挥发性有机化合物消除检测装置及其检测方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201510044204.X

申请日:

2015.01.28

公开号:

CN104785097A

公开日:

2015.07.22

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B01D 53/86申请日:20150128|||公开

IPC分类号:

B01D53/86; B01D53/44; G01N30/02

主分类号:

B01D53/86

申请人:

上海理工大学

发明人:

张晓东; 董寒; 顾竹珺; 赵迪; 崔立峰

地址:

200093上海市杨浦区军工路516号

优先权:

专利代理机构:

上海脱颖律师事务所31259

代理人:

脱颖

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内容摘要

挥发性有机化合物消除检测装置,包括:至少一个固定床微反应器,具有进气口和出气口;多条气体管路,通过六通阀分别与固定床微反应器的进气口选择性连通;其中,所述多条气体管路包括无机小分子污染物气体管路、多条预处理气体管路、二氧化碳管路、载气管路以及挥发性有机化合物供应管路,所述多条预处理气体管路包括氧气管路、氢气管路和稀释气体管路;以及气相色谱仪,通过所述六通阀与固定床微反应器的出气口连通。本发明还提供了一种利用上述消除检测装置检测挥发性有机化合物消除的方法。该挥发性有机化合物消除检测装置及其检测方法实现了催化剂活化和挥发性有机化合物转化于一体,且改装方便,有效地提升效率、节省空间、降低成本。

权利要求书

权利要求书
1.  一种挥发性有机化合物消除检测装置,其特征在于,包括:
至少一个固定床微反应器,具有进气口和出气口;多条气体管路,通过六通阀分别与固定床微反应器的进气口选择性连通;其中,所述多条气体管路包括无机小分子污染物气体管路、多条预处理气体管路、二氧化碳管路、载气管路以及挥发性有机化合物供应管路,所述多条预处理气体管路包括氧气管路、氢气管路和稀释气体管路,其中,氧气管路和氢气管路通过四通阀分别与所述六通阀选择性连通,该挥发性有机化合物消除检测装置还包括第一三通阀和第二三通阀,第一三通阀和第二三通阀分别具有第一阀口至第三阀口,第一三通阀的第一阀口与二氧化碳管路和稀释气体管路连通,第一三通阀的第二阀口和第三阀口分别与所述六通阀连通,第二三通阀的第一阀口与载气管路连通,第二三通阀的第二阀口与挥发性有机化合物供应管路连通,且挥发性有机化合物供应管路又与所述六通阀连通,第一三通阀的第三阀口还与第二三通阀的第三阀口连通;以及气相色谱仪,通过所述六通阀与固定床微反应器的出气口连通。

2.  根据权利要求1的挥发性有机化合物消除检测装置,其特征在于,无机小分子污染物气体管路、多条预处理气体管路中的每一条预处理气体管路、二氧化碳管路、载气管路分别沿气流方向依次串联设置有过滤器、质量流量计和单向阀。

3.  根据权利要求2的挥发性有机化合物消除检测装置,其特征在于,还包括在挥发性有机化合物供应管路上用于产生挥发性有机化合物的发生器和用于加热发生器的加热器,发生器的进气口与载气管路连通,发生器的出气口则与挥发性有机化合物供应管路连通。

4.  根据权利要求3的挥发性有机化合物消除检测装置,其特征在于,发生器容纳有液体挥发性有机化合物,发生器具有扩散管,扩散管的下端伸入液面之下,扩散管的上端则形成发生器的进气口。

5.  根据权利要求3的挥发性有机化合物消除检测装置,其特征 在于,发生器容纳有固体挥发性有机化合物,发生器具有扩散管,扩散管的下端伸至固体挥发性有机化合物之上,扩散管的上端则形成发生器的进气口。

6.  根据权利要求1的挥发性有机化合物消除检测装置,其特征在于,还包括用于加热固定床微反应器的加热装置。

7.  根据权利要求2的挥发性有机化合物消除检测装置,其特征在于,所述至少一个固定床微反应器为两个固定床微反应器,每个固定床微反应器的出气口均与气相色谱仪连通。

8.  根据权利要求1的挥发性有机化合物消除检测装置,其特征在于,所述六通阀具有第一至第六阀口,当固定床微反应器中发生催化反应时,挥发性有机化合物供应管路与所述六通阀的第一阀口连通,第一阀口与第二阀口连通,其中第二阀口又与固定床微反应器的进气口连通,第五阀口与第六阀口连通,其中第五阀口又与固定床微反应器的出气口连通,而第六阀口又与气相色谱仪连通。

