專利名稱：一種廢水廢氣光降解裝置及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種廢水廢氣處理裝置及其系統(tǒng)，尤其是一種廢水廢氣光降解裝置及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
二氧化鈦是一種能被紫外線活化的半導體。在紫外光的照射下，二氧化鈦能夠除去流體(包括空氣和水)中的毒物，把有害的污染物分解成環(huán)境可接受的副產(chǎn)物。例如二氧化鈦可以分解煙中的焦油、有機物、細菌、病毒、霉菌以及其他的有機物。在光氧化降解過程中，需要的反應活性的表面積越大越好，這樣才能處理大量的污水、廢氣。
國外20世紀90年代，就有人提出用二氧化鈦光催化劑修飾的石英光纖作
為紫外光的傳播介質(zhì)構(gòu)筑用于廢氣廢水處理的光纖式光催化反應器。他們期望將光纖傳導光與光纖負載催化劑兩者相結(jié)合，提高紫外光的傳輸效率制造高效率廢棄廢水光降解裝置。但是，將二氧化鈦光催化劑涂敷在普通的石英光纖表面或聚合物包層石英光纖的表面，通過紫外光在光纖中傳播時的泄漏模式，使
得光在光纖中的軸向傳輸?shù)木嚯x很有限，反應器長度一般不超過50厘米。所以，至今，研究開發(fā)的光纖型廢氣廢水處理器中多釆用較粗的裸露石英纖維束。但是，這種光纖束又硬而脆，在涂膜和反應器制作過程中極易發(fā)生斷裂。
顯然，以上現(xiàn)有技術(shù)對于大規(guī)模處理廢水廢氣是不適用的。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于解決背景技術(shù)中所述的裸露的石英纖維在涂膜和反應器制作過程中極易發(fā)生斷裂，絕大部分的傳輸光在靠近光輸入端的側(cè)面被折射出纖維，從而大大縮短了光在光纖中的軸向傳輸?shù)木嚯x的技術(shù)問題，從而提供一種基于以納米二氧化鈦光催化劑修飾的微結(jié)構(gòu)光纖制成的光纖式光催化流體凈化裝置即廢水廢氣光降解裝置。
本實用新型的技術(shù)解決方案是本實用新型是一種廢水廢氣光降解裝置，其特殊之處在于所述廢水廢氣光降解裝置包括微結(jié)構(gòu)光纖單體，所述微結(jié)構(gòu)
3光纖單體包括光纖基質(zhì)、空氣孔道、空氣孔道內(nèi)表面上設(shè)置有二氧化鈦納米粒子層。
上述的二氧化鈦納米粒子呈膜狀設(shè)置在空氣孔道內(nèi)表面上。上述的孔道為多個，且成微結(jié)構(gòu)光纖特征的周期性分布。上述的廢水廢氣光降解裝置是由一個或多個微結(jié)構(gòu)光纖單體組成。上述的微結(jié)構(gòu)光纖單體是微結(jié)構(gòu)聚合物光纖單體。
一種廢水廢氣光降解系統(tǒng)，包括光源、廢水廢氣儲罐、抽氣抽水泵及分別和廢水廢氣儲罐、抽氣抽水泵電連接的控制器，其特殊之處在于，該系統(tǒng)還包括廢水廢氣光降解裝置，所述廢水廢氣儲罐通過抽氣抽水泵接入廢水廢氣光降解裝置；所述光源使入射光線照射在組成廢水廢氣光降解裝置的微結(jié)構(gòu)光纖單
體的包層的方向上。
上述的光源是紫外光源或太陽光。
上述的廢水廢氣光降解裝置為多個串聯(lián)、并聯(lián)、串聯(lián)-并聯(lián)或并聯(lián)-并聯(lián)在一起。
本實用新型的用于廢水廢氣光降解的微結(jié)構(gòu)聚合物光纖陣列孔道的內(nèi)表面上設(shè)置有二氧化鈦納米粒子，大大提高了二氧化鈦光催化劑的附載率，我們用太陽光作為光源從光纖包層方向入射，使受光面積大大增加，從而使處理系統(tǒng)規(guī)?？梢詿o限大，從而為使用本實用新型構(gòu)建一套基于微結(jié)構(gòu)彌散光纖負載的
納米Ti02光催化廢水廢氣處理系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)；并且本實用新型的可透紫外光
