HU180588B - Tube reactor for the purpose of photo-chemical reactions - Google Patents

Tube reactor for the purpose of photo-chemical reactions Download PDF

Info

Publication number
HU180588B
HU180588B HU158380A HU158380A HU180588B HU 180588 B HU180588 B HU 180588B HU 158380 A HU158380 A HU 158380A HU 158380 A HU158380 A HU 158380A HU 180588 B HU180588 B HU 180588B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
reactor
wall
discharge body
discharge
space
Prior art date
Application number
HU158380A
Other languages
English (en)
Inventor
Kalman G Antal
Peter Gelencser
Ferenc Halasz
Istvan Hoffmann
Peter Literathy
Szilard Kovacs
Original Assignee
Vizgazdalkodasi Tudomanyos Kut
Kalman G Antal
Ferenc Halasz
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vizgazdalkodasi Tudomanyos Kut, Kalman G Antal, Ferenc Halasz filed Critical Vizgazdalkodasi Tudomanyos Kut
Priority to HU158380A priority Critical patent/HU180588B/hu
Priority to DE19813117307 priority patent/DE3117307A1/de
Publication of HU180588B publication Critical patent/HU180588B/hu

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/122Incoherent waves
    • B01J19/123Ultraviolet light

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

Vízgazdálkodási Tudományos Kutatóközpont, Budapest, dr. Antal Kálmán Gábor oki. fizikus, 1/7 rész, Halász Ferenc, oki. fizikus, 1/7 rész, Budapest.
Csőreaktor fotokémiai reakciók céljára
2
A találmány tárgya fotokémiai célokra szolgáló csőreaktor, amely lehetővé teszi fotokémiai 'reakciók gyors, folyamatos, visszakeveredésmentes körülmények közötti vezetését, a reakció közeg nagy térszögben történő besugárzását, valamint az egységnyi reaktorhosszra jutó maximális besugárzási fluxus elérését. A találmány tárgyát képező berendezés minden olyan fotokémiai reakció esetében, amely nagy intenzitású ultraibolya sugárzást igényel, például szerves vegyületek vizes oldatban végzett roncsolása, speciáls szerves vegyületek szintézise, víz bakterológiai csírátlanítása. A fotokémiai reakciók céljára az eddig kialakított reaktorokat az jellemezte, hogy geometriai kialakításukban alkalmazkodtak a más célokra, főként fényforrásként kifejlesztett lámpa konstrukciókhoz. Ezek a fényforrások az esetek töbségében alacsony, vagy nagynyomású gázkisülő lámpák, ha a kívánt fotokémiai reakció ultraibolya sugárzást igényelt. Az egyik ilyen ismert reaktortípus esetében egy kettősfalú körgyűrű alakú reaktoredény belsejében helyezik el a fényforrást. Ebben az esetben a fényforrás és a reaktoredény falán bekövetkező kettős abszorpció csökkenti a besugárzás intenzitását, Egyidejűleg több minta besugárzása végezhető, olyan geometriai elrendezésben, ahol a középpontban elhelyezett fényforrást a mintatartó edények kürgyűrű-szerűen veszik körül. Ez a
180 588 megoldás azzal a további hátránnyal jár, hogy az· egy mintára eső sugárzási térszög jelentősen csökken. A besugárzási intenzitás növelése elérhető több fényforrás alkalmazásával, ami5 kor a fényforrásokat a reaktoredény körül helyezik el közös lámpaházban. Ez a megoldás azzal a hátránnyal jár, hogy a lámpaházban bekövetkező reflexiós veszteségek miatt az energiahasznosítás csökken. További hátrányt je10 lent a fényforrások teljesítményével növekvő hőhatás. A reaktor hőmérséklet szabályozásához további egység beépítése szükséges. A nagy fényelnyelő képességű anyagok esetére, a reakciósebesség gyorsítása és az egységnyi tét15 fogatra jutó besugárzási teljesítmény növelése érdekében számos filmreaktor típust készítettek. A filmreaktorok közös tulajdonsága: a vizsgálni kívánt folyadékfázis a gáztérrel intenzív kölcsönhatásban van; így az illékony reakcióter20 mékek vizsgálatához bonyolult megoldást kell alkalmazni, jellemzőjük továbbá, hogy csak — a konstrukció által — korlátozott besugárzási időt engednek meg.
