[發明專利]一種全天候二氧化鈦納米絲光催化污水消毒凈化裝置

無效

• 申請號: 201010105477.8
• 申請日: 2010-02-04
• 公開（公告）號: CN101786688A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 包南;李遠;尹光斌;張成祿;魏振濤;劉穎
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32;C02F1/30
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術領域

本發明涉及一種全天候二氧化鈦納米絲光催化污水消毒凈化裝置，屬于生活污水消毒凈 化領域。

背景技術

生活污水常含有細菌、病原體等致病微生物，污水消毒是確保處理污水衛生安全性的重 要程序。目前較普遍的消毒方法是液氯消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒。氯的反應性強， 易與水中有機物發生取代和氧化反應，產生鹵代烴等具有致畸、致癌、致突變性的“三致” 副產物并降低消毒效能。氯消毒還會產生氯臭和氯酚臭，對設備、管道也有一定的腐蝕作用； 二氧化氯易爆炸，需現場制備，即時使用，其消毒副產物亞氯酸根ClO₂^-對人體具有毒性；紫 外線消毒不能提供持續消毒能力，微生物自身的修復機制可使處理水中的細菌及病原體產生 光復活，從而導致出水的微生物指標不能滿足排放或回用的水質要求。此外，在處理含有機 物較多的污水時，現行的消毒方法不具備深度礦化的凈化能力。為適應人們對水質消毒標準 不斷提高的要求，亟待尋求更安全、更經濟且更有效的新型消毒方法及其適配裝置。

二氧化鈦是一種來源廣泛、化學和機械穩定性高的廣譜光催化劑。在光照條件下進行的 生活污水二氧化鈦光催化反應，具有殺菌迅速、殺菌能力強、可同時礦化有機污染物且不產 生二次污染等特點。不僅能有效殺滅細菌，還能分解細菌死亡后釋放出的內毒素等脂類物質。 然而，迄今采用的光催化消毒器以懸浮相光催化體系為主，存在著二氧化鈦微粉易凝聚、難 回收及透光率低等缺點，而繼后發展的固定相光催化消毒技術在解決催化劑分離回收問題的 同時，卻大大降低了其光催化活性，且存在著催化劑負載不牢等不足。

發明內容

針對上述現有技術的不足以及傳統消毒設備殺菌能力低、易產生二次污染、污水凈化能 力差、光催化劑難分離和難固定等問題，本發明提供了一種操作方便、高效低耗的全天候二 氧化鈦納米絲光催化污水消毒凈化裝置。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種全天候二氧化鈦納米絲光催化污水消毒凈化裝置，包括石英外筒、紫外燈，其中， 石英外筒兩端由反光板密封，石英外筒內設有至少一層鋁網套筒；鋁網套筒的間隙內填充二 氧化鈦納米絲；紫外燈設在石英外筒內，其外包有石英套管；石英外筒上設有進水口和出水 口。

所述二氧化鈦納米絲是通過以下方法制備的：

(1)將鈦酸四丁酯加入到乙酰乙酸乙酯和異丙醇的混合溶液中，其中，鈦酸四丁酯、乙 酰乙酸乙酯和異丙醇三者的摩爾比為1∶(0.2～0.6)∶(6～12)，優選1∶0.4∶9，在氮氣 氣氛下回流1～1.5h制得溶液A；

(2)將水和異丙醇混合制得溶液B，其中，水和異丙醇的摩爾比為1∶(3～7)，優選1∶ 4；

(3)在氮氣保護下，將溶液B逐滴加到溶液A中，然后通過蒸餾棄去副產的異丙醇并獲 得中間體聚合鈦，經140～150℃干燥得到黃棕色粉末；

(4)將上述得到的黃棕色粉末溶解在四氫呋喃中，并加入正硅酸乙酯，硅元素與鈦元素 的摩爾比為(0.05～0.2)∶1，優選0.15∶1，回流1～1.5h，離心分離得到均勻穩定的二氧 化鈦溶膠；

(5)上述溶膠經旋轉蒸發得到粘度為2Pa·s的紡絲液，然后將紡絲液注入離心甩絲裝 置，以5500～6500rpm的轉速干法甩絲并獲得前軀體納米絲，然后將前軀體納米絲置于管式 爐中，通過程序控溫條件下的水蒸汽活化得到具有發達孔結構的二氧化鈦納米絲。

所述紫外燈，優選三個，均外包石英套管，石英套管通過六角螺栓鉸接在反應筒左側。

所述污水消毒凈化裝置還包括開關，開關與紫外燈線路連接。

所述進水口設在石英外筒底部，出水口設在石英外筒頂部。

使用時，與現有技術中的砂濾裝置連接，砂濾裝置內，上層填充石英砂，下層填充鵝卵 石，砂濾裝置的出水口與本發明的污水消毒凈化裝置的進水口連接。工作流程為：待消毒污 水首先進入內填石英砂的砂濾裝置進行初濾，初濾后，污水進入本發明的二氧化鈦光催化消 毒凈化裝置，在光照(太陽光或紫外光)的作用下，初濾后的污水與二氧化鈦納米絲充分接 觸的同時發生光催化消毒和氧化反應，消毒與凈化后的處理水由出水口排出。