一种新型检测吸附剂性能的实验方法

技术领域

本发明涉及吸附剂性能研究设备领域，尤其涉及一种新型检测吸附剂性能的实验方法。

背景技术

环保绝缘气体C4F7N、C5F10O、C6F12O长期运行在绝缘设备中时会因高温、击穿、局部放电等因素分解成一些有毒气体，这些分解产物对长期从事电力行业的工作人员造成健康危害，处理环保绝缘气体的分解产物是目前急需要解决的一个热点问题。将吸附剂放置在中低压开关柜中对分解出的有毒气体进行吸附是一种比较合理的处理方式，但现在的寻找吸附物较为人为主观认定，不能科学地证明吸附物有效。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本专利设置了一种新型检测吸附剂性能的实验方法，该方法能够将恒温条件下测量出的数据拟合成一条吸附恒温线，通过吸附恒温线可以对吸附剂的吸附性能进行客观的评估；实验不需要考虑吸附剂与吸附质的实际需要就能够进行吸附实验，大大简化了试验流程，使得更方便地寻找一种或多种适合实际电气设备工作环境和对分解产物吸附性能优异的吸附材料。

为了实现上述目的，本发明为一种新型检测吸附剂性能的实验方法，该新型检测吸附剂性能的实验装置包括以下步骤：

对实验气罐内壁和吸附剂托盘进行擦拭；

将吸附剂放置在吸附剂托盘处，并使得连接吸附剂托盘的石英弹簧受力平衡；

将实验气罐抽真空，并检测所述实验气罐的气密性；

加热棒通电对吸附剂进行热处理同时用真空泵进行抽真空；

关闭真空泵，并通过温度调节系统使得加热棒对吸附剂保持一个恒定值并记录灵敏气压表初始值和拉力传感器的初始值；

将实验气体通入实验气罐内；

静置一段时间后记录灵敏气压表的示数和拉力传感器的示数；

通过气态物理方程和物质的量求解方程求出气体吸附量，判断吸附剂的吸附性能。

作为本发明的一种优选技术方案，所述对外壳内壁和吸附剂托盘进行擦拭其中还包括：

用无水乙醇对实验气罐内壁和吸附剂托盘进行擦拭，去除所述实验气罐内壁和所述吸附剂托盘表面上残留的杂质。

作为本发明的一种优选技术方案，所述将吸附剂放置在吸附剂托盘处，并使得连接吸附剂托盘的石英弹簧受力平衡其中还包括：

待所述实验气罐内部自然风干后将吸附剂放入所述吸附剂托盘的正中心，使得与所述吸附剂托盘相连的四根石英弹簧受力平衡。

作为本发明的一种优选技术方案，所述将实验气罐抽真空，并检测所述实验气罐的气密性其中还包括：

关闭实验气罐进气口阀门，用真空泵将气室抽到一个负压状态，静至一段时间后观察灵敏气压表示数有无变化，若无变化说明装置的气密性良好可以进行下一步操作，若有变化说明实验气罐存在漏气，需要对漏气部分进行排查，直至实验气罐不存在漏气为止。