9.  根据权利要求1的挥发性有机化合物消除检测装置,其特征在于,所述多条气体管路还包括惰性气体吹扫管路,当固定床微反应器中发生催化反应之前或催化剂清洁活化之后,使惰性气体吹扫管路与六通阀的第三阀口连通,第三阀口与第四阀口连通,并且第四阀口直接通向大气。

10.  一种挥发性有机化合物消除检测方法,包括以下步骤:
S1:选取预处理气体并开启相应的预处理气体管路,将预处理气体通入固定床微反应器,以对催化剂进行活化处理;
S2:开启载气气路和氧气气路,并使载气携带挥发性有机化合物气体以及氧气直接进入气相色谱仪,由气相色谱仪测量挥发性有机化合物气体的原始浓度;
S3:将携带有挥发性有机化合物气体的载气以及氧气通入固定床微反应器进行催化处理;
S4:通过气相色谱仪测量挥发性有机化合物气体经催化处理后的浓度;
S5:通过挥发性有机化合物气体的原始浓度和经催化后的浓度,计算挥发性有机化合物的消除效果。

说明书

说明书挥发性有机化合物消除检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种挥发性有机化合物消除检测装置及其检测方法。
背景技术
挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds),简称VOCs,一般指饱和蒸气压较低、常温下容易挥发的碳氢化合物及其衍生物,是继NOx、SOx、小颗粒物后又一主要大气污染源。室内挥发性有机污染物的主要来源为:建筑材料和装饰材料、与人类活动有关的日用品和人类代谢物。大部分VOCs都对人体有害。在通过呼吸系统或皮肤被吸收后,VOCs会对人的造血系统、神经系统、呼吸系统以及肝、肾和眼睛等器官造成损害。当人体暴露在含有高浓度VOCs的环境中达到一定时间后,累积吸收的VOCs会破坏人的中枢神经系统,在神经膜上积累,直接导致人体麻醉、中毒甚至死亡。但通常,由于环境中的VOCs浓度较低,其对人体造成的危害多为慢性损害,如头痛、恶心、眩晕、皮肤红肿、呼吸道炎症、神经功能紊乱、婴幼儿免疫能力下降等。许多VOCs己被确认或怀疑为致癌物质。因此,如何高效消除VOCs及提高室内环境质量成为人们关注的重点,开发高效率的净化材料及工艺技术势在必行。
有机废气的净化治理技术可大体分为两类:回收方法和破坏性方法。回收方法是指利用VOCs自身的理化特性,将其从废气源中分离回收以重新利用,主要方法有吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法等。破坏性方法是指通过化学、生物、光、等离子等方法,将有机化合物转化为二氧化碳、水等对环境无害的或者危害相对较低的物质,主要方法有直接氧化焚烧、催化燃烧、生物处理、光催化分解、低温等离子等。其中催化燃烧法具有破坏彻底、无二次污染、流程相对简单等特点,是一种理想的有机废气净化手段。环境工程中所应用的催化燃 烧是指可燃性的VOCs在催化剂表面发生非均相氧化反应,生成CO2、H2O等的过程。当废气浓度较低时,目前普遍的做法是将催化燃烧法和吸附法相结合,先通过吸附浓缩提高废气中VOCs的浓度,达到维持燃烧系统所需的气体最低热值要求后,进入催化燃烧反应器净化处理。
目前现有的挥发性有机化合物消除检测装置通常不能同时进行催化剂活化和VOCs转化,而且气体管路和固定床微反应器相对固定,不能够灵活切换。
发明内容
本发明的目的是提供一种挥发性有机化合物消除检测装置,不仅能同时进行催化剂活化和VOCs转化,而且改装方便,气体管路和固定床微反应器可灵活切换。
本发明的另一目的是提高一种挥发性有机化合物消除检测方法。
