光催化反應系統(tǒng)的防護裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，包括箱體和光源支架，箱體包括箱體本體、上前艙門、下前艙門和后艙門，箱體本體具有上部空間和下部空間；上部空間分為密封層和操作層；密封層通過后艙門密封，用于安裝光催化反應系統(tǒng)的系統(tǒng)主體；操作層通過上前艙門密封，用于安裝光催化反應系統(tǒng)的系統(tǒng)閥組；下部空間通過下前艙門密封，用于安裝光催化反應系統(tǒng)的反應器；下前艙門設有光窗，光源支架安裝在與光窗相對應的位置，用于安裝光催化反應系統(tǒng)的光源；箱體上設有惰性氣體充填機構，用于向密封層、操作層和下部空間充填惰性氣體。可以為負壓條件下的光催化反應系統(tǒng)提供穩(wěn)定的反應及測試環(huán)境，減少環(huán)境對光催化反應及測試的影響。
【專利說明】光催化反應系統(tǒng)的防護裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光催化【技術領域】，特別是涉及一種光催化反應系統(tǒng)的防護裝置。

【背景技術】
[0002]隨著能源危機和環(huán)境污染的日益加重，新型能源系統(tǒng)越來越多地受到各國的重視。采用光催化反應系統(tǒng)制氫是獲取氫能的一種重要方法，對于光催化反應系統(tǒng)的研究越來越受到人們的重視。光催化反應系統(tǒng)一般包括氣體循環(huán)單元、檢測單元、分離單元、光源和反應器，其中氣體循環(huán)單元、檢測單元、分離單元構成了系統(tǒng)主體，且通過一個玻璃外殼安裝為一體，在殼體外部設有用于控制系統(tǒng)主體的系統(tǒng)閥組。
[0003]現(xiàn)有的光催化反應系統(tǒng)一般是一種敞開式的系統(tǒng),系統(tǒng)主體、反應器及系統(tǒng)管路都暴露在大氣環(huán)境之下，而光催化反應是一種在負壓狀態(tài)下進行的反應，負壓條件下，光催化反應系統(tǒng)的閥門及系統(tǒng)管路連接處不可避免地存在泄漏問題，環(huán)境中的氣體可能會滲入光催化反應系統(tǒng)內部；直接影響反應測量結果，同時干擾光催化反應進程，從而影響整體實驗的評價結果。
[0004]現(xiàn)有技術使用高精密度加工的金屬閥以增加閥體氣密性，解決負壓條件下環(huán)境氣體滲入的方法，但只能在一定程度上減少氣體滲入，并不能完全杜絕環(huán)境氣體滲入，并且在使用成本上大大增加。由于玻璃閥氣密性要高于金屬閥，一些反應系統(tǒng)將多通道金屬取樣閥更換為多通道玻璃取樣閥以增加氣密性。一般閥體通道越多，滲漏的機率越大，另有一些做法，將六通取樣閥改為四通取樣閥，以提高氣密性和降低工藝難度。反應系統(tǒng)的反應器、閥組單元及管路一般由玻璃加工而成，存在不確定性的玻璃管路砂眼破裂以及閥門磨口的缺陷，通過玻璃磨口連接的非一體式連接方式均存在漏氣缺陷。針對閥門接口和局部充氮保護已不能為系統(tǒng)提供良好的保護氛圍，而需要更為全面的、與光催化反應特征相匹配的防護。現(xiàn)有技術使用真空手套箱(氮氣保護箱)將反應系統(tǒng)密封，可以為系統(tǒng)提供保護氛圍，但由于系統(tǒng)在結構及操作上的特殊性，一般的真空手套箱(氮氣保護箱)與系統(tǒng)不能良好匹配以至于影響系統(tǒng)操作及影響反應過程及結果，如系統(tǒng)光源的放置、系統(tǒng)各種管路與外部設施的連接、操作過程中的特殊性等。
實用新型內容
[0005](一 )要解決的技術問題
[0006]本實用新型的目的是提供一種光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，該防護裝置可以為負壓條件下進行的光催化反應系統(tǒng)提供穩(wěn)定的反應及測試環(huán)境，減少環(huán)境對光催化反應及測試的影響。