作为本发明的一种优选技术方案，所述加热棒通电对吸附剂进行热处理同时用真空泵进行抽真空其中还包括：

加热棒通电对吸附剂进行热处理，加热温度的设定参考吸附质气体脱附温度、吸附剂结构变化温度和气体分解温度，同时用真空泵对气室进行抽真空，对吸附剂进行脱附处理。

作为本发明的一种优选技术方案，所述关闭真空泵，并通过温度调节系统使得加热棒对吸附剂保持一个恒定值并记录灵敏气压表初始值和拉力传感器的初始值其中还包括：

脱附完成后使用温度调节装置让吸附剂的温度处于一个恒定值，记录灵敏气压表的初始值P0和拉力传感器的初始值F0。

作为本发明的一种优选技术方案，所述将实验气体通入实验气罐内还包括：

将被吸附的气体从吸附质进气孔中通入实验气罐内，对于孔径较小的吸附剂通过吸附质进气口的阀门改变气体流量使其缓慢进入实验气罐中。

作为本发明的一种优选技术方案，所述静置一段时间后记录灵敏气压表的示数和拉力传感器的示数其中还包括：

静置一段时间后记录灵敏气压表的示数为Pi，拉力传感器的示数为Fi，若在孔径较小的吸附质中进行吸附时则在坐标轴中记录下(ΔP，Pi)(ΔP为吸附平衡前后灵敏气压表的变化)，通过改变气室中气体的浓度从而改变实验气罐中的气压，可以绘制不同的坐标，将所有的坐标拟合后绘制出容量法的吸附等温线。若在孔径较大的吸附质中进行吸附时则在坐标轴中记录下(ΔF，Pi)(ΔF为吸附平衡前后拉力传感器示数的变化)，通过改变实验气罐中气体的浓度从而改变气室中的气压，可以绘制不同的坐标，将所有的坐标拟合后绘制出重量法的吸附等温线。

作为本发明的一种优选技术方案，所述通过气态物理方程和物质的量求解方程求出气体吸附量，判断吸附剂的吸附性能其中还包括：

通过气态物理方程和物质的量求解方程将ΔP和ΔF转化为气体吸附量q，以气压为自变量吸附剂吸收气体的量为因变量绘制出吸附等温线q＝f(P)∣T＝n，通过吸附等温线判断不同吸附剂的吸附性能。

综上所述，由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：该方法能够将恒温条件下测量出的数据拟合成一条吸附恒温线，通过吸附恒温线可以对吸附剂的吸附性能进行客观的评估；实验不需要考虑吸附剂与吸附质的实际需要就能够进行吸附实验，大大简化了试验流程，使得更方便地寻找一种或多种适合实际电气设备工作环境和对分解产物吸附性能优异的吸附材料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明的新型检测吸附剂性能的实验方法的流程示意图；

图2是本发明的新型检测吸附剂性能的装置的结构示意图；

图3是本发明的实验气罐的结构示意图；

图4是本发明的吸附剂托盘的结构示意图；

图5是本发明的温度控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以使直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以使直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本发明的实施例作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例的特征可以相互组合。

请参阅图1至图5，图1示出的本发明的新型检测吸附剂性能的实验方法的流程示意图；图2示出的本发明的新型检测吸附剂性能的装置的结构示意图；图3示出的本发明的实验气罐的结构示意图；图4示出的本发明的吸附剂托盘的结构示意图；图5示出的本发明的温度控制装置的结构示意图。

具体的，本实验新型实施例所示的新型检测吸附剂性能的实验方法包括一种新型检测吸附剂性能的实验装置，该新型检测吸附剂性能的实验装置包括实验气罐1和温度控制装置2；

所述实验气罐1包括灵敏气压表11、重量感应装置12和加热棒13；所述灵敏气压表11设置在所述实验气罐1的上表面且伸入所述实验气罐1内；所述重量感应装置12设置在所述实验气罐1内的中部；所述加热棒13设置在所述实验气罐1内的底部；

所述温度控制装置2包括自动控制装置21和继电装置22；所述自动控制装置21与继电装置22电连接，所述继电装置22通过电压输出端口与所述加热棒13电连接。

通过自动控制装置21与加热棒13的结合，使得装置能提供一个恒温的环境，通过设置灵敏气压表11，当实验中的吸附剂孔径小，吸附质气体浓度低时采用容量法测量气室中被吸附气体的体积，进而测出被吸附气体的量；所述重量感应装置12，当实验中吸附剂孔径大，吸附质气体浓度高时采用重量法对被吸附气体的质量进行检测，进而测出被吸附气体的量；因此该装置不需要考虑吸附剂与吸附质的实际需要就能够进行吸附实验，大大简化了试验流程。

进一步的，通过设置自动控制装置21、继电装置22和加热棒13，自动控制装置21对继电装置22，使得装置能提供一个恒温的实验条件；通过设置灵敏气压表11，当实验中的吸附剂孔径小，吸附质气体浓度低时采用容量法测量气室中被吸附气体的体积，进而测出被吸附气体的量；通过设置重量感应装置12，当实验中吸附剂孔径大，吸附质气体浓度高时采用重量法对被吸附气体的质量进行检测，进而测出被吸附气体的量。

