CN216440599U - Led光化学反应仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LED光化学反应仪，它包括箱体，所述箱体分为上下两层，即为上层箱体和下层箱体，所述上层箱体一端开设有对开门，所述上层箱体内设置有依次连接有原料锥形瓶、LED光化学反应组件和产物锥形瓶，所述LED光化学反应组件有多个LED光化学反应器组成，其中，首端的LED光化学反应器与原料锥形瓶连接，尾端的LED光化学反应器和产物锥形瓶连接，多个LED光化学反应器之间相互连接且连接管上均设置有三通阀；所述下层箱体外壁上设置有用于反应仪开启关闭和LED光化学反应组件独自开启关闭的控制面板。本实用新型管式LED光化学反应组件在设计上较为简单，制造材料廉价易得，成本较低，适合在行业内进行推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及连续流和光化学技术领域，具体涉及一种LED光化学反应仪。
背景技术
光化学反应是指物质分子由于吸收光量子而发生的化学反应，与常规反应相比，光化学反应具有反应过程绿色，反应条件温和等优势，很多加热条件下无法进行的反应，光催化条件下有可能进行，但产物多样不易控制，选择性不好。
现有的光化学合成技术主要分为两大类：
1.一类是批次光化学技术，批次光化学反应器属于全混流反应器，生成产物不能及时导出，导致收率下降，而由比尔-郎伯定律可知，随反应器的增大，光辐射在反应混合物中传递效率迅速降低，光辐射不均匀，导致反应时间加长副反应增多；
2.另一类是连续流光反应技术，结合管式反应器可通过并联多套装置的数目放大法避免体积的放大，但未完全解决过度光照的问题。
目前，市场现有的光化学反应装置多采用低压或中压汞灯，卤钨灯作为光源，具有能耗高，升温快，光的利用率低，需外置水冷设备散热等缺陷，而LED光源具有放热量小，光线单色性强，高稳定性，高均匀性等优势，更适于制成发光波长容易控制的光化学反应装置。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种LED光化学反应仪，其为用LED灯作为辐照光源诱导苝二酰亚胺类化合物稠环反应的光化学反应器，结合光化学转化和连续流技术的优势，在安全生产的前提下，实现低成本，低能耗的同时提高反应效率与产品纯度。
为实现上述目的，本实用新型所设计一种LED光化学反应仪，它包括箱体，所述箱体分为上下两层，即为上层箱体和下层箱体，所述上层箱体一端开设有对开门，所述上层箱体内设置有依次连接有原料锥形瓶、LED光化学反应组件和产物锥形瓶，所述LED光化学反应组件有多个LED光化学反应器组成，其中，首端的LED光化学反应器与原料锥形瓶连接，尾端的LED光化学反应器和产物锥形瓶连接，多个LED光化学反应器之间相互连接且连接管上均设置有三通阀。
进一步地，所述下层箱体外壁上设置有用于反应仪开启关闭和LED光化学反应组件独自开启关闭的控制面板。
再进一步地，所述LED光化学反应器包括中空的六棱柱型支架，所述六棱柱型支架内侧设置有安装螺旋玻璃管的空心圆安装槽，且除安装槽之外的六棱柱型支架内壁上铺设有用于反光的镜面板，所述六棱柱型支架的安装槽内设置有螺旋石英玻璃管，所述螺旋石英玻璃管内设置有竖直LED灯，所述六棱柱型支架顶端设置有温度探测器。
再进一步地，所述竖直LED灯底部插入下层箱体内的灯座上。再进一步地，所述原料锥形瓶和LED光化学反应组件之间管线上设置有蠕动泵，所述蠕动泵通过上层箱体箱壁上蠕动泵开关插座连通(控制反应溶液流速的蠕动泵可以根据具体反应需求调整装置内反应溶液的流动速度)。
再进一步地，所述上层箱体相邻两面箱壁上部间隔开设有排风口，所述上层箱体另一端开设有排风扇(排风扇将冷空气从外部吸入，以此将LED灯产生的热量从排风孔处散发出去，通过排风扇由温度开关控制开闭，可根据具体反应需求调整装置内温度)，所述上层箱体两侧壁上对称开设有观察窗。
再进一步地，所述控制面板包括温度显示屏、时间显示屏、4个分开关、总开关、时间开关和温度开关；其中，
温度显示屏用于显示温度探测器温度，
时间显示屏用于显示反应仪的工作时间；
4个分开关用于控制对应的竖直LED灯的开启和关闭；
总开关用于控制反应仪的开启和关闭；
温度开关用于控制排风扇的开启和关闭
