溫控曝氣攪拌一體化的環(huán)境污染物光化學(xué)轉(zhuǎn)化研究裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實驗設(shè)備，尤其涉及一種溫控曝氣攪拌一體化的環(huán)境污染物光化學(xué)轉(zhuǎn)化研宄裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光化學(xué)降解是污染物在水體環(huán)境中的重要轉(zhuǎn)化過程，污染物光化學(xué)降解機理的研宄是明確污染物的環(huán)境歸宿和對污染物進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險評價的基礎(chǔ)。但由于影響污染物在水體中降解的因素較多，比如溫度、含氧量、光照波長等參數(shù)將直接影響污染物的光化學(xué)降解的途徑、產(chǎn)物及機理。利用現(xiàn)有的光化學(xué)光化學(xué)反應(yīng)模塊很難做到對以上影響因素的嚴(yán)格控制，直接影響到實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和精密性?，F(xiàn)有的專利有考慮到控制反應(yīng)溫度的(如一種具有保溫反應(yīng)器的光化學(xué)反應(yīng)裝置，201320130115.3)，反應(yīng)器采用雙層設(shè)計，雙層之間通恒溫循環(huán)水實現(xiàn)溫控，但不能實現(xiàn)曝氣，也不能批量處理，影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和精密型；也有考慮到一次平行多個樣品并提高樣品結(jié)果精度和可比性的(如一種光化學(xué)反應(yīng)裝置，200720196142.5)，采用多個樣品杯等間距放置，并考慮了曝氣，但缺點是不能實現(xiàn)溫控，且不能實現(xiàn)光照波長的控制；還有考慮到濾光膜、通氣以及通氣參與反應(yīng)的(如一種多試管攪拌-旋轉(zhuǎn)式光化學(xué)反應(yīng)的方法與裝置，201010293017.2)，綜合考慮了電磁攪拌、濾光膜濾光以及多樣品平行等，但不能實現(xiàn)溫控，且裝置略顯復(fù)雜；也有從光照方式進(jìn)行改進(jìn)的(如光福射多樣品平行反應(yīng)裝置，201410361142.0)，光線從底部入射，并米用聚光鏡聚光，但對溫度、含氧量以及光照波長等未加考慮。綜合來看，現(xiàn)有的光化學(xué)反應(yīng)專利裝置具有以下缺點:
[0003](I)較為簡單的裝置不能平行實驗，而且只能考慮單個的影響因素，造成了實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性較差(如專利201320130115.3)
[0004](2)較為復(fù)雜的設(shè)計雖能綜合考慮攪拌、濾光和曝氣等條件，但溫度條件則未加考慮(如專利 200720196142.5,201010293017.2，201410361142.0)。大功率的光源長期照射樣品會引起反應(yīng)體系溫度的升高，影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0005](3)攪拌的實現(xiàn)多采用電磁攪拌或者電機攪拌，增加了裝置的復(fù)雜性，提高了成本；
[0006](4)整體設(shè)計模塊化較差，造成了多因素綜合考慮時整體設(shè)計過于復(fù)雜，提高了成本，并影響了光化學(xué)反應(yīng)裝置功能的拓展；

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]要解決的技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境污染物光化學(xué)轉(zhuǎn)化研宄裝置，可以同時實現(xiàn)控制溫度、曝氣以及攪拌，提高實驗的準(zhǔn)確性和精密性，并實現(xiàn)裝置的簡單化，降低生產(chǎn)成本。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種溫控曝氣攪拌一體化的環(huán)境污染物光化學(xué)轉(zhuǎn)化研宄裝置，其包括光化學(xué)反應(yīng)模塊；溫控模塊；曝氣模塊；連接模塊，其特征在于:
