專利名稱：一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凈水器，尤其涉及一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器。
背景技術(shù)：
在紫外光的照射下，TiO2體系可以催化氧化水中有機(jī)物、還原高價態(tài)重金屬以及殺滅水中的微生物。由于其優(yōu)異的光催化性能，二氧化鈦光催化法用于水處理的研究已經(jīng)引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，國內(nèi)外已有眾多相關(guān)研究，也產(chǎn)生了不少相關(guān)專利。但由于TiO2只能吸收波長小于387. 5nm的紫外光而發(fā)生光催化作用，而大多研究者開發(fā)的專利產(chǎn)品多利用人工光源作為催化激發(fā)光源，這不可避免地出現(xiàn)了處理成本過高的問題。西北是我國水資源最為短缺的地區(qū)，平均降水量約為246mm/年，不足全國平均水平的1/3，而且年際分布很不均衡，多集中在7 9月并以暴雨出現(xiàn)。目前，西北干旱山區(qū)的人畜飲水問題，多采用雨水收集技術(shù)系統(tǒng)，使雨水匯集流入水窖，通過簡單沉淀后進(jìn)行飲用。通過對不同地點的窖水進(jìn)行水質(zhì)分析，偏遠(yuǎn)山區(qū)土窖及普通庭院窖水中被測物質(zhì)的含量基本符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，但在枯水季節(jié)，由于窖水水位接近底泥層，濁度、殘渣等參數(shù)明顯偏大，而且可能由于水中懸浮物的吸附作用也致使一些重金屬如鉛、鉻等以及總磷、COD的含量偏高，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國家標(biāo)準(zhǔn)。西北處于高緯度地區(qū)，光照時間長，輻射能量高，紫外光照射強(qiáng)烈，有利于太陽能的有效利用。缺水地區(qū)的人均日用水量一般較低，水窖工程建設(shè)以家戶為單元，適宜于分戶式的水處理方式。由此可見，利用太陽能對集雨水進(jìn)行深度凈化，研制一款分戶式的太陽能光催化集雨水凈水器，對西北農(nóng)村地區(qū)的安全飲用水將至關(guān)重要
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種造價低廉、操作簡單、維護(hù)方便的平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器。為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器，包括原水水箱、出水水箱和反應(yīng)器；其特征在于所述反應(yīng)器呈平板式，其內(nèi)設(shè)有反應(yīng)槽，其底部設(shè)有底座，其一側(cè)設(shè)有進(jìn)水口，另一側(cè)設(shè)有出水口 ；所述反應(yīng)槽的一面設(shè)有透光面板，其底部背面設(shè)有掛鉤孔和卡位點，其內(nèi)設(shè)有數(shù)個交錯排列的折流擋板構(gòu)成的折流水道；所述折流水道內(nèi)設(shè)有TiO2/土工布負(fù)載型光催化劑，其上部與大氣相通且設(shè)有放空導(dǎo)流槽；所述原水水箱與所述進(jìn)水口相連；所述出水水箱與所述出水口相連。所述底座包括三角架底座、轉(zhuǎn)筒和轉(zhuǎn)軸；所述三角架底座上設(shè)有所述轉(zhuǎn)筒，該轉(zhuǎn)筒的中部設(shè)有所述轉(zhuǎn)軸，其頂部設(shè)有角鋼條，該角鋼條與所述卡位點相接觸；所述轉(zhuǎn)軸的頂部設(shè)有橫向掛架，該掛架上設(shè)有鋼筋掛鉤；所述鋼筋掛鉤與所述掛鉤孔相連。所述反應(yīng)槽的底部呈條格狀結(jié)構(gòu)。所述折流擋板中的單數(shù)擋板與所述反應(yīng)槽的底邊設(shè)有空隙，其雙數(shù)擋板與所述反應(yīng)槽的底邊相接且其頂端與所述單數(shù)擋板的頂端相距I 2cm。所述原水水箱通過設(shè)有控制閥的管道與所述進(jìn)水口相連，該進(jìn)水口設(shè)有流量計。所述出水水箱通過管道與所述出水口相連。所述掛鉤孔和所述卡位點均為數(shù)個。所述TiO2/土工布負(fù)載型光催化劑是按下述方法制得首先在蒸餾水中滴加氨水，使其PH值為6 12 ;然后在磁力攪拌下加入鈦酸四正丁酯，經(jīng)攪拌直至完全產(chǎn)生白色沉淀，隨后逐滴加入質(zhì)量濃度為30%的H2O2,并攪拌30 180分鐘后，得到混合均勻的黃色過氧鈦酸溶膠；其次，將潔凈、干燥的土工布在過氧鈦酸溶膠中采用超聲振蕩，5 30分鐘后，密閉加熱至30 95°C，并保溫6 36h ;最后取出土工布，在通風(fēng)處放置3 7天，經(jīng)洗滌后即得；其中酞酸四正丁酯、蒸餾水和過氧化氫的摩爾比為I : 30 151 I 12。