[0007]( 二 )技術方案
[0008]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，包括箱體和光源支架，所述箱體包括箱體本體、上前艙門、下前艙門和后艙門，所述箱體本體具有上部空間和下部空間；所述上部空間分為密封層和操作層；所述密封層通過后艙門密封，用于安裝所述光催化反應系統(tǒng)的系統(tǒng)主體；所述操作層通過上前艙門密封，用于安裝所述光催化反應系統(tǒng)的系統(tǒng)閥組；所述下部空間通過下前艙門密封，用于安裝所述光催化反應系統(tǒng)的反應器；所述下前艙門設有光窗，所述光源支架安裝在與所述光窗相對應的位置，用于安裝所述光催化反應系統(tǒng)的光源；所述箱體上設有惰性氣體充填機構，用于向所述密封層、操作層和下部空間充填惰性氣體。
[0009]其中，所述惰性氣體充填機構包括與所述密封層連通的密封層進氣閥、密封層出氣閥，與所述操作層連通的操作層進氣閥、操作層出氣閥，與所述下部空間連通的下部空間進氣閥、下部空間出氣閥。
[0010]其中，所述惰性氣體充填機構還包括導氣管和氧氣傳感器，所述導氣管分別與所述密封層出氣閥、操作層出氣閥及下部空間出氣閥連接；所述氧氣傳感器與所述導氣管連接，用于檢測氣體中的氧氣含量。
[0011]其中，所述惰性氣體充填機構還包括總氣體分配接頭，所述總氣體分配接頭為四通接頭，所述四通接頭的一個接口與外部供氣設備連接，其余三個接口分別與所述密封層進氣閥、操作層進氣閥及下部空間進氣閥連接。
[0012]其中，所述箱體內設有壓力檢測機構，用于檢測所述箱體的內部壓力。
[0013]其中，所述箱體設有抽真空閥，用于連接外部真空泵。
[0014]其中，所述箱體上設有脫氧器，所述脫氧器與所述密封層連接。
[0015]其中，所述壓力檢測機構為箱體壓力表，所述箱體壓力表連接在下部空間進氣閥上，用于檢測箱體內部壓力。
[0016]其中，所述光源支架為可升降支架。
[0017]其中，所述箱體設有載氣進氣閥和載氣出氣閥門，與所述的光催化反應系統(tǒng)配合，用于與色譜儀連接。
[0018](三)有益效果
[0019]本實用新型提供的整個反應系統(tǒng)置于防護裝置內，光催化反應系統(tǒng)處于隔離的惰性氣體氛圍中，其干擾氣體含量可低至IPPM乃至PPB級別，使得實驗所獲得的結果誤差更小，有利于對催化劑效果水平的準確評價，有利于科研工作的深入開展。防護裝置采用抽真空或填充惰性氣體提供保護氛圍，裝置外部設置監(jiān)測儀表及傳感器，反應及測試過程中，實時監(jiān)測裝置內部狀態(tài)，系統(tǒng)在防護裝置的保護下可大大降低氧氣的滲入率，最大程度上減少空氣滲入對微量光催化反應的干擾及對結果測試的影響。該防護裝置可在填充氣氛時保持正壓，可以有效防止外裝置外部氣體滲入，同時也能阻止或降低反應體系內的氣體通過泄漏點向系統(tǒng)外逃逸。防護裝置可為光催化反應系統(tǒng)玻璃部件提供更加全面的防護，有效降低玻璃部件的損壞概率，同時提升光催化反應系統(tǒng)的使用安全性，杜絕系統(tǒng)局部爆裂、爆炸或是由于壓力過大造成閥芯噴出對操作人員的人身傷害事故。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型實施例的前視圖；
[0021]圖2為本實用新型實施例的后視圖。
