一种高密度光反应箱及光催化设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高密度光反应箱及光催化设备。所述光反应箱包括箱体、反应通道和光源装置，所述反应通道和光源装置设置在所述箱体内，其中，反应通道与光源装置分别分层间隔排列，所述反应通道所在层上和/或下相邻所述光源装置所在层。所述光催化设备包括液体反应预混合反应系统和所述高密度光反应箱，所述液体反应预混合反应系统和所述高密度光反应箱的反应通道通过泵连接。本实用新型专利技术设备采用模块化连接，可灵活调节模块间的参数，适合光催化反应各个领域及方向或规模的需求；由于该反应将光反应体系与反应混合体系分离，可实现高温、高压下的光反应，也可实现低温下的光反应，还可减小甚至消除放大效应，具有极高的工业应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种高密度光反应箱及光催化设备
本技术涉及光催化
，具体涉及一种高密度光反应箱及光催化设备。
技术介绍
现行光催化设备在科学研究方面的设计较多，通常包括以下几类：一类设备仅可用于实验室科研使用，能够控制光源功率，但其光源利用率较低，无法实现较高温度或较低温度下的光反应。当使用该类型设备开展放大实验时实验放大效应明显。另一类设备简单，光源仅能提供单一波长，仅可用于较小量的光反应，无法实现较高温度或较低温度下的光反应，且会造成比较严重的光污染问题，设备造成实验放大效应明显。另一类型设备光利用率低，反应体系光照不均匀，不适用于大量反应体系，且会造成比较严重的光污染问题；设备造成实验放大效应明显。再有一类型设备通过加入滤光片选择性保留所需波长光源，但该类型设备造成光利用率低，能源浪费严重，反应光源及反应体系降温或保温困难，使得实验稳定性及影响因素较多，无法实现较高温度或较低温度下的光反应，且会造成比较严重的光污染问题，设备造成实验放大效应明显。还有一类型设备规模大、光源类型单一，光利用率低，能源浪费严重，反应光源及反应体系降温或保温困难，使得实验稳定性及影响因素较多；无法实现较高温度或较低温度下的光反应，且会造成比较严重的光污染问题，设备造成实验放大效应明显。上述几类设备通常都为点光源侧面照射或沉浸式照射结构，存在光利用率低，或光分布不均匀造成反应效果差等问题。总而言之，现行光催化设备通常或多或少会出现以下问题：设备生产能力低下，无法适用于化工大生产中；光源功率及波长不可控；光源散热及反应体系保温；无法实现较高温度或较低温度下的光反应；无法保证反应体系均一的同时，确保光的透过性，特别是在工业生产情况下；反应器生产成本高；反应器生产效率低；无法实现按需求组装要求。因此，为了解决上述问题中的一种或多种，有必要提出一种新的光催化设备。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提供一种光反应箱及光催化设备，以解决上述问题中的一种或多种。首先，本技术提出一种光反应箱，所述光反应箱包括箱体、反应流体通道、光源装置，所述反应通道和光源装置设置在所述箱体内，其中，反应通道板以及光源板之间可以分层间隔模块化链接。光反应箱还可配置箱体温控装置，以对反应的温度进行调节控制。所述反应通道与所述光源装置分别分层间隔排列，所述反应通道所在层上和/或下相邻所述光源装置所在层。光反应箱内可进行反应混合液流通流量控制，反应光源波长及功率控制以及箱体内反应温度控制。本技术可将反应控温、加压、搅拌系统与光反应系统分离，形成模块化系统，方便反应参数的调节与控制，在光反应系统(高密度光反应箱)中反应通道与光源分层设置，且反应通道或光源板之间可模块化链接，可根据反应需要调节所需反应通道板数和光源板数，使得该设备对于不同光反应具有更强的适应性。此外，该设计可以提高光利用率，且光分布更均匀，使得反应控制更完善，避免了现有设备设计中存在的诸多问题。值得注意的是，将高密度光反应箱单独于反应液混合保温装置的设计，使得该设备能够与现行加热反应设备高度兼容，组合使用。上述的高密度光反应箱，每层所述反应通道可呈弯曲多圈或多折走向等方式排布。根据本技术的一种实施方式，每层所述反应通道呈弓字形走向、之字形走向、回字形走向、无规则走向或透明中空薄板平流等走向方式。根据本技术的一种实施方式，所述反应通道的管道外形纵截面为直线型或曲线型或螺旋线型等。根据本技术的一种实施方式，所述反应通道的管道设有内部阻挡。当然也可以不设置内部阻挡。根据本技术的一种实施方式，所述反应通道内设有鼓泡器。