具体的，所述实验气罐1还包括外壳14和盖体15；

所述盖体15设置在所述外壳14的上表面且通过螺栓连接固定；所述灵敏气压表11穿过所述盖体15伸入所述外壳14与所述盖体15之间形成的密闭腔体内；所述加热棒13设置在所述密闭腔体内。

进一步的，外壳14和盖体15由不锈钢制作而成，由外壳14和盖体15制作而成的实验气罐1，最大可承受0.5MPa气压。

具体的，所述盖体15还包括所述吸附质进气口16和真空泵接口17，所述吸附质进气口16和所述真空泵接口17分别设置在所述灵敏气压表11的左右两端，所述吸附质进气口16和所述真空泵接口17设置在所述盖体15处且穿过所述盖板伸入所述密闭腔体内。

进一步的，吸附质进气口16可以根据不同实验需求连接存有不同种类气体的蓄气瓶，吸附质进气口16将吸附质气体导入实验气罐1，根据不同吸附剂改变进气口阀进而改变气体通入气罐的流速。

进一步的，真空泵接口17与真空泵连接，用于抽离吸附剂中脱附的水蒸气和杂质气体，使得装置内部不存在杂质，有利于实验所得数据更具代表性。

具体的，所述重量感应装置12包括拉力传感器18、若干石英弹簧19和吸附剂托盘31；

所述拉力传感器18设置在所述外壳14的外表面，所述吸附剂托盘31设置在所述密闭腔体内，所述拉力传感器18基于所述石英弹簧19与所述吸附剂托盘31连接。

进一步的，吸附剂托盘31使用不锈钢丝编制成托盘底部，将吸附剂支撑在气室中，使其与吸附质气体充分接触。

进一步的，石英弹簧19的数量为4个，且绕着吸附剂托盘31的中心360°均分4处设置。

具体的，所述温度控制装置2还包括手动调压装置23和交流电源接口24；

所述手动调压装置23和所述交流电源接口24分别与所述继电装置22电连接。

进一步的，通过设置手动调压装置23，使用者可以直接控制装置内的温度，满足实验的需求。

具体的，所述实验气罐1还包括温度传感器32，所述温度传感器32设置在所述吸附剂托盘31的上方。

进一步的，通过设置温度传感器32于吸附剂托盘31的上方，使得温度传感器32感应的温度即为放在吸附剂托盘31上的吸附剂当前的温度。

具体的，所述温度控制装置2还包括温度负反馈装置25，所述温度负反馈装置25的输入端与所述温度传感器32电连接；所述温度负反馈装置25的输出端与所述自动控制装置21电连接。

进一步的，温度传感器32具有监控吸附剂温度，温度传感器32将温度信号输入温度负反馈装置25，温度负反馈装置25对自动控制装置21做出反馈，然后自动控制装置21对输入加热棒13的电流大小进行调节，进而对密封腔体温度进行调节。

具体的，通过自动控制装置21与加热棒13的结合，使得装置能提供一个恒温的环境，通过设置灵敏气压表11，当实验中的吸附剂孔径小，吸附质气体浓度低时采用容量法测量气室中被吸附气体的体积，进而测出被吸附气体的量；所述重量感应装置12，当实验中吸附剂孔径大，吸附质气体浓度高时采用重量法对被吸附气体的质量进行检测，进而测出被吸附气体的量；因此该装置不需要考虑吸附剂与吸附质的实际需要就能够进行吸附实验，大大简化了试验流程。

