(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210995555.9 (22)申请日 2022.08.19 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115078333 A (43)申请公布日 2022.09.20 (73)专利权人 中国气象科 学研究院 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街 46号 (72)发明人 吴玲燕　车慧正　张根　孙俊英　 王郁　 (74)专利代理 机构 北京中知星原知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11868 专利代理师 艾变开 (51)Int.Cl. G01N 21/65(2006.01)G01N 21/01(2006.01) G01N 33/00(2006.01) (56)对比文件 CN 109596482 A,2019.04.09 WO 2010090257 A1,2010.08.12 CN 105891094 A,2016.08.24 CN 10934249 2 A,2019.02.15 CN 209878413 U,2019.12.31 JP 2001249140 A,20 01.09.14 马金珠.大气非均相反应及其环境效应. 《环 境化学》 .201 1,第30卷(第1期),98-1 12. 审查员 王鹤迪 (54)发明名称 大气中气液非均相反应的模拟装置、 检测系 统及检测方法 (57)摘要 本发明涉及大气中气液非均相反应的模拟 装置、 检测系统及检测方法。 气液非均相反应的 模拟装置包括瓶体、 盖体和光照设备。 检测系统 包括所述的大气中气液非均相反应的模拟装置、 气体检测子系统和液体检测子系统。 本发明的方 案能够兼顾气 ‑液相反应过程和液相反应过程； 使得反应模拟接近实际大气环 境， 可控温和模拟 太阳光照； 还 可以实时在线监测气相与液相体系 的成分变化， 实现低浓度 产物的检测。 权利要求书3页 说明书7页 附图6页 CN 115078333 B 2022.10.25 CN 115078333 B 1.大气中气液非均相反应的模拟装置， 其特 征在于， 包括： 瓶体 （110） ， 所述瓶体 （110） 包括液体反应腔 （116） 、 位于液体反应腔 （116） 下方的瓶底 （114） 、 设置在瓶体 （110） 一侧的液体入口 （111） 、 设置在瓶体 （110） 另一侧的液体出口 （112） 、 设置在所述液体反应腔 （116） 和所述瓶底 （114） 之间的液体循环腔 （115） 、 以及设置 在瓶体 （110） 侧边的上翘的气体出口管 （113） ， 其中所述液体入口 （111） 通过所述液体循环 腔 （115） 连通至所述液体出口 （1 12） ， 所述气体出口管 （1 13） 连通至所述液体反应腔 （1 16） ； 盖体 （120） ， 所述盖体 （120） 包括气体入口管 （121） 、 液体出口管 （122） 以及设置在所述 气体入口管 （121） 与所述液体出口管 （122） 之间的液体 回流管 （123） ， 其中， 所述盖体 （120） 与所述瓶体 （110） 能够分离地连接， 在所述盖体 （120） 与所述瓶体 （110） 连接时， 气体入口管 （121） 输入反应气体， 所述气体入口管 （121） 、 液体出口管 （122） 和液体 回流管 （123） 伸入至 所述瓶体 （110） 的液体反应腔 （1 16） ； 光照设备 （130） ， 所述光照设备 （130） 的输出光从瓶体 （110） 的瓶底 （114） 向所述液体反 应腔 （116） 照射； 在所述盖体 （120） 与所述 瓶体 （110） 连接时： 位于瓶体 （110） 的液体回流管 （123） 的底部高于位于瓶体 （110） 的气体入口管 （121） 的 底部； 位于瓶体 （110） 的气体入口管 （121） 的底部和位于瓶体 （110） 的液体出口管 （122） 的底 部都靠近所述液体反应腔 （116） 的底部， 位于瓶体 （110） 的气体入口管 （121） 的底部距离瓶 底 （114） 的高度大于或等于位于瓶体 （110） 的液体出口管 （122） 的底部距离瓶底 （114） 的高 度； 气体出口管 （113） 在 液体反应腔 （116） 的孔口的高度低 于位于瓶体 （110） 的液体回流管 （123） 的底部； 所述液体 循环腔 （1 15） 从外包覆所述液体反应腔 （1 16） 。 2.