從1972年日本科學(xué)家藤島昭發(fā)現(xiàn)光催化現(xiàn)象開始，光催化已經(jīng)有五十年的發(fā)展歷程。近些年，光催化研究也開始從實驗室基礎(chǔ)研究逐漸向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，隨之而來的是反應(yīng)裝置的配套升級，將實驗室內(nèi)簡單的光催化反應(yīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)?strong>戶外可以太陽光直接照射的大面積反應(yīng)裝置。
由于傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器存在受光面積小，催化劑受光不均勻，傳熱效率低且有放大效應(yīng)等問題，難以實現(xiàn)光催化產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，平板反應(yīng)器應(yīng)運而生。
平板反應(yīng)器由平板狀或薄片狀的反應(yīng)器壁組成，反應(yīng)物在反應(yīng)器中沿著平坦的表面進(jìn)行反應(yīng)。相比之下，釜式反應(yīng)器是一個容器狀結(jié)構(gòu)，反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)被完全包裹。平板式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)更簡單、更薄，使得熱量和質(zhì)量傳遞更加快速和均勻，可以更好地控制反應(yīng)的溫度、壓力和傳遞速率，從而實現(xiàn)更精確的反應(yīng)控制。
泊菲萊科技推出的PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置在催化劑固定、擾流設(shè)計、床層設(shè)計、管路設(shè)計、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)等方面具有一系列的特點和優(yōu)勢，適用于光催化反應(yīng)研究和工業(yè)生產(chǎn)。
不同于傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器，PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)呈扁平狀，催化劑可均勻分散在板式反應(yīng)器中。反應(yīng)過程中，催化劑的受光面積更大，與光源距離基本一致且無遮擋，催化劑的光照效率和光照均勻度更高，可提高光反應(yīng)速率同時減少因局部反應(yīng)過快而造成的副反應(yīng)。
PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置綜合考慮了反應(yīng)器的尺寸與邊緣結(jié)構(gòu)，并在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)計了擾流層，使反應(yīng)物在反應(yīng)器中快速混合均勻，減少了反應(yīng)器中的死體積，提高了傳質(zhì)效率，有利于提高光催化反應(yīng)的速率同時減少局部濃度產(chǎn)物積累而導(dǎo)致的副反應(yīng)。
PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置的床層設(shè)計保留了薄層液相結(jié)構(gòu)，減少流體床層和催化劑床層的擴散距離，以確保充分接觸和有效反應(yīng)。為了避免床層過薄出現(xiàn)阻力大、體系壓力過高等現(xiàn)象，通過仿真模擬匹配了最佳的催化劑床層高度dC和流體層高度dL，同時采用了更合理的管道布局和連接方式保證了體系高的循環(huán)效率與穩(wěn)定性。
PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置采用長壽命、耐腐蝕、耐高溫密封膠圈進(jìn)行密封，具備良好的氣密性，確保反應(yīng)過程中不會發(fā)生泄漏，保障實驗的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
在壓力設(shè)計方面，為了延長平板的使用壽命PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置進(jìn)行了相應(yīng)的耐壓結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證了裝置的穩(wěn)定性和安全性。
平板式反應(yīng)器耐壓仿真圖
PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置還配備了pH測量功能，能夠?qū)崟r監(jiān)測反應(yīng)體系的酸堿性，以調(diào)節(jié)反應(yīng)條件和優(yōu)化反應(yīng)效果。此外還可以選配溫度、壓力、環(huán)境濕度、氧化還原電位、太陽輻射度、紫外輻射度等數(shù)據(jù)的監(jiān)測模塊。
此外，PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置還擁有多項專利技術(shù)，其中獨特的快拆設(shè)計（專利號：202220428290.X）使得裝置易于維護和清洗，提高了操作便捷性和實驗效率。
平板式反應(yīng)器快拆結(jié)構(gòu)示意圖
為了適用于不同的反應(yīng)體系，PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置提供靈活的定制化方案，包括反應(yīng)器及管路規(guī)格、材質(zhì)、流速、催化劑床層高度、液層高度、換熱體系、氣液分離及數(shù)據(jù)監(jiān)測等多個參數(shù)均可進(jìn)行個性化定制，為不同光催化反應(yīng)體系量身定做最優(yōu)的平板式反應(yīng)器。
由于目前大多數(shù)光催化反應(yīng)器均在釜式反應(yīng)器中完成，然而平板反應(yīng)器較釜式反應(yīng)器在設(shè)計和使用上存在較大的區(qū)別，釜式反應(yīng)器的研究成果無法直接轉(zhuǎn)化到平板反應(yīng)器的實驗中。
為了更好地推進(jìn)釜式反應(yīng)器的研究成果向平板式反應(yīng)器的規(guī)模化應(yīng)用轉(zhuǎn)化，泊菲萊科技推出的PLR-SPR系列平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置在應(yīng)用場景上進(jìn)行了更精細(xì)的劃分。
PLR-SPRL實驗級平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置體積小巧，適用于初期的實驗條件摸索，主要用于光催化反應(yīng)的前期條件篩選，包括催化劑負(fù)載量的優(yōu)化，流速的優(yōu)化，反應(yīng)器材質(zhì)選擇等。
某科研單位定制項目
PLR-SPRF小試級平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置體積較大，適用于中期戶外量程可行化的驗證，主要用于光催化反應(yīng)條件確認(rèn)后的放大性驗證和戶外實驗驗證，包括反應(yīng)器材質(zhì)的優(yōu)化，熱量傳遞的優(yōu)化，傳質(zhì)效率的優(yōu)化以及大面積催化劑負(fù)載工藝的優(yōu)化等。
PLR-SPRG量產(chǎn)級平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置可將反應(yīng)器按照陣列形式進(jìn)行串聯(lián)或者并聯(lián)，實現(xiàn)后期的規(guī)模化量產(chǎn)，主要用于光催化反應(yīng)的規(guī)模化生產(chǎn)。
