专利名称：水冷式控温光化学反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化学反应装置，特别是涉及一种水冷式控温光化学反应器。
背景技术：
有些化学反应需要光催化下才能发生，例如光聚合，光卤化，光降解和某些有机合成反应。具体的反应有染料的脱色降解反应，烷烃、环烷烃和芳环侧链的卤化反应，肉桂酸及其衍生物的二聚反应，有机仲羟基卤酸盐氧化成酮的反应等。上述反应均是通过光照产生自由基而进行反应。其光源可采用人工光源或太阳光，有效波段是紫外和可见光的高频段。所述的人工光源可以是汞灯、氙弧灯、脉冲氙弧灯、无极放电灯、激光光源、紫外线灯等。
用于光化学作业的光源必需具有以下特点在需要的光谱段具有高强度、长寿命，光强输出稳定，易点燃，便于安装的合理尺寸。汞弧光灯是广泛使用的一种光源。该灯充有适量的汞蒸气和氩气。按气压设计，汞灯分为高压、中压和低压，它们在紫外和可见光谱区均有富集的能量分布。
按光源的位置光化学反应器可分为两类，一类是将配有冷却夹套的灯管浸没于反应溶液中；另一类则将灯放在反应溶液之外，且为了充分利用光能和减少辐射对工作场所人员的伤害，常配有高效聚焦式反射器。本发明所设计的光化学反应器则属于后者。
不论采用什么光源，其在引发和促进化学反应的同时都有相当一部分的能量以热能的形式散出，会导致反应器内的温度升高，进而会使反应物的温度发生变化，影响化学反应的进行及其有关数据的测定。为此，我们设计了如下带水冷自动控温系统的水冷式控温光化学反应器。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种能自动控温，且方便使用的水冷式控温光化学反应器。
为实现上述目的，本实用新型水冷式控温光化学反应器包括位于反应容器上方的光源，内表面具有光反射功能的箱体，所述光源位于箱体内的顶部，在箱体的底部置有透明材料制成的水槽，在水槽内置有用于放置玻璃反应容器的支架，水槽还装有通向箱体外的进出水管，其还配有水槽温度控制装置，该温度控制装置包括安装在进水管上的电磁阀、与电磁阀相连的继电器，和与继电器相连的位于水槽内的温度传感器。其光源置于反应物(玻璃反应容器内)的上方，使光源在照射反应物的同时也加热水槽，并采用温度传感器通过电子继电器使电磁阀反复切换，导入冷水，排出热水的机理，从而达到控制和保持玻璃反应容器内的反应物温度的目的。透明材料制成的水槽和玻璃反应容器则有利于观察水槽和反应容器内的情况。所述的光源包括人工光源和天然光源(如经聚集的太阳光)，其中人工光源包括汞灯、氙弧灯、脉冲氙弧灯、无极放电灯、激光光源、紫外线灯。
作为优化，箱体的正面还装有用于观察和取放物品的活动门。该门一是用来将玻璃反应容器置入或取出，二是用来观察反应状况。
作为优化，所述活动门是深色玻璃推拉门。深色玻璃可防止强光对观察者眼睛的伤害。
作为优化，所述的温度传感器优选导电温度计，所述箱体优选铝合金材料制成，所述光源优选汞灯或紫外线灯，所述的透明材料制成的水槽优选有机玻璃水槽，所述的光源还带有反射器。铝合金材料制成的箱体一方面可以提高光反射率，另一方面有利于箱体的自身散热和防火。汞灯和紫外线灯具有有效光辐射率高的优点。
作为优化，进出水管位于水槽的同一侧面，所述的进水管位于水槽的下部，所述出水管位于水槽的上部，并且两者呈对角之势，所述的支架由多个穿孔的U型塑料型材组成。
作为优化，所述U型塑料型材沿进出水的方向并列布置。U型塑料型材的作用一是作为玻璃反应容器的支撑体，二是控制进入槽内冷水流动方向，使槽内水温均匀一致。
作为优化，所述U型塑料型材优选白色PVC塑料制成。白色PVC塑料可减少其自身对光线的吸收，从而更好的发挥光源效率。
采用上述技术方案后，本实用新型水冷式控温光化学反应器通过水槽中的水温来控制进水阀的开关，从而使水槽中的水温保持稳定，进而为反应容器中的反应物提供适宜的反应温度条件。能完全克服现有反应器因温度无法控制而使反应无法正常进行的缺陷。另外，采用自动控制方式，一旦设定好温度后，只要水压和电源正常，整个反应过程中无需人操作，就可以自动的实现反应温度的稳定。所述支架和进出水管的设计有利于水槽内温度的均匀一致。箱体内表面、支架颜色和光源的设计有利于充分发挥光源效率。活动门的设计则会使光化学反应的观察和操作更方便。因此，本实用新型水冷式控温光化学反应器具有设计合理，结构简单，操作方便的优点，特别是还具有能自由设定温度、自动稳定温度、温度均匀性好，光源利用效率高、安全性好的优点。