为了解决上述问题,本发明提供了一种挥发性有机化合物消除检测装置,其包括:至少一个固定床微反应器,具有进气口和出气口;多条气体管路,通过六通阀分别与固定床微反应器的进气口选择性连通;其中,所述多条气体管路包括无机小分子污染物气体管路、多条预处理气体管路、二氧化碳管路、载气管路以及挥发性有机化合物供应管路,所述多条预处理气体管路包括氧气管路、氢气管路和稀释气体管路,其中,氧气管路和氢气管路通过四通阀分别与所述六通阀选择性连通,该挥发性有机化合物消除检测装置还包括第一三通阀和第二三通阀,第一三通阀和第二三通阀分别具有第一阀口至第三阀口,第一三通阀的第一阀口与二氧化碳管路和稀释气体管路连通,第一三通阀的第二阀口和第三阀口分别与所述六通阀连通,第二三通阀的第一阀口与载气管路连通,第二三通阀的第二阀口与挥发性有机化合物供应管路连通,且挥发性有机化合物供应管路又与所述六通阀连通,第一三通阀的第三阀口还与第二三通阀的第三阀口连通;以及气相色谱仪,通过所述六通阀与固定床微反应器的出气口连通。
其中,无机小分子污染物气体管路、多条预处理气体管路中的每一条预处理气体管路、二氧化碳管路、载气管路分别沿气流方向依次串联设置有过滤器、质量流量计和单向阀。
其中,还包括在挥发性有机化合物供应管路上用于产生挥发性有机化合物的发生器和用于加热发生器的加热器,发生器的进气口与载气管路连通,发生器的出气口则与挥发性有机化合物供应管路连通。
其中,发生器容纳有液体挥发性有机化合物,发生器具有扩散管,扩散管的下端伸入液面之下,扩散管的上端则形成发生器的进气口。
其中,发生器容纳有固体挥发性有机化合物,发生器具有扩散管,扩散管的下端伸至固体挥发性有机化合物之上,扩散管的上端则形成发生器的进气口。
其中,还包括用于加热固定床微反应器的加热装置。
其中,所述至少一个固定床微反应器为两个固定床微反应器,每个固定床微反应器的出气口均与气相色谱仪连通。
其中,所述六通阀具有第一至第六阀口,当固定床微反应器中发生催化反应时,挥发性有机化合物供应管路与所述六通阀的第一阀口连通,第一阀口与第二阀口连通,其中第二阀口又与固定床微反应器的进气口连通,第五阀口与第六阀口连通,其中第五阀口又与固定床微反应器的出气口连通,而第六阀口又与气相色谱仪连通。
其中,所述多条气体管路还包括惰性气体吹扫管路,当固定床微反应器中发生催化反应之前或催化剂清洁活化之后,使惰性气体吹扫管路与六通阀的第三阀口连通,第三阀口与第四阀口连通,并且第四阀口直接通向大气。
本发明还提供了一种挥发性有机化合物消除检测方法,包括以下步骤:
S1:选取预处理气体并开启相应的预处理气体管路,将预处理气体通入固定床微反应器,以对催化剂进行活化处理;
S2:开启载气气路和氧气气路,并使载气携带挥发性有机化合物气体以及氧气直接进入气相色谱仪,由气相色谱仪测量挥发性有机化 合物气体的原始浓度;
S3:将携带有挥发性有机化合物气体的载气以及氧气通入固定床微反应器进行催化处理;
S4:通过气相色谱仪测量挥发性有机化合物气体经催化处理后的浓度;
S5:通过挥发性有机化合物气体的原始浓度和经催化后的浓度,计算挥发性有机化合物的消除效果。
根据本发明的挥发性有机化合物消除检测装置及其检测方法,通过配置多条气体管路,使得该检测装置可根据所要转化的VOCs气体,通过调节阀门开关而灵活地控制连通不同气体管路,当挥发性有机化合物浓度高或者多种挥发性有机化合物存在时,可提高转化效率,有效地节省空间和降低成本,提高实验效率和准确性。此外,该装置结构简单,灵活多变。进一步地,该装置包括2个固定床微反应器,以便能够同时进行2种污染物(即:无机小分子污染物和挥发性有机化合物)的催化转化实验,进一步有效地节省空间以及降低成本,提高实验效率及准确性。
附图说明
图1是根据本发明的挥发性有机化合物消除检测装置的结构示意图;
图2是图1中的固定床微反应器的结构示意图;
图3是用于液体挥发性有机化合物的发生器及其扩散管的结构示意图;
图4是用于固体挥发性有机化合物的发生器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的挥发性有机化合物消除检测装置。本领域技术人员应当理解,下面描述的具体实施方式只是用于解释本发明,并非用于对其作出任何限制。
