專利名稱：水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化學(xué)反應(yīng)裝置，特別是涉及一種水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
有些化學(xué)反應(yīng)需要光催化下才能發(fā)生，例如光聚合，光鹵化，光降解和某些有機(jī)合成反應(yīng)。具體的反應(yīng)有染料的脫色降解反應(yīng)，烷烴、環(huán)烷烴和芳環(huán)側(cè)鏈的鹵化反應(yīng)，肉桂酸及其衍生物的二聚反應(yīng)，有機(jī)仲羥基鹵酸鹽氧化成酮的反應(yīng)等。上述反應(yīng)均是通過光照產(chǎn)生自由基而進(jìn)行反應(yīng)。其光源可采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、脈沖氙弧燈、無極放電燈、激光光源、紫外線燈等。
用于光化學(xué)作業(yè)的光源必需具有以下特點(diǎn)在需要的光譜段具有高強(qiáng)度、長壽命，光強(qiáng)輸出穩(wěn)定，易點(diǎn)燃，便于安裝的合理尺寸。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(shè)計(jì)，汞燈分為高壓、中壓和低壓，它們在紫外和可見光譜區(qū)均有富集的能量分布。
按光源的位置光化學(xué)反應(yīng)器可分為兩類，一類是將配有冷卻夾套的燈管浸沒于反應(yīng)溶液中；另一類則將燈放在反應(yīng)溶液之外，且為了充分利用光能和減少輻射對(duì)工作場所人員的傷害，常配有高效聚焦式反射器。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的光化學(xué)反應(yīng)器則屬于后者。
不論采用什么光源，其在引發(fā)和促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的同時(shí)都有相當(dāng)一部分的能量以熱能的形式散出，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)的溫度升高，進(jìn)而會(huì)使反應(yīng)物的溫度發(fā)生變化，影響化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行及其有關(guān)數(shù)據(jù)的測定。為此，我們設(shè)計(jì)了如下帶水冷自動(dòng)控溫系統(tǒng)的水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種能自動(dòng)控溫，且方便使用的水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器包括位于反應(yīng)容器上方的光源，內(nèi)表面具有光反射功能的箱體，所述光源位于箱體內(nèi)的頂部，在箱體的底部置有透明材料制成的水槽，在水槽內(nèi)置有用于放置玻璃反應(yīng)容器的支架，水槽還裝有通向箱體外的進(jìn)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(jìn)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于水槽內(nèi)的溫度傳感器。其光源置于反應(yīng)物(玻璃反應(yīng)容器內(nèi))的上方，使光源在照射反應(yīng)物的同時(shí)也加熱水槽，并采用溫度傳感器通過電子繼電器使電磁閥反復(fù)切換，導(dǎo)入冷水，排出熱水的機(jī)理，從而達(dá)到控制和保持玻璃反應(yīng)容器內(nèi)的反應(yīng)物溫度的目的。透明材料制成的水槽和玻璃反應(yīng)容器則有利于觀察水槽和反應(yīng)容器內(nèi)的情況。所述的光源包括人工光源和天然光源(如經(jīng)聚集的太陽光)，其中人工光源包括汞燈、氙弧燈、脈沖氙弧燈、無極放電燈、激光光源、紫外線燈。
作為優(yōu)化，箱體的正面還裝有用于觀察和取放物品的活動(dòng)門。該門一是用來將玻璃反應(yīng)容器置入或取出，二是用來觀察反應(yīng)狀況。
作為優(yōu)化，所述活動(dòng)門是深色玻璃推拉門。深色玻璃可防止強(qiáng)光對(duì)觀察者眼睛的傷害。
作為優(yōu)化，所述的溫度傳感器優(yōu)選導(dǎo)電溫度計(jì)，所述箱體優(yōu)選鋁合金材料制成，所述光源優(yōu)選汞燈或紫外線燈，所述的透明材料制成的水槽優(yōu)選有機(jī)玻璃水槽，所述的光源還帶有反射器。鋁合金材料制成的箱體一方面可以提高光反射率，另一方面有利于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(yōu)點(diǎn)。
作為優(yōu)化，進(jìn)出水管位于水槽的同一側(cè)面，所述的進(jìn)水管位于水槽的下部，所述出水管位于水槽的上部，并且兩者呈對(duì)角之勢，所述的支架由多個(gè)穿孔的U型塑料型材組成。
作為優(yōu)化，所述U型塑料型材沿進(jìn)出水的方向并列布置。U型塑料型材的作用一是作為玻璃反應(yīng)容器的支撐體，二是控制進(jìn)入槽內(nèi)冷水流動(dòng)方向，使槽內(nèi)水溫均勻一致。
作為優(yōu)化，所述U型塑料型材優(yōu)選白色PVC塑料制成。白色PVC塑料可減少其自身對(duì)光線的吸收，從而更好的發(fā)揮光源效率。
采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器通過水槽中的水溫來控制進(jìn)水閥的開關(guān)，從而使水槽中的水溫保持穩(wěn)定，進(jìn)而為反應(yīng)容器中的反應(yīng)物提供適宜的反應(yīng)溫度條件。能完全克服現(xiàn)有反應(yīng)器因溫度無法控制而使反應(yīng)無法正常進(jìn)行的缺陷。另外，采用自動(dòng)控制方式，一旦設(shè)定好溫度后，只要水壓和電源正常，整個(gè)反應(yīng)過程中無需人操作，就可以自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溫度的穩(wěn)定。所述支架和進(jìn)出水管的設(shè)計(jì)有利于水槽內(nèi)溫度的均勻一致。箱體內(nèi)表面、支架顏色和光源的設(shè)計(jì)有利于充分發(fā)揮光源效率?；顒?dòng)門的設(shè)計(jì)則會(huì)使光化學(xué)反應(yīng)的觀察和操作更方便。