A találmánnyal célunk a fentiekben vázolt 25 valamennyi nehézség egyidejű kiküszöbölése és olyan reaktor kialakítása, amely egyszerű eszközökkel lehetővé teszi a besugárzási idő beállítását széles határok között, és ezzel egyidejűleg rendelkezik azzal az előnnyel, hogy a reak30 cióközeg zárt rendszerben, visszakeveredés men1
180 588 tesen áramoltatható, ezzel elérve a reakciótermékek veszteségmentes, folyamatos elemzését. Kívánatos továbbá, hogy a 'reaktortérben adott elektromos teljesítményre vonatkoztatva nagy sugárzási fluxus legyen elérhető, különösen az 5 ultraibolya fénytartományban.
A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat egyszerűen megoldódik, ha a reaktortér a fotokémiai reakció által megkívánt sugárzást kibocsátó gázkisülésben kerül elhe- 10 lyezésre.
A találmány szerinti cső'reaktor lényege, hogy a reaktorteret magába foglaló és a kisülési teret körülhatároló kisülő testje, ehhez rögzített elektródái, valamint reakcióközeg betáplá- 15 lására alkalmas csőcsonkja van.
A találmány szerinti elrendezés különösen előnyös olyan kisüléseknél, ahol magas elektron hőmérsékletet kell elérni, és a fajlagos sugárzási fluxus az áram növelésével telítésbe megy 20 egyszerű geometriák esetében. Ez utóbbi effektus a reaktortér külön falfelülete miatt magasabb szinten következik be, és így lehetőség nyílik kisebb geometriai méretek mellett nagyobb fajlagos besugárzási fluxus elérésére. A 25 kisülő test tartalmazza a kívánt sugárzást kibocsátó gázok és/vagy gőzök keverékét, valamint a kisülés fenntartásához szükséges elektródokat. A kisülésben játszódnak le a kívánt sugárzás létrejöttéhez vezető energetikai fo- 39 lyamatok. A kisülési cső átmérőjének, a gázok és/vagy gőzök nyomásának, a kisülési térben elhelyezett reaktorcső geometriájának, valamint a kisülési kör külső villamos korlátozóelemeinek megfelelő megválasztásával állítható 35 be a maximális sugárzási fluxus a reaktortérben. A reaktórtémek a kisülési térben történő elhelyezésével elérhető a nagy térszögű besugárzás, továbbá a kettős fal alkalmazásának elkerülésével a minimális fali elnyelődés. 40
A találmány értelmében célszerű, ha a kisülő testben elhelyezett reaktortér spirális geometriájú. A reaktortér spirális geometriájú kialakítása egyidejűleg lehetővé teszi a fotokémiai reakció folyamatos, visszakeveredés mén- 45 tes vezetését, továbbá a reakcióközeg nagy térszögben való besugárzását.
További előnyös kivitelnél, amelyen a kívánt kémiai átalakulást ultraibolya sugárzás idézi elő, a kisülő test két alkáliföldfém-oxi- 50 dokkal bevont wolfram spirál elektróddal, valamint higanygőz és nemesgázok pl. argon és kripton 1—4 mbar nyomású keverékével töltött kisülési térrel van ellátva.
Célszerű továbbá, ha a kisülő test belső fa- 55 la a fotokémiai reakció szempontjából előnyös sugárzást reflektáló anyaggal, célszerűen báriumszulfát és/vagy magnézium réteggel van bevonva, vagy a kisülő test külső fala fém, illetve interferenciatükör réteggel van ellátva. 60
Célszerű az a megoldás is, hogy a kisülő test belső fala és a reaktortér külső fala a fotokémiai reakció szempontjából megkívánt sugárzást szolgáltató lumineszcens anyaggal, például kálcium wolfremáttal vagy cériummagnézium- 65 alumináttal van bevonva. A találmány szerinti elrendezés a besugárzás intenzitásának további növelését teszi lehetővé azáltal, hogy a hengeres kisülési test belső felületét a kívánt sugárzáshoz illesztett reflexiós bevonattal látható el. A kisülési térben keletkező sugárzás egy része ugyanis a kisülő test falában elnyelődik, vagy azon keresztül kilép a rendszerből, így a fotokémiai reakció szempontjából elveszik. A megoldás lehetőséget nyújt továbbá arra is, hogy ha a választott kisülés sugárzása nem illeszkedik a kívánt fotokémiai reakció elnyelési spektrumához, akkor a kisülő test belső falát és a reaktortér külső falát egyaránt, megfelelő spektrumot szolgáltató lumineszcens anyaggal vonjuk be.
A találmányt részletesebben a rajz alapján és ¼ kiviteli példák segítségével ismertetjük.
1. ábra a találmány szerinti csőreaktor egyik példakénti kiviteli alakját ábrázolja, részben metszetben.
