一种常压气液光引发化学反应装置

1.本实用新型涉及气液相混合设备技术领域，尤其涉及一种常压气液光引发化学反应装置。


背景技术：

2.气液反应器被广泛应用于化工合成、环境保护、石油炼制等领域，尤其是光引发化学气液反应器。在一些化学实验室中，会存在一些光化学合成实验，其中便包括气液光引发化学反应合成实验。
3.在气液光引发化学反应中，在光照条件下，光引发剂吸收光能，转化为自由基，然后引发气液两相发生化学反应，而由于反应物为气、液两相，因此常常存在着气相在液相中溶解度较低的情况，造成光化学反应的反应速率较低。为了提高光化学反应的反应速率，除了添加光引发剂，一般采取增加反应体系压力的方法。虽然增加反应体系压力可以提高反应速率，但是反应体系的压力越大，要求反应器的耐压性也更好，这样就导致反应器所采用的材质会更特殊，其结构也会更复杂，而且价格也更昂贵，这不仅增加了设备成本，较大压力下的反应体系也会使得整个反应过程的安全性在一定程度上降低。
4.而在另一方面来看，在这类气液光引发化学反应体系中，反应物受到光辐射又是反应能够顺利进行的必要条件，在增加反应体系压力的同时还得考虑光源的问题。为保护光源不受反应相的影响以及避免光源漏电，反应物与光源之间需要通过透光材料隔开，常见的透光材料为玻璃，而由于玻璃属于脆性材料，其抗压性较低，在气液光引发化学反应体系内，为了保证反应过程中设备的安全，反应体系的最大压力则为玻璃的最大耐压值，这样便无法通过提高反应体系压力来提高光化学反应速率。
5.可见，对于气液光引发化学反应而言，在保证光源照射的情况下，则很难通过增加反应体系的压力来提高化学反应速率。所以，如何提高气液光引发化学反应速率仍是急需解决的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种常压气液光引发化学反应装置，用于提高气液光引发化学反应速率，在保证光源照射的情况下，常压下也能够提高化学反应速率。
7.为达上述发明目的，本实用新型采用以下方案：一种常压气液光引发化学反应装置，包括反应容器，所述反应容器内设有一个用于放置光源的凹槽，所述凹槽的侧部与底部均为透明的，所述反应容器的下部设有曝气环，所述曝气环的底部分布有多个孔口朝下的曝气孔，所述反应容器的一侧固定安装有导管，所述导管上端设有球状鼓泡部，所述球状鼓泡部上端连接有滴液装置，所述滴液装置包括储液容器，所述储液容器顶部设有进气口、底部设有连接管，所述连接管的中部设有旋转活塞、下端连接球状鼓泡部，所述导管的一端伸入反应容器中并与曝气环连通，所述曝气环与反应容器底部之间设有磁力搅拌子，所述曝
气环的中心与磁力搅拌子的中心重合，所述磁力搅拌子的长度大于曝气环的外径。
8.优选地，所述储液容器的上端与球状鼓泡部的上端之间连接有导气管。
9.更优选地，所述反应容器上设有用于固定储液容器与导管的固定连接件。
10.更优选地，所述曝气环的底部紧挨着磁力搅拌子的上表面，所述反应容器的底部紧挨着磁力搅拌子的下表面。
11.更优选地，所述曝气环与反应容器底部之间的距离大于1毫米、小于20毫米。
12.更优选地，所述曝气孔均匀间隔分布在曝气环的底部。
13.上述常压气液光引发化学反应装置在实际使用时，首先将液相反应液加入到滴液装置的储液容器中，接着打开旋转活塞，使液相反应液沿连接管流入球状鼓泡部中，并且调节旋转活塞以控制流速，之后液相反应液会顺着导管进入到反应容器中，然后将一根磁力搅拌子放入反应容器中，再将反应容器置于磁力搅拌设备上，将光源置于反应容器内，然后将气相通过外部软管与进气口连接，接着可打开气相阀门，气体会经过储液容器、连接管、球状鼓泡部，然后通过导管进入到曝气环内，再从曝气孔进入到反应容器的液相中，启动光源电源使气相和液相在接触的同时受到反应容器内部光源的照射，光化学反应开始；然后开启磁力搅拌设备，使得磁力搅拌子高速旋转，通过磁力搅拌子高速旋转让气相以微气泡的形式与液相混合，可以大大增加气液反应的接触面，提高气液反应的速率，从而缩短反应时间，进而提高气液光引发化学反应速率；最后，完成实验后关闭气相阀门，球状鼓泡部能够阻止反应液倒吸，避免反应液倒吸进入外部软管中。上述常压气液光引发化学反应装置无需进行加压，在常压下即可实现气液光引发化学反应，并且能够避免关闭气相时反应液倒吸进入外部软管的风险，装置整体结构也比较简单，制作成本低。
附图说明
14.图1为本实用新型实施例中的整体结构示意图；
15.图2为实施例中该装置的俯视结构示意图。
16.图中：
17.1——反应容器
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2——光源
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3——凹槽
18.4——曝气环
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4a——曝气孔
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5——导管
19.6——球状鼓泡部
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7——导气管
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8——储液容器
20.9——进气口
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10——连接管
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11——旋转活塞
21.12——固定连接件
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13——磁力搅拌子。
