零价铁合成及还原反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种零价铁合成及还原反应器装置。本实用新型专利技术的零价铁合成及还原反应器，包括：反应器主体，反应液滴加装置、温度测量装置、进气装置、排气装置和液体取样装置，该反应液滴加装置、温度测量装置、进气装置、排气装置设置在反应器主体上端，该液体取样装置设置在反应器主体下端，该反应器主体为密封结构。本实用新型专利技术是一种适用于高效纳米零价铁合成及毒害污染物还原反应的装置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种零价铁合成及还原反应器装置，特别应用在纳米材料合成以及污水处理
，是一种适用于纳米零价铁合成及难生物降解毒害污染物的还原转化反应和研究的零价铁反应器。
技术介绍
纳米零价铁是一种环境友好型强还原剂，具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点。近年来，纳米零价铁技术在解决有机物污染、重金属污染和地下水污染修复等一系列环境问题上表现出优越的性能，特别是纳米零价铁在处理具有高生物积累性和生物毒性，且常规水处理技术难以有效降解的有机废水方面显示了良好的应用前景。纳米零价铁反应通常在常温常压下进行，具有能量消耗低、对污染物的降解效率高、无选择性、可同时降解多种污染物等特点，因此纳米零价铁还原技术将是一种极具应用前景的环境治理手段。近年来,关于纳米零价铁的合成制备、修饰及应用的研究越来越多，然而，纳米零价铁的还原活性很强，化学性质不稳定，易发生团聚、易被氧化而失去活性，在纳米零价铁的各种研究过程中，对于体系反应条件的控制就显得至关重要。目前在纳米零价铁的研究过程中对反应条件的控制方面仍存在着一些局限，现有研究报道表明，纳米零价铁无论是在合成制备，修饰研究还是在对污染物的还原转化过程中，为了保证纳米零价铁的活性，整个反应过程通常是使用圆底烧瓶或三角瓶等常规玻璃仪器在厌氧手套箱设备中操作完成。这样一方面要大量消耗氮气来降低体系中氧气浓度，同时加料、取样等操作过程及体系的实验条件非常不易控制。为了同时兼顾纳米零价铁的合成、修饰以及还原转化研究，有必要针对以上不足之处，设计出一种即能控制反应器内环境，同时又方便实验操作的新型反应器。反应器的设计首先要解决的问题是既要能够有效控制反应器中氧气的含量，减少氮气等惰性气体的消耗量，又要提高加样、取样的可操作性，同时具有加工简单、安全可靠等优点，为纳米零价铁在环境修复中的推广和应用提供更为丰富的理论基础。
技术实现思路
为了解决现有纳米零价铁在合成、修饰及应用研究过程中的不足，本技术的主要目的在于可以有效控制纳米零价铁研究过程中氮气消耗量以及提高反应器可操作性，提出一种可以有效降低反应器中氧气含量的同时，尽可能降低氮气的使用量，大大提高纳米零价铁实验操作过程可控性的反应器装置，以便全面考察及调整各种合成及降解过程参数。本技术目的通过下述技术方案实现:一种零价铁合成及还原反应器，包括:反应器主体，反应液滴加装置、温度测量装置、进气装置、排气装置和液体取样装置，该反应液滴加装置、温度测量装置、进气装置、排气装置设置在反应器主体上端，该液体取样装置设置在反应器主体下端，该反应器主体为密封结构。其中，所述的反应器主体是上下分体结构，其中上部分为密封上盖，下部分为反应室，二者通过紧固连接装置连接并箍紧密封。优选的，为提高密封上盖和反应室密封效果，所述的密封上盖和反应室的接触面边缘为磨砂面。其中，所述的密封上盖上设置有用于安装反应液滴加装置的标准接口、用于安装进气装置的标准接口、用于安装排气装置的标准接口以及用于安装温度测量装置的标准接口，该反应液滴加装置、温度测量装置、进气装置、排气装置通过对应标准接口安装于密封盖上，所述的反应室的底部安装设有液体取样装置。其中，所述的反应液滴加装置是具有刻度的漏斗，且该漏斗下端设有流量调节阀门；通过调节流量调节阀门来调节滴加反应液的速度，漏斗上的刻度是用于测量加入量。优选的，所述的漏斗上端开口通过磨口盖密封，打开磨口盖即可往漏斗添加反应液。其中，所述的温度测量装置是含套管的具塞温度计，该具塞温度计底部浸入反应室液面以下。优选的，所述的具塞温度的计量程为0-100 °c。其中，所述的进气装置是一气体管道接口和向下延伸的通气管，该气体管道接口上设有调节阀门，通过控制调节阀门的流量大小来控制曝气量。优选的，所述的通气管的出气管口位于反应室内液面以下，距反应室底部2-3 cm。其中，所述的排气装置是气嘴型结构，并配有橡胶垫圈的螺纹上盖密封，以便于气体置换时空气和氮气的排气及反应过程中气体样品的取样。优选的，所述的排气装置是2个。其中，所述的液体取样装置是具有阀门的出液龙头。