[发明专利]撞击流-紫外光催化耦合反应装置及使用方法

说明书

本发明属于介孔硅材料生产工艺设备的技术领域，具体是一种撞击流‑紫外光催化耦合反应装置及使用方法。筒体顶部内侧设置安装环状能将光源照射在筒体内的紫外发生装置，筒体顶部装有撞击流装置，撞击流装置包括进液管Ⅰ和进液管Ⅱ，进液管Ⅰ和进液管Ⅱ长度相等且并排设置于筒体内，进液管Ⅰ和进液管Ⅱ底端分别设有对称设置的低压精细雾化喷嘴Ⅰ和低压精细雾化喷嘴Ⅱ，筒体外壁的中下部套设有连接加热结构的夹套，筒体中设有测温系统，筒体底部设有出液口和导热液进口接出壳体之外。本发明克服了目前传统搅拌方式混合时间长、混合效率低和反应因酸碱带来的环境及水污染等问题，具有液体快速混合均匀的同时快速反应的优点，实现了良好的微观混合。

技术领域

本发明属于介孔硅材料生产工艺设备的技术领域，具体是一种撞击流-紫外光催化耦合反应装置及使用方法。

背景技术

介孔硅材料因具有高度有序的介孔孔道、较大的比表面积、良好的化学稳定性和热稳定性、易于表面功能化等优点，被广泛应用于催化、吸附、分离、生物降解、药物缓释、污水处理以及电化学传感器等领域。然而传统介孔硅材料的合成需要在强酸性或强碱性条件下合成，中性条件下很难合成出高度有序的介孔硅材料。这是由于硅组分与有机模板剂界面相互作用形成具有介观结构的液晶相是合成介孔硅材料的首要前提，而硅组分的水解和缩聚反应速率和机理受酸碱介质影响。例如在碱性条件下，硅主要是以阴离子形式存在，可合成MCM-41，其合成原理是S^＋I^－（S^＋为阳离子表面活性剂，I^－为阴离子硅酸盐类）；在酸性条件下SBA-15的合成原理是S⁰H⁺X^－I⁰（S⁰为非离子表面活性剂，I⁰为等电点下硅物种，X^－为Cl^－、Br^－、I^－、SO₄^2－、NO₃^－），硅在水溶液的等电点是2，一般需要在pH值为2时制备SBA-15。因此，介孔硅材料通常在强酸碱条件下合成，从而对工业反应器要求较高，并产生大量高酸碱废水，不符合“绿色化学”的理念。

紫外光是电磁波谱中波长从0.01~0.40μm辐射的总称，既可见光紫端到X射线间的辐射。紫外光辐射可以加速硅组分的水解聚合，促进有机表面活性剂与硅组分间界面相互作用，实现无需外加酸碱的条件下制备有序介孔硅基材料，具有高效、绿色环保、安全可靠等优点。目前，常见的紫外光辐射技术是分步将反应物先辐射后混合再辐射，操作过程繁琐不连续，且传统搅拌方式混合不均匀，所需混合时间较长，将会导致产品质量低、生产效率下降等问题。

撞击流是利用两股或多股流体快速撞击，在两进料管的中间即撞击面上互相撞击，形成一个高度湍动的撞击区，进行高动量的传递，湍动能耗散率急剧增加，能够有效降低传递过程中的相间传递阻力，产生强烈的微观混合，从而促进混合、强化传质传热。微观混合的效果可直接影响产品的质量。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种撞击流-紫外光催化耦合反应装置及其应用，主要涉及撞击流-紫外光催化耦合反应装置及其应用两个方面的内容。

撞击流-紫外光催化耦合反应装置方面，主要包括反应装置和由其为主组成的工艺流程。