為350 420nm，工作電壓為3. 6 54. 0V，工作電流為100 1000mA，額定功率為IW以上。所述基座、LED燈泡底座、兩散熱基體和若干散熱片均采用鋁質(zhì)材料制成；所述管接頭采用聚四氟乙烯材料制成。兩個所述基座對接形成的所述圓柱形通道的直徑為10mm，所述石英管的直徑為 IOmm0所述基座的整個表面鍍一層微米級厚度的金層。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明采用若干LED紫外燈發(fā)出的350 420nm波長的光作為光解光源，根據(jù)光學(xué)原理，在350 420nm波長的光源下， 只有NO2發(fā)生光解反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N0，其他氮氧化物(如Ν20、ΗΝ03、硝酸鹽等部分NOy)均不發(fā)生反應(yīng)，因此，避免了使用基于325°C下熱還原法的鉬轉(zhuǎn)化爐時，部分NOy轉(zhuǎn)化為NO而造成的正誤差，靈敏度高、選擇性好，提高了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。2、本發(fā)明包括兩個對接的基座，基座之間形成圓柱形通道，石英管穿設(shè)在圓柱形通道中，兩個基座上均設(shè)置有若干燈孔，燈孔內(nèi)設(shè)置的LED紫外燈提供光源，由于兩個基座上的燈孔沿圓柱形通道交替間隔設(shè)置，因此， 各個LED紫外燈能夠交錯對應(yīng)提供光源，增加了光源的利用率。3、本發(fā)明的各個LED紫外燈通過LED燈泡底座固定在基座上，且在LED燈泡底座與基座之間加設(shè)了一層聚四氟乙烯材料絕緣，因此，避免了 LED燈泡底座上的金屬材料與基座之間的導(dǎo)通，確保了電路的安全性和穩(wěn)定性。4、本發(fā)明LED紫外燈通過基座固定在散熱基體上，散熱基體上設(shè)置有若干散熱片，因此，本發(fā)明可以通過散熱片進(jìn)行熱量傳遞，使光源系統(tǒng)的溫度不致過高，保證光解反應(yīng)的正常進(jìn)行。5、本發(fā)明基座的表面采用鍍金處理，增大了紫外光的反射率，從而提高了光源的利用效率，進(jìn)而提高了 NO2的轉(zhuǎn)化率。6、本發(fā)明的控制器與電磁閥并聯(lián)后串聯(lián)在穩(wěn)壓電源上，當(dāng)電磁閥切換至NOx模式時，控制器工作，穩(wěn)壓電源給光源供電，NO2S生光解；當(dāng)電磁閥切換至NO模式時，控制器斷開，光源不工作；從而實現(xiàn)了光源與NOx模式同步的效果， 同時提高了光源的利用率。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，方便拆裝和更換，且所用材料多為鋁材、聚四氟乙烯和石英玻璃，相對易獲取且價格低廉，因此，可廣泛用于氮氧化物在線分析和監(jiān)測過程中。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明基座側(cè)視示意3是本發(fā)明基座俯視示意4是本發(fā)明LED紫外燈排布示意5是本發(fā)明供電系統(tǒng)示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明包括光源系統(tǒng)1、氣路系統(tǒng)2和散熱系統(tǒng)3。如圖1 3所示，本發(fā)明的光源系統(tǒng)1包括兩個規(guī)格相同的長條狀的基座11，兩個基座11上分別沿軸向設(shè)置有一半圓柱形凹槽12，兩個基座11對接，并通過兩個基座11外部設(shè)置的鋁片連接固定。兩個基座11上的半圓柱形凹槽12之間形成一個圓柱形通道13。 兩個基座11上均間隔設(shè)置有若干連通凹槽12的錐形燈孔14，兩個基座11上的燈孔14沿圓柱形通道13間隔交替設(shè)置。如圖1、圖4所示，兩個基座11上的各個燈孔14內(nèi)均設(shè)置有一 LED紫外燈15，各LED紫外燈15均通過一 LED燈泡底座16固定在基座11上，各個LED 燈泡底座16設(shè)置在基座11外部，LED燈泡底座16與基座11之間設(shè)置有一聚四氟乙烯絕緣層17，防止LED燈泡底座16與基座11導(dǎo)通。同一基座上的各個LED紫外燈15串聯(lián)連接成一組光源，兩個基座11上串聯(lián)連接的兩組LED紫外燈15并聯(lián)連接供電系統(tǒng)4(如圖5所示)°如圖1所示，本發(fā)明的氣路系統(tǒng)2包括一石英管21，石英管21穿設(shè)在兩個基座11 之間形成的圓柱形通道13內(nèi)，石英管21的兩端各連接一個管接頭22，其中一管接頭22連接石英管21和進(jìn)氣管23，另一管接頭22連接石英管21和出氣管24。本發(fā)明的散熱系統(tǒng)3包括兩個散熱基體31和若干散熱片32。