具体的，一种新型检测吸附剂性能的实验方法包括以下步骤：

对实验气罐1内壁和吸附剂托盘31进行擦拭100；

将吸附剂放置在吸附剂托盘31处，并使得连接吸附剂托盘31的石英弹簧19受力平衡110；

将实验气罐1抽真空，并检测所述实验气罐1的气密性120；

加热棒13通电对吸附剂进行热处理同时用真空泵进行抽真空130；

关闭真空泵，并通过温度调节系统使得加热棒13对吸附剂保持一个恒定值并记录灵敏气压表11初始值和拉力传感器18的初始值140；

将实验气体通入实验气罐1内150；

静置一段时间后记录灵敏气压表11的示数和拉力传感器18的示数160；

通过气态物理方程和物质的量求解方程求出气体吸附量，判断吸附剂的吸附性能170。

具体的，所述对外壳14内壁和吸附剂托盘31进行擦拭100其中还包括：

用无水乙醇对实验气罐1内壁和吸附剂托盘31进行擦拭，去除所述实验气罐1内壁和所述吸附剂托盘31表面上残留的杂质。

具体的，所述将吸附剂放置在吸附剂托盘31处，并使得连接吸附剂托盘31的石英弹簧19受力平衡110其中还包括：

待所述实验气罐1内部自然风干后将吸附剂放入所述吸附剂托盘31的正中心，使得与所述吸附剂托盘31相连的四根石英弹簧19受力平衡。

具体的，所述将实验气罐1抽真空，并检测所述实验气罐1的气密性120其中还包括：

关闭实验气罐1吸附质进气口16，用真空泵将气室抽到一个负压状态，静至一段时间后观察灵敏气压表11示数有无变化，若无变化说明装置的气密性良好可以进行下一步操作，若有变化说明实验气罐1存在漏气，需要对漏气部分进行排查，直至实验气罐1不存在漏气为止。

具体的，所述加热棒13通电对吸附剂进行热处理同时用真空泵进行抽真空130其中还包括：

加热棒13通电对吸附剂进行热处理，加热温度的设定参考吸附质气体脱附温度、吸附剂结构变化温度和气体分解温度，同时用真空泵对气室进行抽真空，对吸附剂进行脱附处理

具体的，所述关闭真空泵，并通过温度调节系统使得加热棒13对吸附剂保持一个恒定值并记录灵敏气压表11初始值和拉力传感器18的初始值140其中还包括：

脱附完成后使用温度调节装置让吸附剂的温度处于一个恒定值，记录灵敏气压表11的初始值P0和拉力传感器18的初始值F0；

具体的，所述将实验气体通入实验气罐1内150还包括：

将被吸附的气体从吸附质进气孔中通入实验气罐1内，对于孔径较小的吸附剂通过吸附质进气口16的阀门改变气体流量使其缓慢进入实验气罐1中

具体的，所述静置一段时间后记录灵敏气压表11的示数和拉力传感器18的示数160其中还包括：

静置一段时间后记录灵敏气压表11的示数为Pi，拉力传感器18的示数为Fi，若在孔径较小的吸附质中进行吸附时则在坐标轴中记录下(ΔP，Pi)(ΔP为吸附平衡前后灵敏气压表11的变化)，通过改变气室中气体的浓度从而改变实验气罐1中的气压，可以绘制不同的坐标，将所有的坐标拟合后绘制出容量法的吸附等温线。若在孔径较大的吸附质中进行吸附时则在坐标轴中记录下(ΔF，Pi)(ΔF为吸附平衡前后拉力传感器18示数的变化)，通过改变实验气罐1中气体的浓度从而改变气室中的气压，可以绘制不同的坐标，将所有的坐标拟合后绘制出重量法的吸附等温线

具体的，所述通过气态物理方程和物质的量求解方程求出气体吸附量，判断吸附剂的吸附性能其中还包括：

通过气态物理方程和物质的量求解方程将ΔP和ΔF转化为气体吸附量q，以气压为自变量吸附剂吸收气体的量为因变量绘制出吸附等温线q＝f(P)∣T＝n，通过吸附等温线判断不同吸附剂的吸附性能。

本发明，该方法能够将恒温条件下测量出的数据拟合成一条吸附恒温线，通过吸附恒温线可以对吸附剂的吸附性能进行客观的评估；实验不需要考虑吸附剂与吸附质的实际需要就能够进行吸附实验，大大简化了试验流程，使得更方便地寻找一种或多种适合实际电气设备工作环境和对分解产物吸附性能优异的吸附材料。

以上对本发明的实施例所提供的一种新型检测吸附剂性能的实验装置进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。