图1是根据本发明的挥发性有机化合物消除检测装置的一个具体实施例。如图1所示,该挥发性有机化合物消除检测装置包括固定床微反应器、多条气体管路以及气相色谱仪13。
其中,固定床微反应器又称填充床反应器,装填有固体催化剂或固体反应物以实现多相反应过程的一种反应器。其大致为U形管的形状,并在U形管的两端分别具有进气口和出气口,在进气口一侧接近底部的位置设置有用于放置催化剂和石英棉等的催化剂放置部21,如图2(a)所示。优选地,用于放置催化剂的催化剂放置部21的管径大于U形管其它部分的管径,以便于放置更多的催化剂和石英棉,如图2(b)所示。其中,物料气体从进气口进入反应器,在催化剂表面发生非均相催化反应,产物尾气从出气口流出。进一步地,该挥发性有机化合物消除检测装置还包括用于加热固定床微反应器10的加热装置11,以提高挥发性有机化合物的吸收反应或催化剂清洁活化,从而提高工作效率。在该实施例中,加热装置11采用电炉加热,通过热电偶和温度控制仪(未示出)来控制反应温度。
在该实施例中,为了能够同时进行2种污染物(即,无机小分子污染物和挥发性有机化合物)的消除反应或催化剂清洁活化实验,有效地节省空间以及降低成本,提高工作效率,固定床微反应器的数量为两个,每个固定床微反应器的出气口均与气相色谱仪13连通。需要说明的是,虽然在该实施例中示出的挥发性有机化合物消除检测装置包括两个固定床微反应器:第一固定床微反应器10和第二固定床微反应器10′,本领域技术人员应当理解,该挥发性有机化合物消除检测装置也可包括一个或两个以上的固定床微反应器。
多条气体管路,通过六通阀分别与固定床微反应器的进气口选择性连通。具体地,多条气体管路通过第一六通阀16分别与第一固定床微反应器10选择性连通,且上述多条气体管路还通过第二六通阀16′分别与第二固定床微反应器10′的进气口选择性连通。其中第一六通阀16具有第一至第六阀口16A,16B,16C,16D,16E,16F;第二六通阀16′也具有第一至第六阀口16′A,16′B,16′C,16 ′D,16′E,16′F。这些气体管路主要包括无机小分子污染物气体(例如一氧化碳)管路1、多条预处理气体管路、杂质气体管路4、挥发性有机化合物供应管路。多条预处理气体管路包括氧气管路2、氢气管路3和稀释气体管路51,用于分别向固定床微反应器通入氧气、氢气和稀释气体(通常为惰性气体),以对催化剂进行活化处理,此外,当待处理的挥发性有机化合物的浓度较高时,稀释气体还用于稀释该挥发性有机化合物的浓度。在该实施例中,杂质气体管路4为二氧化碳管路4,用于向固定床微反应器输入二氧化碳,以模拟空气中含有的二氧化碳对催化剂的影响。无机小分子污染物气体管路1、氧气管路2、氢气管路3以及二氧化碳管路4以及稀释气体管路51分别沿气流方向依次串联设置有过滤器6、质量流量计7和单向阀8,其中过滤器6用于净化相应气体管路中的气体,单向阀8用于控制相应气体管路中气体的流通与否,防止气体回流冲击质量流量计7,以及质量流量计7用于精确地控制相应气体管路中气体的流量。此外,在过滤器6的进入端以及单向阀8的出口端分别还设置有阀门A和阀门B,其中阀门A用于保护质量流量计7,并便于相应气体管路的检漏操作;阀门B便于配气操作。
此外,氧气管路2和氢气管路3通过四通阀14分别与第一六通阀16和/或第二六通阀16′的第一阀口16A、16′A选择性连通,进而可与第一固定床微反应器10和/或第二固定床微反应器10′的进气口选择性连通。具体地,该四通阀14包括第一阀口至第四阀口14A、14B、14C、14D,第一阀口14A与氧气管路2连通,第二阀口14B与第二六通阀16′的第一阀口16′A连通,第三阀口14C与氢气管路3连通,第四阀口14D与第一六通阀16的第一阀口16A连通,使得当需要向第一固定床微反应器10通入氧气时,只需将四通阀14的第一阀口14A与第四阀口14D连通并将第一六通阀16的第一阀口16A与第二阀口16B连通即可。当需要向第二固定床微反应器10′通入氧气时,只需将四通阀14的第一阀口14A与第二阀口14B连通并将第二六通阀16′的第一阀口16′A与其第二阀口16′B连通即可。当 需要向第一固定床微反应器10通入氢气时,只需将四通阀14的第三阀口14C与第四阀口14D连通并将第一六通阀16的第一阀口16A与第二阀口16B连通即可。当需要向第二固定床微反应器10′通入氢气时,只需将四通阀14的第三阀口14C与其第二阀口14B连通并将第二六通阀16′的第一阀口16′A与其第二阀口16′B连通即可。
