水冷式控溫光化學反應器的製作方法
2023-10-26 04:11:42 1
專利名稱：水冷式控溫光化學反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及化學反應裝置，特別是涉及一種水冷式控溫光化學反應器。
背景技術：
有些化學反應需要光催化下才能發生，例如光聚合，光滷化，光降解和某些有機合成反應。具體的反應有染料的脫色降解反應，烷烴、環烷烴和芳環側鏈的滷化反應，肉桂酸及其衍生物的二聚反應，有機仲羥基滷酸鹽氧化成酮的反應等。上述反應均是通過光照產生自由基而進行反應。其光源可採用人工光源或太陽光，有效波段是紫外和可見光的高頻段。所述的人工光源可以是汞燈、氙弧燈、脈衝氙弧燈、無極放電燈、雷射光源、紫外線燈等。
用於光化學作業的光源必需具有以下特點在需要的光譜段具有高強度、長壽命，光強輸出穩定，易點燃，便於安裝的合理尺寸。汞弧光燈是廣泛使用的一種光源。該燈充有適量的汞蒸氣和氬氣。按氣壓設計，汞燈分為高壓、中壓和低壓，它們在紫外和可見光譜區均有富集的能量分布。
按光源的位置光化學反應器可分為兩類，一類是將配有冷卻夾套的燈管浸沒於反應溶液中；另一類則將燈放在反應溶液之外，且為了充分利用光能和減少輻射對工作場所人員的傷害，常配有高效聚焦式反射器。本發明所設計的光化學反應器則屬於後者。
不論採用什麼光源，其在引發和促進化學反應的同時都有相當一部分的能量以熱能的形式散出，會導致反應器內的溫度升高，進而會使反應物的溫度發生變化，影響化學反應的進行及其有關數據的測定。為此，我們設計了如下帶水冷自動控溫系統的水冷式控溫光化學反應器。
發明內容
本實用新型的目的在於克服現有技術的上述缺陷，提供一種能自動控溫，且方便使用的水冷式控溫光化學反應器。
為實現上述目的，本實用新型水冷式控溫光化學反應器包括位於反應容器上方的光源，內表面具有光反射功能的箱體，所述光源位於箱體內的頂部，在箱體的底部置有透明材料製成的水槽，在水槽內置有用於放置玻璃反應容器的支架，水槽還裝有通向箱體外的進出水管，其還配有水槽溫度控制裝置，該溫度控制裝置包括安裝在進水管上的電磁閥、與電磁閥相連的繼電器，和與繼電器相連的位於水槽內的溫度傳感器。其光源置於反應物(玻璃反應容器內)的上方，使光源在照射反應物的同時也加熱水槽，並採用溫度傳感器通過電子繼電器使電磁閥反覆切換，導入冷水，排出熱水的機理，從而達到控制和保持玻璃反應容器內的反應物溫度的目的。透明材料製成的水槽和玻璃反應容器則有利於觀察水槽和反應容器內的情況。所述的光源包括人工光源和天然光源(如經聚集的太陽光)，其中人工光源包括汞燈、氙弧燈、脈衝氙弧燈、無極放電燈、雷射光源、紫外線燈。
作為優化，箱體的正面還裝有用於觀察和取放物品的活動門。該門一是用來將玻璃反應容器置入或取出，二是用來觀察反應狀況。
作為優化，所述活動門是深色玻璃推拉門。深色玻璃可防止強光對觀察者眼睛的傷害。
作為優化，所述的溫度傳感器優選導電溫度計，所述箱體優選鋁合金材料製成，所述光源優選汞燈或紫外線燈，所述的透明材料製成的水槽優選有機玻璃水槽，所述的光源還帶有反射器。鋁合金材料製成的箱體一方面可以提高光反射率，另一方面有利於箱體的自身散熱和防火。汞燈和紫外線燈具有有效光輻射率高的優點。
作為優化，進出水管位於水槽的同一側面，所述的進水管位於水槽的下部，所述出水管位於水槽的上部，並且兩者呈對角之勢，所述的支架由多個穿孔的U型塑料型材組成。
作為優化，所述U型塑料型材沿進出水的方向並列布置。U型塑料型材的作用一是作為玻璃反應容器的支撐體，二是控制進入槽內冷水流動方向，使槽內水溫均勻一致。
作為優化，所述U型塑料型材優選白色PVC塑料製成。白色PVC塑料可減少其自身對光線的吸收，從而更好的發揮光源效率。
採用上述技術方案後，本實用新型水冷式控溫光化學反應器通過水槽中的水溫來控制進水閥的開關，從而使水槽中的水溫保持穩定，進而為反應容器中的反應物提供適宜的反應溫度條件。能完全克服現有反應器因溫度無法控制而使反應無法正常進行的缺陷。另外，採用自動控制方式，一旦設定好溫度後，只要水壓和電源正常，整個反應過程中無需人操作，就可以自動的實現反應溫度的穩定。所述支架和進出水管的設計有利於水槽內溫度的均勻一致。箱體內表面、支架顏色和光源的設計有利於充分發揮光源效率。活動門的設計則會使光化學反應的觀察和操作更方便。因此，本實用新型水冷式控溫光化學反應器具有設計合理，結構簡單，操作方便的優點，特別是還具有能自由設定溫度、自動穩定溫度、溫度均勻性好，光源利用效率高、安全性好的優點。