[0010]光化學(xué)反應(yīng)模塊為圓柱形容器，其包括光源、樣品杯、光照室、光照室頂部翻門、濾光膜卡槽頂部翻門、濾光膜、環(huán)形豎直隔板、曝氣管；
[0011]光源位于該圓柱形容器的中軸線上，光照室環(huán)繞光源均勻分布，光照室與光源之間都有設(shè)置濾光膜的卡槽，卡槽的上部對應(yīng)于每個卡槽的地方都有一個濾光膜卡槽頂部翻門，打開濾光膜卡槽頂部翻門，可將濾光膜豎直插入卡槽，濾光膜與容器壁之間就是樣品杯所處的位置，在每個樣品杯的上部都有一個光照室頂部翻門，打開光照室頂部翻門，可將樣品杯豎直放進(jìn)光照室內(nèi)，該光化學(xué)反應(yīng)模塊頂部的四周設(shè)置環(huán)形豎起隔板；
[0012]連接模塊，包括:圓柱形空心鋁塊、保溫套、石棉、溫控管線入水口、溫控管線出水口、通氣管線進(jìn)氣口、通氣管線出氣口 ；圓柱形空心鋁塊位于連接模塊的內(nèi)部中心處；溫控管線和通氣管線相互交替并纏繞在圓柱形空心鋁塊的外表面，保溫套設(shè)置在圓柱形空心鋁塊上纏繞的溫控管線和通氣管線的外部，圓柱形空心鋁塊和保溫套之間的空隙以及圓柱形空心鋁塊的內(nèi)部都用石棉來填充；
[0013]溫控管線和通氣管線的兩端都延伸到保溫套的外部，形成了溫控管線入水口、溫控管線出水口、通氣管線進(jìn)氣口、通氣管線出氣口 ；
[0014]溫控模塊采用恒溫循環(huán)水浴或壓縮制冷機調(diào)節(jié)和改變溫控線管的溫度；
[0015]曝氣模塊包括儲氣瓶、塑料連接管線、氣路轉(zhuǎn)換器、控制開關(guān)和流量計，儲氣瓶能夠氣體，氣體經(jīng)過塑料連接管線、氣路轉(zhuǎn)換器、控制開關(guān)、流量計等與熱交換連接器的通氣管線進(jìn)氣口相連。
[0016]本發(fā)明提供的光化學(xué)轉(zhuǎn)化研宄裝置主要具有以下優(yōu)點:
[0017](I)模塊化設(shè)計，使本裝置具有較強的可拓展性，例如可以使用不同的溫控方式實現(xiàn)0°C?室溫以及室溫?100°C不同區(qū)段的溫控；
[0018](2)通過在溶液中曝氣實現(xiàn)溶液整體的均勻性，達(dá)到攪拌的效果，降低了光化學(xué)反應(yīng)裝置的復(fù)雜性，降低了成本；
[0019](3)通過設(shè)計簡單的連接模塊使曝氣模塊和溫控模塊達(dá)到熱平衡，實現(xiàn)精確、快速溫控，簡化了光化學(xué)裝置，降低了成本；
[0020](4)四個模塊的有機結(jié)合，可以精確控制污染物光化學(xué)轉(zhuǎn)化中的溫度、含氧量以及光照波長等條件，大大提高實驗的準(zhǔn)確性和精確性。
[0021](5) 一次可同時進(jìn)行多個實驗，提高了測試效率和實驗結(jié)果的可比性。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明所提供的整個裝置的模塊示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明所提供的光化學(xué)反應(yīng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3是本發(fā)明所提供的光化學(xué)反應(yīng)模塊的俯視示意圖。
[0025]圖4是圖2中的光化學(xué)反應(yīng)模塊中樣品杯的三視圖。
