180588. lajstromszámú szabadalom • Csőreaktor fotokémiai reakciók céljára
3 180 588 4 tesen áramoltatható, ezzel elérve a reakciótermékek veszteségmentes, folyamatos elemzését. Kívánatos továbbá, hogy a 'reaktortérben adott elektromos teljesítményre vonatkoztatva nagy sugárzási fluxus legyen elérhető, különösen az ultraibolya fénytartományban. A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat egyszerűen megoldódik, ha a reaktortér a fotokémiai reakció által megkívánt sugárzást kibocsátó gázkisülésben kerül elhelyezésre. A találmány szerinti csőreaktor lényege, hogy a reaktorteret magába foglaló és a kisülési teret körülhatároló kisülő testje, ehhez rögzített elektródái, valamint reakcióközeg betáplálására alkalmas csőcsonkja van. A találmány szerinti elrendezés különösen előnyös olyan kisüléseknél, ahol magas elektron hőmérsékletet kell elérni, és a fajlagos sugárzási fluxus az áram növelésével telítésbe megy egyszerű geometriák esetében. Ez utóbbi effektus a reaktortér külön falfelülete miatt magasabb szinten következik be, és így lehetőség nyílik kisebb geometriai méretek mellett nagyobb fajlagos besugárzási fluxus elérésére. A kisülő test tartalmazza a kívánt sugárzást kibocsátó gázok és/vagy gőzök keverékét, valamint a kisülés fenntartásához szükséges elektródokat. A kisülésben játszódnak le a kívánt sugárzás létrejöttéhez vezető energetikai folyamatok. A kisülési cső átmérőjének, a gázok és/vagy gőzök nyomásának, a kisülési térben elhelyezett reaktorcső geometriájának, valamint a kisülési kör külső villamos korlátozó♦ elemeinek megfelelő megválasztásával állítható be a maximális sugárzási fluxus a reaktortérben. A reakto'rtémek a kisülési térben történő elhelyezésével elérhető a nagy térszögű besugárzás, továbbá a kettős fal alkalmazásának elkerülésével a minimális fali elnyelődés. A találmány értelmében célszerű, ha a kisülő testben elhelyezett reaktortér spirális geometriájú. A reaktortér spirális geometriájú kialakítása egyidejűleg lehetővé teszi a fotokémiai reakció folyamatos, visszakeveredés mentes vezetését, továbbá a reakcióközeg nagy térszögben való besugárzását. További előnyös kivitelnél, amelyen a kívánt kémiai átalakulást ultraibolya sugárzás idézi elő, a kisülő test két alkáliföldfém-oxidokkal bevont wolfram spirál elektróddal, valamint higanygőz és nemesgázok pl. argon és kripton 1—4 mbar nyomású keverékével töltött kisülési térrel van ellátva. Célszerű továbbá, ha a kisülő test belső fala a fotokémiai reakció szempontjából előnyös sugárzást reflektáló anyaggal, célszerűen báriumszulfát és/vagy magnézium réteggel van bevonva, vagy a kisülő test külső fala fém, illetve interferenciatükör réteggel van ellátva. Célszerű az a megoldás is, hogy a kisülő test belső fala és a reaktortér külső fala a fotokémiai reakció szempontjából megkívánt sugárzást szolgáltató lumineszcens anyaggal, például kálcium wolfremáttal vagy cériummagnéziumalumináttal van bevonva. A találmány szerinti elrendezés a besugárzás intenzitásának további növelését teszi lehetővé azáltal, hogy a hengeres kisülési test belső felületét a kívánt sugárzáshoz illesztett reflexiós bevonattal látható el. A kisülési térben keletkező sugárzás egy része ugyanis a kisülő test falában elnyelődik, vagy azon keresztül kilép a rendszerből, így a fotokémiai reakció szempontjából elveszik. A megoldás lehetőséget nyújt továbbá arra is, hogy ha a választott kisülés sugárzása nem illeszkedik a kívánt fotokémiai reakció elnyelési spektrumához, akkor a kisülő test belső falát és a reaktortér külső falát egyaránt, megfelelő spektrumot szolgáltató lumineszcens anyaggal vonjuk be. A találmányt részletesebben a rajz alapján és * kiviteli példák segítségével ismertetjük. 1. ábra a találmány szerinti csőreaktor egyik példakénti kiviteli alakját ábrázolja, részben metszetben. A hengeres szimmetriájú 1 kisülő test foglalja magába a 2 reaktor teret, amely a kívánt sugárzásnak megfelelő spektrum tartományban a szükséges áteresztő képességgel rendelkező üvegből vagy ömlesztett kvarcból készül. Az 1 kisülő test határolja körül a 3 kisülési teret, valamint rögzíti a 4 elektródokat. A reakcióközeg betáplálását és elvezetését az 5 csőcsonkok teszik lehetővé. 1. Kiviteli példa: A találmány szerinti csőreaktor egyik lehetséges kiviteli alakját, amely igen előnyösen alkalmazható nagy energiájú ultraibolya sugárzás hatására végbemenő fotokémiai reakciók esetében a következő példában ismertetjük. Az I kisülő test átmérője D = 15—50 mm ; hosszúsága H 100—1000 mm. Az elektród tér optimalizálása szerint H—h — 30—100 mm. A 2 cső alakú reaktor térhossza, 'belső átmérője, valamint spirál menetek száma a kívánt reaktor térfogat szerint választandó. A menetemelkedés elégítse ki az 1,1b 2 b feltételt, előnyösen a — 1,8b. A 3. kisülési tér olyan mennyiségű higanyt tartalmaz, ami elegendő a falhőmérséklet által meghatározott parciális higanygőz nyomás fenntartásához a reaktor teljes élettartama alatt. Az optimális higanygőzkisülés spekt- * rum kialakításához nemesgázt, vagy ezek keverékét lehet alkalmazni, előnyösen 1—4 mbar nyomású argont, neont, vagy kriptont. A kisülés fenntartásához, a katódi és anódi veszteségek minimalizálása érdekében előnyös alkáliföldfémoxidokkal bevont wolframhuzalból dupla, vagy tripla spirál alakban elkészíteni a 4 elektródokat, két-két kivezetéssel ellátva, a kisülés begyújtását elősegítő fűtés biztosításához. A higanygőz kisülés ilyen körülmények között túlnyomóan 185 és 254 nm hullámhoszszúságú sugárzást bocsát ki. Ez a nagy energiájú sugárzás a legtöbb oldottt szerves anyag gyors és teljes elroncsolását idézi elő. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 .2