圖1是本實用新型水冷式控溫光化學反應器的結構示意圖；圖2是本實用新型水冷式控溫光化學反應器中的U型PVC塑料型材的主視圖；圖3是本實用新型水冷式控溫光化學反應器中的U型PVC塑料型材的俯視圖；圖4是本實用新型水冷式控溫光化學反應器中的U型PVC塑料型材的主側視圖。
具體實施方式
以下結合附圖作進一步的說明，本實用新型水冷式控溫光化學反應器包括一個內表面具有光反射功能的鋁合金箱體1，在箱體1的底部置有有機玻璃水槽2，水槽2內盛用於恆溫的水介質，在水槽2底部固定有用於放置玻璃反應杯3的支架4，玻璃反應杯3內盛反應物。水槽2頂部置有帶反射器5的高壓汞燈6，水槽2還裝有通向箱體1外的進出水管，其還配有水槽溫度控制裝置，該溫度控制裝置包括安裝在進水管7上的電磁閥8、與電磁閥相連的繼電器9，和與繼電器9相連的位於水槽2內的導電溫度計10。導電溫度計10固定於有機玻璃水槽2中靠近出水管11的上方，其下端浸沒於水中；導電溫度計10還通過導線與繼電器9相接。箱體1的正面下部還裝有用於觀察和取放物品的深色玻璃推拉活動門。進出水管7位於水槽2的同一側面，所述的進水管7位於水槽2的下部，用來輸入冷水，所述出水管11位於水槽2的上部，用來輸出熱水，並且兩水管呈對角之勢。所述的支架4由多個穿孔的白色U型PVC塑料型材12組成，並沿進出水的方向並列布置，所述通孔13分別位於U型PVC塑料型材12的頂面和側面的底部。
其工作過程是首先通過進水管和電磁閥向有機玻璃水槽中注水，直至出水管溢流出水為止。然後調節導電溫度計至一定溫度如28℃，此時由於有機玻璃水槽內的水溫低於所設定的溫度，所以電磁閥處於關閉狀態，冷水不能通過進水管進入。當點亮高壓汞燈後，其散出的熱能被有機玻璃水槽中的水所吸收，水溫逐漸升高。當水溫超過所設定的溫度，導電溫度計通過繼電器開啟電磁閥，使冷水通過進水管從有機玻璃水槽的下部進入其中，冷卻並促使上部的熱水從出水管溢流出。當水溫低於所設定的溫度時，導電溫度計通過繼電器使電磁閥關閉。藉助於電磁閥開啟與關閉的反覆切換，處於有機玻璃水槽中玻璃反應杯內的反應體系的溫度就可以獲得比較穩定的溫度狀態，其溫度變化能夠控制在1℃以內，使體系的化學反應在設定的溫度下進行。
權利要求1.一種水冷式控溫光化學反應器，其包括位於反應容器上方的光源，其特徵在於還包括內表面具有光反射功能的箱體，所述光源位於箱體內的頂部，在箱體的底部置有透明材料製成的水槽，在水槽內置有用於放置玻璃反應容器的支架，水槽還裝有通向箱體外的進出水管，其還配有水槽溫度控制裝置，該溫度控制裝置包括安裝在進水管上的電磁閥、與電磁閥相連的繼電器，和與繼電器相連的位於水槽內的溫度傳感器。
2.根據權利要求1所述的水冷式控溫光化學反應器，其特徵在於箱體的正面還裝有用於觀察和取放物品的活動門。
3.根據權利要求2所述的水冷式控溫光化學反應器，其特徵在於所述活動門是深色玻璃推拉門。
4.根據權利要求1所述的水冷式控溫光化學反應器，其特徵在於所述的溫度傳感器優選導電溫度計，所述箱體優選鋁合金材料製成，所述光源優選汞燈或紫外線燈，所述的透明材料製成的水槽優選有機玻璃水槽，所述的光源還帶有反射器。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的水冷式控溫光化學反應器，其特徵在於進出水管位於水槽的同一側面，所述的進水管位於水槽的下部，所述出水管位於水槽的上部，並且兩者呈對角之勢，所述的支架由多個穿孔的U型塑料型材組成。
6.根據權利要求5所述的水冷式控溫光化學反應器，其特徵在於所述U型塑料型材沿進出水的方向並列布置。
7.根據權利要求6所述的水冷式控溫光化學反應器，其特徵在於所述U型塑料型材優選白色PVC塑料製成。
專利摘要本實用新型涉及一種水冷式控溫光化學反應器。為克服現有光化學反應器不能自動控溫，使用不便的缺陷，其包括位於反應容器上方的光源，內表面具有光反射功能的箱體，所述光源位於箱體內的頂部，在箱體的底部置有透明材料製成的水槽，在水槽內置有用於放置玻璃反應容器的支架，水槽還裝有通向箱體外的進出水管，其還配有水槽溫度控制裝置，該溫度控制裝置包括安裝在進水管上的電磁閥、與電磁閥相連的繼電器，和與繼電器相連的位於水槽內的溫度傳感器。因此，其具有設計合理，結構簡單，操作方便的優點，特別是還具有能自由設定溫度、自動穩定溫度、溫度均勻性好，光源利用效率高、安全性好的優點。
文檔編號B01J19/08GK2635204SQ03275610
公開日2004年8月25日 申請日期2003年7月11日 優先權日2003年7月11日
發明者董永春, 張寶華 申請人:天津工業大學材料化工學院