一种组合式led光化学反应装置制造方法

文档序号:4956363
一种组合式led光化学反应装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种组合式LED光化学反应装置,包括灯板和LED灯珠,所述灯板上有预先制作好的集成电路,所述LED灯珠焊接在所述灯板上,所述灯板通过磁铁吸盘固定在背板上,所述背板通过背板边缘的较链彼此连接。该装置能够实现对光源波长、光照强度的控制以及反应器尺寸与形状的匹配,保证光化学反应所需光强的均匀性;可通过与外置温室或者水浴配合使用,进行温度控制;结构简单,使用方便,适用于水、空气、固体颗粒和生物等多种介质的光化学反应研究。
【专利说明】一种组合式LED光化学反应装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种组合式LED光化学反应装置,属于反应装置领域。

【背景技术】
[0002]从环境化学角度看,光化学反应是化学物质在环境中的重要转化途径之一,与水解、氧化还原、生物转化等过程一起对于化学物质的环境归宿发挥重要作用。因此,环境光化学已经成为环境化学的一个重要分支。过去三十年间,从大气、水生系统到颗粒表面与植物叶片表面,不同介质中的环境光化学过程研究受到越来越多的关注。另一方面,自二氧化钛半导体光催化研究起源以后,三十多年来各类催化剂引发的光催化过程研究越来越广泛而深入,已经延伸到包括化学合成、太阳能转化、污染物控制和洁净材料制造等领域。与光化学研究的快速进展趋势不同的是光化学反应器的研制与应用明显落后。高端精密的光化学研究系统由于成本高昂无法推广,而价格低廉的光化学反应器采用普通的照明用高压汞灯或金属卤素灯,除了稳定性差外,还存在一些问题。首先是实验安全性问题。由于一般设计的反应器为开放式,而使用的光源为高压汞灯或金属卤素灯,发热严重,稍不小心有液体飞溅到灯泡表面将导致其局部受冷,而发生粉碎性爆裂。因此实验人员必须格外小心。尽管如此,安全潜在风险不容忽视。其次,高压汞灯耗电大,大部分可见光发热但不能激发光化学反应,效率低下,实验成本高。最后,高压汞灯光源为混合光,无法开展量子产率、波长选择性等更为高级的研究型实验教学。因此,开发新型光化学反应器是刻不容缓的。
[0003]尽管有少数作为光化学反应的LED光源已经有设计与产品,但是LED光源用于光化学实验研究也就是最近几年才见诸报道的,目前除了光源以外,并无成型设备。而且目前研发的光源的扩展性差,光照面积较小,对反应容器的适用性较差,并不能满足大体积反应的需要,而且外部控制设备复杂,成本也较高。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种组合式LED光化学反应装置。该装置能够实现对光源波长、光照强度以及光照模式的调控,保证反应介质受光的均匀性,且反应容器的温度控制、加样与取样等操作不受光化学反应器的限制。
[0005]本实用新型的技术方案是:
[0006]一种组合式LED光化学反应装置,包括灯板和LED灯珠,所述灯板上有预先制作好的集成电路,所述LED灯珠焊接在所述灯板上,所述灯板通过磁铁吸盘固定在背板上,所述背板通过背板边缘的铰链彼此连接。
[0007]其中灯板上预先设计和制作好集成电路,LED灯珠焊接在灯板上,形成基本的光源模块(附图1所示)。
[0008]光源模块通过磁铁吸盘固定在背板上,磁铁吸盘是独立的组件,可以根据需要调整磁铁吸盘位置来改变灯板固定在反应器背板上的位置。
[0009]光源模块中LED灯珠可以选择不同波长与功率的灯珠,其主峰波长包括但不限于290nm、365nm、400nm 与 650nm 等;其功率包括但不限于 0.01W、0.1W、1W 等。
[0010]光源模块中灯板大小可以根据需要(例如反应液体积)改变,单个灯板上相应的集成LED灯珠的数目可以包括但不限于f200颗,其集成功率可以达到200W。
[0011]背板通过边缘上安置的铰链可以连接成不同形式。这些形式包括但不限于三角形、四方形(附图2)、直线型(附图3)、折线型等。
[0012]铰链的形式可以是单向铰链或者双向铰链,单向铰链连接组合成内向光的反应器模式(附图2);双向铰链连接组合成外向光的反应器模式(附图4),该模式有其适合于以光照植物为目的的光生物反应装置。
[0013]组合式LED光化学反应装置能够适于不同的反应容器大小或形状。由于LED属于冷光源,不会产生明显发热,所以对于室温下的光化学反应尤其适用。对于需要控制特殊温度的光化学反应实验,可通过在反应容器外接恒温水浴或者将这个反应装置放置于温室中进行实验,就能进行反应温度控制。
[0014]本实用新型装置能够实现对光源波长、光照强度的控制以及反应器尺寸与形状的匹配,保证光化学反应所需光强的均匀性;可通过与外置温室或者水浴配合使用,进行温度控制;结构简单,使用方便,适用于水、空气、固体颗粒和生物等多种介质的光化学反应研究。
[0015]本实用新型的组合式LED光化学反应装置为研究人员提供方便、简易、多样化且成本适中的光化学实验设备。同时,还能在本科生或研究生光化学相关实验教学中广泛使用,有利于让学生学会新的思维方法,例如如何选择合适的LED光源与光敏化试剂组成单线态氧发生体系来研究污染物与单线态氧分子直接的化学反应。

