[实用新型]一种光催化反应实验装置

说明书

技术领域

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

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——高级氧化法(AOPs)中的一种。在光的照射下，催化剂（如TiO₂和ZnO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CO₂、H₂O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究热点。

自1972年Fujishma和Honda发现TiO₂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究热点，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。相关的研究表明，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，研究不同条件下光催化材料光催化性能的实验装置鲜有报道。而科学的研究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，对光催化的理论研究和实际应用具有重要的意义。

发明内容

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。

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），用于探究光催化材料在不同光源的条件下对污染物的降解效果。

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）。

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；也可以研究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。

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，研究不同的反应温度，pH或者溶解氧等对光催化过程的影响。

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。

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。