本发明属于甲醛催化氧化处理，具体涉及一种用于评价甲醛氧化催化剂催化性能的装置。
背景技术：
1、工业生产过程是产生甲醛废气的主要来源之一，如化工、印刷、涂装等行业。这些甲醛废气如果未经处理直接排放到大气中，会严重损害人的神经，长时间待在这样的环境里面可能会致癌，随着国家对环境保护的日益重视，对有机废气处理后排放标准越来越高。而甲醛催化氧化技术是一种常见的甲醛净化技术，利用催化剂将甲醛迅速分解为无害的二氧化碳和水，避免了二次污染的问题。甲醛催化氧化技术因其高效、无二次污染、适用广泛等特点，被广泛应用于改善室内空气质量和处理工业排放中的甲醛污染问题。
2、而甲醛催化剂在研发过程中需要根据催化性能对催化剂的组分、工艺参数进行精细的调控，从而制备高性能、低成本的甲醛催化剂。甲醛催化剂的研发过程涉及频繁的催化性能评价实验，因此研制一种用于评价甲醛氧化催化剂催化性能的装置对甲醛废气净化技术的发展具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于评价甲醛氧化催化剂催化性能的装置，能够实现方便快捷、准确地评价甲醛催化剂的催化性能，便于甲醛催化剂研发的推进。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种用于评价甲醛氧化催化剂催化性能的装置，包括供气单元、气体生成单元、甲醛反应单元；
4、气体生成单元包括水蒸气生成模块、甲醛气体生成模块；
5、水蒸气生成模块包括第一水浴锅、水蒸气生成管；水蒸气生成管为密封管状且其下端浸浴在第一水浴锅内，水蒸气生成管内装有蒸馏水，水蒸气生成管上端贯通连接有第一进口导管，第一进口导管的下端浸没在水蒸气生成管内蒸馏水液面下方，水蒸气生成管顶部还设置有第一出口导管和压力传感器；
6、甲醛气体生成模块包括第二水浴锅、甲醛生成管；甲醛生成管密封管状且其下端浸浴在第二水浴锅内，甲醛生成管内侧底部设有多聚甲醛粉末床层，甲醛生成管设置有从顶部贯穿进入的第二进口导管，第二进口导管下端为锥形口并伸入多聚甲醛粉末床层内部，甲醛生成管顶部还设置用于甲醛气体引出的第二出口导管；
7、供气单元包括氧气瓶、氮气瓶、三通阀及四通阀，氧气瓶通过第一管与四通阀一端连接，第一管上设有氧气总阀和第一流量计，氮气瓶通过第二管与三通阀一端连接，第二管上设置有氮气总阀，三通阀另外两端分别设有第三管和第四管，第三管上设置有第二流量计，第三管另一端与第一进口导管连接，第四管上设置有第三流量计，第三管另一端与第二进口导管连接，四通阀其余三端分别连接有第四管、第五管及第六管，第四管另一端与第一出口导管上端连接，第四管上设有供给阀门，第五管另一端与第二出口导管上端连接，第六管与甲醛反应单元连接；
8、甲醛反应单元包括第一反应三通换向阀、管式加热炉、反应管；管式加热炉内部设有圆柱形的空腔，空腔内设置有加热丝和第四温度传感器，反应管包括反应进口管和反应出口管，反应进口管和反应出口管形成u型的反应管，反应管的下半部分位于管式加热炉的空腔内，反应管的u型底部为缩小变径，反应进口管侧底部设置有石英棉床层，石英棉床层上设置有催化材料床层，反应进口管内设置有套管，套管内部设有第三温度传感器，套管及第三温度传感器的下端均位于催化材料床层内部，第一反应三通换向阀通过第十管连接于反应进口管上端，第一反应三通换向阀另一端与第六管贯通连接；
9、甲醛反应单元连接有色谱检测单元，色谱检测单元用于检测催化燃烧后的尾气成分，色谱单元上连接有用于排出废气的排空单元；
10、色谱检测单元包括色谱仪，色谱仪上设有进气端和出气端，进气端与反应出口管之间通过第七管连接，第七管为断开的两段，两段第七管之间通过第三反应三通换向阀连接，第一第一反应三通换向阀远离第六管及反应进口管的一端连接有第八管，第八管上端连接有第二反应三通换向阀，第二反应三通换向阀通过第九管与第三反应三通换向阀远离第七管端连接，出气端连接有排气三通管，排气三通管的另外两端分别于第二反应三通换向阀、排空单元连接；
11、排气单元包括皂膜流量管，其上部及下部分别设置有排空口、皂液球囊，皂液球囊内装有皂化液，皂膜流量管的管壁上设置有体积刻度，皂膜流量管的下部侧壁上设置有皂膜流量管进气口，排气三通管连接排空单元的一端与皂膜流量管进气口连接；