其中一個散熱基體 31通過四角的固定螺釘設(shè)置在一個基座11上，該基座11上的一組LED紫外燈15的LED燈泡底座16通過頂絲也固定連接在該散熱基體31上；另一個散熱基體31通過四角的固定螺釘設(shè)置在另一基座11上，該基座11上的一組LED紫外燈15的LED燈泡底座16通過頂絲也固定連接在該散熱基體31上。兩個散熱基體31上均間隔設(shè)置有若干與LED紫外燈15 排布方向平行的散熱片32，從而實現(xiàn)了光源邊工作邊散熱的效果。如圖5所示，本發(fā)明的供電系統(tǒng)4為一帶控制器41的穩(wěn)壓電源42 ；控制器41與切換Ν0χ/Ν0模式的電磁閥43并聯(lián)后，串聯(lián)在穩(wěn)壓電源42中，通過電磁閥43的模式切換來控制穩(wěn)壓電源42的工作與否。當(dāng)電磁閥43切換到NOx模式時，控制器41同步連通，光源供電，當(dāng)電磁閥43切換至NO模式時，控制器41斷開，光源不供電，以此實現(xiàn)光源最大利用率。由此可見，將控制器41與切換Ν0χ/Ν0模式的電磁閥43并聯(lián)后，串聯(lián)接入穩(wěn)壓電源42， 能夠?qū)崿F(xiàn)電源與Ν0χ/Ν0模式的同步切換；在NOx模式下，可以用來光解測定NOx ；在NO模式下，可以用來直接測定NO ；NO2為NOx和NO 二者之差。上述實施例中，基座11采用鋁質(zhì)材料制成。兩個基座11對接形成的圓柱形通道 13的直徑為10mm，石英管21的直徑為10mm，穿入上述IOmm的圓柱形通道13中，石英管21 兩端的管接頭22采用聚四氟乙烯材料制成，連接進(jìn)氣管23的管接頭22的尺寸為1/4英寸轉(zhuǎn)Φ 10mm,連接出氣管24的管接頭23的尺寸為Φ IOmm轉(zhuǎn)1/4英寸，兩個管接頭22內(nèi)部均采用0型密封圈密封。上述實施例中，采用直徑為IOmm的石英管21。通過改變氣體進(jìn)樣流量，可以改變 NOx氣體在石英管21中的停留時間；石英管21的長度可以根據(jù)需要調(diào)整。上述實施例中，各LED燈泡底座16均為鋁制貼片底座。上述實施例中，兩散熱基體31和若干散熱片32均采用鋁質(zhì)材料制成。
上述實施例中，基座11的整個表面鍍一層微米級厚度的金層，可以大大提高光的反射率，從而提高光源的利用率。上述實施例中，LED紫外燈15的數(shù)量和排布可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。上述實施例中，帶控制器41的穩(wěn)壓電源42是一個市售110V/220V的交流電轉(zhuǎn)化為直流穩(wěn)壓電源，通過調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源42內(nèi)部的變阻器，使得輸出電壓為20V，輸出電流為2A 以上，其作用是為LED紫外燈15提供穩(wěn)定的電壓。上述實施例中，LED紫外燈16的光源波長350 420nm，工作電壓3. 6 54. 0V, 工作電流100 1000mA，額定功率IW以上，若干個LED紫外燈16分為兩組串聯(lián)后并聯(lián)在電路中，總功率可達(dá)幾十瓦，因此，相對于單個光源，有效地提高了光通量，從而提高了 NO2的光解效率。本發(fā)明裝置的設(shè)置依據(jù)以下原理根據(jù)NO2的光譜圖，根據(jù)光譜學(xué)原理，當(dāng)吸收光的波長在350 420nm波段時，NO2發(fā)生光解反應(yīng)生成NO和0自由基，即N02+hvU < 420nm) — NCHO(3P)；因此，本發(fā)明利用LED紫外燈350 420nm的光作為光源對NO2進(jìn)行光解還原反應(yīng)，通過NO的測定從而定量NO2。本發(fā)明的工作過程LED紫外燈15對接在兩基座11的燈孔14中，并通過燈孔14 使光透射到石英管21上；空氣中的待測氣體從前端進(jìn)氣管23進(jìn)氣，當(dāng)電磁閥43切換至NOx 模式時，氣體經(jīng)管接頭22進(jìn)入石英管21，由于電磁閥43的切換，帶控制器41的穩(wěn)壓電源 42的電路同步導(dǎo)通，若干LED紫外燈15發(fā)光，NO2在石英管21中吸收LED紫外燈15發(fā)出的紫外光即發(fā)生光解反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體經(jīng)管接頭22進(jìn)入后端出氣管24，利用NO化學(xué)發(fā)光進(jìn)行檢測；當(dāng)電磁閥43切換至NO模式時，帶控制器41的穩(wěn)壓電源42的電路斷開，各LED 紫外燈15關(guān)閉，NO2光解裝置停止工作?？傮w來講，是通過電磁閥43的切換控制NO2光解反應(yīng)的進(jìn)行。