的彌散微結(jié)構(gòu)聚合物光纖負載Ti02，使得本實用新型能夠高效長距離側(cè)面吸收
紫外光，進一步使受光面積增加、提高了光催化效率。

圖1是本實用新型的組成廢水廢氣光降解裝置的微結(jié)構(gòu)光纖單體端面結(jié)構(gòu)
示意圖2是本實用新型的廢水廢氣光降解系統(tǒng)示意圖3是本實用新型的廢水廢氣光降解系統(tǒng)中的多個廢水廢氣光降解裝置并聯(lián)時的示意圖4是本實用新型的廢水廢氣光降解系統(tǒng)中的多個廢水廢氣光降解裝置串聯(lián)-并聯(lián)時的示意圖；圖5是本實用新型的廢水廢氣光降解系統(tǒng)中的多個廢水廢氣光降解裝置并 聯(lián)-并聯(lián)時的示意圖。
具體實施方式

參見圖1，本實用新型的廢水廢氣光降解裝置包括用于廢水廢氣光降解的微 結(jié)構(gòu)聚合物光纖單體1，本實用新型的微結(jié)構(gòu)聚合物光纖單體1包括光纖基質(zhì)
2、孔道3、外包層4，光纖基質(zhì)2設(shè)置在外包層4內(nèi)，光纖基質(zhì)2中設(shè)置有孔 道3，孔道3的內(nèi)表面上設(shè)置有二氧化鈦納米粒子層5，較佳的方式是將二氧化 鈦納米粒子呈膜狀設(shè)置孔道3的內(nèi)表面上。
孔道3至少是一個也可以為數(shù)百個，當孔道3為數(shù)百個時，孔道3成微結(jié) 構(gòu)光纖特征的周期性分布。
參見圖2，用太陽光作為光源從組成本實用新型的廢水廢氣光降解裝置的微 結(jié)構(gòu)聚合物光纖單體1的光纖包層方向入射，從而使廢水廢氣光降解裝置的受 光面積大大增加，提高了光催化反應效果，并且使基于本實用新型的廢水廢氣 光降解裝置組建的廢水廢氣處理系統(tǒng)的規(guī)?？梢詿o限大，為此該系統(tǒng)可以并聯(lián)、 串聯(lián)、并聯(lián)-并聯(lián)或串聯(lián)-并聯(lián)的模式，擴充為多個廢水廢氣光降解裝置，從組成 一個較大的光催化反應器，進而大大提高廢水廢氣處理的容量和速度。
該系統(tǒng)包括光源、廢水廢氣儲罐、廢水廢氣光降解裝置6、抽氣抽水泵及分 別和廢水廢氣儲罐、抽氣抽水泵7電連接的控制器，所述廢水廢氣儲罐通過抽 氣抽水泵7接入廢水廢氣光降解裝置6;所述光源使入射光線照射在組成廢水廢 氣光降解裝置6的微結(jié)構(gòu)光纖單體的包層的方向上。
為提高太陽光照射面積、提高毒物分子與催化劑的接觸面積，該系統(tǒng)還包 括使廢水廢氣光降解裝置6旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置，當多個廢水廢氣光降解裝置6組 成較大的光催化反應器時，該旋轉(zhuǎn)裝置與光催化反應器連接，使光催化反應器 旋轉(zhuǎn)。
通過該系統(tǒng)催化降解模型化合物羅丹名B(初始濃度15ppm，總體積10升)， 在太陽光照射下催化反應時間6小時，降解率99%。
利用太陽光為光源催化降解羅丹名B。原液濃度10ppm，太陽光照4小時 后，降解率達到95%。
參見圖3，本實用新型的廢水廢氣光降解系統(tǒng)中的多個廢水廢氣光降解裝置并聯(lián)。
參見圖4，本實用新型的廢水廢氣光降解系統(tǒng)中的多個廢水廢氣光降解裝置 串聯(lián)-并聯(lián)。
參見圖5，本實用新型的廢水廢氣光降解系統(tǒng)中的多個廢水廢氣光降解裝置 并聯(lián)-并聯(lián)。
總之，本實用新型利用具備一定強度及柔韌性的微結(jié)構(gòu)聚合物光纖替代普 通石英纖維，并且改變了光源的入射方向，使光源從光纖包層方向入射，使受 光面積大大增加，有效地提高了光的傳輸效率和利用效率；在微結(jié)構(gòu)聚合物光 纖單體的孔道的內(nèi)表面上設(shè)置二氧化鈦納米粒子，提高了催化劑的負載面積和 光催化效率；本實用新型克服了背景技術(shù)中所述的裸露的石英纖維在涂膜和反