根据权利要求1所述的气液非均相反应的模拟装置， 其特 征在于： 所述瓶体 （110） 包括具有锥形内壁的盖口 （117） ， 所述盖口 （117） 与所述液体反应腔 （116） 贯通， 所述锥形内壁具有磨砂表面； 所述盖体 （120） 包括具有锥形外壁的盖塞 （127） ， 所述气体入口管 （121） 、 液体出口管 （122） 和液体回流管 （123） 通过所述盖塞 （127） 后伸入至所述瓶体 （110） 的液体反应腔 （116） ， 所述锥形外壁具有磨砂表面； 其中， 所述锥形外壁的锥度与所述锥形内壁的锥度相同， 以使得所述盖体 （120） 的盖塞 （127） 从上向下塞入所述 瓶体 （110） 的盖口 （1 17） ， 并保持密封连接； 其中， 所述锥形内壁和所述锥形外壁涂覆硅油， 并通过磨口塑料夹固定所述盖塞 （127） 和盖口 （1 17） 。 3.根据权利要求1所述的气液非均相反应的模拟装置， 其特 征在于， 所述光照设备 （130） 包括设置于光源区的氙灯、 设置于光路区的红外滤光片 （140） 以及 设置于所述红外滤光片 （140） 和光输出口之间的反射镜 （15 0） 。 4.基于气液非均相反应的模拟装置的检测系统， 其特 征在于， 包括： 权利要求1至 3中任一项所述的大气中的气液非均相反应的模拟装置 （10 0） ； 液体检测子系统 （300） ， 所述液体检测子系统 （300） 的输入端与所述瓶体 （110） 的液体权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115078333 B 2出口管 （122） 连接， 所述液体检测子系统 （300） 的回流端与所述瓶体 （110） 的液体回流管 （123） 连接； 气体检测子系统 （200）， 所述气体检测子系统 （200） 包括第一气阀 （201） 、 第二气阀 （202） 、 气体监测仪 （2 20） 以及用于 至少分离氮气和氧气的膜组件 （210） ； 其中， 所述气体 检测子系统 （20 0） 的输入端与所述 瓶体 （110） 的气体出口管 （1 13） 连接； 其中， 所述气体检测子系统 （200） 具有并联的第一管路和第二管路， 第一管路和第二管 路的入口连接至气体检测子系统 （200） 的输入端， 第一管路和第二管路 的出口连接至气体 监测仪 （2 20） ； 其中， 在所述第二管路中， 在第二管路的入口和出口之间仅连接所述第二气阀 （202） ； 其中， 在所述第一管路中， 所述膜组件 （2 10） 的输入端与第一气阀 （201） 连接， 所述膜组 件 （210） 的输出端与第一管路的出口连接； 其中， 所述膜组件 （210） 包括具有筒腔 （216） 的筒体 （215） ， 在筒腔 （216） 内设有膜材料 （217） 。 5.根据权利要求 4所述的检测系统， 其特 征在于， 所述膜组件 （210） 包括与筒体 （215） 螺纹连接的进气口螺帽、 出气口螺帽、 吹扫气口螺 帽 （213） 、 排废气口螺帽 （214） ， 其中， 进气口螺帽形成输入端， 出气口螺帽形成输出端， 吹扫气口螺帽 （213） 形成吹扫 气进气口， 排废气口螺帽 （214） 形成排废出气口， 吹扫气进气口与正压气源连接， 使得经过 膜材料 （217） 的气体中的至少一部分氮气和氧气从排废出气口流出， 并且其余气体从输出 端流出。 6.根据权利要求5所述的检测系统， 其特 征在于， 所述膜材 料 （217） 包 含自具微 孔梯形高分子材 料组成的纺丝， 填充于筒腔 （216） 中。 7.根据权利要求5所述的检测系统， 其特 征在于， 所述液体 检测子系统 （3 00） 包括： 用于承载检测液体的原位检测池 （310） ； 连接在所述原位检测池 （310） 和 气液非均相反应的模拟装置 （100） 的液体出口管 （122） 之间的第一蠕动泵 （340） ； 连接在所述原位检测池 （310） 和 气液非均相反应的模拟装置 （100） 的液体回流管 （123） 之间的第二蠕动泵 （3 50） ； 设置在所述原位检测池 （310） 上 方的显微镜 （320） ； 与所述显微镜 （320） 连接的拉曼光谱仪 （3 30） 。 8.根据权利要求7 所述的检测系统， 其特 征在于， 包括： 与气液非均相反应的模拟装置 （100） 中的光照设备 （130） 连接的光照控制 单元 （131） ， 用于控制光照设备 （13 0） 的发光亮度和照射时间； 设置在可控恒温循环搅拌 反应浴中的温度传感器 （101） ； 用于控制循环液的流速的循环水阀， 所述循环液依次循环地流经气液非均相反应的模 拟装置 （10 0） 中的液体入口 （1 11） 、 液体循环腔 （1 15） 和液体出口 （1 12） ； 具有物联网在线通信设备的计算机装置 （400） ， 所述计算机装置 （400） 分别连接至以下 设备以输出气体和液体的监测结果： 所述光照控制单 元