A hengeres szimmetriájú 1 kisülő test foglalja magába a 2 reaktor teret, amely a kívánt sugárzásnak megfelelő spektrum tartományban a szükséges áteresztő képességgel rendelkező üvegből vagy ömlesztett kvarcból készül. Az 1 kisülő test határolja körül a 3 kisülési teret, valamint rögzíti a 4 elektródokat. A reakcióközeg betáplálását és elvezetését az 5 csőcsonkok teszik- lehetővé.
1. Kiviteli példa:
A találmány szerinti csőreaktor egyik lehetséges kiviteli alakját, amely igen előnyösen alkalmazható nagy energiájú ultraibolya sugárzás hatására végbemenő fotokémiai reakciók esetében a következő példában ismertetjük. Az I kisülő test átmérője D=15—50 mm; hosszúsága H 100—1000 mm. Az elektród tér optimalizálása szerint H—h — 30—100 mm. A 2 cső alakú reaktor térhossza, 'belső átmérője, valamint spirál menetek száma a kívánt reaktor térfogat szerint választandó. A menetemelkedés elégítse ki az 1,1b 5aS 2 b feltételt, előnyösen a = 1,8b. A 3. kisülési tér olyan mennyiségű higanyt tartalmaz, ami elegendő a falhőmérséklet által meghatározott parciális higanygőz nyomás fenntartásához a reaktor teljes élettartama alatt. Az optimális higanygőzkisülés spekt- · rum kialakításához nemesgázt, vagy ezek keverékét lehet alkalmazni, előnyösen 1—4 mbar nyomású argont, neont, vagy kriptont. A kisülés fenntartásához, a .katódi és anódi veszteségek minimalizálása érdekében előnyös alkáliföldfémoxidokkal bevont wolframhuzalból dupla, vagy tripla spirál alakban elkészíteni a 4 elektródokat, két-két kivezetéssel ellátva, a kisülés begyújtását elősegítő fűtés biztosításához. A higanygőz kisülés ilyen körülmények között túlnyomóan 185 és 254 nm hullámhoszszúságú sugárzást bocsát ki. Ez a nagy energiájú sugárzás a legtöbb oldottt szerves anyag gyors és teljes elroncsolását idézi elő.
180 588
2. Kiviteli példa:
A reaktor teret érő sugárzás intenzitásának növelése érdekében az 1 kisülő test falán reflexiós réteg alakítható ki. Ennek egyik lehetséges kiviteli módja az 1. kiviteli példa szerinti csőreaktor esetében a 185 és a 254 nm hullámhosszúság tartományban nagy reflexióval rendelkező báriumszulfátból, vagy magnéziumoxidból készített réteggel bevonni a kisülő test belső falát. A réteg felvitele történhet például nitrocellulóz butilacetátos oldatából és magnéziumoxidból készült szuszpenzió formájában, amelyből az oldószer elpárologtatósa és a kötőanyag kiégetése után igen jó fedettségű reflexiós bevonat keletkezik. Hasonlóan elérhető a sugárzási intenzitás növelése az 1 kisülő test külső falán kialakított fém vagy interferencia tükör réteg alkalmazásával. A tükörréteg felvitele előnyösen vákuumpárologtatással végezhető el.
3. kiviteli példa
Az 1. kiviteli példában ismertetett megoldás esetében a gázkisülés intenzív vonalas spektrumot szolgáltat 185 és 254 nm-nél, de a 300—400 nm tartományban csak kis intenzitású emiszsziós vonalakkal rendelkezik. Amennyiben a kívánt fotokémiai reakció gerjesztése ez utóbbi tartományban optimális, akko'r célszerű olyan lumineszcens anyaggal bevonni az 1 kisülő test és a 2 reaktortér falát, amelynek emissziója ebbe a hullámhossz tartományba esik, és a higanygőz kisülés sugárzását jó hatásfokkal alakítja át. Ilyen anyagként például kálciumwolframát, vagy cériummagnéziumaluminát alkalmazható. A réteg felvitele a 2. kiviteli példában ismertetett eljáráshoz hasonló módon történhet.
Mint látható a találmány szerinti csőreaktor előnyös tulajdonságai számos alkalmazási területen hasznosíthatók. A nagy ultraibolya sugárzási intenzitást igénylő fotokémiai reakciók, mint oldott szerves vegyületek roncsolása különösen gyorsan végbemennek ebben a reaktorban. Az analitikai alkalmazást elősegíti a besugárzási időnek az áramlási sebességgel való egyszerű beállítása, a tetszés szerint megválás:: ható szakaszos, vagy folyamatos üzemmód, a rcakcióközeg zárt rendszerben való áramoltatásának lehetősége. A találmány szerinti megoldás a geometriai elrendezésből adódóan energiatakarékos konstrukció.

