CN206778191U - 一种半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统，其应用于禽畜养殖行业废气处理，系统包括氨气瓶、空气发生器、气体混合器、光催化反应装置以及尾气处理装置，氨气瓶和空气发生器并列连通在气体混合器的入口端，气体混合器的出口通过管道与光催化反应装置的进气口连通，光催化反应装置的出气口与尾气处理装置连通，本实用新型能够模拟不同浓度的氨气处理情况，其设计简单，成本低，测定结果准确可靠，使用拆装方便，适于推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及光催化降解氨气设备研究技术领域，主要涉及一种应用于禽畜养殖行业废气处理的半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统。
背景技术
NH3作为禽畜场排放的主要污染气体，不仅可以经肺泡进入血液与血红蛋白结合，降低血红蛋白的携氧能力，出现组织缺氧，从而降低禽畜以及饲养员的抵抗能力，而且其解毒过程是一个高度耗能的过程，使得动物用于生长的能量就相应减少，从而影响动物生长性能，最重要的是其附着在尘埃上可随风飘到很远的地方，会诱发各种疾病，沉降后还会造成土壤和水体的酸化，导致生态系统的富营养化。
为了减少NH3对于禽畜以及饲养员的健康危害，降解氨气问题迫在眉睫，利用半导体光催化剂受到光能小于等于其禁带宽度后，价带上的电子就可以被激发跃迁到相应的导带，在价带上产生空穴(h+)，空穴可以氧化水生成具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，其可以将NH3氧化成N2。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种氨气处理效率高、结构简单、操作方便的半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统，可真实模拟氨气半导体光催化降解过程。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
该半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统，其包括氨气瓶、空气发生器、气体混合器、光催化反应装置以及尾气处理装置，氨气瓶和空气发生器并列连通在气体混合器的入口端，气体混合器的出口通过管道与光催化反应装置的进气口连通，光催化反应装置的出气口与尾气处理装置连通。
进一步说明，上述光催化反应装置是在不透光的反应箱体顶部设置有光源、反应箱体的两侧上部分别设置有风扇，在反应箱体内腔设置有与光源正对的光催化反应管，光催化反应管水平放置，其入口端与气体混合器连通，出口端与尾气处理装置连通。
进一步说明，上述风扇的出风中心与光催化反应管的中心轴形成30°～50°夹角。
进一步说明，上述风扇的出风中心与光催化反应管的中心轴形成45°夹角。
进一步说明，上述光源与光催化反应管的垂直距离是10～15cm。
进一步说明，上述光催化反应管由管体和设置在管体内腔的催化剂填充层、套装在管体两端的密封管套以及安装在密封管套内的筛网组成，密封管套是不锈钢管套，在密封管套的接口处缠绕生料带。
进一步说明，上述氨气瓶与气体混合器连接的管道上设置有氨气流量计。
进一步说明，在光催化反应装置的入口端和出口端分别开设有氨气进气测试口和氨气出气测试口，在氨气进气测试口和氨气出气测试口上分别设置有氨气浓度检测仪。
进一步说明，上述空气发生器的出口处设置有空气湿度调节装置，所述空气湿度调节装置是由干洁空气管、湿度调整瓶以及安装在干洁空气管上的干洁空气流量计和安装在湿度调整瓶出口端的加湿空气流量计组成，干洁空气管、湿度调整瓶进气口通过三通接头与空气发生器的出口端连通，干洁空气流量计和加湿空气流量计的出口端分别与气体混合器的入口端连通。
进一步说明，在光催化反应装置的出气口与尾气处理装置的进气口之间的管道上设置有止回阀。
本实用新型的半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统的工作原理是：利用空气发生器将一定流量的干洁空气与湿空气混合，再在气体混合器中与氨气混合，将氨气稀释后，保持混合气体的温度和流速恒定，混合后的气体进入光催化反应器，使得氨气被催化反应处理，利用氨气浓度检测仪检测进入光催化反应器前、后气体中的氨气，计算出氨气去除率，之后利用尾气处理装置将氨气经自来水处理后排入大气。
本实用新型结构提供了一种利用半导体光催剂催化处理禽畜业养殖所产生的氨气的实验室模拟系统，能够模拟不同浓度的氨气处理情况，其设计简单，成本低，测定结果准确可靠，使用拆装方便，适于推广。
附图说明
图1为光催化反应系统的结构示意图。
图2为图1中光催化反应管103的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进行进一步说明，但是本实用新型不仅限于下述的实施情形。
由图1可知，本实施例的半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统由氨气瓶2、空气发生器1、气体混合器7、光催化反应装置10、尾气处理装置12、氨气浓度检测仪9、空气湿度调节装置以及止回阀11组成。
本实施例的空气发生器1普通市售的能够将空气存储便于流量控制的发生器，空气发生器1的出口通过管道与空气湿度调节装置连通，空气湿度调节装置包括干洁空气管、湿度调整瓶3以及安装在干洁空气管上的干洁空气流量计6和安装在湿度调整瓶3出口端的加湿空气流量计5，干洁空气管的一端通过三通接头与空气发生器1的出口连通，另一端延伸至气体混合器7内，为了监控干洁空气的流量，在干洁空气管上安装有干洁空气流量计6。湿度调整瓶3的顶部设置有顶盖，在顶盖上分别连接有进气管和出气管，湿度调整瓶3内盛放有蒸馏水，湿度调整瓶3的进气管通过管接头与空气发生器1的出口连通，湿度调整瓶3的出气管延伸至气体混合器7内，为了控制加湿空气的流量，在湿度调整瓶3的出气管上安装有加湿空气流量计5。氨气瓶2与空气发生器1并列安装形成两条气路，一路是输送空气，一路输送氨气。即氨气瓶2的出气口通过管道与气体混合器7连通，为了监控氨气的流量，在氨气瓶2的出气管道上安装氨气流量计4。可以根据模拟禽畜业氨气的浓度要求，调节氨气流量计4、加湿空气流量计5以及干洁空气流量计6的流量大小。
