[发明专利]一种多试管搅拌-旋转式光化学反应的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光化学反应的方法和装置。尤其是用于研究和实验的多试管搅拌-旋转式光化学反应的方法和装置。 

背景技术

光化学是研究光与物质互相作用所引起的永久性化学变化的化学分支学科，光化学涉及的波长范围为100～1000nm。早期研究主要是光化学合成，例如用氧气合成臭氧，用蒽合成二蒽等，至今在有机化学品合成方面仍被广泛应用。20世纪60年代后，光化学已从一种特殊的合成化学发展到机制化学（Mechanistic photochemistry）研究阶段，从而对了解光化学发生的途径，化学变化的本质和规律起了很大的促进。 

光化学反应是污染物在环境中变化的重要途径。太阳光能照射到地球的每个角落，环境中的大部分有机污染物和部分无机污染物在日光、空气、水、各种天然光催化剂、光敏化剂的作用下会发生直接光解或间接光解，生成的产物有些无毒，有些毒性更大，对环境和生态产生影响。因此，自20世纪70年代开始，环境光化学就成为最热门的环境学科之一。 

依靠日光为光源研究某种化合物的光化学行为比较困难，因为光强会受到气候、云层、季节、地球维度的影响，致使测得结果的规律性、重现性很差。为此，国外上世纪70年代末就出现了光化学反应器（Photochemistry reactor），以不同功率的汞灯为光源，配置特制的反应器，使反应在稳定的光源下进行。国内1992年首次出现了NDC系列光化学反应仪，进入本世纪以来，市场上已有多种型号的光化学反应仪，但结构、性能与NDC系列基本相同，至今尚无有关光化学反应仪的专利，更未见到多试管搅拌-旋转式光化学反应仪的专利，本发明填补了这一领域额的空白。 

发明内容

本发明的目的是：提供一种研究液相光化学反应的方法与装置，尤其是光化学反应的装置的设置方法，从而可进行实验研究，能使多份溶液处于搅拌状态并使它们围绕光源同步旋转，以确保反应溶液浓度的均匀性及其接受光照的均匀性。 

本发明的技术方案是：多试管搅拌-旋转式光化学反应的方法，即光化学反应的装置的设置方法，设有光化学反应的试管，装在试管内进行光化学反应的液体同时磁子进行搅拌，且试管围绕光源旋转，在旋转状态下接受光照，使得溶液在光照过程中充分混合，从而使所有试管内溶液光照均匀（转速为1～10r/min，尤其是4～5r/min），试管底部设有通过可调速电机（转速为0～1400r/min）带动嵌入若干磁片转盘的旋转，产生的交变磁场驱动试管内磁子搅拌，电机的转速即为搅拌磁子的转速。中心的光源采用二种滤光方法：一种是化学滤光液滤光，将CuSO₄，CoSO₄，NiSO₄，K₂Cr₂O₇，KMnO₄，CuCl₂，CaCl₂，KI，I₂，萘，NaNO₂等化合物的部分或全部按一定比例混合，配成一定浓度的水溶液，将该溶液放入具有双夹层石英冷阱的外夹层内，内夹层通过冷却水，石英冷阱内腔放置光源。滤光液可以分别从光源发出的光中滤出240±10nm，360±10nm，400±10nm，540±10nm波长的光，其透过率为20%～30%，而其它波长的光不能通过。 

或采用滤光片滤光，即在石英冷阱外面套有正6面体的滤光架，6个面的部分或全部插入滤光片，每种滤光片只能透过特定波长光。 

设有对试管内光化学反应的液体进行通气参与反应或进行通气保护，进行通气参与反应时采用氧化或空气等使反应加快，进行通气保护采用高纯氮、二氧化碳、氩气等，通过通气装置由导管连接气源（钢瓶或充气包）与一气体流量计的入口，流量计出口由导管通过逐级分流与多根试管塞上的微孔径管道连接（微孔径管直插试管底部，直径小于0.4mm），同时试管塞上还插有微孔径管供排气用。在气体流量计和微孔径管道的控制下，通入多根试管内气体的流速能够控制在0～50ml/min的范围内，多根试管的气流速度相对偏差小于±5%。