时间显示屏(温度显示屏和时间显示屏以实时反映装置内部反应发生时的各项参数)、对应控制竖直LED灯的分开关和总开关，控制反应仪开启和关闭的时间开关。
再进一步地，所述箱体底部设置有滑轮。
本发明的原理：
光化学反应是指物质分子在吸收光量子后产生的化学反应，本实用新型采用高亮度LED灯作为光催化反应进行所需的光源，大幅降了低能耗，在进行反应时，反应液在蠕动泵的作用下流动通过螺旋环绕在LED光源周围的细长管道，在流动过程中反应溶液受光发生光化学反应，而螺旋形的细长管道增大反应溶液受光表面积，与此同时，本实验新型创新性的采用镜面保护罩，在保护内部反应管道的同时将光源释放的光能通过镜面反射控制在保护罩内部，最大程度的提高光能的利用率。
本实用新型的有益效果：
1.本实用新型管式LED光化学反应组件在设计上较为简单，制造材料廉价易得，成本较低，适合在行业内进行推广。
2.本实用新型采用LED灯作为光源，既具有环保，使用寿命长的固态光源的优越性，代替汞灯作为紫外光和近红外光辐射光源在光化学反应中发挥作用。
3.本实用新型采用螺旋石英玻璃管，将玻璃管以螺旋式缠绕在竖直LED灯周围，相比于传统的圆柱管式，这种结构进有利于增大液体受光的比表面积，提高光的利用率。
4.本实用新型用蠕动泵连结玻璃管，使反应液由全混流变为连续流，结合微流技术，提高受光均匀度，改善传热和传质，导致更短时间，更有选择性的反应和有效的放大
5.本实用新型进行模块化设计，尽量易于安装与更换，可根据不同反应的不同需要，定制特殊部分模块。
附图说明
图1为LED光化学反应仪的立体图；
图2为原料锥形瓶、蠕动泵、LED光化学反应组件和产物锥形瓶的连接示意图；
图3为上层箱体的内部图；
图4为LED光化学反应器的结构图；
图中，箱体1、上层箱体1.1、排风口1.11、下层箱体1.2、对开门1.3、滑轮1.4、原料锥形瓶2、LED光化学反应组件3、产物锥形瓶4、LED光化学反应器5、六棱柱型支架5.1、镜面板5.2、螺旋石英玻璃管5.3、竖直LED灯5.4、温度探测器5.5、三通阀6、控制面板7、温度显示屏7.1、时间显示屏7.2、分开关7.3、总开关7.4、时间开关7.5、温度开关7.6、灯座8、蠕动泵9、蠕动泵开关插座9.1、排风扇10、观察窗11。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
如图1～4所示的LED光化学反应仪，它包括箱体1，箱体1底部设置有滑轮1.4；箱体1分为上下两层，即为上层箱体1.1和下层箱体1.2，上层箱体1.1相邻两面箱壁上部间隔开设有排风口1.11，上层箱体1.1另一端开设有排风扇10，上层箱体1.1两侧壁上对称开设有观察窗11；
上层箱体1.1一端开设有对开门1.3，上层箱体1.1内设置有依次连接有原料锥形瓶2、LED光化学反应组件3和产物锥形瓶4，原料锥形瓶2和LED光化学反应组件3之间管线上设置有蠕动泵9；蠕动泵9通过上层箱体1.1箱壁上蠕动泵开关插座9.1连通；
LED光化学反应组件3有4个LED光化学反应器5组成，LED光化学反应器5包括中空的六棱柱型支架5.1，六棱柱型支架5.1内侧设置有安装螺旋玻璃管的空心圆安装槽，且除安装槽之外的六棱柱型支架5.1内壁上铺设有用于反光的镜面板5.2，六棱柱型支架5.1的安装槽内设置有螺旋石英玻璃管5.3，螺旋石英玻璃管5.3内设置有竖直LED灯5.4，支架5.1顶端设置有温度探测器5.5；竖直LED灯5.4底部插入下层箱体1.2内的灯座8上；
其中，首端的LED光化学反应器5通过蠕动泵9与原料锥形瓶2连接，尾端的LED光化学反应器5和产物锥形瓶4连接，多个LED光化学反应器5之间通过连接管相互连接且连接管上均设置有三通阀6；
下层箱体1.2外壁上设置有用于反应仪开启关闭和LED光化学反应组件3开启关闭的控制面板7；控制面板7包括温度显示屏7.1、时间显示屏7.2、4个分开关7.3、总开关7.4、时间开关7.5和温度开关7.6；其中，
温度显示屏7.1用于显示温度探测器5.5温度，
时间显示屏7.2用于显示反应仪的工作时间；
4个分开关7.3用于控制对应的竖直LED灯5.4的开启和关闭；
总开关7.4用于控制反应仪的开启和关闭；
温度开关7.6用于控制排风扇的开启和关闭