12、第一出口导管连接的第四管上缠绕有第一管路伴热带，第二出孔导管连接的第五管上缠绕有第二管路伴热带，四通阀与甲醛反应单元之间的第六管上缠绕有第三管路伴热带，反应出口管连接的第七管上缠绕有第四管路伴热带，第三管路伴热带和第四管路伴热带上分别设置有第一温度传感器和第二温度传感器；
13、水蒸气生成模块(21)的水蒸气相对湿度rh计算公式为:
14、
15、其中c1是饱和蒸汽被稀释后的绝对湿度，ct是在标准大气压、温度为t条件下水蒸汽生成管内气体的绝对湿度，p0为标准大气压，p(t)为温度为t时水的理论饱和蒸汽压，p为水蒸气发生管内气体的绝对压力；q1＝为进入水蒸气生成管的氮气流量，q2为氧气流量，q3为进入甲醛生成管的氮气流量；压力单位为pa，流量单位为ml/min；
16、四通阀所供给甲醛反应单元的混合气体中甲醛浓度r的计算公式为：
17、
18、其中q标为本装置标定工况下产生的甲醛混合气的流量，测得q标＝50ml/min；本装置标定工况为q1＝12.5ml/min，q2＝12.5ml/min，q3＝12.5ml/min，第一水浴锅温度为35℃，p(t)取35℃水的理论饱和蒸气压5.6267pa；r标为本装置标定工况下混合气中甲醛浓度，t为第二水浴锅温度，其实验拟合公式为r标＝23.3063t-549.9471，单位为ppm；△q1为进入水蒸气生成管的氮气流量相对于标定工况的变量，△q2为氧气流量相对于标定工况的变量。
19、本发明的有益效果：
20、1、本申请中甲醛生成模块利用水浴的方式实现多聚甲醛粉末床层的稳定温度控制，通过第二进口导管的锥形出口结构将氮气通入多聚甲醛粉末床层，实现了稳定浓度甲醛气体的供给；水蒸气生成模块利用水浴和氮气鼓泡的方式获得水蒸气供给，进而实现装置干式甲醛和湿式甲醛两种模式催化性能评价，本申请可以通过甲醛浓度的精确调控，进而以低成本获取稳定组分的甲醛混合气，可以高效便捷地评价催化剂的湿式及干式甲醛催化氧化性能，有利于提高催化剂的开发效率；
21、2、本装置单次多聚甲醛粉末填料可满足至少4个月的150ppm浓度甲醛气体的实验需求，具有成本低、反应气供应稳定的优点；
22、3、本申请在生成的水蒸气、甲醛气体及混合气体的管路上设置第一管路伴热带、第二管路伴热带、第三管路伴热带及第四管路伴热带，避免生成气体的冷凝问题，确保混合气各组分的稳定性。
1.一种用于评价甲醛氧化催化剂催化性能的装置，其特征在于，包括供气单元(1)、气体生成单元(2)、甲醛反应单元(3)；
2.根据权利要求1所述的用于评价甲醛氧化催化剂催化性能的装置，其特征在于，色谱检测单元(4)包括色谱仪(44)，色谱仪(44)上设有进气端(43)和出气端(45)，进气端(43)与反应出口管(354)之间通过第七管连接，第七管为断开的两段，两段第七管之间通过第三反应三通换向阀(42)连接，第一第一反应三通换向阀(32)远离第六管及反应进口管(355)的一端连接有第八管，第八管上端连接有第二反应三通换向阀(41)，第二反应三通换向阀(41)通过第九管与第三反应三通换向阀(42)远离第七管端连接，出气端(45)连接有排气三通管(46)，排气三通管(46)的另外两端分别于第二反应三通换向阀(41)、排空单元(5)连接。
3.根据权利要求2所述的用于评价甲醛氧化催化剂催化性能的装置，其特征在于，排气单元包括皂膜流量管(52)，其上部及下部分别设置有排空口(51)、皂液球囊(53)，皂液球囊(53)内装有皂化液(531)，皂膜流量管(52)的管壁上设置有体积刻度，皂膜流量管(52)的下部侧壁上设置有皂膜流量管进气口(54)，排气三通管(46)连接排空单元(5)的一端与皂膜流量管进气口(54)连接。
4.根据权利要求3所述的用于评价甲醛氧化催化剂催化性能的装置，其特征在于，第一出口导管(215)连接的第四管上缠绕有第一管路伴热带(2151)，第二出孔导管连接的第五管上缠绕有第二管路伴热带(2251)，四通阀(13)与甲醛反应单元(3)之间的第六管上缠绕有第三管路伴热带(31)，反应出口管(354)连接的第七管上缠绕有第四管路伴热带(36)，第三管路伴热带(31)和第四管路伴热带(36)上分别设置有第一温度传感器t1和第二温度传感器t2。
5.根据权利要求1-4任一所述的用于评价甲醛氧化催化剂催化性能的装置，其特征在于，水蒸气生成模块(21)的水蒸气相对湿度rh计算公式为:
6.根据权利要求1-4任一所述的用于评价甲醛氧化催化剂催化性能的装置，其特征在于，四通阀(13)所供给甲醛反应单元(3)的混合气体中甲醛浓度r的计算公式为：
