[發明專利]一種多通道光催化反應裝置

無效

• 申請號: 200910153114.9
• 申請日: 2009-09-15
• 公開（公告）號: CN102019161A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 陳飛;易江平;周小平;杰夫·徐
• 申請（專利權）人: 微宏動力系統(湖州)有限公司
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12;B01J8/02;A62D3/38;A62D3/10;A62D101/28
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技術領域

本發明屬于多通道反應裝置領域，特別涉及一種用于光催化反應的多通道反應裝置。

背景技術

在光催化領域，如光催化降解有害的有機物等領域，常常需要對多種催化劑進行篩選，尋找活性較高的催化劑，另一方面，在對某一確定的催化劑進行研究時，也常需要對其具體的反應條件進行研究，以發現其內在的規律并達到優化反應條件的目的。傳統上對這些研究一般采用在同一個反應器中逐一進行反應的方法，這種方法最大的缺點是費時費力，浪費資源，而且每次反應的條件很難控制到完全一致，反應的重現性較差。

隨著組合化學的出現，這一問題得到了很好的解決。組合化學高通量反應裝置可以在相同的反應條件下同時進行多個化學反應，大大提高了研究的效率，同時也提高了研究的準確性。近些年來，隨著光催化降解研究在空氣污染和水污染中的廣泛應用，對光催化反應的研究也成為了催化研究領域的熱點，為高通量的光催化研究方法帶來了更大的需求。

中國專利申請《一種光催化劑制氫性能快速評價的多通道反應裝置》(申請號為200710099875.1)公開了一種多通道的光催化反應裝置，該裝置只有單一的管式光源，構成反應系統的多個石英管均勻分布在管式光源的周圍，通過與管式光源連接的電機的旋轉來保證反應管的受光均勻。但該裝置只適用于液固相催化反應，對于固定床反應器，由于固定床中催化劑阻擋了光線的通過，反應器中與光源相對的另一側則得不到充足的光照，使得光催化反應不能很好的進行。

中國專利申請《可見光敏化光催化劑及列燈式填充床反應裝置》(申請號為200510063617.9)公開了一種列燈式填充固定床光催化反應裝置，其采用列燈式紫外燈排布方法，催化劑填充于燈管組成的列管間隙中。該方法雖然能使催化劑得到較充足的光照，但其燈置于玻璃套管內然后排布于反應器中，沒有采取任何的冷卻措施，在催化反應的測試過程中很難排除熱催化對反應所帶來的影響；而且它一次只能測試一種催化劑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應用于光催化反應的多通道反應裝置，該裝置可以適用于多種不同類型的催化反應，能夠為反應提供均勻且足夠強度的光照。

為實現上述目的，本發明的多通道光催化反應裝置，包括光源系統、反應系統和冷卻系統，其種光源系統由N個管式光源組成，N為大于1的整數，反應系統由M個透光的反應管組成，M為大于1的整數，N個管式光源均勻圍繞在M個透光的反應管周圍。

根據不同的反應需求，可以選擇不同的光源，也可以通過在光源系統與反應系統之間設置濾光片來達到對光源的選擇。為了方便濾光片的更換，在光源系統與反應系統連接的位置設計有多個卡槽，其大小、厚度與濾光片的大小、厚度相符，將每個卡槽都放置相同的濾光片后，能夠使到達反應系統的所有由光源發出的光都必須經過濾光片。為了實現相同的目的，也可以采用一個圓筒形的水套，水套中裝入可以吸收特定波長光的溶液來達到濾光的效果，比如亞硝酸鈉溶液可以過濾掉400nm波長以下的紫外光。管式光源可以根據反應的需求來選擇，比如汞燈、氙燈等，通常，管式光源優選用汞燈。

由于光源系統中包含了N個管式光源，所以在反應過程中光源會產生大量的熱，一方面為了盡量降低高溫可能引起的熱催化對光催化反應的影響，另一方面太高的溫度也可能會給管式光源(如汞燈)的使用帶來危險，所以需要冷卻系統將管式光源產生的大部分熱量帶走。冷卻系統可以為分布在光源系統和反應系統下方的L個風扇(L為正整數)，此時，光源系統和反應系統的上下方都為非封閉狀態(比如上下面板上分布有許多透氣的孔)，以利于空氣的流通。如果只使用一個風扇，其可以置于光源系統和反應系統下方的中央位置；如果使用多個風扇，則均勻地布置在光源系統和反應系統的下方。當然，也可以使用其他任何能產生風的裝置來代替風扇，比如直接使用壓縮空氣進行吹風。冷卻系統也可以為分布在管式光源周圍的循環液體冷卻裝置，通過冷卻液體的循環來達到降低反應裝置內溫度的目的。如果管式光源數量比較多時，產生的熱量比較大，為了達到最佳的冷卻效果，冷卻系統可以是分布在光源系統和反應系統下方的L個風扇(L為正整數)和分布在管式光源周圍的循環液體冷卻裝置的結合。

為了能給反應器提供均勻且足夠強度的光，管式光源的個數N優選大于2。

為了能給反應器提供均勻且足夠強度的光，管式光源的個數N優選等于M的整數倍。

本發明的多通道光催化反應裝置中反應系統為M個透光的反應管，反應管可以為上下開口的固定床管式反應器或流化床管式反應器，可以為下端封閉的管式反應器。為了達到較好的透光效果，通常選用石英管反應器。