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光化学反应仪老化原因和解决方法

来源:admin,时间:2020-12-13   访问量:1054

光化学反应仪,又称为光化学反应釜,多功能光化学反应器,光催化反应装置,主要用于研究气相、液相固相、流动体系在模拟紫外光、模拟可见光、特种模拟光照射下,是否负载TiO2光催化剂等条件下的光化学反应。

光化学反应仪的特点

1、光化学反应仪电气控制部分与保护反应暗箱分开,装配、维护、升级方便合理,整机大气美观!

2、该型号主控电源控制器光照时间数显灵

活控制,适合记时作业和数据对比实验使用!

3、专业稳定的模拟光源和稳定、节省空间的体积设计,特别适合空间有限的实验室配备!

4、配套有多试管磁力搅拌器反应器功能,弥补了多试管围绕光源旋转不合理性和多试管自转机械性能差的弊端,可实现同时、部分试管充气功能,多试管磁力搅拌器反应器实际实用价值性能卓越!

5、配套有多口磁力搅拌反应容器功能,可以使反应过程具有强磁力搅拌、充气、放气、密封、测温等功能!

6、配套有固体反应装置,可以对固体物质进行光催化反应,高效聚光装置提升催化速度!

7、本型号光化学反应仪增添了非实验阶段自动遮光装置,将开启光源初灯光闪烁不稳定及阶段取样的光源遮住,使实验精度提高。

光化学反应仪老化的原因

光化学反应仪等实验室仪器设备在经过一段时间的使用之后会发生老化和变色。这是一个不可逆的过程,但我们可以通过平时的保养和管理来延缓仪器的老化进程,具体如何保养,首先我们要知道光化学反应仪老化的原因。


光化学反应仪原材料、配方和工艺对于PVC塑窗老化变色影响是最主要的因素,也是决定性的因素。在调查中发现老化变色的现象不一样,主要有以下几种。


① 塑窗表面变灰,但有光泽。也有的出现不均匀的黑斑,据用户讲有的仅使用2年,也有的使用了3-4年。产品表现各异,这些都是表面变色,对其性能无大的影响。这些变灰现象我认为:⑴这些配方中使用的铅盐与空气中的硫化物产生硫化铅黑色物所造成的“铅污染”,另外也可以讲稳定剂分散不均造成型材表面出现黑色斑点。⑵为了追求型材“青白”效果,在配方中加入了群青(多硫化钠)也将会造成铅污染,普遍变灰。


②塑窗表面老化变灰黄相,但光泽较差。使用3年,表面有些析出物粘附,但是用布擦洗不掉,只能擦去表面附着尘埃。这是正常的光氧化作用,PVC有降解,产生了共轭双键色团,使PVC型材呈现出变色。


光化学反应仪朝南、东、西方向的可视塑窗,由于新仪器购买时往往出于对仪器的保护而没有将仪器的保护膜揭掉,这是错误的,往往就是由于光化学反应器的可视塑窗上的保护膜没有揭掉,导致了保护膜老化,从而产生大量烃羰基和其他活性基团等化学反应,这就导致了PVC老化变色更快更深。


光化学反应器出厂保护膜并不是后期保养的工具,它只是在运输过程中起到防止仪器表面刮花的作用,当仪器启用时,应尽早的揭掉这些保护膜。  光化学反应器在同时安装,但相邻的塑窗变色程度却不相同,导致这一现象出现的根本原因是,变色浅的光化学反应器用户经常擦洗,及时清除了PVC型材表面析出物、附着物,这就大大减少表面污垢对仪器老化的促进作用。


光化学反应仪在使用管理上也与老化变色有一定的关系,合理使用和维护将延缓变色或减少变色的深度。由于使用的差异,也会导致变色的差异,所以应合理的使用和保养,对于塑窗提高寿命和减少变色也有重要作用。

光化学反应仪如何保养

光化学反应仪主要用于:研究气相或液相介质、固定或流动体系、紫外光或模拟可见光照、以及反应容器是否负载TiO2光催化剂等条件下的光化学反应。具有提供分析反应产物和自由基的样品,测定反应动力学常数,测定量子产率等功能,广泛应用化学合成、环境保护以及生命科学等研究领域。夏天来了,岩征仪器的小编为大家介绍一下光化学反应仪的夏季保养策略。

一、必须重视仪表设备的管理和用于。

仪表设备的高负荷用于,往往容易发生意外故障,特别是光学仪表若因维护和用于不当而起雾,就不能发挥仪表的正常作用,而带来工作上的障碍。所以高效的维护管理仪表设备已成为当今企事业单位有效降低成本,提高劳动生产率的有效手段。


