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,產生激發態電子和空穴。這些激發態電子和空穴可以參與氧化還原反應,從而降解目標物質。
一、氯化氫輸送裝置
純態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和濕區,干區作為氯化氫氣體輸送裝置,濕區作為反應裝置,避免了腐蝕。
氯化氫輸送裝置
為了防止濕氣進入裝置,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,用于實驗時對系統進行持續吹掃,以防止水分擴散到質量流量控制器中。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。反應室內的反應介質可以是液體、氣體或固體,根據不同的反應需要選擇不同的介質。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。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和需要,例如反應介質、目標物質種類等。
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,如循環系統、控制系統、傳感器等,以實現更加精細的反應調節和檢測。
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、反應介質和光催化劑等,其中光催化劑的選擇和使用對反應結果至關重要。