[實用新型]采用納米多孔氧化鈦薄膜光催化水的裝置

有效

• 申請號: 200920127323.1
• 申請日: 2009-05-18
• 公開（公告）號: CN201634526U
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 唐世茂
• 申請（專利權）人: 唐世茂
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C02F1/32;C02F1/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型技術是采用納米多孔氧化鈦薄膜光催化氧化的作用，為農作物提供一種澆水施肥(加1‰N、P、K)的中性活化水的裝置，尤其是玻璃管內壁有縱橫交錯的竹筍狀突刺的裝置。

背景技術

目前，國內外市場銷售活化水的商品較多：有飲水杯、廚房用水器，還有同于水產養殖、農作物、飲用水、美容等裝置，它們大都采用世界最先進的“光催化①②”技術。納米氧化鈦是具有光催化功能的N型光半導體材料之一，在光的照射下，受激發的氧化鈦表面產生電子和電洞，接著電洞將附著氧化鈦表面的水氧化，而將該水轉變為氫氧自由基；而電子將水中的氧還原，使其變成超氧化離子。氫氧自由基和超氧化離子將氧化鈦表面上的有機化合物和部分無機物以氧化加以分解，將重金屬離子還原成穩定而可沉淀的金屬氧化物，殺滅水中的細菌、病毒、寄生蟲和藻類胞芽，除臭，同時放出氧氣，凈化軟化水質。

納米氧化鈦光催化氧化作用有強弱之分，主要影響有：其一，與激發光線的波長、強度、直射距離有關，光線的波長短、功率大、直射距離近，光催化氧化的作用就越強，反之越弱。在納米氧化鈦里摻雜，光線可從常用紫外光254nm擴展到可見光320nm，甚至到暗光(無光)，但光催化氧化作用也由強到弱。故有些活化水裝置里添加振蕩和除臭等裝置作彌補。光線在水中呈幾何數的遞減，紫外線的有效半徑才10cm，其它光線更小。其二，與納米氧化鈦涂抹的載體有關，載體有不銹鋼、玻璃、微孔陶瓷等等。不銹鋼在500℃晶化氧化鈦時，鋼內元素易擴散入氧化鈦影響光催化氧化的速率，表面易變色易氧化易污染，光催化氧化作用逐漸變弱；玻璃可涂納米氧化鈦薄膜，膜厚可控制，在500℃晶化不氧化不變形，附著力強，有自潔功能，但易破碎、比表面積做不大；微孔陶瓷不用光線，光催化氧化作用弱，它用大的比表面積和添加其它功能裝置作彌補，但易受污染易堵塞。其三，與光催化氧化反應速率有關，需阻礙光致電子與電洞的簡單復合。可在反應體系里加雙氧水、過硫酸鹽等氧化劑俘獲電子，使其變成超氧化離子，還可在納米氧化鈦里加2價、3價的鐵離子或2價的銅離子，在導帶上俘獲電子。

本實用新型技術參考了日本名古屋大學農學院植物學家山下昭治博士的“π水”裝置③，該裝置呈園柱體，園形的工作芯是8層重疊結為一體，其中6層“π化”微孔陶瓷和2層聚結顆粒，無光源。該裝置光催化氧化作用弱，添加其它功能芯作彌補，芯柱易污染易堵塞，不能拆洗導致失效，或總出水量達60噸后芯體就拆換，造成運行費用高。該裝置采用功能細化的微孔陶瓷芯體，只適應日本的優質水質，特別不適合我國的水質。

文獻

①時柱杰，光催化氧化處理水中污染物的研究現狀及發展趨向

????????????????????????????????????????????環保科學與技術1998年第3期

②高濂、鄭珊、張青紅，納米氧化鈦催化材料及應用????????????化學工業出版社

③bttp://www.cam_pi.co.jp/??????????????????ACM株式會社

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型所要解決的技術問題是為了克服日本“π水”裝置光催化氧化作用弱，芯柱易污染易堵塞，運行費用高的問題，提供一種經濟運行的采用納米多孔氧化鈦薄膜光催化水的裝置。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：采用納米多孔氧化鈦薄膜光催化水的裝置，包括順次連接的閥門、過濾器、流量計、O型分流圈、玻璃管、O型集流圈、過濾器和礦物質注入器，所述玻璃管內壁有縱橫交錯的竹筍狀突刺，其表面涂有納米多孔氧化鈦薄膜，在突刺中間安置有紫外線燈管。

1、為提高光催化氧化還原作用，加快激發電子和電洞的產生，本裝置采用高能量的紫外線燈管。

2、為增大紫外線直射面積，本裝置采用在玻璃管內壁設置有縱橫交錯的竹筍狀突刺。

3、為提高光催化氧化速率，本裝置采用：①阻礙光致電子和電洞的簡單復合，在納米多孔氧化鈦薄膜中加入2價銅離子。②增大比表面積，加入PEG制備多孔的納米氧化鈦薄膜。

4、為了生物體傳遞信息和細胞的記憶作用，本裝置采用注入10^-10摩爾的2價鐵離子。

5、為了提高光催化活性和超親水性，本裝置采用在玻璃管內壁涂有納米多孔氧化鈦薄膜，可降低水的潤濕角至0°，玻璃管自潔凈，呈半永久性。

6、為了經濟運行，本裝置的過濾器可拆選，反復使用，礦物質注入器可拆洗補給。

本實用新型的有益效果是：

本裝置制備一種滲透力、溶解力、代謝力強的潔凈而富氧的中性活化水。