二、仪表应放在阴凉、通风、干燥、防尘较好的位置,为了更好的散热效果,仪表通风处,于其它物品应保持有效距离(N﹥30cm)。

三、为了避免触电事故,仪表的输入电池线必须接地,本仪表用于的是三芯接地插头,这种插头有接地脚,如果插头无法插入座内,则应请电工安装正确的插座,不要使仪表失去接地保护作用。

四、注意仪表的防雾。

测绘仪表在用于和贮放中,除了有生霉现象外,往往还有光学零件的起雾,影响仪表的正常用于,故可针对光学信器起雾的主要因素,采取防止措施。

五、仪表通常用于随机附带的电池线。如果电池线破损,必须更换不许修理。更换时必须用相同类型和规格的电池线代替。本仪表用于时电池线上不许放置任何物品。不要将电池线置于人员走动的地方。

六、在连接交流电池之前,要确保电压与仪表所要求的电压一致(允许±10%的偏差),并确保电池插座的额定负载不小于仪表要求。

 光化学反应仪技术更加理想的应用方法

光化学反应器是近20年才出现的处理技术,在足够的反应时间内通常可以将有机物完全矿化为CO2和H2O等简单无机物,避免了二次污染,光化学反应器简单高效而有发展前途。由于以二氧化钛粉末为催化剂的光催化氧化法存在催化剂分离回收的问题,影响了该技术在实际中的应用,因此光化学反应器固定在某些载体上以避免或更容易使其分离回收的技术引起了国内外学者的广泛兴趣。


光化学反应器技术的研究现状

目前,国内外对光化学反应器的研究主要有两种。第一种是非填充式固定床型的固定技术,它以烧结或沉积方法直接将催化剂沉积在光化学反应器内壁,进行污水处理时以泵为动力,光化学反应器使污水在污水槽与光催化反应器之间循环回流,光催化反应在反应器里进行。譬如,张彭义等人研究了苯甲酸类物质的光催化降解,光化学反应器其TiO2的固定方法如下[1]:用两个120W高压汞灯辐射铝板,同时含有TiO2粉末的酸性悬浮液不断循环流过被辐射的铝板,光化学反应器悬浮液中的TiO2在紫外光和酸性条件的作用下沉积在铝板上而形成固定膜。第二种是填充式固定床型的固定技术[2],光化学反应器即将TiO2烧结在载体(如砂、硅胶颗粒、玻璃珠、玻璃 纤维等)表面,然后将上述颗粒填充到反应器里。此类固定技术虽可增大光催化剂与液相的接触面积(反应速率比悬浮型光反应器还要高),光化学反应器但载体颗粒较小,还需进行繁琐的分离、回收过程[3]。


光化学反应器固定化技术研究


1、机理探讨

有研究表明,光化学反应器一种类似于非填充式固定床型的催化剂固定技术,即布置于反应器底部、载有TiO2膜的玻璃纤维经过表面修饰(在TiO2表面担载某些重金属或金属氧化物 ,光化学反应器如Ag、Au、Pt、Pd、Nb、RuO2和Pt-RuO2等)能提高TiO2光催化活性。考虑到采取 此项技术进行饮用水深度净化时,金属含量低则不起作用,光化学反应器含量高则使水中重金属含量超过饮用水标准,故笔者试图从另一角度,即提高TiO2吸附能力方面来研究催化剂的固定化问题。


光化学反应器活性炭因其比表面积大、吸附能力强及疏水性能好等优点,一直被广泛应用在水处理方面。笔者借助于活性炭这一优点来提高固定催化剂的光催化降解性能,光化学反应器即将TiO2粉末连同粉末 活性炭一起被固定在反应容器内壁,然后对自来水进行深度处理试验。作为对比,同时对纯TiO2进行了试验。


为便于比较,光化学反应器进行了不同工艺条件下的试验。一种是以牛皮纸代替反应器内壁,将催化剂固定在牛皮纸一侧,按所需催化剂用量将相应大小的牛皮纸衬在反应器内壁进行试验。光化学反应器另一种直接以TiO2粉末为催化剂进行试验,处理后的水用0.45μm滤膜进行抽滤。试验装置如图1所示,光化学反应器由玻璃制做,尺寸为6×56cm,容积为1582cm3,实际容积( 除去紫外灯)为1287cm3;石英紫外线杀菌灯的功率为20W,光化学反应器主波长为253.7nm,在本试 验条件下光强E为3.90×103μW/cm2;气泵的作用除进行曝气以促使TiO2在溶 液中呈悬浮态以外,还提供空气,实际光化学反应器是利用空气中的O2为氧化剂作为电子接受体,防止电子和空穴的复合。


