光(guang)化(hua)學反應器(qi)的原(yuan)理(li)及組(zu)成(cheng)

　　光(guang)化(hua)學反應器(qi)是壹種(zhong)利用(yong)光(guang)催(cui)化(hua)劑(ji)在(zai)光照(zhao)下(xia)催(cui)化(hua)化(hua)學反應的(de)設(she)備。它(ta)將光能(neng)轉(zhuan)化(hua)為(wei)化(hua)學能(neng)，可(ke)以(yi)用(yong)於水(shui)處(chu)理、空氣凈(jing)化(hua)、有機汙染物(wu)降解等(deng)領(ling)域(yu)。其原(yuan)理(li)是利用(yong)光(guang)催(cui)化(hua)劑(ji)吸(xi)收光(guang)能(neng)，產(chan)生激發(fa)態(tai)電(dian)子和空穴。這些(xie)激(ji)發(fa)態(tai)電(dian)子和空穴可(ke)以(yi)參(can)與(yu)氧(yang)化(hua)還原(yuan)反應，從(cong)而(er)降(jiang)解目(mu)標物(wu)質(zhi)。
 

　　壹、氯(lv)化(hua)氫(qing)輸送裝置
 

　　純(chun)態(tai)氯(lv)化(hua)氫(qing)對(dui)不(bu)銹鋼和哈(ha)氏合(he)金無(wu)害(hai)，然(ran)而(er)當(dang)水(shui)分(fen)量(liang)上升到(dao)10ppm以(yi)上(shang)時(shi)，就(jiu)會發(fa)生(sheng)嚴(yan)重的腐蝕。因(yin)此(ci)，需要(yao)絕對(dui)幹燥的條(tiao)件(jian)來(lai)防止設(she)備的腐(fu)蝕(shi)。
 

　　作者將(jiang)實(shi)驗裝置(zhi)分(fen)為(wei)幹(gan)區和(he)濕區，幹(gan)區(qu)作為(wei)氯(lv)化(hua)氫(qing)氣(qi)體(ti)輸送裝置，濕(shi)區(qu)作為(wei)反應裝(zhuang)置，避(bi)免(mian)了腐(fu)蝕(shi)。
 

　氯(lv)化(hua)氫(qing)輸送裝置

 

　　為(wei)了防止濕(shi)氣進入裝置(zhi)，所(suo)有接(jie)頭(tou)均為(wei)世(shi)偉洛(luo)克(ke)VCR型，管(guan)道使用了¼” 尺寸的不(bu)銹鋼管道(dao)。壹個氮氣瓶壓(ya)力設(she)置為(wei)40Bar，用(yong)於系(xi)統(tong)的啟動和關閉(bi)。另外(wai)兩個(ge)氮氣鋼(gang)瓶壓(ya)力設(she)置為(wei)15Bar，用(yong)於實(shi)驗時(shi)對(dui)系統(tong)進行持續吹掃(sao)，以(yi)防止水(shui)分(fen)擴散到質(zhi)量(liang)流量(liang)控制器中(zhong)。並且(qie)在(zai)輸送裝置的(de)最(zui)後(hou)壹個閥門之(zhi)後(hou)添(tian)加(jia)了壹個內徑為(wei)250μm的(de)2m長的(de)不(bu)銹鋼尾管(guan) 。
 

　　為(wei)了加(jia)強水(shui)分(fen)子從管(guan)道(dao)表(biao)面(mian)的解吸(xi)，作者安裝了壹條真(zhen)空管線。在(zai)開始(shi)操作和拆(chai)卸(xie)裝(zhuang)置(zhi)之(zhi)前(qian)，采用(yong)了循(xun)環(huan)真(zhen)空吹掃(sao)程(cheng)序(xu)。
 

　　壹個基(ji)本的(de)光化(hua)學反應器(qi)主要(yao)由反應室(shi)、光源、反應介(jie)質(zhi)以(yi)及光(guang)催(cui)化(hua)劑(ji)等(deng)組(zu)成(cheng)。
 

