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气体流量,你设置对了吗?

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在环境治理研究中,会有需要气体以流动形式参与反应,主要包括光热催化CO2加氢反应、光热催化甲烷重整反应和光催化气体污染物降解反应等。

在流动相反应过程中,由于反应气体始终处于流动状态,因此,实验反应过程中需要精准调节气体流量稳定参与反应。

目前,泊菲莱科技在售产品中,涉及气体参与的流动相反应装置的主要产品有以下三种: 

1. PLR-PTSR Ⅱ光热催化反应仪,主要适用于流动相气固光热催化反应,如光热催化CO2加氢、光热催化甲烷重整和光热催化CO2还原反应; 

2. PLR-GSPR常压气固相光催化反应系统,主要适用于流动相气体污染降解反应,如光催化NOx的降解、光催化VOCs的降解反应; 

3. PLD-DGCS05多组分动态配气仪,主要适用于多种气体的混合和气体流量的精准控制。

图1. 流动相光催化反应装置.jpg

图1. 流动相光催化反应装置

PLR-PTSR Ⅱ光热催化反应仪PLR-GSPR常压气固相光催化反应系统PLD-DGCS05多组分动态配气仪的流量控制单元均采用质量流量控制器。 

质量流量控制器(Mass Flow Controller,MFC)是一种能够精确测量并控制气体流量的装置,不仅具有质量流量计的测量流量功能,更重要的是,可以根据需要通过流量设定来自动控制气体流量,测量值不需要温度压力补偿。 

质量流量控制器的流量单位一般以sccm(Standard Cubic Centimeter Per Minute)和slm(Standard Liter per Minute)来表示,即每分钟标准毫升或每分钟标准升。 

在不同的使用条件下,指示的流量均为0℃、101.325 kPa下的流量。 

质量流量控制器出厂前会进行标定,一般以N2作为标定气体。然而,在实验过程中,原料气体可能是其他气体,此时,设定流量与真实流量之间会存在偏差,影响实验结果。 

例如实验原料气体为CO2,质量流量控制器标定气体为N2,实验所需流量为100 sccm,若此时设定流量仍旧选择100 sccm,其真实CO2流量则为73.7 sccm,小于实验所需流量。

可通过公式(1)进行设定流量与真实流量的转换:

气体流量,你设置对了吗?.jpg

常见气体校正系数见表1

流动相反应实验中,气体流量的控制表格.jpg

实验前,务必查看质量流量计的标定气体类型,查阅表1,将实验所用流量代入公式(1),计算出设定流量。 

在实验过程中,原料气体为纯气则可使用公式(1)计算,如原料气体为混合气体,则需先借助公式(2)计算出混合气体的校正系数,再代入公式(1)进行计算。

气体流量,你设置对了吗?.jpg

其中C1、C2、C3指混合气体中气体体积百分含量。 

例如:混合气体为20% H2和80% CO2,质量流量控制器标定气体为Ar,实验所需流量200 sccm,实验设定流量计算如下:

气体流量,你设置对了吗?.jpg

设定流量为361.2 sccm。

 注:串联催化反应讲解部分是笔者根据参考文献进行翻译和汇总,笔者水平有限,如有错误,请大家指正!

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