上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種二氧化氮光解裝置，其特征在于它包括光源系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)；所述光源系統(tǒng)包括兩個規(guī)格相同的長條狀的基座，兩個所述基座上分別沿軸向設(shè)置有一半圓柱形凹槽，兩個所述基座對接，兩個所述半圓柱形凹槽之間形成一個圓柱形通道；兩個所述基座上均間隔設(shè)置有若干連通所述圓柱形通道的燈孔；各個所述燈孔內(nèi)均設(shè)置有一 LED紫外燈，各所述LED紫外燈均通過一 LED燈泡底座固定在所述基座上；同一所述基座上的各個所述LED紫外燈串聯(lián)連接成一組光源，兩個所述基座上串聯(lián)連接的兩組所述LED紫外燈光源并聯(lián)連接供電系統(tǒng)；所述氣路系統(tǒng)包括一石英管，所述石英管穿設(shè)在所述圓柱形通道內(nèi)，所述石英管的兩端各設(shè)置一個用于連接氣管的管接頭；所述散熱系統(tǒng)包括兩個散熱基體，每一所述散熱基體對應(yīng)設(shè)置在一所述基座上，且與該所述基座上的一組所述LED紫外燈的所述LED燈泡底座連接；兩個所述散熱基體上均間隔設(shè)置有若干與所述LED紫外燈排布方向平行的散熱片。
2.如權(quán)利要求1所述的二氧化氮光解裝置，其特征在于所述供電系統(tǒng)為一帶控制器的穩(wěn)壓電源；所述控制器與切換Ν0χ/Ν0模式的電磁閥并聯(lián)后，串聯(lián)連接穩(wěn)壓電源，通過所述電磁閥的切換實現(xiàn)所述控制器的工作與否。
3.如權(quán)利要求1所述的二氧化氮光解裝置，其特征在于兩個所述基座上的所述燈孔沿所述圓柱形通道間隔交替設(shè)置。
4.如權(quán)利要求2所述的二氧化氮光解裝置，其特征在于兩個所述基座上的所述燈孔沿所述圓柱形通道間隔交替設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的二氧化氮光解裝置，其特征在于每一所述基體外部的一組所述LED紫外燈的所述LED燈泡底座與該所述基體之間設(shè)置有一聚四氟乙烯絕緣層。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的二氧化氮光解裝置，其特征在于所述LED紫外燈的光源波長為350 420nm，工作電壓為3. 6 54. 0V，工作電流為100 1000mA，額定功率為IW以上。
7.如權(quán)利要求5所述的二氧化氮光解裝置，其特征在于所述LED紫外燈的光源波長為350 420nm，工作電壓為3. 6 54. 0V，工作電流為100 1000mA，額定功率為IW以上。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7所述的二氧化氮光解裝置，其特征在于 所述基座、LED燈泡底座、兩散熱基體和若干散熱片均采用鋁質(zhì)材料制成；所述管接頭采用聚四氟乙烯材料制成。
9.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的二氧化氮光解裝置，其特征在于兩個所述基座對接形成的所述圓柱形通道的直徑為10mm，所述石英管的直徑為10mm。
10.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的二氧化氮光解裝置，其特征在于所述基座的整個表面鍍一層微米級厚度的金層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二氧化氮光解裝置，其特征在于它包括光源系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)；光源系統(tǒng)包括兩個規(guī)格相同的長條狀的基座，兩個基座上分別沿軸向設(shè)置有一半圓柱形凹槽，兩個基座對接形成一個圓柱形通道；兩個基座上均間隔設(shè)置有若干連通圓柱形通道的燈孔，各個燈孔內(nèi)均設(shè)置有一LED紫外燈；同一基座上的各LED紫外燈串聯(lián)連接成一組光源，兩個基座上串聯(lián)連接的兩組LED紫外燈光源并聯(lián)連接供電系統(tǒng)；氣路系統(tǒng)包括一穿設(shè)在圓柱形通道內(nèi)的石英管，石英管的兩端各設(shè)置一個管接頭；散熱系統(tǒng)包括兩個散熱基體，每一散熱基體對應(yīng)設(shè)置在一基座上，且與該基座上的一組LED紫外燈的LED燈泡底座連接；兩個散熱基體上均間隔設(shè)置有若干與LED紫外燈排布方向平行的散熱片。
文檔編號G01N21/01GK102445415SQ201110310958
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者曹瑋, 曾立民 申請人:北京大學(xué)