[发明专利]一种气速可调的固-液反应气体发生装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于固液反应型制取气体的实验仪器技术领域，具体涉及到一种实验室内制取氢气、氧气、二氧化碳和硫化氢等气体并可调节气速的固‐液反应气体发生装置及方法。 

背景技术

目前，在大学和中学化学实验中常用的制取气体的基本装置大多是采用启普发生器，大多数启普发生器由球型漏斗、葫芦形底座和导气管三部分组成。最初使用时，将仪器横放，把固体反应物由底座上插导气管的口中加入，然后放正仪器将装导气管的塞子塞好，由球形漏斗口加入液体反应物。使用时，扭开导气管活塞，液体反应物由球形漏斗流到底座的底部，再上升到中部跟固体反应物接触而发生反应，产生的气体从导气管放出。不用时则关闭导气管的活塞，容器内继续反应产生的气体使容器内压强加大，把液体反应物压回球形漏斗，使液体反应物与固体反应物脱离接触，反应自行停止。 

但是该气体制取装置在使用中存在主要有以下问题： 

1、装配与拆卸不方便，潜在危险因素多。启普发生器由下方的葫芦形底座和上方的球型漏斗两部分组成，器形较大较重，不易把持，底座上有两个磨砂口，分别用于连接导气管橡皮塞和放液磨口玻璃塞，使用过程中，容易发生由于接口漏气导致的反应不能终止或者酸液流出等危险。反应终止后装置将承受一定压力，如果在使用中有固体反应物粉末漏入下部反应液中，将有使反应液压出球形漏斗甚至启普发生器发生炸裂的危险。 

2、试剂消耗量大，在实验过程中，即使仅需要几十毫升气体、使用250mL规格的启普发生器时也需要400～500mL反应液才可进行实验。实验结束后废液量也很大。 

3、气速不稳定，随着反应的进行，反应液逐渐变乏产气量逐渐变小，所以不适于需要大量气体的实验。 

4、废液处理麻烦，在启普发生器中反应，不但废液量很大而且反应液很 难反应完全，所以处理麻烦。 

5、气体压力偏小，启普发生器所产生气体的压力是由球形漏斗与葫芦形底座中液位差决定的，在需要多重洗气的实验中，由于气体压力偏小而往往不能使用。 

发明内容

为了克服上述已有技术所存在的不足，本发明提供了一种原液浪费少、气体生成速度稳定可调、安全性高、可持续反应的气速可调的固‐液反应气体发生装置。 

本发明还提供了一种利用上述的气体发生装置实现操作简单、安全性高、反应稳定的固‐液反应气体发生方法。 

本发明实现上述目的所采用的技术方案包括反应器，在反应器的顶部开口上设置有顶盖、底部开有出液口，在出液口上设置有出液控制阀，在反应器的内腔设置有盛放固体反应物的筛板，将反应器的内腔自上而下分为反应室和废液室，在反应器的侧壁上设置有能够平衡反应器内气压的压力平衡管，压力平衡管的两端分别与反应室和废液室连通，在反应室的上端侧壁或顶盖上开设有进液口和出气口，进液口通过导管与安装在加液器出口端的加液调节阀连通，出气口上连接有导气管。 

上述筛板设置在反应器内自上而下1/2～4/5处。 

上述筛板的孔径为0.2～3.0mm。 

在反应器的进液口上设置有延伸至反应器内中心轴位置的导液管。 

在导液管的出口设置有液体分布器。 

本发明还提供了一种利用上述的气速可调的固‐液反应气体发生装置的方法，由以下步骤组成： 

利用加液器从固体反应物的上方向反应器内滴加反应液，反应液向下流动在流经盛放于筛板上的固体反应物过程中与固体反应物充分接触并完全反应，产生气体，反应产生的气体从固体反应物的上方排出，反应废液流经筛板进入废液室，通过调节加液调节阀控制反应液的滴加速度，通过控制反应液的滴加速度调节气体的产生速度，反应室与废液室之间通过压力平衡管调整气压平衡，当废液室内液面高度接近或高于压力平衡管端口下沿时，打开 出液控制阀将废液排出，当停止滴加反应液时，反应即停止。 

本发明提供的气速可调的固‐液反应气体发生装置是将固体反应物放置在筛板之上，液体反应物逐滴滴入，液体在下流过程中与固体反应物接触面大，反应行程长，使反应更完全，而且反应后的废液流过筛板与固体反应物分离，不存在废液返混的问题，通过控制反应液的滴加速度调节气体的产生速度，可根据气量需求，适量滴加反应液，实现气体可持续生产，同时液体试剂浪费少，大大节约了液体试剂，所产生的气体的压力与加液器的高度或加液泵的压力有关，因此，能够提供比启普发生器更高的气体压力，使其使用面更广，此外本发明通过关闭加液调节阀即可停止反应，反应停止后装置不带压力，无酸液泄露或溢出的危险，反应进度的控制更加方便、可靠、安全。 

附图说明