CS240517B1

CS240517B1 - Mechanically stirred photochemical reactor for irradiation with monochromatic light

Info

Publication number: CS240517B1
Application number: CS837366A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Stibranyi
Original assignee: Ladislav Stibranyi
Priority date: 1983-10-07
Filing date: 1983-10-07
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS736683A1

Abstract

Mechanický ttliešaný fotochemický reaktor pre ožarovanie monochromatickým svetlom pozostávajúci z křemenného válcovitého horáka so zdrojom žiarenia tvořeným nízkotlakou ortuťovou výbojkou, umístněného v ožarovacej nádobě, ktoré vytvárajú reakčný priestor, vyznačujúci sa tým, že ožarováčia nádoba je v spodnej časti spojená s chladičom a ďalej plášfom turbínového čerpadla spojeného s hornou časťo-u ožarovacéj nádoby vodorovnou tangenciálně umiesthenou trubicou, pričom v spodnej časti plášťa turbínového čerpadla je umiestnená plochá teflonová turbínka připevněná na sklenehej tyčke míešadla vyvedenej cez válcové skleněné vodítko na hnací agregát.A mechanical compacted photochemical reactor for irradiation with monochromatic light, consisting of a quartz cylindrical burner with a radiation source formed by a low-pressure mercury discharge lamp, placed in a radiation vessel that creates a reaction space, characterized by the fact that the radiation vessel is connected to a cooler in the lower part and further a casing of a turbine pump connected to the upper part of the radiation vessel a horizontal tangentially located tube, while in the lower part of the turbine pump casing there is a flat Teflon turbine attached to a glass stirrer rod brought out through a cylindrical glass guide to the drive unit.

Description

Vynález sa týká zariadenia, ktoré slúži na selektívne ožarovanip monochromaticrl kým svetlom za súčasriého intenzívneho miešania ozařovaného substrátu pri chemických reakciách vyvolaných účinkom žiarenia v laboratórnej praxi a výskume v odbore chemie.The present invention relates to a device which serves to selectively irradiate monochromatic light while intensively mixing the irradiated substrate in the chemical reactions induced by radiation in laboratory practice and research in the field of chemistry.

V technickej a laboratórnej praxi používané zariadenia na fotochemické reakcie používajú středotlaké a vysokotlaké výbojky, ktoré si vyžadujú používanie filtrov, ktoré však len velmi o-btažne a s velkými stratami umožňujú z generovaného spektra oddělit žiarenie potrebnej vlnovej dlžky. Pri použití nízkotlakých ortučových výbojok generujúcich monochromatické žiarenie tieto sú spravidla umiestnené okolo nádoby s ožarovaným substrátom čo značné znižuje efektívnosť využitia výbojkami vyžarováného žiarenia. Nakolko pri použití krátkovlnného monochromatického žiarenia fotochemická reakcia prebieha len v tenkej vrstvičke ožarovaného substrátu důležitú úlohu má miešanie ožarovanej kvapaliny. Na miešanie ožarovanej kvapaliny sa používajú magnetické miešadlá, ktoré však nevyhovujú pre miešanie vyšších stípcov kvapaliny, nako-lko miešanie pri povrchu je nedokonalé.Photochemical reaction devices used in technical and laboratory practice use medium-pressure and high-pressure lamps, which require the use of filters, which, however, make it very difficult and with great losses to separate the radiation of the required wavelength from the generated spectrum. When using low pressure mercury lamps generating monochromatic radiation, these are generally placed around the container with the irradiated substrate, which greatly reduces the efficiency of the use of the radiation emitted lamps. Since the use of short-wave monochromatic radiation, the photochemical reaction takes place only in the thin layer of the irradiated substrate, the mixing of the irradiated liquid plays an important role. Magnetic stirrers are used for mixing the irradiated liquid, but they are not suitable for mixing higher columns of liquid, since the mixing at the surface is imperfect.

