[实用新型]多相光化学反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于多相介质中光化学反应研究的多相光化学反应器。

背景技术

光化学反应是在外界光源的照射下所发生的化学反应过程，其具有选择性好且可在常温常压下进行等特点，在化学反应过程的基础研究和特殊化学品的生产和加工领域都有应用。光化学反应器作为光化学实验的核心装置，在光化学反应过程研究与生产工艺开发的应用中有着十分重要的地位。光化学反应器有许多形式，大体可以分为均相和非均相(多相)两大类。目前常见的多相光化学反应器主要有悬浆式、鼓泡式、喷淋式、固定床式和流化床式等。这些反应器主要针对固液悬浮开放体系、气液体系设计的，基本不能够用于同时包括气相、液相和固相的多相反应，且有的反应器结构比较复杂，应用不便。

而且光化学反应器除了应具备基本的功能外，还应当考虑以下功能性和实用性问题。第一，由于光化学反应研究常常需要保持一定的温度与湿度，温度的保持可以比较容易的解决，例如采用恒温水浴或小型温室。而保持多相光化学反应体系的湿度则未见报道，如果在多相介质光化学反应体系中不能保持湿度，水分缺失以后会影响光化学反应的进行。第二，光化学反应常常也需要特殊的气氛，例如有机物的光化学氧化反应需要有氧的气氛，而重金属的光还原反应则需要缺氧的气氛。所以能够改变光化学反应器中的气氛也是十分重要的。第三，对于光化学反应器来说能够在不干扰反应的情况下取样或补充反应物是光化学反应器实用性的要求。同时，加样与取样的均匀性也是光化学反应过程研究结果精密度的保证。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的光化学反应器尚不能用于同时包括气相、液相和固相的多相反应的不足，并提供一种能用于同时包括气相、液相和固相的多相介质中光化学反应实验的多相光化学反应器，而且该多相光化学反应器还具有控制温度和湿度，改变反应气氛的功能，且加样与取样操作对光化学反应的进行不产生干扰。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种多相光化学反应器，至少包括石英反应管和位于石英反应管外的光源，石英反应管内装有玻璃载片，石英反应管上设有样品的注入与采集孔，石英反应管的开口端配有磨口塞来密封反应管，玻璃载片为固相和液相反应介质的支撑体，整个石英反应管为气相反应介质的分散区域，玻璃载片、玻璃挡板及与两者相连的石英反应管构成具有一定体积的储液区以存储用于调节湿度的液体。

而且，样品的注入与采集孔有3个或3个以上，均匀分布在石英光反应管的侧面，样品的注入与采集孔上设有用于密封的软橡胶垫。

由上述技术方案可知本实用新型提供的多相光化学反应器包括石英反应管、磨口塞、玻璃挡板、玻璃载片和样品的注入与采集孔，以及光源。由玻璃载片作为固相和液相反应介质的支撑体，整个石英反应管作为气相反应介质的分散区域，能够对同时包括气相、液相和固相的多相介质中的光化学反应过程进行实验(包括直接光解和间接光解)。在石英反应管的底部，玻璃载片的下方，由玻璃载片、玻璃挡板和石英反应管构成一定体积的储液区，储液区内装一定量的饱和盐溶液，可以调节反应器内的湿度。石英反应管由磨口塞塞住密封，保证了反应系统的密封性。在石英反应管外，通过调节恒温水浴或小型温室，可以使反应在一定的温度下进行。样品的注入与采集孔分布在石英光反应管的侧面，能够在不干扰光化学反应进行的情况下对气相介质中的反应物进行补充注入或取样，也可以对光化学反应产物进行取样。至少有3个样品的注入与采集孔均匀分布在石英光反应管的侧面，能满足同时从多个样品的注入与采集孔将反应物注入或取样，保证样品在整个光化学反应器中的均匀性和采集样品的均匀性与代表性的要求。样品的注入与采集孔用软橡胶垫密封塞住，用针筒取样器扎入橡胶垫即可直接加入或采集。光反应器的反应管采用石英材质，可置于各种不同光源下进行光化学反应。

因此本实用新型具有如下优点及效果：该多相光化学反应器通过外加恒温水浴实现温度控制，通过在反应器内添加饱和盐溶液实现湿度控制，从而能简单方便的控制温度和湿度，保持反应过程中反应物性质的稳定；在石英反应管的开口端配有磨口塞，反应室密封性能好；可以通过从样品的注入与采集孔通入氮气或氧气来改变光化学反应气氛，加样或取样均匀，特别适用于定量分析；反应器采光性能优越，不受光源的限制，可在太阳光、紫外光等各种光源下进行光反应，且在各种不同光源下均具有较好的可操作性；能用于包括气相、水相和固相的复杂多相介质中的光化学反应(包括直接光解和间接光解)实验，适用于多相介质中的光化学反应研究；且这种多相光化学反应器气密性较好，结构简单，制作、拆装、使用方便，价格低廉，易于产品化。

附图说明