[实用新型]一种有机物大气氧化反应的研究装置

说明书

本实用新型公开了一种有机物大气氧化反应的研究装置，属于实验装置技术领域，本实用新型的研究装置从左到右依次为串联的氧化物种产生及引入装置、氧化反应管、产物富集装置和尾气吸收装置，氧化反应管左下端设置底物引入系统，氧化物种产生及引入装置包括臭氧发生器和可移动内插管，可移动内插管固定插入氧化反应管内部，反应管出口处连接产物富集装置，产物富集装置出口处连接有尾气吸收装置。本实用新型的研究装置结构简单、操作简便，可以通过反应底物引入浓度、反应时间、反应氛围等多个环节控制反应进程，为有机物大气氧化反应的研究提供便捷，可以广泛应用于有机物大气转化产物的鉴定及动力学过程研究。

技术领域

本实用新型属于实验装置技术领域，具体涉及一种有机物大气氧化反应的研究装置。

背景技术

大气污染是危害我国公众健康的主要因素之一，大气污染引起的环境效应与健康效应通常与颗粒物污染相关。颗粒物粒径较小，在空气中停留时间较长，比表面积较大，易吸附或吸收气相中的化合物，这些特征使得颗粒物负载有大量的有机或者无机污染物，随着呼吸进入人体后会造成显著的健康效应。从组成上来说，颗粒物主要由无机气溶胶、有机气溶胶、金属元素及黑碳等组成。从来源上，颗粒物包含一次污染物及污染物在大气中氧化生成的二次污染物。研究表明，二次气溶胶尤其是二次有机气溶胶是我国大气中颗粒物成核和增长的主要来源，是颗粒物污染的主要贡献。

大气中普遍存在高活性氧化物种，包括O₃、H₂O₂以及OH自由基、NO₃自由基等，一次源排放的有机物以气态或颗粒物形式排放到大气中，在紫外光照的激发下，与大气中的氧化性物种发生反应，进而开启转化反应历程。研究表明，·OH可作为引发剂与VOCs分子发生反应生成有机过氧自由基RO₂·，然后再与NO反应生成RO·自由基，同时导致NO₂的产生与O₃的累积；自由基RO·在大气中可继续传递自由基，同时将自身转化为较稳定中间产物，然后开启新一轮光化学反应，进而形成一系列次级产物。大气中有机物的转化路径复杂，产物众多，转化机理仍不清晰。浓度低、反应物复杂等大气条件的限制，通常使用烟雾箱模拟有机物大气氧化反应，但存在着浓度低、时间长、占地面积大、装置复杂的缺陷。部分氧化实验研究采用氧化管，但主要集中于颗粒物的非均相氧化研究，采用介质放电方式生成臭氧，这种方式引入的杂质较多；对底物的引入多采用加热混合后形成标准物气袋引入，真空泵抽气引入，操作复杂；反应停留时间由反应物出口与检测器入口之间距离确定，出入口位置固定，可调控性差；反应管出口处多连接在线仪器，成本高昂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种有机物大气氧化反应的研究装置，应用于模拟有机污染物在大气中的均相氧化反应产物鉴定及动力学过程研究。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供一种有机物大气氧化反应的研究装置，从左到右依次为串联的氧化物种产生及引入装置1、氧化反应管2、产物富集装置3和尾气吸收装置，氧化反应管2左下端设置底物引入系统5。

进一步地，氧化物种产生及引入装置1包括臭氧发生器和可移动内插管4，臭氧发生器产生的臭氧接入可移动内插管4。

进一步地，可移动内插管4通过聚四氟乙烯胶塞固定插入氧化反应管2内部，可移动内插管4末端有多个小孔，呈现点状分散模式，以供氧化物种与反应底物在可移动内插管4的出口处快速混合。

进一步地，可移动内插管4为圆形石英玻璃细管，长为20-100cm，内径为3-10mm。

进一步地，氧化反应管2包括主体反应段、预混合段和反应管出口。

进一步地，氧化反应管2为石英玻璃材质，长为50-200cm，内径为3-10cm，中空圆柱形，左侧为敞口，采用聚四氟乙烯胶塞固定可移动内插管4插入氧化反应管2内的深度。