[0022]圖中，1:箱體；2:光源支架；3:底板；101:箱體本體；102:上部空間；103:下部空間；104:后艙門；105:上前艙門；106:下前艙門；107:光窗；108:視窗；110:密封層；401:操作層出氣閥；402:導氣管；403:冷卻水進水閥門；404:冷卻水出水閥門；405:密封層出氣閥；406:下部空間出氣閥；407:下部空間進氣接口 ；408:密封層進氣接口 ；409:操作層進氣接口 ；410:恒溫進水閥門；411:恒溫出水閥門；407密封層進氣閥；501:總氣體分配接頭；502:密封層進氣閥；503:操作層進氣閥；504:下部空間進氣閥；505:抽真空閥；506:載氣進氣閥；507:載氣出氣閥。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0024]如圖1和2所示，本實用新型的光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，包括底板3、箱體I和光源支架2，箱體I和光源支架2均安裝在底板3上。箱體I包括箱體本體101、上前艙門105、下前艙門106和后艙門104。箱體本體101為一個矩形的框體。箱體本體101具有上部空間102和下部空間103。上部空間102分為后側部分的密封層110和前側部分的操作層(圖未示出)。上前艙門105安裝在上部空間102的前側，下前艙門106安裝在下部空間103的前側，后艙門104安裝在箱體本體101的后側。上前艙門105、下前艙門106和后艙門104均采用平開的旋轉結構，門框上均設有密封條。密封層110通過后艙門104密封，用于安裝光催化反應系統(tǒng)的系統(tǒng)主體7。操作層通過上前艙門105密封，用于安裝光催化反應系統(tǒng)的系統(tǒng)閥組。下部空間103通過下前艙門106密封，用于安裝光催化反應系統(tǒng)的反應器。下前艙門106設有光窗107，光源支架2安裝在與光窗107相對應的位置，用于安裝光催化反應系統(tǒng)的光源8。優(yōu)選的，光源支架2采用可升降支架。將光源8安裝在可升降支架上，通過調節(jié)可升降支架的高度，以使光源8發(fā)出的光與反應器的高度相適配。箱體I上設有惰性氣體充填機構，用于向密封層110、操作層和下部空間103充入惰性氣體。
[0025]惰性氣體充填機構包括總氣體分配接頭501、氧氣傳感器(圖未不出)、導氣管402、密封層進氣閥502、密封層出氣閥405、操作層進氣閥503、操作層出氣閥401、下部空間進氣閥504和下部空間出氣閥406?？倸怏w分配接頭501、密封層進氣閥502、操作層進氣閥503、下部空間進氣閥504設置在箱體本體101的一側外部，總氣體分配接頭501為四通接頭，四通接頭的一個接口與外部供氣設備連接，其余三個接口分別與密封層進氣閥502、操作層進氣閥503及下部空間進氣閥504連接。密封層出氣閥405、操作層出氣閥401和下部空間出氣閥406設置在箱體本體101的另一側外部。密封層110上設有密封層進氣接口408，密封層進氣閥502通過管路與密封層進氣接口 408連接，從而與密封層110連通；密封層出氣閥405的一端與密封層110連通，另一端與導氣管402連接。操作層設有操作層進氣接口 409，操作層進氣閥503通過管路與操作層進氣接口 409連接，從而與操作層連通；操作層出氣閥401的一端與操作層連通，另一端與導氣管402連接。下部空間103設有下部空間進氣接口 407，下部空間進氣閥504通過管路與下部空間進氣接口 407連接，從而與下部空間103連通；下部空間出氣閥406的一端與下部空間103連通，另一端與導氣管402連接。氧氣傳感器與導氣管402通過一個四通閥連接，用于檢測從導氣管402流出的氣體中的氧氣含量。
[0026]箱體I內設有壓力檢測機構(圖未示出)，用于檢測箱體I的內部壓力。本實施例中的壓力檢測機構為箱體氣壓表，箱體壓力表連接在下部空間進氣閥504上，用于檢測箱體I的內部壓力。另外，壓力檢測機構也可以采用壓力傳感器，使用壓力傳感器檢測箱體內的壓力，將壓力傳感器采集到的信號引到外部顯示器上，操作更加直觀。
