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光化学反应器的原理及组成

更新时间:2023-05-24      点击次数:1067
  光化学反应器是一种利用光催化剂在光照下催化化学反应的设备。它将光能转化为化学能,可以用于水处理、空气净化、有机污染物降解等领域。其原理是利用光催化剂吸收光能,产生激发态电子和空穴。这些激发态电子和空穴可以参与氧化还原反应,从而降解目标物质。
 
  一、氯化氢输送装置
 
  纯态氯化氢对不锈钢和哈氏合金无害,然而当水分量上升到10ppm以上时,就会发生严重的腐蚀。因此,需要绝对干燥的条件来防止设备的腐蚀。
 
  作者将实验装置分为干区和湿区,干区作为氯化氢气体输送装置,湿区作为反应装置,避免了腐蚀。
 

 氯化氢输送装置
 
  为了防止湿气进入装置,所有接头均为世伟洛克VCR型,管道使用了¼” 尺寸的不锈钢管道。一个氮气瓶压力设置为40Bar,用于系统的启动和关闭。另外两个氮气钢瓶压力设置为15Bar,用于实验时对系统进行持续吹扫,以防止水分扩散到质量流量控制器中。并且在输送装置的最后一个阀门之后添加了一个内径为250μm的2m长的不锈钢尾管 。
 
  为了加强水分子从管道表面的解吸,作者安装了一条真空管线。在开始操作和拆卸装置之前,采用了循环真空吹扫程序。
 
  一个基本的光化学反应器主要由反应室、光源、反应介质以及光催化剂等组成。
 
  其中,反应室通常采用玻璃或者石英材料制成,以便于光线透过并对反应物进行照射。它可以是任意形状的容器,如圆柱形、方形或长条形等,具体形状取决于反应需要。反应室内的反应介质可以是液体、气体或固体,根据不同的反应需要选择不同的介质。此外,反应室还需要提供通风装置,以控制反应气体的流动和温度。
 
  光源是反应器中非常关键的组成部分之一,它提供能量以促进光催化剂的激发。常用的光源有紫外线灯、荧光灯、激光等。其中,紫外线灯是最常见的光源,因为它可以提供足够的紫外线辐射来激发光催化剂。此外,激光也可以用于一些特殊的反应,因为它可以提供高度聚焦的光能。
 
  光催化剂则是重要的组成部分之一,其选择和使用对反应结果至关重要。目前使用得比较广泛的光催化剂有二氧化钛(TiO2)、氧化铁(Fe2O3)、卤化铜(CuX)等。这些催化剂的选择取决于反应的性质和需要,例如反应介质、目标物质种类等。
 
  除了以上基本组成部分,光化学反应器还可能包括其他附加装置,如循环系统、控制系统、传感器等,以实现更加精细的反应调节和检测。
 
  总之,光化学反应器是一种基于光催化剂的化学反应设备,可用于水处理、空气净化、有机污染物降解等领域。其组成包括反应室、光源、反应介质和光催化剂等,其中光催化剂的选择和使用对反应结果至关重要。