时间显示屏7.2(温度显示屏7.1和时间显示屏7.2以实时反映装置内部反应发生时的各项参数)、对应控制竖直LED灯5.4的分开关7.3和总开关7.4，控制反应仪开启和关闭的时间开关7.5；
控制面板7上显示屏和开关通过下层箱体1.2内线路与上层箱体1.1内的部件连接实现控制。
上述箱体1为金属材料，选自铝、铁、铜和钢；管线为耐腐蚀软管，LED灯为大光源，具有比普通LED灯高的光通量，能满足实验所需；
石英玻璃螺旋管为石英玻璃材质，在可见光区具有高透光性；且该玻璃管内径2mm外径4mm，壁厚1mm，螺旋间距基本做到无间隙效果，更利于实现微流技术，对光源利用率达到最高；
上述LED光化学反应仪的工作过程：
1.首先打开箱体1的对开门1.3，将混合反应液加入至原料锥形瓶2；接着反应液在蠕动泵9的作用下进入螺旋环绕在竖直LED灯5.4周围的细长螺旋石英玻璃管5.3的管道内，在环绕光源流动过程中吸收光量子发生光化学反应，最后通过反应出口管道将产物运送至产物锥形瓶4处，产物锥形瓶4内液体即为反应产物，实验结束；
2.同时通过控制三通阀6开启和关闭，从而实现不同LED光化学反应器5的反应。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本实用新型做出了详尽的描述，但它仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本实用新型保护范围。
Claims (7)
1.一种LED光化学反应仪，其特征在于：它包括箱体(1)，所述箱体(1)分为上下两层，即为上层箱体(1.1)和下层箱体(1.2)，所述上层箱体(1.1)一端开设有对开门(1.3)，所述上层箱体(1.1)内设置有依次连接有原料锥形瓶(2)、LED光化学反应组件(3)和产物锥形瓶(4)，所述LED光化学反应组件(3)有多个LED光化学反应器(5)组成，其中，首端的LED光化学反应器(5)与原料锥形瓶(2)连接，尾端的LED光化学反应器(5)和产物锥形瓶(4)连接，多个LED光化学反应器(5)之间相互连接且连接管上均设置有三通阀(6)；所述下层箱体(1.2)外壁上设置有用于反应仪开启关闭和LED光化学反应组件(3)开启关闭的控制面板(7)。
2.根据权利要求1所述LED光化学反应仪，其特征在于：所述LED光化学反应器(5)包括中空的六棱柱型支架(5.1)，所述六棱柱型支架(5.1)内侧设置有安装螺旋玻璃管的空心圆安装槽，且除安装槽之外的六棱柱型支架(5.1)内壁上铺设有用于反光的镜面板(5.2)，所述六棱柱型支架(5.1)的安装槽内设置有螺旋石英玻璃管(5.3)，所述螺旋石英玻璃管(5.3)内设置有竖直LED灯(5.4)，所述六棱柱型支架(5.1)顶端设置有温度探测器(5.5)。
3.根据权利要求2所述LED光化学反应仪，其特征在于：所述竖直LED灯(5.4)底部插入下层箱体(1.2)内的灯座(8)上。
4.根据权利要求1所述LED光化学反应仪，其特征在于：所述原料锥形瓶(2)和LED光化学反应组件(3)之间管线上设置有蠕动泵(9)，所述蠕动泵(9)通过上层箱体(1.1)箱壁上蠕动泵开关插座(9.1)连通。
5.根据权利要求2所述LED光化学反应仪，其特征在于：所述上层箱体(1.1)相邻两面箱壁上部间隔开设有排风口(1.11)，所述上层箱体(1.1)另一端开设有排风扇(10)，所述上层箱体(1.1)两侧壁上对称开设有观察窗(11)。
6.根据权利要求2所述LED光化学反应仪，其特征在于：所述控制面板(7)包括温度显示屏(7.1)、时间显示屏(7.2)、4个分开关(7.3)、总开关(7.4)、时间开关(7.5)和温度开关(7.6)；其中，
温度显示屏(7.1)用于显示温度探测器(5.5)温度，
时间显示屏(7.2)用于显示反应仪的工作时间；
4个分开关(7.3)用于控制对应的竖直LED灯(5.4)的开启和关闭；
总开关(7.4)用于控制反应仪的开启和关闭；
温度开关(7.6)用于控制排风扇的开启和关闭
时间显示屏(7.2)、对应控制竖直LED灯(5.4)的分开关(7.3)和总开关(7.4)，控制反应仪开启和关闭的时间开关(7.5)。
7.根据权利要求1所述LED光化学反应仪，其特征在于：所述箱体(1)底部设置有滑轮(1.4)。
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