2、催化剂膜的制备

光化学反应器试验所需物品如下:TiO2(分析纯);粉末活性炭(用140目细筛进行分选,使其与TiO2粉末粒度基本一致);市售牛皮纸;玻璃胶;胶枪;刮胶板。


首先在牛皮纸的一侧均匀涂上一薄层玻璃胶(目的是防水),室温下放置一夜,光化学反应器待其干燥后在 另一侧亦涂一薄层玻璃胶,同时在其未干之前将一定量TiO2粉末或掺有粉末活性炭的复光化学反应器合催化剂尽可能多地均匀洒在其上,按压使其粘牢,在室温下放置一昼夜,待其干燥后称量剩余的粉末,从而计算出1cm2牛皮纸所具有的催化剂用量。


3、试验结果及分析

光化学反应器为便于比较,制备了三种催化剂膜,一种是复合催化剂膜(TiO2/C),其中TiO2与粉末活性炭的质量比为3∶7,试验时TiO2用量相当于0.6g/L;光化学反应器另一种是纯催化剂膜,试验时TiO2用量相当于1.2g/L;第三种是纯炭粉膜。


从UVA(紫外吸光度)去除率来看,光化学反应器反应的前90min,TiO2/C膜优于TiO2膜高于单纯紫外照射,然而120min时TiO2膜去除效果不及单纯紫外照射。为分析原因,又做了两组试验,第一组是光化学反应器悬浮态光催化氧化法去除自来水中有机物的UVA去除率随TiO2浓度的变化情况。试验结果所示,光化学反应器当TiO2投量为2g/L时去除效果最好。第二组试验为TiO2/C膜与1.2g/LTiO2悬浮液及2g/LTiO2悬浮液作对比.


光化学反应器TiO2浓度仅为0.6g/L的复合催化剂膜的去除效果相当于TiO2浓度为1.2g/L悬浮液的去除效果。由此可见,复合催化剂膜中的粉末活性炭具有良好的吸附能力,光化学反应器TiO2与其结合后光催化剂的催化性能有所提高。在试验中还发现,掺有粉末活性炭的TiO2膜其催化剂的附着性很强,在反应中不会进入溶液(其原因与炭粉的吸附性有关),光化学反应器利用这一特性制备附着性和催化性都很好的复合催化剂膜。然而同图4曲线C相比,复合催化剂 膜的UVA去除率远没有达到最佳TiO2投量时的去除效果(去除率仍相差近20%)。总结可能的原因有三个:①光化学反应器试验时所用的复合催化剂膜的TiO2浓度为0.6g/L,远远小于最佳二氧化钛投量(2g/L);②光化学反应器在复合催化剂膜中TiO2与炭粉之间一定存在一个最佳比例,使二者吸附与催化性能都能发挥至极,而此次只对TiO2∶C为3∶7的复合催化剂膜进行了试验,因此不能肯定这一比例即为最佳比例;③光化学反应器在催化剂膜的制备过程中,为除去膜表面未附着或附 着不牢的粉末,先将其在自来水龙头下冲洗数遍,又将其在自来水中浸泡过夜,光化学反应器上述操作过程无疑使掺有粉末活性炭的催化剂膜吸附了一些自来水中的有机物,在反应过程中除了去 除水中有机物外还要降解这部分吸附的物质,光化学反应器而这部分物质并未计算在内。由于上述原因复合催化剂膜并没有达到最佳TiO2投量时的去除效果,光化学反应器但同纯催化剂膜相比,复合催化剂膜 仍具有明显的优势,若解决上述问题(如增加复合催化剂膜中催化剂的附着量,光化学反应器选择一个最 佳的TiO2与炭粉的比例),则复合催化剂膜的去除效果是能够达到最佳TiO2投量下的去 除效果的。


为证实光化学反应器掺有粉末活性炭的TiO2膜的降解速率有所提高是否是单纯活性炭所为,作了对比试验;


光化学反应器在紫外线照射下单纯活性炭膜的UVA去除率与单纯紫外线照射并无多大区别,可见活性炭只有与TiO2联合才能发挥二者的吸附与催化性能。光化学反应器与粉末活性炭联合固定的TiO2膜其催化剂的附着性和去除效果均优于纯TiO2膜,光化学反应器技术找到了更加理想的复合催化剂及其工程应用的方法。


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