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平行光催化反应仪标准化操作流程

来源:上海善施科技有限公司   2025年07月22日 10:27  
  一、平行光催化反应仪组装阶段:结构化安装与安全检查
 
  主机与反应器安装
 
  主机定位:将主机箱放置于阴凉、通风、干燥的实验台上,确保周围无遮挡物,距离墙壁或其他设备至少10cm以保证散热。
 
  反应器固定:将八位反应器(或磁力搅拌器)放入主机箱内,确保反应管与灯筒垂直对齐,避免光照死角。反应管需选用耐高温、高透光率的石英材质,容积根据实验需求选择(如10mL或20mL)。
 
  磁子添加:在反应管内放入合适尺寸的磁子(如6mm或13.5mm橄榄型),确保搅拌均匀且无卡顿。
 
  光源与冷却系统连接
 
  光源选择:根据催化剂的激发波长(如TiO?需紫外光365nm),选择汞灯或LED光源,并确保光源功率与实验需求匹配(如最高可达10.6W/cm²)。
 
  光源安装:将光源固定在反应器上方,通过石英冷阱隔离热量,避免高温损坏催化剂。光源与反应管的距离需根据设备说明书调整至最佳照射范围。
 
  冷却系统连接:连接冷却水循环装置,确保进水阀和排水阀开启,循环水流稳定。冷却水温度建议控制在15-25℃,以防止光源过热导致效率下降。
 
  电气与气路连接
 
  电源连接:使用随机附带的电源线连接主机与电源插座,确保电压与仪器要求一致(如220V/50Hz)。电源线需远离人员走动区域,避免破损。
 
  气路连接:若需无水无氧操作,连接Schlenk线至反应器的气路接口,确保气密性。反应气体(如氮气、氩气)需通过钢瓶供气,并配备减压阀和压力表。
 
  二、运行前检查:参数预设与安全验证
 
  设备状态检查
 
  光源测试:打开光源开关,观察光源是否正常发光,使用光功率计检测实际输出功率是否与设定值一致(如误差≤5%)。
 
  搅拌测试:开启搅拌开关,调节转速至实验所需值(如1200rpm),观察磁子是否平稳旋转,无异常噪音或振动。
 
  温控测试:若需控温反应,设定目标温度(如25℃或60℃),启动加热功能,使用温度传感器监测反应管内实际温度,确保控温精度±1.0℃。
 
  气密性验证
 
  真空测试:关闭所有气路阀门,启动真空泵,将反应体系抽至目标真空度(如0.09mbar),保压30分钟,观察压力变化是否≤0.01mbar/min。
 
  气密修复:若发现泄漏,检查反应管密封圈(如PTFE硬密封+O型圈软密封)是否完好,必要时更换密封件并重新测试。
 
  参数预设
 
  光源参数:通过控制器设置光源波长、功率和照射时间(如365nm、5W、4小时)。
 
  搅拌参数:根据反应物粘度(如≤200CS)设定搅拌速度,确保反应物均匀混合。
 
  定时设置:使用微电脑定时器设定反应总时间,时间到后自动关闭光源和搅拌。
 
  三、运行阶段:实时监控与异常处理
 
  投料与启动
 
  投料规范:在通风橱内将催化剂(如TiO?)和反应物(如有机污染物)缓慢加入反应管,避免溅出。若需无水无氧操作,通过Schlenk线在线穿刺进样。
 
  启动顺序:依次打开风扇开关、反应器开关、光源开关,最后启动搅拌系统。观察设备运行状态,确保无异常报警。
 
  过程监控与数据记录
 
  参数监测:每15分钟记录一次温度、压力、搅拌速度等数据,确保反应条件稳定。
 
  取样分析:根据反应进度定时取样(如每30分钟),使用气相色谱仪或高效液相色谱仪分析产物浓度,评估反应效果。
 
  异常响应:若温度超调(如超过设定值±2℃),立即暂停加热并启动冷却系统;若压力异常升高,打开排气阀泄压至安全范围。
 
  安全防护与应急措施
 
  个人防护:操作人员需佩戴防护眼镜、耐高温手套及防毒面具(如处理有毒物质)。
 
  应急装置:现场配备灭火器、防爆毯及应急冲淋装置,确保紧急情况下可快速处置。
 
  紧急停机:若发生光源爆炸或反应失控,立即按下紧急停机按钮,切断电源和气源,疏散人员。
 
  四、停机与维护:延长设备寿命
 
  正常停机流程
 
  关闭光源:反应结束后,先关闭光源开关,待光源冷却至室温(约30分钟)后再进行下一步操作。
 
  停止搅拌:关闭搅拌开关,取出反应管,回收催化剂和反应物。
 
  清理设备:用去离子水冲洗反应管3次,避免残留物腐蚀玻璃。若需无水无氧操作,用氮气吹扫反应管内水分。
 
  深度维护与保养
 
  光源更换:汞灯使用寿命约16,000小时,LED光源约50,000小时。达到寿命后需更换灯管,确保发光效率。
 
  密封件更换:每使用100次或出现泄漏时更换密封圈,选用与介质兼容的材料(如氟橡胶用于强腐蚀性物质)。
 
  冷却系统维护:每季度清洗冷却水循环装置,去除水垢和杂质,确保换热效率。
 
  长期停放管理
 
  干燥处理:停用前用氮气吹扫釜内水分,防止玻璃内壁结垢。
 
  防尘防护:用防尘罩覆盖设备,避免灰尘进入管路系统。
 
  定期开机:若设备长时间不使用,建议每周开机1次,检查工作状况,避免电路受损。
 
  五、操作禁忌与风险警示
 
  禁止行为:
 
  严禁超压(超过设计压力0.5MPa)或超温(超过玻璃耐热极限300℃)运行。
 
  禁止在无通风设施的小空间内进行实验,避免光催化反应中活性氧物种(如·OH、O??)泄漏引发爆炸。
 
  严禁使用裸火在反应器中进行加热操作,如需加热,请使用内置加热功能。
 
  平行光催化反应仪风险案例:
 
  某实验室因未进行气密测试,导致反应中氮气泄漏引发爆炸,造成人员伤亡。
 
  某企业因未分阶段升温,导致玻璃反应管因热应力不均炸裂,损失设备价值50万元。

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