一种光催化反应实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉光催化材料性能测试的领域，特别是一种能够自动采样，影响条件控制和多反应单元同步进行的实验装置。
【背景技术】
[0002]有机污水的排放已经成为工业污水的排放大户。有机污水是以有机污染物为主要成分的污水，较难处理，容易引起环境污染和生态破坏，威胁到人们的生存与发展。目前，污水的处理方法可分为物理法，化学法，生物法等。这些传统的处理方法虽然取得了一定的成效，但存在二次污染的风险，且处理成本较高。光催化氧化法属于新兴的污水处理方法一一高级氧化法(AOPs)中的一种。在光的照射下，催化剂(如T1jPZnO等)可将污染物彻底降解不存在二次污染(几乎所有的有机物都能被降解成C02、H20等简单无机物)，处理效率高，且催化剂廉价易得，性能稳定，是处理有机污水较理想方法；另外，太阳能属于清洁的可再生能源，利用好太阳能不仅能缓解环境污染的问题还能解决能源问题，因此光催化氧化法成为研宄热点。
[0003]自1972年Fujishma和Honda发现T12催化剂在紫外光的照射下可将纯水催化分解为氢气和氧气的现象以来，光催化分解水和降解水体中的有机污染物成为了研宄热点，提升催化剂性能或者将光催化应用于污水处理的公开专利越来越多，如ZL201310282926.X、ZL 201310298021.1、ZL201310053472.9 和 ZL201310072669.7 等。相关的研宄表明，光催化材料在不同的条件下其催化性能存在较大的差异，而影响光催化材料催化降解的性能的因素众多，主要包括:光源(紫外光，可见光，或者太阳光)，光强，反应体系的温度、pH及溶解氧等。目前，关于光催化反应的装置的专利也不少(如ZL201110413781.3和ZL200910062171.6等)，但是用于准确控制外界条件，研宄不同条件下光催化材料光催化性能的实验装置鲜有报道。而科学的研宄外界条件如何影响光催化材料的光催化性能是很有必要的，对光催化的理论研宄和实际应用具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]鉴于以上的问题，本实用新型的目的在于提供一种光催化反应实验装置，以实现对光催化反应过程影响因素的准确控制和探讨，实现多反应器同步反应，光催化过程的自动采样和多个反应器的同步采样。
[0005]本实用新型的目的还在于提供不同的光源(紫外光，可见光和自然光)，用于探宄光催化材料在不同光源的条件下对污染物的降解效果。
[0006]本实用新型的目的还在于利用光源系统的反射镜将竖直方向的光源分成复数道水平方向的光源，照射到不同的反应器，从而保证了不同反应器的光具有相同的性质(波长和光强等)。
[0007]本实用新型的目的还在于设计复数个反应器(六个)，可同时用于实验，减弱外界因素对光催化过程的干扰，提高实验的科学性，比如:可以在相同的反应条件下，探讨不同光催化材料的光催化性能；也可以研宄相同的光催化材料在不同的反应条件(如温度，PH等)下的光催化性能，不同的反应器能够同时进行光催化反应。
[0008]本实用新型的目的还在于设计一种光催化反应实验装置，以实现反应温度、反应溶液性质的控制，研宄不同的反应温度，PH或者溶解氧等对光催化过程的影响。
[0009]本实用新型的目的还在于设计一种采样系统，能够实现光催过程的手动采样，或者自动和定时采样，进而实现各个反应器之前的同步采样，以避免人工采样带来的误差，同时也能节省人力。
[0010]为实现本实用新型的目的，采用技术方案如下:所述的一种光催化反应实验装置，包括四大部分，自上而下分别为光源系统、反应系统、采样系统和控制系统，其特征在于:所述的光源系统的光源根据实验需要选择紫外光、可见光或者自然光；光源系统产生的竖直方向的光源照射到分光镜后被分光镜均匀地反射成复数道水平的光，每道水平光照射到反应系统中，保证照射到不同反应系统的光具有相同的波长和光强；所述的反应系统由复数个相同但彼此独立的反应器组成，反应系统在外接循环液的作用下控制着各反应器的温度；反应器设有采样开关，采样开关与手动采样器或者与采样系统的自动采样器连接实现反应器的样品采样。