[0027]箱體上還設有與反應器連接的恒溫進水閥門410和恒溫出水閥門411，恒溫循環(huán)水通過恒溫進水閥門410進入箱體I的下部空間103，與反應器的水套進水口連接，經循環(huán)后通過恒溫出水閥門411流出箱體。箱體上還設有冷卻水進水閥門403、冷卻水出水閥門404，光催化反應系統(tǒng)的冷卻單元通過冷卻水進水閥門403、冷卻水出水閥門404與外部供冷卻水的設備連接。密封層110和操作層之間具有透明部，透明部所對應的是光催化反應系統(tǒng)的氣壓表。上前艙門105設有觀察窗108,用于觀察光催化反應系統(tǒng)的氣壓表的壓力。
[0028]進一步的，箱體I設有抽真空閥505，用于連接外部真空泵，打開抽真空閥505，連接一個真空泵,使用外部真空泵對箱體I內部空間抽真空。
[0029]進一步的，箱體I上設有脫氧器6，脫氧器6與密封層110連接。脫氧器采用再生式脫氧器，通過內部填充的脫氧劑對光催化反應系統(tǒng)內部進行脫氧，從而保證在充入惰性氣體后殘余的氧氣被脫氧器吸收，降低箱體內的氧含量，使光催化反應系統(tǒng)完全與空氣隔絕。
[0030]進一步的，箱體I設有載氣進氣閥506和載氣出氣閥門507，用于與色譜儀連接。載氣進氣閥506的兩端分別與外部色譜儀及光催化反應系統(tǒng)的進氣口連接；載氣出氣閥門507的兩端分別與外部色譜儀及光催化反應系統(tǒng)的取樣管連接。色譜儀的載氣從載氣進氣閥506流進光催化反應系統(tǒng)的進氣口，流經取樣管，從載氣出氣閥門507流出，回到色譜儀，從而進行取樣檢測分析。
[0031]在使用時,將管路連接完成后,關閉上前艙門105、下前艙門106、后艙門104,檢查系統(tǒng)的密封性，按操作說明調整系統(tǒng)閥組，外接真空泵工作，將系統(tǒng)各管路，各閥抽真空，通過視窗108觀察光催化反應系統(tǒng)所帶的壓力表，由內部壓力變化判斷光催化反應系統(tǒng)的氣密性。箱體I氣密性檢查，向箱體I內通入惰性氣體,惰性氣體通過總氣體分配接頭501將惰性氣體分為三路，一路經操作層進氣閥503通過管路與操作層進氣接口 409連接，將惰性氣體引入操作層，操作層中的氣體從操作層出氣閥401流出；另一路經密封層進氣閥502通過管路與密封層進氣接口 408連接，將惰性氣體引入密封層110，密封層110中的氣體從密封層出氣閥405流出；最后一路經下部空間進氣閥504通過管路與下部空間進氣接口 407連接，將惰性氣體引入下部空間103，下部空間103中的氣體從下部空間出氣閥406流出。由各出氣閥流出的氣體匯集到導氣管402，并經過氧氣傳感器后排出。
[0032]通入惰性氣體過程中，氧氣傳感器會實時監(jiān)測流經各區(qū)層空間的惰性氣體的氧氣含量，當氧氣傳感器經變送器顯示氧含量達到100?100ppm時，停止吹掃過程，關閉密封層進氣閥502、操作層進氣閥503及下部空間進氣閥504，并調整箱體壓力表，測量箱體內部壓力，調整進氣壓力，使箱體內維持微正壓，可以防止箱體外部氣體滲入，同時可以減緩光催化反應系統(tǒng)內部生成的氣體逃逸擴散。
[0033]本實用新型的密封層用于密封光催化反應系統(tǒng)的系統(tǒng)主體，通過操作層可對光催化反應系統(tǒng)進行操作，密封層連接有真空泵和惰性氣體充填機構，為光催化反應提供良好的測試環(huán)境，減少干擾，實驗及測試結果更加穩(wěn)定可靠。
[0034]本實用新型的優(yōu)點在于，整個反應系統(tǒng)置于防護裝置內，光催化反應系統(tǒng)處于隔離的真空氛圍中，其干擾氣體含量可低至IPPM乃至PPB級別，使得實驗所獲得的結果誤差更小，有利于對催化劑效果水平的準確評價，有利于科研工作的深入開展。防護裝置采用抽真空或填充惰性氣體提供保護氛圍，裝置外部設置監(jiān)測儀表及傳感器，反應及測試過程中，實時監(jiān)測裝置內部狀態(tài)，系統(tǒng)在防護裝置的保護下可大大降低氧氣的滲入率，最大程度上減少空氣滲入對微量光催化反應的干擾及對結果測試的影響。該防護裝置可在填充氣氛時保持正壓，可以有效防止外裝置外部氣體滲入，同時也能阻止或降低反應體系內的氣體通過泄漏點向系統(tǒng)外逃逸。防護裝置可為光催化反應系統(tǒng)玻璃部件提供更加全面的防護，有效降低玻璃部件的損壞概率，同時提升光催化反應系統(tǒng)的使用安全性，杜絕系統(tǒng)局部爆裂、爆炸或是由于壓力過大造成閥芯噴出對操作人員的人身傷害事故。