二氧化碳管路4和稀释气体管路51通过第一三通阀15分别与第一六通阀16和/或第二六通阀16′的第一阀口16A、16′A选择性连通,进而可与第一固定床微反应器10和/或第二固定床微反应器10′的进气口选择性连通。具体地,该第一三通阀15包括第一阀口至第三阀口15A、15B、15C,第一阀口15A可与二氧化碳管路4和/或稀释气体管路51选择性连通,第二阀口15B与第二六通阀16′的第一阀口16′A连通,第三阀口15C与第一六通阀16的第一阀口16A连通。当需要向第一固定床微反应器10通入二氧化碳时,只需将第一三通阀15的第一阀口15A与第三阀口15C连通且将第一六通阀16的第一阀口16A与第二阀口16B连通,然后开启二氧化碳管路4即可。当需要向第二固定床微反应器10′通入二氧化碳时,只需将第一三通阀15的第一阀口15A与第二阀口15B连通并将第二六通阀16′的第一阀口16′A与第二阀口16′B连通,然后开启二氧化碳管路4即可。当需要向第一固定床微反应器10通入稀释气体时,只需将第一三通阀15的第一阀口15A与第三阀口15C连通且将第一六通阀16的第一阀口16A与第二阀口16B连通,然后开启稀释气体管路51即可。当需要向第二固定床微反应器10′通入稀释气体时,只需将第一三通阀15的第一阀口15A与第二阀口15B连通且将第二六通阀16′的第一阀口16′A与第二阀口16′B连通,然后开启稀释气体管路51即可。此外,可同时向第一固定床微反应器10或第二固定床微反应器10′通入二氧化碳和稀释气体,例如需要向第二固定床微反应器10′通入二氧化碳和稀释气体时,此时只需将第一三通阀15的第一阀口15A与第二阀口15B连通且将第二六通阀16′的第一阀口16′A与第二阀口16′B连通,然后开启稀释气体管路51和二氧化碳 管路4两者即可。
载气管路52通过第二三通阀15′与挥发性有机化合物供应管路连通,且挥发性有机化合物供应管路与第二六通阀16′的第一阀口16′A连通。其中,该第二三通阀15′包括第一阀口至第三阀口15′A、15′B、15′C,第一阀口15′A与载气管路52连通,第二阀口15′B与挥发性有机化合物供应管路连通,第三阀口15′C与第一三通阀15的第三阀口15C连通。该挥发性有机化合物消除检测装置还包括在挥发性有机化合物供应管路上沿气流流动方向依次串联的阀门C、用于产生挥发性有机化合物的发生器12以及阀门D。其中,阀门C和阀门D主要用于防止挥发性有机化合物扩散到其它管路,腐蚀仪器。此外,该挥发性有机化合物消除检测装置还包括用于加热发生器12的加热器。当第三阀口15′C与第一三通阀15的第三阀口15C连通时,将第二三通阀15′的第三阀口15′C与第二阀口15′B连通,此时开启二氧化碳管路4以将二氧化碳通入发生器12,以模拟空气中含有的二氧化碳的影响。具体地,在该实施例中,发生器12主要用于液体挥发性有机化合物(如图3所示),其具有壳体17以及插入壳体17内的扩散管20,扩散管20的下端伸入液面之下,且扩散管20的下端设置有多个微孔,扩散管20的上端则形成发生器12的进气口18。此外,该发生器12还包括用于挥发性有机化合物排出的出气口19。其中,发生器12的进气口18通过第二三通阀15′与载气管路52连通,发生器12的出气口19则与第二六通阀16′的第一阀口16′A连通,使得载气从扩散管20进入到发生器12内容纳的挥发性有机化合物的液面下方并从微孔排出,并携带从液相按一定的扩散速率扩散到气相中的挥发性有机化合物经出气口19排出。