因此，本實(shí)用新型水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器具有設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的優(yōu)點(diǎn)，特別是還具有能自由設(shè)定溫度、自動(dòng)穩(wěn)定溫度、溫度均勻性好，光源利用效率高、安全性好的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器中的U型PVC塑料型材的主視圖；圖3是本實(shí)用新型水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器中的U型PVC塑料型材的俯視圖；圖4是本實(shí)用新型水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器中的U型PVC塑料型材的主側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步的說明，本實(shí)用新型水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器包括一個(gè)內(nèi)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(jī)玻璃水槽2，水槽2內(nèi)盛用于恒溫的水介質(zhì)，在水槽2底部固定有用于放置玻璃反應(yīng)杯3的支架4，玻璃反應(yīng)杯3內(nèi)盛反應(yīng)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(jìn)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(jìn)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相連的位于水槽2內(nèi)的導(dǎo)電溫度計(jì)10。導(dǎo)電溫度計(jì)10固定于有機(jī)玻璃水槽2中靠近出水管11的上方，其下端浸沒于水中；導(dǎo)電溫度計(jì)10還通過導(dǎo)線與繼電器9相接。箱體1的正面下部還裝有用于觀察和取放物品的深色玻璃推拉活動(dòng)門。進(jìn)出水管7位于水槽2的同一側(cè)面，所述的進(jìn)水管7位于水槽2的下部，用來輸入冷水，所述出水管11位于水槽2的上部，用來輸出熱水，并且兩水管呈對(duì)角之勢。所述的支架4由多個(gè)穿孔的白色U型PVC塑料型材12組成，并沿進(jìn)出水的方向并列布置，所述通孔13分別位于U型PVC塑料型材12的頂面和側(cè)面的底部。
其工作過程是首先通過進(jìn)水管和電磁閥向有機(jī)玻璃水槽中注水，直至出水管溢流出水為止。然后調(diào)節(jié)導(dǎo)電溫度計(jì)至一定溫度如28℃，此時(shí)由于有機(jī)玻璃水槽內(nèi)的水溫低于所設(shè)定的溫度，所以電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，冷水不能通過進(jìn)水管進(jìn)入。當(dāng)點(diǎn)亮高壓汞燈后，其散出的熱能被有機(jī)玻璃水槽中的水所吸收，水溫逐漸升高。當(dāng)水溫超過所設(shè)定的溫度，導(dǎo)電溫度計(jì)通過繼電器開啟電磁閥，使冷水通過進(jìn)水管從有機(jī)玻璃水槽的下部進(jìn)入其中，冷卻并促使上部的熱水從出水管溢流出。當(dāng)水溫低于所設(shè)定的溫度時(shí)，導(dǎo)電溫度計(jì)通過繼電器使電磁閥關(guān)閉。借助于電磁閥開啟與關(guān)閉的反復(fù)切換，處于有機(jī)玻璃水槽中玻璃反應(yīng)杯內(nèi)的反應(yīng)體系的溫度就可以獲得比較穩(wěn)定的溫度狀態(tài)，其溫度變化能夠控制在1℃以內(nèi)，使體系的化學(xué)反應(yīng)在設(shè)定的溫度下進(jìn)行。
權(quán)利要求1.一種水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器，其包括位于反應(yīng)容器上方的光源，其特征在于還包括內(nèi)表面具有光反射功能的箱體，所述光源位于箱體內(nèi)的頂部，在箱體的底部置有透明材料制成的水槽，在水槽內(nèi)置有用于放置玻璃反應(yīng)容器的支架，水槽還裝有通向箱體外的進(jìn)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(jìn)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于水槽內(nèi)的溫度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于箱體的正面還裝有用于觀察和取放物品的活動(dòng)門。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于所述活動(dòng)門是深色玻璃推拉門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于所述的溫度傳感器優(yōu)選導(dǎo)電溫度計(jì)，所述箱體優(yōu)選鋁合金材料制成，所述光源優(yōu)選汞燈或紫外線燈，所述的透明材料制成的水槽優(yōu)選有機(jī)玻璃水槽，所述的光源還帶有反射器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于進(jìn)出水管位于水槽的同一側(cè)面，所述的進(jìn)水管位于水槽的下部，所述出水管位于水槽的上部，并且兩者呈對(duì)角之勢，所述的支架由多個(gè)穿孔的U型塑料型材組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于所述U型塑料型材沿進(jìn)出水的方向并列布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于所述U型塑料型材優(yōu)選白色PVC塑料制成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種水冷式控溫光化學(xué)反應(yīng)器。為克服現(xiàn)有光化學(xué)反應(yīng)器不能自動(dòng)控溫，使用不便的缺陷，其包括位于反應(yīng)容器上方的光源，內(nèi)表面具有光反射功能的箱體，所述光源位于箱體內(nèi)的頂部，在箱體的底部置有透明材料制成的水槽，在水槽內(nèi)置有用于放置玻璃反應(yīng)容器的支架，水槽還裝有通向箱體外的進(jìn)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(jìn)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于水槽內(nèi)的溫度傳感器。因此，其具有設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的優(yōu)點(diǎn)，特別是還具有能自由設(shè)定溫度、自動(dòng)穩(wěn)定溫度、溫度均勻性好，光源利用效率高、安全性好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J19/08GK2635204SQ03275610
公開日2004年8月25日 申請日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者董永春, 張寶華 申請人:天津工業(yè)大學(xué)材料化工學(xué)院