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在環(huán)境治理研究中,,會有需要氣體以流動形式參與反應(yīng),,主要包括光熱催化CO2加氫反應(yīng)、光熱催化甲烷重整反應(yīng)和光催化氣體污染物降解反應(yīng)等,。
在流動相反應(yīng)過程中,,由于反應(yīng)氣體始終處于流動狀態(tài),因此,,實驗反應(yīng)過程中需要精準(zhǔn)調(diào)節(jié)氣體流量穩(wěn)定參與反應(yīng),。
目前,泊菲萊科技在售產(chǎn)品中,,涉及氣體參與的流動相反應(yīng)裝置的主要產(chǎn)品有以下三種:
1. PLR-PTSR Ⅱ光熱催化反應(yīng)儀,,主要適用于流動相氣固光熱催化反應(yīng),如光熱催化CO2加氫,、光熱催化甲烷重整和光熱催化CO2還原反應(yīng),;
2. PLR-GSPR常壓氣固相光催化反應(yīng)系統(tǒng),,主要適用于流動相氣體污染降解反應(yīng),,如光催化NOx的降解、光催化VOCs的降解反應(yīng),;
3. PLD-DGCS05多組分動態(tài)配氣儀,,主要適用于多種氣體的混合和氣體流量的精準(zhǔn)控制。
圖1. 流動相光催化反應(yīng)裝置
PLR-PTSR Ⅱ光熱催化反應(yīng)儀,、PLR-GSPR常壓氣固相光催化反應(yīng)系統(tǒng)和PLD-DGCS05多組分動態(tài)配氣儀的流量控制單元均采用質(zhì)量流量控制器,。
質(zhì)量流量控制器(Mass Flow Controller,MFC)是一種能夠精確測量并控制氣體流量的裝置,,不僅具有質(zhì)量流量計的測量流量功能,,更重要的是,可以根據(jù)需要通過流量設(shè)定來自動控制氣體流量,,測量值不需要溫度壓力補償,。
質(zhì)量流量控制器的流量單位一般以sccm(Standard Cubic Centimeter Per Minute)和slm(Standard Liter per Minute)來表示,即每分鐘標(biāo)準(zhǔn)毫升或每分鐘標(biāo)準(zhǔn)升,。
在不同的使用條件下,,指示的流量均為0℃、101.325 kPa下的流量,。
質(zhì)量流量控制器出廠前會進行標(biāo)定,,一般以N2作為標(biāo)定氣體,。然而,在實驗過程中,,原料氣體可能是其他氣體,,此時,設(shè)定流量與真實流量之間會存在偏差,,影響實驗結(jié)果,。
例如實驗原料氣體為CO2,質(zhì)量流量控制器標(biāo)定氣體為N2,,實驗所需流量為100 sccm,,若此時設(shè)定流量仍舊選擇100 sccm,其真實CO2流量則為73.7 sccm,,小于實驗所需流量,。
可通過公式(1)進行設(shè)定流量與真實流量的轉(zhuǎn)換:
常見氣體校正系數(shù)見表1
實驗前,務(wù)必查看質(zhì)量流量計的標(biāo)定氣體類型,,查閱表1,,將實驗所用流量代入公式(1),計算出設(shè)定流量,。
在實驗過程中,,原料氣體為純氣則可使用公式(1)計算,如原料氣體為混合氣體,,則需先借助公式(2)計算出混合氣體的校正系數(shù),,再代入公式(1)進行計算。
其中C1,、C2、C3指混合氣體中氣體體積百分含量,。
例如:混合氣體為20% H2和80% CO2,,質(zhì)量流量控制器標(biāo)定氣體為Ar,實驗所需流量200 sccm,實驗設(shè)定流量計算如下:
設(shè)定流量為361.2 sccm,。
注:串聯(lián)催化反應(yīng)講解部分是筆者根據(jù)參考文獻(xiàn)進行翻譯和匯總,筆者水平有限,,如有錯誤,,請大家指正!