具体实施方式
22.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。
23.需要提前说明的是，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定
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等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.如图1
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2所示，一种常压气液光引发化学反应装置，包括反应容器1，该反应容器1内设有一个用于放置光源2的凹槽3，凹槽3的侧部与底部均为透明的，通过将光源2放置在凹槽3中，可以对整个反应容器1内部进行光照射。该反应容器1的下部设有曝气环4，曝气环4的底部分布有多个孔口朝下的曝气孔4a，能够让气相经曝气环4呈分散性排出，有助于气相与液相实现均匀混合。该反应容器1的一侧固定安装有导管5，导管5的一端伸入反应容器1中并与曝气环4连通。曝气环4与反应容器1底部之间设有磁力搅拌子13，曝气环4的中心与磁力搅拌子13的中心重合，磁力搅拌子13的长度大于曝气环4的外径，通过磁力搅拌子13的搅拌剪切作用，可以将气泡剪切为微气泡与液相相接触，增加气液反应的接触面积，提高反应效率。其中，导管5上端设有球状鼓泡部6，球状鼓泡部6上端连接有滴液装置，滴液装置包括储液容器8，储液容器8顶部设有进气口9、底部设有连接管10，连接管10的中部设有旋转活塞11、下端连接球状鼓泡部6。该球状鼓泡部6能够起到阻止反应液倒吸的作用，以防止在实验结束关闭气相时反应液倒吸进入外部软管中，球状鼓泡部6同时还能在液相反应液流入导管5时起到一定缓冲作用，另外，旋转活塞11能够用于调节液相反应液流速。
26.上述常压气液光引发化学反应装置在实际使用时，首先将液相反应液加入到滴液装置的储液容器8中，接着打开旋转活塞11，使液相反应液沿连接管10流入球状鼓泡部6中，并且调节旋转活塞11以控制流速，之后液相反应液会顺着导管5进入到反应容器1中，然后将一根磁力搅拌子13放入反应容器1中，再将反应容器1置于磁力搅拌设备上，将光源2置于反应容器1内，然后将气相通过外部软管与进气口9连接，接着可打开气相阀门，气体会经过储液容器8、连接管10、球状鼓泡部6，然后通过导管5进入到曝气环4内，再从曝气孔4a进入到反应容器1的液相中，启动光源2电源使气相和液相在接触的同时受到反应容器1内部光源2的照射，光化学反应开始；然后开启磁力搅拌设备，使得磁力搅拌子13高速旋转，通过磁力搅拌子13高速旋转让气相以微气泡的形式与液相混合，可以大大增加气液反应的接触面，提高气液反应的速率，从而缩短反应时间，进而提高气液光引发化学反应速率；最后，完成实验后关闭气相阀门，其中，反应液在出现倒吸时会向上流，流至球状鼓泡部6时，由于球状鼓泡部6的结构特点，会阻止反应液继续向上流，避免反应液倒吸进入外部软管中。上述常压气液光引发化学反应装置无需进行加压，在常压下即可实现气液光引发化学反应，并且能够避免关闭气相时反应液倒吸进入外部软管的风险，装置整体结构也比较简单，制作成本低。
27.需要说明的是，本实施例中的磁力搅拌子13的具体结构为整体呈菱形式的独立结构，可以直接采用现有技术的菱形磁力搅拌子13，因此本领域的技术人员应该知道，该磁力
搅拌子13的长度大于曝气环4的外径，即磁力搅拌子13的转动覆盖范围超出曝气环4所围住的范围，该结构简单，制造成本低，符合本实施例的低成本特点，当然，本技术中的磁力搅拌子13的结构也并不仅限于本实施例中的结构，其结构也可以是橄榄形、圆柱形、椭圆形等，同样可以直接采用现有技术中的搅拌子。
28.在本实施例中，储液容器8的上端与球状鼓泡部6的上端之间连接有导气管7，导气管7能够单独用于通入气相，使液相反应液与气相能够同时加入至反应容器1中，进一步提高反应效率，同时，导气管7的设置位置较高，能够避免液相反应液流入导气管7中。
29.在本实施例中，作为一种优选的方式，针对实验室用途，将反应容器1选用为双口圆柱体反应瓶，双口圆柱体反应瓶的两个瓶口设有橡胶塞。
30.作为更优选地，双口圆柱体反应瓶的瓶身上还设有用于固定储液容器8与导管5的固定连接件12，其中包括连接在储液容器8与双口圆柱体反应瓶的瓶身之间的第一固定连接件，连接在导管5的上部与双口圆柱体反应瓶的瓶身之间的第二固定连接件，以及连接在导管5的下部与双口圆柱体反应瓶的瓶身之间的第三固定连接件，通过设置上述三个固定连接件12，可以使储液容器8与导管5具备较好的牢固程度。
31.另外，在本实施例中，作为更优选地，曝气环4的底部紧挨着磁力搅拌子13的上表面，反应容器1的底部紧挨着磁力搅拌子13的下表面，能够保证曝气环4与反应容器1底部之间的气相被磁力搅拌子13充分作用；曝气环4与反应容器1底部之间的距离大于1毫米、小于20毫米；曝气孔4a均匀间隔分布在曝气环4的底部。
32.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施而已，并非本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已为较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明产品形态和样式，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许改动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，均仍属于本实用新型技术方案的专利范畴内。