【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的单块背板的结构示意图。
[0017]图中1-背板;2_铰链;3_磁铁吸盘;4_LED灯珠;5_灯板。
[0018]图2为背板通过铰链连接成四方形结构示意图。
[0019]图中1-背板;2_铰链;3_磁铁吸盘;4_LED灯珠;5_灯板;6_反应器。
[0020]图3为背板通过铰链连接成直线型结构示意图。
[0021 ] 图中1-背板;2_铰链;3_磁铁吸盘;4_LED灯珠;5_灯板;6_反应器。
[0022]图4为外向光反应器模式结构示意图。
[0023]图中1-背板;2_铰链;3_磁铁吸盘;4_LED灯珠;5_灯板。
[0024]图5 LED光化学反应装置的实验结果,图中发生光化学反应的化学物质为三价砷,光催化剂为氢氧化铁。

【具体实施方式】
[0025]下面结合图1和图2对本实用新型做进一步的说明。
[0026]一种组合式LED光化学反应装置,包括灯板5和LED灯珠4,所述灯板5上有预先制作好的集成电路,所述LED灯珠4焊接在所述灯板5上,所述灯板5通过磁铁吸盘3固定在背板I上,所述背板I通过背板边缘的铰链2彼此连接。
[0027]背板通过边缘上安置的铰链可以连接成不同形式。这些形式包括但不限于三角形、四方形(附图2)、直线型(附图3)、折线型等。
[0028]铰链的形式可以是单向铰链或者双向铰链,单向铰链连接组合成内向光的反应器模式(如图2);双向铰链连接组合成外向光的反应器模式(如图4)。
[0029]本实用新型可以用于包括水等多种介质的光化学反应研究。
[0030]使用本实用新型时,在反应器(图2中为烧杯)中加入反应液,打开灯板5的电源,开始对样品进行光照。本实用新型为开放动态反应装置,能够在不干扰光化学反应进行的情况下对介质中的反应物进行补充注入或取样,也可以对光化学反应产物进行取样。通过磁力搅拌器的作用,保持反应器6中的样品处于均匀混合的状态,从而保证反应液受光均匀,并保证采集样品的均匀性与代表性。同时也可以在反应器中添加多个仪器探头,实时在线测定样品的各项参数。替换反应器6为冷肼时,可以通过外接恒温水浴对反应进行控温,即该反应可以但不限于在室温下进行。
[0031]以三价砷光氧化处理过程为例,本装置的具体操作过程如下:
[0032]1、组装反应器,背板I尺寸为20cm宽X25cm高,单个灯板5尺寸为15cmX 15cm,单个灯板上嵌有波长为394nm的LED灯珠4:以14 X 14方式布置,共196个。灯板5下边缘距背板I下边缘5cm,作为放置于烧杯(反应器)底部的磁力搅拌器的缓冲高度。
[0033]2、测定该反应装置平均辐照能为0.13mW/cm2。
[0034]2、配制一定浓度的三价砷溶液,投加一定量的铁盐,将配制好的溶液倒入烧杯中。
[0035]3、开启磁力搅拌器使溶液混合均匀,调节pH至6。
[0036]4、打开灯板5电源,对样品进行光照。
[0037]5、分别在不同的时间采集样品,测定即得反应物或产物的浓度。如图5所示。
[0038]对同一条件下的含砷溶液进行多次反应,结果重现性高,偏差小(小于4%),说明该装置具有良好的稳定性。
【权利要求】
1.一种组合式LED光化学反应装置,其特征在于,包括灯板(5)和LED灯珠(4),所述灯板(5)上有预先制作好的集成电路,所述LED灯珠(4)焊接在所述灯板(5)上,所述灯板(5)通过磁铁吸盘(3 )固定在背板(I)上,所述背板(I)通过背板边缘的铰链(2 )彼此连接。
2.根据权利要求1所述的光化学反应装置,其特征在于:所述背板(I)通过边缘的铰链(2)连接成三角形、四方形、直线型或折线型。
3.根据权利要求1所述的光化学反应装置,其特征在于:铰链(2)是单向铰链或者双向铰链。
4.根据权利要求1所述的光化学反应装置,其特征在于:单个灯板(5)上集成LED灯珠(4)的数目为f200颗。
5.根据权利要求1所述的光化学反应装置,其特征在于:所述LED灯珠主峰波长为.290nm、365nm、400nm 或 650nm。
6.根据权利要求1所述的光化学反应装置,其特征在于:所述LED灯珠功率为0.0lff,.0.1W 或 1W。
【文档编号】B01J19/08GK204017817SQ201420285516
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】吴峰, 徐晶, 肖玫, 张琳, 李进军 申请人:武汉大学
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