應器制作過程中極易發(fā)生斷裂，絕大部分的傳輸光在靠近光輸入端的側(cè)面被折 射出纖維，從而大大縮短了光在光纖中的軸向傳輸?shù)木嚯x的技術(shù)問題，使基于 本實用新型的廢水廢氣光降解裝置組建的廢水廢氣處理系統(tǒng)的規(guī)?？梢詿o限 大，從而大大提高廢水廢氣處理的容量和速度。
權(quán)利要求1、一種廢水廢氣光降解裝置，其特征在于所述廢水廢氣光降解裝置包括微結(jié)構(gòu)光纖單體，所述微結(jié)構(gòu)光纖單體包括光纖基質(zhì)、空氣孔道、外包層，光纖基質(zhì)設(shè)置在外包層內(nèi)，光纖基質(zhì)中設(shè)置有空氣孔道，空氣孔道內(nèi)表面上設(shè)置有二氧化鈦納米粒子。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的廢水廢氣光降解裝置，其特征在于所述二氧化 鈦納米粒子呈膜狀設(shè)置在空氣孔道內(nèi)表面上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢水廢氣光降解裝置，其特征在于所述孔道為 多個，且成微結(jié)構(gòu)光纖特征的周期性分布。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的廢水廢氣光降解裝置，其特征在于所 述廢水廢氣光降解裝置是由一個或多個微結(jié)構(gòu)光纖單體組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢水廢氣光降解裝置，其特征在于所述微結(jié)構(gòu) 光纖單體是微結(jié)構(gòu)聚合物光纖單體。
6、 一種廢水廢氣光降解系統(tǒng)，包括光源、廢水廢氣儲罐、抽氣抽水泵及分 別和廢水廢氣儲罐、抽氣抽水泵電連接的控制器，其特征在于該系統(tǒng)還包括 廢水廢氣光降解裝置，所述廢水廢氣儲罐通過抽氣抽水泵接入廢水廢氣光降解 裝置；所述光源使入射光線照射在組成廢水廢氣光降解裝置的微結(jié)構(gòu)光纖單體的包層的方向上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢水廢氣光降解裝置，其特征在于所述光源是紫外光或太陽光。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的廢水廢氣光降解裝置，其特征在于所述廢水廢氣光降解裝置為多個串聯(lián)、并聯(lián)或串聯(lián)-并聯(lián)在一起。
專利摘要本實用新型涉及一種廢水廢氣光降解裝置，該裝置包括微結(jié)構(gòu)光纖單體，所述微結(jié)構(gòu)光纖單體包括光纖基質(zhì)、空氣孔道、外包層，光纖基質(zhì)設(shè)置在外包層內(nèi)，光纖基質(zhì)中設(shè)置有空氣孔道，空氣孔道內(nèi)表面上設(shè)置有二氧化鈦納米粒子；本實用新型大大提高了二氧化鈦光催化劑的附載率、受光面積大大增加，從而使處理系統(tǒng)規(guī)模可以無限大，為使用本實用新型構(gòu)建一套基于微結(jié)構(gòu)彌散光纖負載的納米TiO₂光催化廢水廢氣處理系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)；并且本實用新型的可透紫外光的彌散微結(jié)構(gòu)聚合物光纖負載TiO₂，使得本實用新型能夠高效長距離側(cè)面吸收紫外光，進一步使受光面積增加、提高了光催化效率。
文檔編號C02F1/30GK201296683SQ20082022267
公開日2009年8月26日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者孔德鵬, 艦 汪, 王麗莉, 郭昭龍 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所