光化学反应器的原理及组成

　　光化学反应器是一种利用光催化剂在光照下催化化学反应的设备。它将光能转化为化学能，可以用于水处理、空气净化、有机污染物降解等领域。其原理是利用光催化剂吸收光能，产生激发态电子和空穴。这些激发态电子和空穴可以参与氧化还原反应，从而降解目标物质。
 

　　一、氯化氢输送装置
 

　　纯态氯化氢对不锈钢和哈氏合金无害，然而当水分量上升到10ppm以上时，就会发生严重的腐蚀。因此，需要绝对干燥的条件来防止设备的腐蚀。
 

　　作者将实验装置分为干区和湿区，干区作为氯化氢气体输送装置，湿区作为反应装置，避免了腐蚀。
 

　氯化氢输送装置

 

　　为了防止湿气进入装置，所有接头均为世伟洛克VCR型，管道使用了¼” 尺寸的不锈钢管道。一个氮气瓶压力设置为40Bar，用于系统的启动和关闭。另外两个氮气钢瓶压力设置为15Bar，用于实验时对系统进行持续吹扫，以防止水分扩散到质量流量控制器中。并且在输送装置的最后一个阀门之后添加了一个内径为250μm的2m长的不锈钢尾管 。
 

　　为了加强水分子从管道表面的解吸，作者安装了一条真空管线。在开始操作和拆卸装置之前，采用了循环真空吹扫程序。
 

　　一个基本的光化学反应器主要由反应室、光源、反应介质以及光催化剂等组成。
 

　　其中，反应室通常采用玻璃或者石英材料制成，以便于光线透过并对反应物进行照射。它可以是任意形状的容器，如圆柱形、方形或长条形等，具体形状取决于反应需要。反应室内的反应介质可以是液体、气体或固体，根据不同的反应需要选择不同的介质。此外，反应室还需要提供通风装置，以控制反应气体的流动和温度。
 

　　光源是反应器中非常关键的组成部分之一，它提供能量以促进光催化剂的激发。常用的光源有紫外线灯、荧光灯、激光等。其中，紫外线灯是最常见的光源，因为它可以提供足够的紫外线辐射来激发光催化剂。此外，激光也可以用于一些特殊的反应，因为它可以提供高度聚焦的光能。
 

　　光催化剂则是重要的组成部分之一，其选择和使用对反应结果至关重要。目前使用得比较广泛的光催化剂有二氧化钛(TiO2)、氧化铁(Fe2O3)、卤化铜(CuX)等。这些催化剂的选择取决于反应的性质和需要，例如反应介质、目标物质种类等。
 

　　除了以上基本组成部分，光化学反应器还可能包括其他附加装置，如循环系统、控制系统、传感器等，以实现更加精细的反应调节和检测。
 

　　总之，光化学反应器是一种基于光催化剂的化学反应设备，可用于水处理、空气净化、有机污染物降解等领域。其组成包括反应室、光源、反应介质和光催化剂等，其中光催化剂的选择和使用对反应结果至关重要。