Claims (6)

1. Csőreaktor fotokémiai reakció céljára azzal jellemezve, hogy reaktor teret (2) magába foglaló és kisülési teret (3) körülhatároló kisülő testje (1), ehhez rögzített elektródái (4), valamint reakcióközeg betáplálására és elvezetésére alkalmas csőcsonkja (5) van.
2. Az 1 igénypontban meghatározott csőreaktor kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy a kisülő testben (1) elhelyezett reaktor tér (2) spirális geometriájú.
3. Az 1. vagy 2. igénypontban meghatározott csőreaktor kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy a kisülő test (1) két alkáliföldfémoxidokkal bevont wolfram spirál elektróddal (4), valamint higanygőz és nemesgázok — előnyösen argon és kripton — 1—4 mbar nyomású keverékkel töltött kisülési térrel (3) van ellátva.
4. Az 1—3. igénypontok bármelyikében meghatározott csőreaktor kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy a kisülő test (1) belső fala a fotókémiai reakció szempontjából előnyös sugárzást reflektáló anyaggal — célszerűen báriumszulfát és/vagy magnéziumoxid-réteggel — van bevonva.
5. Az 1—3. igénypontok bármelyikében meghatározott csőreaktor kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy a kisülő test (1) külső fala fém vagy interferencia tükör réteggel van ellátva.
6. Az 1—3. igénypontok bármelyikében megható ’ozott csőreaktor kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy a kisülő test (1) belső fala és a reaktortér (2) külső fala a fotokémiai reakció szempontjából megkívánt sugárzást szolgáltató lumineszcens anyaggal — például kálcium-wolframát vagy cériummagnéziumaluminát — van bevonva.
HU158380A 1980-06-26 1980-06-26 Tube reactor for the purpose of photo-chemical reactions HU180588B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU158380A HU180588B (en) 1980-06-26 1980-06-26 Tube reactor for the purpose of photo-chemical reactions
DE19813117307 DE3117307A1 (de) 1980-06-26 1981-04-30 Roehrenreaktor zur durchfuehrung photochemischer reaktionen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU158380A HU180588B (en) 1980-06-26 1980-06-26 Tube reactor for the purpose of photo-chemical reactions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
HU180588B true HU180588B (en) 1983-03-28

Family

ID=10955137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU158380A HU180588B (en) 1980-06-26 1980-06-26 Tube reactor for the purpose of photo-chemical reactions

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE3117307A1 (hu)
HU (1) HU180588B (hu)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5466425A (en) * 1994-07-08 1995-11-14 Amphion International, Limited Biological decontamination system
FI20065367L (fi) * 2006-05-31 2007-12-01 Biozone Scient Internat Oy Laitteisto ja menetelmä materiaalivirran puhdistamiseksi
CN102564837A (zh) * 2010-12-20 2012-07-11 北京吉天仪器有限公司 新型紫外前处理装置
CN104931648B (zh) * 2015-05-12 2016-08-24 河南理工大学 温控曝气搅拌一体化的环境污染物光化学转化研究装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1047201B (de) * 1952-09-26 1958-12-24 Exxon Research Engineering Co Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung photochemischer Umsetzungen organischer Verbindungen
DE2921716A1 (de) * 1979-05-29 1980-12-11 Georg Horstmann Niederdruckdampflampe, insbesondere quecksilber-niederdrucklampe, sowie damit bestueckter bestrahlungsreaktor

Also Published As

Publication number Publication date
DE3117307A1 (de) 1982-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6398970B1 (en) Device for disinfecting water comprising a UV-C gas discharge lamp
US7298077B2 (en) Device for generating UV radiation
US7683343B2 (en) Treatment system comprising a dielectric barrier discharge lamp
JPH04229671A (ja) 高出力ビーム発生装置
HU201176B (en) Metal-vapour gas discharge lamp
US3993911A (en) Photochemical reactor
US4636692A (en) Mercury-free discharge lamp
US6610258B1 (en) Device for purifying fluid with photonic pulses
GB1579572A (en) Irradiation lamp
HU180588B (en) Tube reactor for the purpose of photo-chemical reactions
US6858987B2 (en) Flash lamp unit and flash radiation device
US6299844B1 (en) Photochemical reactor
JPH06338302A (ja) 誘電体バリヤ放電ランプ
JP2001052653A (ja) 紫外線発生装置
US3946272A (en) Low power sealed optically thin resonance lamp
JPS5916257A (ja) 原子スペクトル光源
JPH11265687A (ja) 多重管形放電灯および光化学反応装置
JPH06215735A (ja) 誘電体バリヤ放電ランプ
US5055693A (en) Nested reactor chamber and operation for Hg-196 isotope separation process
US4039884A (en) Discharge lamp for the disactivation of micro-organisms
SU972249A1 (ru) Лампа дл облучени в вакуумной ультрафиолетовой области спектра
US5205913A (en) Process of 196 Hg enrichment
US4296350A (en) Gaseous fluorescent discharge lamp
JP2006139992A (ja) 閃光放電ランプおよび光エネルギー照射装置
JPH06231732A (ja) 誘電体バリヤ放電ランプ

Legal Events

Date Code Title Description
HU90 Patent valid on 900628
HMM4 Cancellation of final prot. due to non-payment of fee