本实施例的气体混合器7的出气口通过管道与光催化反应装置10的进气口连通，并在气体混合器7的输出管道上安装有混合气流量检测仪8。参见图2，该光催化反应装置10由反应箱体、光源101、风扇102以及光催化反应管103组成，本实施例的反应箱体具有遮光性能，在其左右两侧壁的中部位置分别加工有安装孔，左进右出，在箱体的顶部安装有光源101，在光源101两侧的侧壁上部分别安装有对称设置的风扇102，用于降低反应箱体内的温度，在光源101的正下方设置有水平放置的长为100mm、内径为30mm的光催化反应管103，光催化反应管103的直径和长度可根据氨气的浓度以及处理需要适时调整。风扇102的出风中心与光催化反应管103的中心轴形成30°～50°夹角，以45°为最佳，该光催化反应管103的管体103-1透光性好，且耐腐蚀，可减少对氨气的吸附，可采用石英或者聚四氟乙烯材质，该光催化反应管103距光源101的距离是12cm，参见图2，在管体103-1的两端分别安装有密封管套103-3、内腔填充有催化剂填充层103-2即半导体光催化剂，密封管套103-3用螺纹紧固件与反应箱体侧壁固定，在密封管套103-3内安装有筛网103-4，用于过滤进入光催化反应器的进气。在光催化反应管103左端的密封管套103-3中部加工有进气口，该进气口通过管道与气体混合器7的出气口用管道连通。为了监控进入光催化反应装置10前的氨气浓度，在光催化反应装置10与气体混合器7之间的连接管道上开设有氨气进气测试口，并在氨气进气测试口上安装有氨气浓度检测仪9。在聚四氟乙烯管右端的密封管套103-3中部加工有出气口，该出气口通过管道与尾气处理装置12的进气口连通，为了监控流出光催化反应装置10后的氨气浓度，在光催化反应装置10与尾气处理装置12之间的连接管道上开设有氨气出气测试口，并在氨气出气测试口上安装有氨气浓度检测仪9。
本实施例的尾气处理装置12是由尾气处理瓶和止回阀11以及连接管道组成，尾气处理瓶的顶盖上开设有进气口和出气口，进气口通过管道与光催化反应装置10连通，出气口上连接有排空管。为了防止水被倒吸，在尾气处理瓶的进气端管道上安装一个止回阀11。其是用水吸收法处理尾气，即是在封闭的尾气处理瓶内盛放自来水，通过管道将光催化反应装置10处理后的气体收集在尾气处理瓶中，利用自来水吸收剩余尾气后排空。
Claims (10)
1.一种半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统，其特征在于包括氨气瓶(2)、空气发生器(1)、气体混合器(7)、光催化反应装置(10)以及尾气处理装置(12)，氨气瓶(2)和空气发生器(1)并列连通在气体混合器(7)的入口端，气体混合器(7)的出口通过管道与光催化反应装置(10)的进气口连通，光催化反应装置(10)的出气口与尾气处理装置(12)连通。
2.根据权利要求1所述的半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统，其特征在于所述光催化反应装置(10)是在不透光的反应箱体顶部设置有光源(101)、反应箱体的两侧上部分别设置有风扇(102)，在反应箱体内腔设置有与光源(101)正对的光催化反应管(103)，光催化反应管(103)水平放置，其入口端与气体混合器(7)连通，出口端与尾气处理装置(12)连通。
3.根据权利要求2所述的半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统，其特征在于：所述风扇(102)的出风中心与光催化反应管(103)的中心轴形成30°～50°夹角。
4.根据权利要求3所述的半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统，其特征在于：所述风扇(102)的出风中心与光催化反应管(103)的中心轴形成45°夹角。
5.根据权利要求4所述的半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统，其特征在于：所述光源(101)与光催化反应管(103)的垂直距离是10～15cm。
6.根据权利要求2所述的半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统，其特征在于所述光催化反应管(103)由管体(103-1)和设置在管体(103-1)内腔的催化剂填充层(103-2)、套装在管体(103-1)两端的密封管套(103-3)以及安装在密封管套(103-3)内的筛网(103-4)组成，密封管套(103-3)是不锈钢管套，在密封管套(103-3)的接口处缠绕生料带。
7.根据权利要求1所述的半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统，其特征在于：所述氨气瓶(2)与气体混合器(7)连接的管道上设置有氨气流量计(4)。
8.根据权利要求1～7任一项所述的半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统，其特征在于在光催化反应装置(10)的入口端和出口端分别开设有氨气进气测试口和氨气出气测试口，在氨气进气测试口和氨气出气测试口上分别设置有氨气浓度检测仪(9)。
9.根据权利要求8所述的半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统，其特征在于：所述空气发生器(1)的出口处设置有空气湿度调节装置，所述空气湿度调节装置是由干洁空气管、湿度调整瓶(3)以及安装在干洁空气管上的干洁空气流量计(6)和安装在湿度调整瓶(3)出口端的加湿空气流量计(5)组成，干洁空气管、湿度调整瓶(3)进气口通过三通接头与空气发生器(1)的出口端连通，干洁空气流量计(6)和加湿空气流量计(5)的出口端分别与气体混合器(7)的入口端连通。
10.根据权利要求9所述的半导体光催化降解禽畜业氨气模拟系统，其特征在于：在光催化反应装置(10)的出气口与尾气处理装置(12)的进气口之间的管道上设置有止回阀(11)。
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