Druhý spůsob premiešavania piynom, ktorý sa rozptyluje pri dne fotoreaktora fritou má malú účinnost a miešanie nie je v celom objeme pravidelné, dochádza k nevratnej strate plynu, ktorý z aparatúry uniká. Na premiešavanie použité inertně plyny sú drahé a naviac sa často pre fotochemické účely musia zbavit stůp kyslíka čo značné zdražuje prevádzku zariadenia.The second method of mixing with a piety, which dissipates at the bottom of the photoreactor by a frit, has a low efficiency and mixing is not regular throughout, causing irreversible loss of gas escaping from the apparatus. The inert gases used for the mixing are expensive and, moreover, they often have to be freed from the trace of oxygen for photochemical purposes, which makes the operation of the plant significantly more expensive.

Uvedené nedostatky sú odstránené zariadením podl'a vynálezu, ktoré umožňuje selektívne ožarovanie monochromatickým svetlom za súčasného velmi intenzívneho prúdenia ožarovanej kvapaliny, ktorého- podstata spočívá v to-m, že sa skla-dá z ponorného dlhého válcového křemenného horáku s nízkotlakou ortuťovou výbojkou, turbínového čerpadla a reakčnej nádobky.The above drawbacks are overcome by a device according to the invention which allows selective irradiation with monochromatic light while at the same time a very intense flow of irradiated liquid consisting of an immersion long cylindrical quartz burner with a low pressure mercury lamp, a turbine pump and reaction vessel.

Ponorný křemenný horák tvoří dlhá křemenná trubica opatřená v hornej časti zábrusom a v dolnej časti uzavretá, do ktorej je vložená nízkotlaká ortuťová výbojka slúžiaca ako zdroj monochromatického žiarenia.The submersible quartz burner consists of a long quartz tube provided with a ground joint in the upper part and closed in the lower part, in which a low-pressure mercury lamp serving as a source of monochromatic radiation is inserted.

Turbínové čerpadlo pozostáva zo skleněného vodítka, v ktorom sa otáča skleněná tyčka o-patrená v- hornej časti zabrúsenou válcovou plochou a z teflónovej čerpacej turbínky upevnenej na konci sklenenej tyčky.The turbine pump consists of a glass guide in which the glass rod is rotated with a ground cylindrical surface at the top and a Teflon pump turbine mounted at the end of the glass rod.

Nádoba fotoreaktora sa skládá z pracovnej časti, v ktorej prebieha fotochemická reakcia, z chladiacej časti, ktorá slúži na chladenie ozařovaného média a nepriamo 'i. ožarovacej nízkotlakej výbojky a vertikál1 něho turbínového, čerpadla slúžiaceho na cirkuláciu ožaro-vaňej kvapaliny.The vessel of the photoreactor consists of a working part in which the photochemical reaction takes place, a cooling part which serves for cooling the irradiated medium and indirectly. a low pressure irradiating lamp and a vertical turbine pump for circulating the irradiated liquid.

, Hiavnpp ..yýI}Q<dou zariadenia podlá vynáfbzu^j^^iěRan^lé premešavanie ožarovanej kvapanny jhrečerpáyanej zo spodnej časti fotoreaktora do jeho hornej časti. Úplné využitle energie horáka, ktorý je ponořený v ožarovanom substráte je zabezpečené. Zariadenie umožňuje nepretržitú prevádzku, ktorá je potřebná v případe dlhotrvajúcich reakcii — 24 a viac hodin. V zariadení sa používajú komerčně dostupné nízkotlaké výbojky generujúce prakticky monochromatické žiarenia, čím odpadajú úplné filtre.The device according to the invention provides an early blending of the irradiated liquid pumped from the lower part of the photoreactor into its upper part. The fully utilized energy of the burner that is immersed in the irradiated substrate is ensured. The device allows continuous operation, which is needed in the case of long-lasting reactions - 24 hours or more. The device uses commercially available low pressure lamps generating virtually monochromatic radiation, eliminating complete filters.

