光化學(xué)反應(yīng)儀反應(yīng)釜的分類

時(shí)間：2025-01-03作者：杭州川一實(shí)驗(yàn)儀器有限公司瀏覽：43

光化學(xué)反應(yīng)儀按光源的照射方式可分為非聚集式反應(yīng)儀和聚集式反應(yīng)儀。非聚集式反應(yīng)儀可以采用電光源，也可以采用太陽光源，光源大多垂直反應(yīng)面進(jìn)行照射。該反應(yīng)儀的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，缺點(diǎn)是用電光源的反應(yīng)器運(yùn)行費(fèi)用過高，而用太陽光的反應(yīng)器則反應(yīng)速率較慢。聚集式反應(yīng)儀以太陽光作為光源，一般采用拋物槽或拋物面收集器來聚集太陽光并輻射在能透過紫外光的中心管上。聚集式反應(yīng)儀能夠利用直射和反射的光線，在一定程度上克服了非聚集式反應(yīng)儀的缺點(diǎn)。 
       光化學(xué)反應(yīng)器按催化劑的存在形式又可分為化床反應(yīng)器和固定床反應(yīng)器 ! 在流化床反應(yīng)器中，催化劑粉末直接或負(fù)載在顆粒狀載體上后以懸浮態(tài)存在于水溶液中，能隨待處理液發(fā)生翻滾、遷移。在固定床反應(yīng)器中，催化劑多負(fù)載在具有較大連續(xù)表面積的載體上，待處理液流過催化劑表面發(fā)生反應(yīng)。流化床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)相對簡單，催化劑與污染物接觸面積大，但催化劑難以回收，活性成分損失大，而且在水溶液中易于凝聚，因此很難成為一項(xiàng)實(shí)用的污水處理技術(shù)。固定床反應(yīng)器操作簡單，廢水可循環(huán)處理， 實(shí)現(xiàn)了催化與分離一體化，避免了催化劑的分離和回收過程。但在高溫?zé)Y(jié)過程中催化劑的多孔結(jié)構(gòu)和暴露在外的面積會發(fā)生變化，催化劑與液相的有效接觸面積較小，催化效率不高。目前，載體的選擇和催化劑固定技術(shù)已成為固定床反應(yīng)器研制過程中十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。 
        光化學(xué)反應(yīng)器按照反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和形狀又可分為平板型反應(yīng)器、淺池型反應(yīng)器、管式反應(yīng)器和環(huán)型反應(yīng)器（或圓筒型反應(yīng)器）。還有一些其他類型的光催化反應(yīng)器，如光學(xué)纖維束反應(yīng)器等。




1 科學(xué)背景

化學(xué)是創(chuàng)造新物質(zhì)的科學(xué)，合成化學(xué)是人類認(rèn)識物質(zhì)和創(chuàng)造物質(zhì)的重要途徑與手段。隨著各種和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人類對物質(zhì)的功能不斷提出新的要求，合成化學(xué)的突破和新物種的出現(xiàn)將較大地推動科學(xué)發(fā)展和社會進(jìn)步。

傳統(tǒng)的化學(xué)是分子處于基態(tài)發(fā)生的化學(xué)，而光化學(xué)是研究分子和原子電子激發(fā)態(tài)的化學(xué)，它所涉及光的波長范圍通常為100—1000納米，即由深紫外至近紅外波段。激發(fā)態(tài)分子的電子轉(zhuǎn)移、能量傳遞和化學(xué)轉(zhuǎn)換廣泛存在于多種光化學(xué)、光物理和光生物過程中，電子激發(fā)態(tài)分子的性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、動力學(xué)過程往往與基態(tài)分子不同，研究激發(fā)態(tài)分子的性質(zhì)和變化規(guī)律具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用**。隨著光化學(xué)理論的建立和光化學(xué)研究技術(shù)的發(fā)展，近紫外和可見光區(qū)的光化學(xué)和光物理研究得到快速發(fā)展，光化學(xué)在合成化學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)、能源科學(xué)、生命科學(xué)以及環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮了很大作用。但由于缺乏光源，有關(guān)深紫外區(qū)域的光化學(xué)研究工作開展得非常少。

只有吸收光的分子才能發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，這是光化學(xué)定律。迄今為止，化學(xué)家們已合成3000多萬個(gè)化合物，其中在紫外和可見光區(qū)有吸收的化合物不到總量的10％，這些化合物的光化學(xué)已被研究的比較清楚，相關(guān)研究為現(xiàn)代分子光化學(xué)理論的建立提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，并使光化學(xué)在各研究領(lǐng)域得以發(fā)展和應(yīng)用。更多的化合物吸收在深紫外區(qū)，由于缺乏相應(yīng)的光源，這些占合成化合物總量約化合物的光化學(xué)研究尚不多見。深紫外激光光源的發(fā)展，為只在深紫外區(qū)域有吸收的大量化合物的光化學(xué)研究提供了可能。利用深紫外激光激發(fā)這些化合物，將有可能對其激發(fā)態(tài)的光物理和光化學(xué)過程進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)新的反應(yīng)，創(chuàng)造新的物質(zhì)，發(fā)展新的理論， 


基于此，在2007年設(shè)立的“深紫外固態(tài)激光源*裝備研制”項(xiàng)目中，由中科院理化技術(shù)所牽頭，利用具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的深紫外激光光源技術(shù)，開展了“深紫外激光光化學(xué)反應(yīng)儀與在線檢測系統(tǒng)研制”的工作。

2 裝置綜述

該項(xiàng)目的目標(biāo)是研制一套深紫外激光光化學(xué)反應(yīng)儀與在線檢測系統(tǒng)，使用自主研制的深紫外激光光源，將深紫外激光光源與快速時(shí)間分辨技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對深紫外激光光化學(xué)反應(yīng)的研究，并對反應(yīng)中間體及反應(yīng)動力學(xué)過程間分辨檢測，時(shí)間分辨可達(dá)ps量級。

該裝置有4個(gè)部分：光化學(xué)反應(yīng)腔及特殊樣品池；穩(wěn)態(tài)光化學(xué)反應(yīng)檢測子系統(tǒng)；時(shí)間分辨發(fā)光光譜檢測子系統(tǒng)；瞬態(tài)吸收光譜檢測子系統(tǒng)。

（1）光化學(xué)反應(yīng)腔及特殊樣品池。痕量的氧氣或水蒸氣對深紫外光的吸收和衰減影響明顯，深紫外光的傳輸和光化學(xué)反應(yīng)必須在高真空或高純保護(hù)氣氛下進(jìn)行，對真空腔和樣品池的密閉性和壓力承受方面的設(shè)計(jì)要求比較高。根據(jù)系統(tǒng)要求，委托在真空領(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗(yàn)的北京中科科儀技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司進(jìn)行了真空腔的設(shè)計(jì)和加工。另外，根據(jù)系統(tǒng)真空度的要求，并結(jié)合腔體的大小，采用了德國普發(fā)MVP070隔膜泵作為前級，與TMU261和Hicube80分子泵一起構(gòu)成二級真空系統(tǒng)，分別對深紫外腔體和光化學(xué)反應(yīng)腔體進(jìn)行抽真空處理，30分鐘內(nèi)，可使體系的真空度達(dá)到10-5mbar以下。


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