在本发明的另一实施例中,发生器12用于固体挥发性有机化合物,如图4所示。用于固体挥发性有机化合物的发生器,其与用于液体挥发性有机化合物的发生器12不同的是发生器扩散管20的下端是敞口的,而未设置有多个微孔,此外,扩散管20的下端位于发生器12内所盛放的固相挥发性有机化合物上表面的上方且不与固相挥发 性有机化合物接触。载气从扩散管20进入到发生器12内容纳的固相挥发性有机化合物上方,并携带从固相按一定的扩散速率扩散到气相中的挥发性有机化合物经出气口19排出。
气相色谱仪13,通过六通阀与固定床微反应器的出气口连通。其中,当第二固定床微反应器10′中发生催化反应时,挥发性有机化合物供应管路与第二六通阀16′的第一阀口16′A连通,第一阀口16′A与第二阀口16′B连通,其中第二阀口16′B又与第二固定床微反应器10′的进气口连通,第五阀口16′E与第六阀口16′F连通,其中第五阀口16′B又与第二固定床微反应器10′的出气口连通,而第六阀口16′F又与气相色谱仪13连通。类似地,当第一固定床微反应器10中发生催化反应时,无机小分子污染物气体管路1和气相色谱仪13与第一六通阀16的连接与挥发性有机化合物供应管路和气相色谱仪13与第二六通阀16′的连接类似。
所述多条气体管路还包括惰性气体吹扫管路9,其中惰性气体吹扫管路9包括用于吹扫第一六通阀16的第一惰性气体吹扫管路91和用于吹扫第二六通阀16′的第二惰性气体吹扫管路92。在第一惰性气体吹扫管路91和第二惰性气体吹扫管路92上分别沿气流方向依次串联设置有用于控制气体流通的阀门和体积流量计。当第一固定床微反应器10中发生催化反应之前或催化剂清洁活化之后,使第一惰性气体吹扫管路91与第一六通阀16的第三阀口16C连通,第三阀口16C与第四阀口16D连通,并且第四阀口16D直接通向大气。当第二固定床微反应器10′中发生催化反应之前或催化剂清洁活化之后,使第二惰性气体吹扫管路92与第二六通阀16′的第三阀口16′C连通,第三阀口16′C与第四阀口16′D连通,并且第四阀口16′D直接通向大气。
优选地,稀释气体管路51、载气管路52可采用与惰性气体吹扫管路9相同的惰性气体,例如氩气,即稀释气体管路51、载气管路52可与惰性气体吹扫管路9采用相同的气源,以便使该挥发性有机化合物消除检测装置的结构更加简化。
本发明还提供了一种利用上述挥发性有机化合物消除检测装置检测挥发性有机化合物消除的方法,其包括以下步骤:
S1:选取预处理气体并开启相应的预处理气体管路,将预处理气体通入固定床微反应器,以对催化剂进行活化处理;
S2:开启载气气路和氧气气路,并使载气携带挥发性有机化合物气体和氧气直接进入气相色谱仪,由气相色谱仪测量挥发性有机化合物气体的原始浓度;
S3:将携带有挥发性有机化合物气体的载气以及氧气通入固定床微反应器进行催化处理;
S4:通过气相色谱仪测量挥发性有机化合物气体经催化处理后的浓度;
S5:通过挥发性有机化合物气体的原始浓度和经催化后的浓度,计算挥发性有机化合物的消除效果。
下面通过举例简述一下本发明的工作流程。
(1)首先,针对不同催化剂及实验需要选择预处理气体,预处理气体又称为活化气体,如氧气、氢气等。例如当选取氢气时,将与氢气管路3连通的四通阀14的第三阀口14C与第二阀口14B连通,并将第二六通阀16′的第一阀口16′A与第二阀口16′B连通,第五阀口16′E与第六阀口16′F连通,以使氢气经四通阀14和第二六通阀16′进入第二固定床微反应器10′,以使预处理气体(氢气)对催化剂进行活化处理,以使催化剂转变为最有利于实验反应进行的某价态物质。
(2)然后,将第一惰性气体吹扫管路91与第一六通阀16的第三阀口16C连通和/或第二惰性气体吹扫管路92与第二六通阀16′的第三阀口16′C连通,第三阀口16C、16′C分别与相应的第四阀口16D、16′D连通,并且第四阀口16D、16′D直接通向大气,以实施对第一六通阀16和/或第二六通阀16′的吹扫。