图1是本实用新型水冷式控温光化学反应器的结构示意图；图2是本实用新型水冷式控温光化学反应器中的U型PVC塑料型材的主视图；图3是本实用新型水冷式控温光化学反应器中的U型PVC塑料型材的俯视图；图4是本实用新型水冷式控温光化学反应器中的U型PVC塑料型材的主侧视图。
具体实施方式
以下结合附图作进一步的说明，本实用新型水冷式控温光化学反应器包括一个内表面具有光反射功能的铝合金箱体1，在箱体1的底部置有有机玻璃水槽2，水槽2内盛用于恒温的水介质，在水槽2底部固定有用于放置玻璃反应杯3的支架4，玻璃反应杯3内盛反应物。水槽2顶部置有带反射器5的高压汞灯6，水槽2还装有通向箱体1外的进出水管，其还配有水槽温度控制装置，该温度控制装置包括安装在进水管7上的电磁阀8、与电磁阀相连的继电器9，和与继电器9相连的位于水槽2内的导电温度计10。导电温度计10固定于有机玻璃水槽2中靠近出水管11的上方，其下端浸没于水中；导电温度计10还通过导线与继电器9相接。箱体1的正面下部还装有用于观察和取放物品的深色玻璃推拉活动门。进出水管7位于水槽2的同一侧面，所述的进水管7位于水槽2的下部，用来输入冷水，所述出水管11位于水槽2的上部，用来输出热水，并且两水管呈对角之势。所述的支架4由多个穿孔的白色U型PVC塑料型材12组成，并沿进出水的方向并列布置，所述通孔13分别位于U型PVC塑料型材12的顶面和侧面的底部。
其工作过程是首先通过进水管和电磁阀向有机玻璃水槽中注水，直至出水管溢流出水为止。然后调节导电温度计至一定温度如28℃，此时由于有机玻璃水槽内的水温低于所设定的温度，所以电磁阀处于关闭状态，冷水不能通过进水管进入。当点亮高压汞灯后，其散出的热能被有机玻璃水槽中的水所吸收，水温逐渐升高。当水温超过所设定的温度，导电温度计通过继电器开启电磁阀，使冷水通过进水管从有机玻璃水槽的下部进入其中，冷却并促使上部的热水从出水管溢流出。当水温低于所设定的温度时，导电温度计通过继电器使电磁阀关闭。借助于电磁阀开启与关闭的反复切换，处于有机玻璃水槽中玻璃反应杯内的反应体系的温度就可以获得比较稳定的温度状态，其温度变化能够控制在1℃以内，使体系的化学反应在设定的温度下进行。
权利要求1.一种水冷式控温光化学反应器，其包括位于反应容器上方的光源，其特征在于还包括内表面具有光反射功能的箱体，所述光源位于箱体内的顶部，在箱体的底部置有透明材料制成的水槽，在水槽内置有用于放置玻璃反应容器的支架，水槽还装有通向箱体外的进出水管，其还配有水槽温度控制装置，该温度控制装置包括安装在进水管上的电磁阀、与电磁阀相连的继电器，和与继电器相连的位于水槽内的温度传感器。
2.根据权利要求1所述的水冷式控温光化学反应器，其特征在于箱体的正面还装有用于观察和取放物品的活动门。
3.根据权利要求2所述的水冷式控温光化学反应器，其特征在于所述活动门是深色玻璃推拉门。
4.根据权利要求1所述的水冷式控温光化学反应器，其特征在于所述的温度传感器优选导电温度计，所述箱体优选铝合金材料制成，所述光源优选汞灯或紫外线灯，所述的透明材料制成的水槽优选有机玻璃水槽，所述的光源还带有反射器。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的水冷式控温光化学反应器，其特征在于进出水管位于水槽的同一侧面，所述的进水管位于水槽的下部，所述出水管位于水槽的上部，并且两者呈对角之势，所述的支架由多个穿孔的U型塑料型材组成。
6.根据权利要求5所述的水冷式控温光化学反应器，其特征在于所述U型塑料型材沿进出水的方向并列布置。
7.根据权利要求6所述的水冷式控温光化学反应器，其特征在于所述U型塑料型材优选白色PVC塑料制成。
专利摘要本实用新型涉及一种水冷式控温光化学反应器。为克服现有光化学反应器不能自动控温，使用不便的缺陷，其包括位于反应容器上方的光源，内表面具有光反射功能的箱体，所述光源位于箱体内的顶部，在箱体的底部置有透明材料制成的水槽，在水槽内置有用于放置玻璃反应容器的支架，水槽还装有通向箱体外的进出水管，其还配有水槽温度控制装置，该温度控制装置包括安装在进水管上的电磁阀、与电磁阀相连的继电器，和与继电器相连的位于水槽内的温度传感器。因此，其具有设计合理，结构简单，操作方便的优点，特别是还具有能自由设定温度、自动稳定温度、温度均匀性好，光源利用效率高、安全性好的优点。
文档编号B01J19/08GK2635204SQ03275610
公开日2004年8月25日 申请日期2003年7月11日 优先权日2003年7月11日
发明者董永春, 张宝华 申请人:天津工业大学材料化工学院