[0011]所述的光源系统包括灯、凹形灯罩、光源底罩、高度调节器、下固定器、上固定器和分光器；在凹形灯罩内设有灯，灯由外接电源供电，凹形灯罩的下开口由光源底罩密闭，光源底罩由高度调节器支撑，在凹形灯罩顶部设有出水口，在凹形灯罩底部侧面设有能外接冷却水的进水口，进水口内端经位于凹形灯罩内布设的散热管道连接到出水口 ；在位于下固定器和上固定器的中心处设有中心固定器；灯被固定在凹形灯罩内侧的顶部，所发出的光经过凹形灯罩的反射，形成一束竖直向下的光，穿过光源底罩进入位于光源底罩下面的分光器，分光器包括分光镜和光通道，一个分光镜与一个光通道连接，竖直向下进入分光器的光在分光镜的反射下，分成复数道水平方向的光，每道水平方向的光经过光通道进入每个反应器；整个分光器置于下固定器和上固定器中间，且分光器中的分光镜被固定在位于下固定器和上固定器中心的中心固定器上，相邻的两块分光镜之间设有遮光板，保证不同的光束之间不会相互干扰，每一个光通道上均设有三个卡槽，所述卡槽能截断光通道。
[0012]所述的光源系统的分光器有六个分光镜，分光镜米用反光镜，每个反光镜的反射面与水平面呈45°，六个反射镜的上边缘正好围成一个正六边形，光源产生的竖直向下的光束经过反射镜的反射，被分为六道性质相同的水平光束，竖直进入分光器的光在分光镜的反射下，分成六道水平方向的光，水平方向的光经过光通道进入每个反应器，中心固定器为一个正六棱柱的中心固定器，正六棱柱的六个面分别固定着六块相同的反光镜，六个反光镜与中心固定器之间形成中心对称关系，在水平光的光通道处依次设有的三个卡槽能分别插入紫外滤光片、红外滤光片和遮光片。
[0013]所述的反应系统由反应器、控温器、进出料部分和测温器组成，所述反应系统的反应器的前侧面与分光器相邻设置且朝向分光器的任一光通道，接受光源系统产生的水平光束，反应器内能进行光催化反应；反应器的上侧面设有进料口，进料口由连接有圆形手的进料门密封且通过圆形手开启或闭合进料门；测温器固定在反应器的上侧面且伸入反应器内部，用于检测实验溶液的实际温度。
[0014]所述的控制系统位于最底部，其操作界面由紧急停止、总开关，电源指示灯、灯源开关、和各个反应器的开关、温度、采样间隔、持续采样时间、搅拌开关和搅拌速度控制部件组成，用于控制反应的进行；通过设置采样间隔，控制采样的次数；通过设置采样持续时间，控制采样的溶液的量；各反应器的温度由外界的循环液温度所控制，反应器的光强用光强测定仪测定。
[0015]在反应器的右侧靠近底面处设有采样系统，其由采样管、出液口和采样开关组成，采样管经采样开关连接出液口，采样开关与手动采样器或者与采样系统的自动采样器连接，采样开关能控制实验溶液经过采样管和出液口流出而被收集。
[0016]所述的反应系统的反应器的上面设有直通反应器内腔的可拆卸的进气管和出气管；反应器的三个侧面被呈“凹”字形的控温器的相应侧面包裹；在控温器的左侧下方和右侧上方分别设有直通反应器内腔的循环液入口和循环液出口，用于外接循环液，以实现控制反应器的温度。
[0017]所述的采样系统置于反应器的右侧靠近底面处，采样系统外有保护盒封装，保护盒设置在反应器的下方，在保护盒的前方设有一个由取样门开闭的取样口，取样门连接拉动把手，通过拉动把手能启闭取样门，通过取样口取出采集的样品，在进行光催化反应的情况下能通过关闭取样门，使保护盒保持黑暗而保护要采集的样品；在保护盒的上侧面靠右部分和右侧面设有相互连通的两个开口分别为采样口和观察口 ；在采样口上设有能挡住采样口的水平挡板，打开水平挡板能使溶液样品从出液口流到位于采样口下面设置有的样品接受盘上的样品管内，在没有采样的过程中水平挡板盖住采样口使之处于关闭状态，防止杂物掉到样品管内；观察口用于观察采样系统内部的运行情况。
[0018]在位于反应器正下方的保护盒内部的顶部固定一个磁力搅拌器，其能带动反应器内置放有的磁粒子转动，从而使反应器内的实验溶液和催化材料形成比较均匀的悬浊液；样品盘电机固定在保护盒内部的底面上，样品盘电机连接样品盘转轴，通过样品盘转轴支撑样品接受盘且样品盘电机带动样品盘转轴、样品接受盘转动而实现样品接受盘中的样品管的切换；在位于样品接受盘的靠近边缘处均匀地分布有八个孔，每个孔用于放样品管。
[0019]所述的采样系统的自动采样器由采样电机、转轴、大齿轮和小齿轮组成，大齿轮的中心处固定在采样电机的转轴末端，采样电机转动带动转轴转动，转轴转动带动大齿轮转动，大齿轮的顶部设一个缺口，采样开关的下边缘能放到缺口内部且由大齿轮带动移动；小齿轮的中心固定在采样电机的转轴的靠近末端处，小齿轮的下边缘与水平挡板相连接；当采样电机带动转轴逆时针转动一定角度时，大齿轮和小齿轮也同时逆时针转过一定角度，此时，大齿轮推动采样开关向左移动，打开采样开关，使实验溶液从出液口流出，而水平挡板向右滑动，打开采样口，使实验溶液从出液口流出后经采样口进入位于出液口正下方的样品接受盘上的样品管内，让实验溶液被样品管接收到；当采样持续一定时间后，启动采样电机使之顺时针转过一定的角度，在转轴的带动下，大齿轮拉动采样开关向右移动，关闭