[0035]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，其特征在于，包括箱體和光源支架，所述箱體包括箱體本體、上前艙門、下前艙門和后艙門，所述箱體本體具有上部空間和下部空間；所述上部空間分為密封層和操作層；所述密封層通過后艙門密封，用于安裝所述光催化反應系統(tǒng)的系統(tǒng)主體；所述操作層通過上前艙門密封，用于安裝所述光催化反應系統(tǒng)的系統(tǒng)閥組；所述下部空間通過下前艙門密封，用于安裝所述光催化反應系統(tǒng)的反應器；所述下前艙門設有光窗，所述光源支架安裝在與所述光窗相對應的位置，用于安裝所述光催化反應系統(tǒng)的光源；所述箱體上設有惰性氣體充填機構，用于向所述密封層、操作層和下部空間充填惰性氣體。
2.如權利要求1所述的光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，其特征在于，所述惰性氣體充填機構包括與所述密封層連通的密封層進氣閥、密封層出氣閥，與所述操作層連通的操作層進氣閥、操作層出氣閥，與所述下部空間連通的下部空間進氣閥、下部空間出氣閥。
3.如權利要求2所述的光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，其特征在于，所述惰性氣體充填機構還包括導氣管和氧氣傳感器，所述導氣管分別與所述密封層出氣閥、操作層出氣閥及下部空間出氣閥連接；所述氧氣傳感器與所述導氣管連接，用于檢測氣體中的氧氣含量。
4.如權利要求3所述的光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，其特征在于，所述惰性氣體充填機構還包括總氣體分配接頭，所述總氣體分配接頭為四通接頭，所述四通接頭的一個接口與外部供氣設備連接，其余三個接口分別與所述密封層進氣閥、操作層進氣閥及下部空間進氣閥連接。
5.如權利要求1所述的光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，其特征在于，所述箱體內設有壓力檢測機構，用于檢測所述箱體的內部壓力。
6.如權利要求5所述的光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，其特征在于，所述箱體設有抽真空閥，用于連接外部真空泵。
7.如權利要求6所述的光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，其特征在于，所述箱體上設有脫氧器，所述脫氧器與所述密封層連接。
8.如權利要求5所述的光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，其特征在于，所述壓力檢測機構為箱體壓力表，所述箱體壓力表連接在下部空間進氣閥上，用于檢測箱體內部壓力。
9.如權利要求1所述的光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，其特征在于，所述光源支架為可升降支架。
10.如權利要求1所述的光催化反應系統(tǒng)的防護裝置，其特征在于，所述箱體設有載氣進氣閥和載氣出氣閥門，用于與色譜儀連接。
【文檔編號】B01J19/12GK203990578SQ201420417565
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權日:2014年7月25日
【發(fā)明者】劉曉霞, 劉忠寶, 劉彬, 陳磊, 李陣 申請人:北京泊菲萊科技有限公司