一種基于單模微波諧振腔的多用途化學(xué)反應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于化學(xué)反應(yīng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于單模微波諧振腔的多用途化學(xué)反應(yīng)裝置，可以適用于化學(xué)合成、萃取和消解等。
【背景技術(shù)】
[0002]在微波環(huán)境下，物質(zhì)內(nèi)外同時受熱，溫度場均勻，能量利用率高。同時，微波加熱具有很多傳統(tǒng)加熱方式不具備的優(yōu)點:選擇性加熱、均勻快速升溫、加熱效率高、加熱易瞬時控制以及無污染等，其中最突出的優(yōu)點就是時間短，能耗低。因此，微波作為一種高效新型的能源，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化學(xué)加工技術(shù)，包括化學(xué)合成、萃取和消解等。
[0003]現(xiàn)有微波化學(xué)實驗爐，其微波模式大多數(shù)為多模，缺點是密度低、頻率雜亂和其功率分布不穩(wěn)定，無法解決分界條件的可測量和可定量性，無法保證實驗結(jié)果的可重復(fù)性。單模微波可在腔內(nèi)形成標(biāo)準(zhǔn)波模;優(yōu)點是微波密度高、頻率和功率具有高穩(wěn)定性，確保化學(xué)反應(yīng)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。市面上能買到的單模微波化學(xué)設(shè)備，均是單模微波諧振腔容積不大于500ml的反應(yīng)裝置，大多適用于小容量的化學(xué)反應(yīng)，而不適用于較大容量的化學(xué)反應(yīng)。同時，現(xiàn)有微波化學(xué)儀器只能實現(xiàn)單一的常壓回流反應(yīng)或是高壓密閉反應(yīng)，限制了微波化學(xué)設(shè)備的應(yīng)用。因此，針對上述問題設(shè)計提出一種基于單模微波諧振腔的多用途化學(xué)反應(yīng)
目.ο
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及不足，本實用新型專利提供了一種基于單模微波諧振腔的多用途化學(xué)反應(yīng)裝置，具備常壓反應(yīng)和高壓密閉反應(yīng)條件，實現(xiàn)了常壓條件下實驗樣品的回流、添加、磁力攪拌(或機(jī)械攪拌)和實時測溫;高壓條件下的實時測溫、測壓和實時監(jiān)測反應(yīng)狀態(tài);腔體內(nèi)置攝像頭，可通過外置液晶顯示屏實時觀察反應(yīng)。本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0005]—種基于單模微波諧振腔的多用途化學(xué)反應(yīng)裝置，包括設(shè)備主體、單模微波諧振腔、微波源以及微波防泄漏法蘭;所述單模微波諧振腔位于設(shè)備主體內(nèi)部，所述單模微波諧振腔的內(nèi)部設(shè)置單模微波耦合口，所述微波源從單模微波耦合口通過耦合激勵在單模微波諧振腔內(nèi)形成微波的單一分布模式;所述微波防泄漏法蘭位于單模微波諧振腔的頂端，所述微波防泄漏法蘭的頂端安裝波導(dǎo)截止管。
[0006]進(jìn)一步的，所述單模微波諧振腔是容積為0.3-20L的環(huán)形或方形腔體，腔體壁為金屬且內(nèi)壁涂覆有防腐蝕材料;腔體內(nèi)設(shè)置底座，用于放置反應(yīng)容器。
[0007]進(jìn)一步的，所述反應(yīng)容器為燒瓶或高壓反應(yīng)釜;所述高壓反應(yīng)釜的外壁與微波防泄漏法蘭和單模微波諧振腔貼合。
[0008]進(jìn)一步的，所述單模微波諧振腔與測溫裝置連接，所述測溫裝置與溫度傳感器連接，所述溫度傳感器與PLC控制裝置連接。
[0009]進(jìn)一步的，所述單模微波腔與測壓裝置連接，所述測壓裝置與壓力傳感器連接，所述壓力傳感器與PLC控制裝置連接。
[0010]進(jìn)一步的，所述單模微波諧振腔內(nèi)安裝攝像頭。
[0011]進(jìn)一步的，所述反應(yīng)容器內(nèi)設(shè)置攪拌裝置，所述攪拌裝置的開關(guān)與PLC控制裝置連接。
[0012]進(jìn)一步的，所述設(shè)備主體上表面設(shè)置支架，支架上安裝試管夾，所述試管夾用于固定實驗器材。
[0013]進(jìn)一步的，所述測溫裝置為紅外測溫儀、光纖測溫儀、熱電偶或熱電偶，所述紅外測溫儀位于單模微波諧振腔體內(nèi)部，距離單模微波諧振腔頂部60-100mm;所述光纖測溫儀、熱電偶或熱電阻通過溫度計套管伸入到反應(yīng)容器內(nèi)部。