Přečerpáváme a chladenie ožarovanej kvapaliny je zabezpečené vertikálnym turbínovým čerpadlom umiestneným v sklene-nom válci, ktorý v ho-rne-j časti má zábrus na upevnenie skleněného vodítka a je s fotoreaktorom spojený vodorovnou tangenciálně k reakčnej nádobě pritavenou prívodno-u trubicou. Tangenciálně privádzaná kvapalina spirálovité obtéká v tenkej vrstvě křemenný horák zhora dole čím sa značné predlžuje doba kontaktu. V dolnej časti čerpacej trubice je umiestnený prietoč, ný chladič cez ktorý z dna fotoreaktora sa odčerpává ozařovaná kvapalina.Pumping and cooling of the irradiated liquid is provided by a vertical turbine pump located in a glass cylinder, which in the upper part has a ground joint for fixing the glass guide and is connected to the photoreactor horizontally tangentially to the reaction vessel fused through the inlet tube. The tangentially introduced liquid spirally flows in a thin layer of the quartz burner from top to bottom, greatly extending the contact time. In the lower part of the pump tube there is a flow cooler through which the irradiated liquid is pumped from the bottom of the photoreactor.

Příklad konštrukcie zariadenia podía vynálezu je znázorněný na obrázku v pozdlžnom řeze.An example of the construction of the device according to the invention is shown in longitudinal section.

Zariadenie pozostáva z týchto častí znázorněných na obrázku: ponorný horák z křemenného- skla 1, nízkotlaká výbojka 2, turbínové miešadlo 8 s teflonovou turbínkou 9, zábrus 4 křemenného horáku na plášti reakčnej nádoby, hrdlo- 5 so zábru' som pre teploměr, zábrus B pre vodítko 7 turbínky, prívo-dná trubica 13, plášt 10 vertikálneho čerpadla, chladič 11 ožarovanej kvapaliny, vypúšťací kohút 12 a ožarovacia nádoba 3.The device consists of the following parts shown in the figure: submerged quartz glass burner 1, low pressure lamp 2, turbine stirrer 8 with teflon turbine 9, ground quartz burner 4 on reaction vessel shell, throat 5 for thermometer, ground joint B for the turbine guide 7, the lance 13, the vertical pump housing 10, the irradiated liquid cooler 11, the drain cock 12 and the irradiation vessel 3.

Vynález sa týká využitia žiarenia pri fotochemických reakciách používaných v organické] a anorganickej chemii.The invention relates to the use of radiation in photochemical reactions used in organic and inorganic chemistry.

Zariadenie je možné použit na ožarovanie roztokov organických a anorganických látok za velmi intenzívneho miešania prakticky monochromatickým žiarením. Zariadenie pozostáva s rozoberatelných štyroch častí, ponorného křemenného horáka s nízkotlakou výbojkou, turbínového čerpadla, vodítka čerpadla a reakčnej nádoby.- Umožňuje velmi dobré využitie žiarenia výbojky, ktorá je ponořená v ožarovanom médiu. Umožňuje intenzívně a rovnoměrné miešanie kvapaliny, kto-rá cirkuluje Spirálovité okolo ožarovacieho horáka.The device can be used to irradiate solutions of organic and inorganic substances with very intense stirring by virtually monochromatic radiation. The device consists of detachable four parts, a submersible quartz burner with a low-pressure discharge lamp, a turbine pump, a pump guide and a reaction vessel. It allows very good utilization of the discharge lamp which is immersed in the irradiated medium. It allows intensive and even mixing of the liquid that circulates spirally around the irradiation burner.

Vynález je možné využit při syntéze v organickej a anorganickej chémii a pri štúdiu mechanizmov fotochemických reakcii.The invention can be used in the synthesis of organic and inorganic chemistry and in studying the mechanisms of photochemical reactions.

Claims

SUBJECT

Mechanically stirred photochemical reactor for irradiation with monochromatic light consisting of a quartz cylindrical burner with a source of radiation, consisting of a low-pressure mercury lamp, located in an irradiation vessel forming a reaction space, characterized in that the irradiation vessel (3) is connected ) and the jacket

BACKGROUND OF THE INVENTION (10) of a turbine pump connected to the upper portion of the irradiation vessel (3) by a horizontal tangentially positioned tube (13), wherein a flat Teflon turbine (9j) mounted on the glass stirrer bar (8) extending through the bottom of the turbine pump housing cylindrical glass guide (7) for the drive unit.