(3)其次,将第一连通阀15的第一阀口15A与第二阀口15B连通,并开启稀释气体管路51;将四通阀14的第一阀口14A与第二 阀口14B连通,并开启氧气管路2;以及将第二三通阀15′的第一阀口15′A与第二阀口15′B连通,打开阀门C和阀门D,第二六通阀16′的第一阀口16′A与第六阀口16′F连通,并开启载气管路52,以使载气携带着在发生器12中从固/液相按一定的扩散速率扩散到气相中的挥发性有机化合物气体与稀释气体、氧气混合后进入气相色谱仪13,通过气相色谱仪13获得挥发性有机化合物气体的原始浓度。
(4)最后,将第二六通阀16′的第一阀口16′A与第二阀口16′B连通并使第二六通阀16′的第五阀口16′E与第六阀口16′F连通,以使携带有挥发性有机化合物气体的载气、稀释气体以及氧气通入第二固定床微反应器10′,从而在催化剂的作用下进行催化氧化反应,经催化氧化反应之后的气体进入气相色谱仪13,通过气相色谱仪13得出挥发性有机化合物气体经催化后的浓度。通过挥发性有机化合物气体的原始浓度和挥发性有机化合物气体经催化后的浓度,可计算得出催化剂的转化率。
此外,在挥发性有机化合物消除检测装置进行上述操作过程中,第一固定床微反应器10也可同时进行工作。首先,针对不同催化剂及实验需要选择活化气体,如氧气、氢气等。如第二固定床微反应器10′选择氢气,此时,只能选择除氢气外的其他气体。例如选取氧气,开启氧气管路2,并将氧气管路2与第一固定床微反应器10连通(即将第一四通阀14的第一阀口14A与第四阀口14D连通),使氧气进入第一固定床微反应器10对催化剂进行活化处理,以将催化剂转变为最有利于实验反应进行的某价态物质。然后将无机小分子污染物气体管路1与第一六通阀16的第一阀口16A连通,并将第一阀口16A与第六阀口16F连通,以使得无机小分子污染物气体直接进入气相色谱仪13,通过气相色谱仪13得出无机小分子污染物气体的原始浓度。然后将无机小分子污染物气体通入第一固定床微反应器10进行催化反应(即将第一六通阀16的第一阀口16A与第二阀口16B连通并使第一六通阀16的第五阀口16E与第六阀口16F连通),经催化反应之后的气体进入气相色谱仪13,通过气相色谱仪13得出无机污染物气 体经催化后的浓度。最后通过无机小分子污染物气体的原始浓度和无机小分子污染物气体经催化后的浓度,可计算得出催化剂的转化率,以检测催化剂的活性。
需要说明的是,虽然在该实施例中的杂质气体管路是二氧化碳管路4,以考察空气中含有的二氧化碳气体对催化剂的影响,本领域技术人员应当理解,该杂质气体管路也可以是其它的杂质气体管路,例如水蒸气管路,以便模拟水蒸气对催化剂的影响,进一步地,在水蒸气管路上可增加水蒸气发生装置。
该挥发性有机化合物消除检测装置及其检测方法通过设置多条气体管路,以针对不同的挥发性有机化合物气体的特点,可以采用不同的反应器来消除挥发性有机化合物气体以及采用不同的气体管路还原催化剂活性。也可以通过调节阀门开关而灵活地控制连通不同的气体管路,以实现2个或更多个固定床微反应器的同时应用,以进行高浓度或者多种类挥发性污染物的吸收和清洁活化,从而有效地节省空间和降低成本,提高工作效率和准确性。

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挥发性有机化合物消除检测装置,包括:至少一个固定床微反应器,具有进气口和出气口;多条气体管路,通过六通阀分别与固定床微反应器的进气口选择性连通;其中,所述多条气体管路包括无机小分子污染物气体管路、多条预处理气体管路、二氧化碳管路、载气管路以及挥发性有机化合物供应管路,所述多条预处理气体管路包括氧气管路、氢气管路和稀释气体管路;以及气相色谱仪,通过所述六通阀与固定床微反应器的出气口连通。本发明还提供。

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