[0014]進(jìn)一步的，所述高壓反應(yīng)釜包括高壓反應(yīng)釜內(nèi)罐、高壓反應(yīng)釜外罐，頂部分別安裝內(nèi)罐蓋和外罐蓋;所述內(nèi)罐蓋上設(shè)有溫度計套管、測壓裝置和防爆裝置。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]1、本實用新型根據(jù)微波工作頻率和波長，利用微波傳輸特性形成單模式微波分布腔體，微波源從諧振腔內(nèi)部(側(cè)面或底部和頂部)的單模微波耦合口通過耦合激勵的方式在諧振腔內(nèi)形成微波的單一分布模式。
[0017]2、先進(jìn)的單模微波加熱技術(shù)對試樣進(jìn)行加熱，單模微波密度高、頻率和功率具有高穩(wěn)定性，確?；瘜W(xué)反應(yīng)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。
[0018]3、多用途的微波化學(xué)反應(yīng)裝置，可實現(xiàn)常壓回流反應(yīng)和高壓密閉反應(yīng)的自由轉(zhuǎn)換，擴(kuò)大了反應(yīng)設(shè)備的應(yīng)用，適用于化學(xué)合成、萃取、消解(水解)和高分子聚合物等反應(yīng)。
[0019]4、大容積單模微波諧振腔克服了現(xiàn)有單模微波合成儀腔體較小的缺點，可以放置多個高壓反應(yīng)釜和單口燒瓶，實現(xiàn)了大試樣的單模微波反應(yīng)，并能保證多個反應(yīng)同時進(jìn)行且實驗結(jié)果具有均一性和可靠性。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)圖；
[0021 ]圖2為本實用新型常壓反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本實用新型高壓反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本實用新型單模微波諧振腔示意圖。
[0024]附圖標(biāo)記
[0025]1-試管夾12-玻璃四通管23-壓力傳感器
[0026]2-支架13-紅外測溫儀24-高壓反應(yīng)釜內(nèi)罐
[0027]3-大容積單模微波諧振腔14-溫度傳感器25-高壓反應(yīng)釜外罐
[0028]4-設(shè)備主體15-固定底座26-高壓反應(yīng)釜
[0029]5-液晶顯示屏16-磁力攪拌子27-溫度計套管
[0030]6-USB接口17-聚四氟乙烯機(jī)械攪拌頭28-高壓反應(yīng)釜內(nèi)罐蓋
[0031]7-電源開關(guān)18-攝像頭29-高壓反應(yīng)釜外罐蓋
[0032]8-PLC控制屏19-單口燒瓶30-防爆裝置
[0033]9-微波防泄漏法蘭20-恒壓滴液漏斗31-測壓裝置
[0034]10-波導(dǎo)截止管21-機(jī)械攪拌電機(jī)32-單模微波耦合口
[0035]11-回流冷凝管22-壓力套管
【具體實施方式】
[0036]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式，都屬于本實用新型所保護(hù)的范圍。
[0037]圖1、圖2、圖3和圖4給出了一種基于單模微波諧振腔的多用途化學(xué)反應(yīng)裝置，包括設(shè)備主體(4)、大容積單模微波腔體(3)、微波源以及微波防泄漏法蘭等。
[0038]所述大容積單模微波諧振腔(3)位于設(shè)備主體(4)內(nèi)部，是根據(jù)微波工作頻率和波長，利用微波傳輸特性形成的單模式微波分布腔體。所述單模微波諧振腔(3)內(nèi)部(可以在諧振腔的側(cè)面或底部或頂部)設(shè)置單模微波耦合口(32)，所述微波源從單模微波耦合口
(32)通過耦合激勵在諧振腔內(nèi)形成微波的單一分布模式。所述微波防泄漏法蘭(9)設(shè)置于諧振腔(3)的頂端，作為爐門；所述微波防泄漏法蘭(9)的頂端安裝波導(dǎo)截止管(10)，保證微波泄露符合國家標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)操作人員的健康。
[0039]所述大容積單模微波諧振腔，是容積為0.3-20L的環(huán)形或方形腔體，腔體壁為金屬且內(nèi)壁涂覆有防腐蝕材料，耐高溫，耐腐蝕;腔體內(nèi)設(shè)置底座(15)，用于放置反應(yīng)容器，根據(jù)實驗需要，所述反應(yīng)容器可以是燒瓶或高壓反應(yīng)釜；因為所述單模微波諧振腔(3)內(nèi)容積較大，可放置一個或多個高壓反應(yīng)釜(26)，實現(xiàn)了大試樣的單模微波反應(yīng)，并能保證多個反應(yīng)同時進(jìn)行且實驗結(jié)果具有均一性和可靠性。
[0040]所述設(shè)備主體(4)中還設(shè)置有PLC控制裝置，與溫度傳感器(14)、壓力傳感