本技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:本技术是一种适用于高效纳米零价铁合成和还原反应的装置。该零价铁合成及还原反应器不仅适用于纳米零价铁材料的合成制备，也能够用于纳米零价铁的各种修饰研究，还可以还原转化水体中的各种有机物和重金属等。本零价铁合成及还原反应器不仅能够有效置换反应器内的空气来降低氧气的含量，随时加料和取样，又能便于调控纳米零价铁材料在合成、修饰和还原反应过程中的各种影响参数。本技术的反应器由于在反应器中采用气体置换和密封装置，使得纳米零价铁在合成和还原转化污染物的过程中有效避免与氧气接触，进而避免纳米零价铁的自身氧化所导致的活性降低和损失。同时，反应器内可以持续通入氮气，氮气不断通入反应器内不仅可以排除内部的氧气，同时在反应液面以下形成的气泡还具有一定的强化混合作用，提高纳米零价铁合成和还原转化污染物的效率。附图说明图1为实施例的零价铁合成及还原反应器的整体结构示意图。图2为实施例中反应器主体中密封上盖的俯视图。具体实施方式现结合附图和优选的实施方式对本技术进一步说明。如图1所示，一实施例的零价铁合成及还原反应器，包括密封上盖4和反应室6组成的反应器主体；密封上盖4上安装有反应液滴加装置，反应液滴加装置包括带刻度的反应液滴加漏斗I以及用来密封漏斗I的上端开口的磨口盖8和流量控制阀门9A ;密封上盖4上还设有出气系统兼气体取样口 2A和2B的排气装置及磨口温度计套管3和内置的温度计7的具塞温度计的温度测量装置，该温度计7的计量程为0-100 V ;密封上盖4上还设有通氮气的气体管道接口 10和曝气的通气管12组成的进气装置，该气体管道接口 10上设有进气流量的调节阀门9B。密封上盖4和反应室6接触面边缘为磨砂面的磨口沿11，密封上盖4和反应室6通过连接不锈钢的紧固装置5A和5B进行连接并箍紧密封。反应室的底部安装设有液体取样装置13，该液体取样装置13是一出液龙头，龙头上设有取样流量控制阀门9C。如图2所示，实施例的零价铁合成及还原反应器的密封上盖4，包括温度计套管标准接口 14，反应液滴加漏斗标准接口 15和氮气进口标准接口 16，上述三类标准接口位于密封上盖4上呈直线排列，出气系统兼气体取样口 2A和2B位于上述三类接口的同一侧。反应液滴加装置、温度测量装置、进气装置分别通过标准接口 15、标准接口 14、标准接口 16安装于密封上盖4上。再次参阅图1所示，零价铁合成及还原反应器的反应室6和密封上盖4优选采用的是派克玻璃材质的圆筒形容器，反应器的体积为I 3 L。密封上盖4中部安装有反应液滴加漏斗I用于加料，并通过磨口盖8密封，通过旋转流量调节阀门9A，可以调节分液漏斗滴加反应液的速度，进而控制反应速度。密封上盖4的漏斗I相邻设置有氮气进气的气体管道接口 10，通过控制流量调节阀门9B的大小，控制曝气量。密封上盖4和反应室6的通过自身的磨口沿11进行磨合密封，并通过不锈钢的紧固装置5A和5B将上盖4和反应室6进行连接箍紧。反应室6下部的液体取样装置13和流量控制阀门9C能更好的实现液体的随时取样分析。下面通过4个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种零价铁合成及还原反应器，包括：反应器主体，反应液滴加装置、温度测量装置、进气装置、排气装置和液体取样装置，该反应液滴加装置、温度测量装置、进气装置、排气装置设置在反应器主体上端，该液体取样装置设置在反应器主体下端，该反应器主体为密封结构。

【技术特征摘要】
1.一种零价铁合成及还原反应器，包括:反应器主体，反应液滴加装置、温度测量装置、进气装置、排气装置和液体取样装置，该反应液滴加装置、温度测量装置、进气装置、排气装置设置在反应器主体上端，该液体取样装置设置在反应器主体下端，该反应器主体为密封结构。2.根据权利要求1所述的零价铁合成及还原反应器，其特征在于:所述的反应器主体是上下分体结构，其中上部分为密封上盖，下部分为反应室，二者通过紧固连接装置连接并箍紧密封。3.根据权利要求2所述的零价铁合成及还原反应器，其特征在于:所述的密封上盖和反应室的接触面边缘为磨砂面。4.根据权利要求2或3所述的零价铁合成及还原反应器，其特征在于:所述的密封上盖上设置有用于安装反应液滴加装置的标准接口、用于安装进气装置的标准接口、用于安装排气装置的标准接口以及用于安装温度测量装置的标准接口，该反应液滴加装置、温度测量装置、进气装置、排气装置通过对应标准接口安装于密封盖上，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙蕾，万顺刚，罗文邃，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：实用新型
国别省市：