根据本技术的一种实施方式，所述光源装置包括光源板，每层光源装置设置若干阵列排布的光源板。根据本技术的一种实施方式，所述光源装置还包括散热模块，以对所述光源板散热。根据本技术的一种实施方式，每层光源装置之间及每层反应通道之间分别可拆卸连接，所述箱体的材质为不透明反光材料；所述箱体内设有温度传感器和光源监测器。本技术还提出一种光催化设备，包括液体反应混合预反应系统和所述高密度光反应箱，所述液体反应混合预反应系统和所述高密度光反应箱的反应通道通过泵连接。根据本技术的一种实施方式，所述光催化设备还包括光源控制系统和箱体温控装置，所述光源控制系统与所述光反应箱的光源装置连接；所述箱体温控装置与所述光反应箱的反应通道连接；所述光反应箱设有反应入口和反应出口，通过所述反应入口，所述液体反应预混合反应系统与所述反应通道连接，通过所述反应出口，所述反应通道与所述液体反应预混合反应系统连接或与回收器连接；所述光反应箱外设有所述箱体温控装置。本技术由于将光反应体系与反应混合体系分离，故可以实现高温、高压下的光反应；由于将光反应体系与反应混合体系分离，故也可以实现低温下的光反应。本技术设备采用可拆卸的模块化连接，可灵活调节模块间的参数。本技术模块内部各部件间也可通过模块化连接，方便检修及更换部件，减低设备造价及维护成本。本技术设备的设计理念适合光催化反应各个领域及方向的需求，能满足科研实验的小剂量反应，也能适合工业生产上的中能剂量的生产，更可以用于光催化工业化生产的大剂量反应。本技术设备采取类似连续流微反应器的思路，使得该设备具有flowchemistry(微流道)的部分特征，如减小甚至消除放大效应，减少副反应发生。本技术设备通过设计可实现多通道光反应，使得在控制实验及条件筛选中，保证了高效性与稳定性。本技术设备通过设计可实现对光源波长及功率的精准控制，使得在控制实验及条件筛选中，保证了高效性与稳定性，以及实验设备功能的完备性。附图说明图1为本技术一实施例光催化设备结构示意图；图2a为本技术一实施例一层面上的反应通道俯视结构示意图；图2b为本技术一实施例反应通道为直管的立体结构示意图；图2c为本技术一实施例一层面上的反应通道的管道为螺旋式的俯视结构示意图；图2d为本技术一实施例反应通道的管道为螺旋式的立体结构示意图；图2e为本技术一实施例湍流阻挡式反应通道结构示意图；图2f为本技术一实施例湍流阻挡块的不同形状结构形式；图3为本技术一实施例光源装置在一个层面上的布置俯视结构示意图；图4a为本专利技术一种LED集成式催化装置样机结构示意图；图4b为图4a本专利技术的一种LED集成式催化装置样机另一角度结构示意图；附图标号：10光反应箱，103箱体、101反应通道，102光源装置，1011反应通道单体，1012接头；20液体反应预混合反应系统；ALED催化装置样机，A1LED冷却液入口，A2LED冷却液出口，A3冷却液箱体，A31催化液冷却盘管，A4催化液体入口，A5催化液体出口，A6催化装置泵，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光反应箱，其特征在于，所述光反应箱包括箱体、反应通道和光源装置，所述反应通道和光源装置设置在所述箱体内，其中，所述反应通道与所述光源装置分别分层间隔排列，所述反应通道所在层上和/或下相邻所述光源装置所在层。/n

【技术特征摘要】
1.一种光反应箱，其特征在于，所述光反应箱包括箱体、反应通道和光源装置，所述反应通道和光源装置设置在所述箱体内，其中，所述反应通道与所述光源装置分别分层间隔排列，所述反应通道所在层上和/或下相邻所述光源装置所在层。


2.根据权利要求1所述的光反应箱，其特征在于，每层所述反应通道呈弯曲多圈或多折走向排布方式。


3.根据权利要求2所述的光反应箱，其特征在于，每层所述反应通道呈弓字形走向、之字形走向、回字形走向、无规则走向或透明中空薄板平流走向。


4.根据权利要求1至3任一项所述的光反应箱，其特征在于，所述反应通道的管道外形纵截面为直线型或曲线型或螺旋线型；所述反应通道内部设有或不设有阻挡。


5.根据权利要求1至3任一项所述的光反应箱，其特征在于，所述反应通道内设有鼓泡器。


6.根据权利要求1至3任一项所述的光反应箱，其特征在于，所述光源装置包括光源板，每层光源装置设置若干阵列排布的光源板。

【专利技术属性】
技术研发人员：付华，朱先进，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11