　　其(qi)中(zhong)，反應室(shi)通常(chang)采用(yong)玻璃(li)或者石(shi)英(ying)材料(liao)制成，以(yi)便(bian)於光線透過並對(dui)反應物(wu)進行照(zhao)射。它(ta)可(ke)以(yi)是(shi)任意形狀(zhuang)的(de)容器(qi)，如圓(yuan)柱形、方形或長條(tiao)形等(deng)，具體(ti)形狀(zhuang)取(qu)決(jue)於(yu)反應需要(yao)。反應室(shi)內的(de)反應介(jie)質(zhi)可(ke)以(yi)是(shi)液(ye)體(ti)、氣(qi)體(ti)或固(gu)體(ti)，根(gen)據不(bu)同的反應需要(yao)選擇不(bu)同的介(jie)質(zhi)。此(ci)外(wai)，反應室(shi)還需要(yao)提供通風裝置，以(yi)控制反應氣(qi)體(ti)的(de)流動和(he)溫度(du)。
 

　　光源是(shi)反應器(qi)中(zhong)非(fei)常(chang)關鍵的組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)之(zhi)壹，它(ta)提供能(neng)量(liang)以(yi)促(cu)進光催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)激發(fa)。常(chang)用的光源(yuan)有紫外(wai)線燈(deng)、熒(ying)光燈(deng)、激光等(deng)。其中(zhong)，紫外(wai)線燈(deng)是(shi)最常(chang)見(jian)的(de)光(guang)源(yuan)，因為(wei)它(ta)可(ke)以(yi)提(ti)供足(zu)夠(gou)的紫外(wai)線輻(fu)射(she)來(lai)激(ji)發(fa)光(guang)催(cui)化(hua)劑(ji)。此(ci)外(wai)，激光(guang)也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)於壹些(xie)特(te)殊的(de)反應，因(yin)為(wei)它(ta)可(ke)以(yi)提(ti)供高度(du)聚(ju)焦的光能(neng)。
 

　　光催(cui)化(hua)劑(ji)則(ze)是(shi)重(zhong)要(yao)的(de)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)之(zhi)壹，其選(xuan)擇和(he)使(shi)用(yong)對(dui)反應結(jie)果至(zhi)關重要。目(mu)前使(shi)用(yong)得比(bi)較(jiao)廣(guang)泛(fan)的(de)光(guang)催(cui)化(hua)劑(ji)有(you)二(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(TiO2)、氧(yang)化(hua)鐵(tie)(Fe2O3)、鹵化(hua)銅(CuX)等(deng)。這些(xie)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)選擇(ze)取(qu)決(jue)於(yu)反應的(de)性質(zhi)和(he)需要(yao)，例(li)如(ru)反應介(jie)質(zhi)、目(mu)標物(wu)質(zhi)種(zhong)類等(deng)。
 

　　除(chu)了以(yi)上(shang)基(ji)本組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)，光化(hua)學反應器(qi)還可(ke)能(neng)包(bao)括其他(ta)附(fu)加(jia)裝置(zhi)，如循(xun)環(huan)系(xi)統(tong)、控制系統(tong)、傳感(gan)器(qi)等(deng)，以(yi)實(shi)現更(geng)加(jia)精細(xi)的反應調(tiao)節和檢測。
 

　　總(zong)之(zhi)，光(guang)化(hua)學反應器(qi)是壹種(zhong)基(ji)於光(guang)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)化(hua)學反應設(she)備，可(ke)用(yong)於(yu)水(shui)處(chu)理、空氣凈(jing)化(hua)、有機汙染物(wu)降解等(deng)領(ling)域(yu)。其組(zu)成(cheng)包(bao)括反應室(shi)、光源、反應介(jie)質(zhi)和(he)光(guang)催(cui)化(hua)劑(ji)等(deng)，其中(zhong)光催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)選擇(ze)和(he)使用(yong)對(dui)反應結(jie)果至(zhi)關重要。