[0026]圖5是圖2中光化學(xué)光化學(xué)反應(yīng)模塊中曝氣管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6是連接模塊(熱交換連接器)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]其中:1 -光源；2 -樣品杯；3 -光照室；4 -光照室頂部翻門；5 -濾光膜卡槽頂部翻門；6 -濾光膜；7 -環(huán)形豎直隔板；8 -曝氣管；21 -前曲面；22 -后曲面；23 -長方形平面；24_取樣口 ；25_曝氣管連接口 ；26_樣品杯底部；81 -曝氣石；82 -進(jìn)氣口 ；83 -出氣口 ；91 -圓柱形空心鋁塊；92 -保溫套；93 -石棉；94 -溫控管線入水口 ；95 -溫控管線出水口 ；96_通氣管線進(jìn)氣口 ；97_通氣管線出氣口。
【具體實施方式】
[0029]以下將結(jié)合圖1-6對本發(fā)明的具體技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030]如圖1所示，一種溫控曝氣攪拌一體化的環(huán)境污染物光化學(xué)轉(zhuǎn)化研宄裝置，其包括光化學(xué)反應(yīng)模塊；溫控模塊；曝氣模塊；連接模塊。
[0031]如圖2、圖3所示，光化學(xué)反應(yīng)模塊主要包括:光源1、樣品杯2、光照室3、光照室頂部翻門4、濾光膜卡槽頂部翻門5、濾光膜6、環(huán)形豎直隔板7、曝氣管8。該光化學(xué)反應(yīng)模塊優(yōu)選為圓柱形容器。光源I位于該圓柱形容器的中軸線上，光源優(yōu)選帶有水冷裝置的氙燈。光照室3環(huán)繞光源I均勻分布，光照室的數(shù)量可根據(jù)實驗實際需要來確定，圖3給出了一個擁有12個光照室的光化學(xué)反應(yīng)模塊的俯視示意圖。相鄰光照室之間是隔開的，一方面是為了減少相鄰光照室之間的光線影響，另一方面是為了增加該光化學(xué)反應(yīng)模塊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。各個光照室與光源之間都有一個放置濾光膜的卡槽，卡槽的上部，即在該光化學(xué)反應(yīng)模塊的頂部對應(yīng)于每個卡槽的地方都有一個濾光膜卡槽頂部翻門5 (陰影部分表示)，打開濾光膜卡槽頂部翻門5，可將相應(yīng)大小的濾光膜6豎直插入卡槽，卡槽對濾光膜起到固定作用，可根據(jù)實驗需要選擇使用或者不使用濾光膜。濾光膜6與容器壁之間就是樣品杯2所處的位置，在每個樣品杯的上部，即光化學(xué)反應(yīng)模塊的頂部都有一個光照室頂部翻門4(陰影部分表示)，打開光照室頂部翻門4，可將樣品杯豎直放進(jìn)光照室3內(nèi)，光照室頂部翻門4上面有兩個圓孔，這兩個圓孔的大小與樣品杯2上方的取樣口 24和曝氣管連接口 25的頸部相吻合，關(guān)閉光照室頂部翻門4，可對光照室內(nèi)的樣品杯起到固定作用，且樣品杯上方的取樣口 24與曝氣管連接口 25位于光照室頂部翻門的上方(見圖2)。在不放置樣品杯2的時候，光照室頂部翻門4上的兩個圓孔可由相應(yīng)大小的塞子進(jìn)行封閉，目的是對光化學(xué)反應(yīng)模塊進(jìn)行封閉，減少熱量散失與裝置內(nèi)光線的外漏。樣品杯2的下端是容器底部，容器底部具有一定的厚度，在對應(yīng)于每個樣品杯2的位置都有一個凹槽，形狀與樣品杯2底部形狀相同，其對樣品杯2的下端進(jìn)行固定。該光化學(xué)反應(yīng)模塊頂部的四周形成了環(huán)形豎起隔板7，其主要是為了防止光源I發(fā)出的光線通過樣品杯2的頸部射出，對周圍的人員及環(huán)境造成傷害；
[0032]如圖2、圖4所示，樣品杯2采樣高透光率的石英材質(zhì)，樣品杯的側(cè)面由前曲面21、后曲面22和兩個長方形平面23組成，樣品杯的上部有一大一小兩個頸部開口，小開口是取樣口 24，大開口是曝氣管連接口 25。曝氣管連接口 25連接上曝氣管8就可以對樣品杯中的溶液進(jìn)行曝氣，取樣口 24不取樣時用塞子進(jìn)行封閉，在取樣的時候打開，迅速取樣后再進(jìn)行封閉。樣品杯的底端26是實心的且有一定的厚度，保證樣品杯放入光照室3內(nèi)部的下凹槽時，樣品杯中底部溶液都能被光源發(fā)出的光線照射到；
[0033]曝氣管如圖5所示，曝氣管由最上面的進(jìn)氣口 82進(jìn)氣，由中間的出氣口 83出氣，曝氣管的下端裝有曝氣石81，目的是使氣體與液體充分混合；