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光化學反應器的原理及組成

更新時間:2023-05-24      點擊次數(shù):1845
  光化學反應器是一種利用光催化劑在光照下催化化學反應的設備。它將光能轉(zhuǎn)化為化學能,可以用于水處理、空氣凈化、有機污染物降解等領域。其原理是利用光催化劑吸收光能,產(chǎn)生激發(fā)態(tài)電子和空穴。這些激發(fā)態(tài)電子和空穴可以參與氧化還原反應,從而降解目標物質(zhì)。
 
  一、氯化氫輸送裝置
 
  純態(tài)氯化氫對不銹鋼和哈氏合金無害,然而當水分量上升到10ppm以上時,就會發(fā)生嚴重的腐蝕。因此,需要絕對干燥的條件來防止設備的腐蝕。
 
  作者將實驗裝置分為干區(qū)和濕區(qū),干區(qū)作為氯化氫氣體輸送裝置,濕區(qū)作為反應裝置,避免了腐蝕。
 

 氯化氫輸送裝置
 
  為了防止?jié)駳膺M入裝置,所有接頭均為世偉洛克VCR型,管道使用了¼” 尺寸的不銹鋼管道。一個氮氣瓶壓力設置為40Bar,用于系統(tǒng)的啟動和關閉。另外兩個氮氣鋼瓶壓力設置為15Bar,用于實驗時對系統(tǒng)進行持續(xù)吹掃,以防止水分擴散到質(zhì)量流量控制器中。并且在輸送裝置的最后一個閥門之后添加了一個內(nèi)徑為250μm的2m長的不銹鋼尾管 。
 
  為了加強水分子從管道表面的解吸,作者安裝了一條真空管線。在開始操作和拆卸裝置之前,采用了循環(huán)真空吹掃程序。
 
  一個基本的光化學反應器主要由反應室、光源、反應介質(zhì)以及光催化劑等組成。
 
  其中,反應室通常采用玻璃或者石英材料制成,以便于光線透過并對反應物進行照射。它可以是任意形狀的容器,如圓柱形、方形或長條形等,具體形狀取決于反應需要。反應室內(nèi)的反應介質(zhì)可以是液體、氣體或固體,根據(jù)不同的反應需要選擇不同的介質(zhì)。此外,反應室還需要提供通風裝置,以控制反應氣體的流動和溫度。
 
  光源是反應器中非常關鍵的組成部分之一,它提供能量以促進光催化劑的激發(fā)。常用的光源有紫外線燈、熒光燈、激光等。其中,紫外線燈是最常見的光源,因為它可以提供足夠的紫外線輻射來激發(fā)光催化劑。此外,激光也可以用于一些特殊的反應,因為它可以提供高度聚焦的光能。
 
  光催化劑則是重要的組成部分之一,其選擇和使用對反應結(jié)果至關重要。目前使用得比較廣泛的光催化劑有二氧化鈦(TiO2)、氧化鐵(Fe2O3)、鹵化銅(CuX)等。這些催化劑的選擇取決于反應的性質(zhì)和需要,例如反應介質(zhì)、目標物質(zhì)種類等。
 
  除了以上基本組成部分,光化學反應器還可能包括其他附加裝置,如循環(huán)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、傳感器等,以實現(xiàn)更加精細的反應調(diào)節(jié)和檢測。
 
  總之,光化學反應器是一種基于光催化劑的化學反應設備,可用于水處理、空氣凈化、有機污染物降解等領域。其組成包括反應室、光源、反應介質(zhì)和光催化劑等,其中光催化劑的選擇和使用對反應結(jié)果至關重要。
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