[實(shí)用新型]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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020107809.1
• 申請(qǐng)日: 2010-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN201620051U
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 包南;李遠(yuǎn);尹光斌;張成祿;魏振濤;劉穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/32
• 分類號(hào): C02F1/32;C02F1/50
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(lǐng)域。

背景技術(shù)

生活污水常含有細(xì)菌、病原體等致病微生物，污水消毒是確保處理污水衛(wèi)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(yīng)性強(qiáng)，易與水中有機(jī)物發(fā)生取代和氧化反應(yīng)，產(chǎn)生鹵代烴等具有致畸、致癌、致突變性的“三致”副產(chǎn)物并降低消毒效能。氯消毒還會(huì)產(chǎn)生氯臭和氯酚臭，對(duì)設(shè)備、管道也有一定的腐蝕作用；二氧化氯易爆炸，需現(xiàn)場(chǎng)制備，即時(shí)使用，其消毒副產(chǎn)物亞氯酸根ClO₂^-對(duì)人體具有毒性；紫外線消毒不能提供持續(xù)消毒能力，微生物自身的修復(fù)機(jī)制可使處理水中的細(xì)菌及病原體產(chǎn)生光復(fù)活，從而導(dǎo)致出水的微生物指標(biāo)不能滿足排放或回用的水質(zhì)要求。此外，在處理含有機(jī)物較多的污水時(shí)，現(xiàn)行的消毒方法不具備深度礦化的凈化能力。為適應(yīng)人們對(duì)水質(zhì)消毒標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的要求，亟待尋求更安全、更經(jīng)濟(jì)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(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性高的廣譜光催化劑。在光照條件下進(jìn)行的生活污水二氧化鈦光催化反應(yīng)，具有殺菌迅速、殺菌能力強(qiáng)、可同時(shí)礦化有機(jī)污染物且不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)。不僅能有效殺滅細(xì)菌，還能分解細(xì)菌死亡后釋放出的內(nèi)毒素等脂類物質(zhì)。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(diǎn)，而繼后發(fā)展的固定相光催化消毒技術(shù)在解決催化劑分離回收問題的同時(shí)，卻大大降低了其光催化活性，且存在著催化劑負(fù)載不牢等不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足以及傳統(tǒng)消毒設(shè)備殺菌能力低、易產(chǎn)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(fā)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(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)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(nèi)設(shè)有至少一層鋁網(wǎng)套筒；鋁網(wǎng)套筒的間隙內(nèi)填充二氧化鈦納米絲；紫外燈設(shè)在石英外筒內(nèi)，其外包有石英套管；石英外筒上設(shè)有進(jìn)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(yōu)選1∶0.4∶9，在氮?dú)鈿夥障禄亓?～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(yōu)選1∶4；

(3)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將溶液B逐滴加到溶液A中，然后通過蒸餾棄去副產(chǎn)的異丙醇并獲得中間體聚合鈦，經(jīng)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(yōu)選0.15∶1，回流1～1.5h，離心分離得到均勻穩(wěn)定的二氧化鈦溶膠；

(5)上述溶膠經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)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(zhuǎn)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(fā)達(dá)孔結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米絲。

所述紫外燈，優(yōu)選三個(gè)，均外包石英套管，石英套管通過六角螺栓鉸接在反應(yīng)筒左側(cè)。

所述污水消毒凈化裝置還包括開關(guān)，開關(guān)與紫外燈線路連接。

所述進(jìn)水口設(shè)在石英外筒底部，出水口設(shè)在石英外筒頂部。

使用時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)中的砂濾裝置連接，砂濾裝置內(nèi)，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(fā)明的污水消毒凈化裝置的進(jìn)水口連接。工作流程為：待消毒污水首先進(jìn)入內(nèi)填石英砂的砂濾裝置進(jìn)行初濾，初濾后，污水進(jìn)入本發(fā)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(shí)發(fā)生光催化消毒和氧化反應(yīng)，消毒與凈化后的處理水由出水口排出。

本發(fā)明的消毒凈化裝置的左右兩側(cè)各設(shè)一塊反光板，材質(zhì)為高拋光鋁板，保證可以充分利用太陽光。石英外筒具有優(yōu)良的透光性，在白晝?nèi)展獬渥銜r(shí)可直接采集太陽光作為自然光源。當(dāng)日光不足時(shí)，可以開啟開關(guān)，選用1～2個(gè)紫外燈作為人工光源。當(dāng)遇有陰雨天或在夜晚無太陽光時(shí)，開啟全部紫外燈，以保證反應(yīng)的順利進(jìn)行。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：