所述透光面板為亞克力板材。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點I、由于本發(fā)明中設(shè)有TiO2/土工布負(fù)載型光催化劑，因此，不但光催化性能良好，在太陽光下能快速氧化有機(jī)污染物、還原高價態(tài)重金屬以及殺滅水中微生物，而且可以充分利用太陽光進(jìn)行污染物的光催化處理，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。2、由于本發(fā)明中的折流水道上部均與大氣相通，因此，不但可以使氧氣溶解于水體，而且也方便取樣監(jiān)測水質(zhì)，同時還有利于冬季抬高放空，從而避免反應(yīng)器凍傷的現(xiàn)象出現(xiàn)。3、由于本發(fā)明中的底座設(shè)有轉(zhuǎn)軸，因此，可使反應(yīng)器底座進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)。4、由于本發(fā)明中的反應(yīng)槽底部設(shè)有數(shù)個卡位點，因此，通過轉(zhuǎn)筒底部的角鋼條與卡位點相接觸，可對反應(yīng)槽的透光面坡度進(jìn)行調(diào)整。5、經(jīng)測試，本發(fā)明可有效還原高價態(tài)重金屬。以自來水(pH = 7. 2)配制Cr(VI)濃度為0. 5mg/L、流量為5L/h、光強(qiáng)為lmw/cm2的條件下，出水口 Cr(VI)的還原率可達(dá)到83. 57% ;而在夏季太陽光的照射下，Cr (VI)的還原率可達(dá)到95. 88 % ;以自來水(pH =
7.2)配制苯酚濃度為5mg/L、流量為5L/h，在太陽光的照射下，出水口苯酚的降解率率可達(dá)到 71. 76%。6、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、操作簡單、維護(hù)方便，適用于農(nóng)村地區(qū)的分戶式飲用水以及西北農(nóng)村集雨水和微污染水的處理。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明中底座的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1_原水水箱2-出水水箱3-反應(yīng)器4-反應(yīng)槽5-底座51-三角架底座52-轉(zhuǎn)筒53-轉(zhuǎn)軸6-進(jìn)水口 7-出水口 8-折流水道9-放空導(dǎo)流槽。
具體實施例方式如圖I所示，一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器，包括原水水箱I、出水水箱2和反應(yīng)器3。反應(yīng)器3呈平板式，其內(nèi)設(shè)有反應(yīng)槽4，其底部設(shè)有底座5，其一側(cè)設(shè)有進(jìn)水口 6，另一側(cè)設(shè)有出水口 7 ;反應(yīng)槽4的一面設(shè)有亞克力板材作為透光面板，其底部呈條格狀結(jié)構(gòu)，底部背面設(shè)有數(shù)個掛鉤孔和數(shù)個卡位點，其內(nèi)設(shè)有數(shù)個交錯排列的折流擋板構(gòu)成的折流水道8 ;折流水道8內(nèi)設(shè)有TiO2/ 土工布負(fù)載型光催化劑，其上部與大氣相通且設(shè)有放空導(dǎo)流槽9 ;原水水箱I通過設(shè)有控制閥的管道與進(jìn)水口 6相連，該進(jìn)水口 6設(shè)有流量計；出水水箱2通過管道與出水口 7相連。其中底座5包括三角架底座51、轉(zhuǎn)筒52和轉(zhuǎn)軸53 (參見圖2)。三角架底座51上設(shè)有轉(zhuǎn)筒52，該轉(zhuǎn)筒52的中部設(shè)有轉(zhuǎn)軸53，其頂部設(shè)有角鋼條，該角鋼條與卡位點相接觸；轉(zhuǎn)軸53的頂部設(shè)有橫向掛架，該掛架上設(shè)有鋼筋掛鉤；鋼筋掛鉤與掛鉤孔相連。折流擋板中的單數(shù)擋板與反應(yīng)槽4的底邊設(shè)有空隙，其雙數(shù)擋板與反應(yīng)槽4的底邊相接且其頂端與單數(shù)擋板的頂端相距I 2cm。使用時，首先通過反應(yīng)器3底座5調(diào)節(jié)受光面的坡度和方向，使反應(yīng)槽4接受的光強(qiáng)最大。接著打開進(jìn)水口 6的控制閥閥門，使原水水箱I中的集雨水進(jìn)入反應(yīng)槽4中，通過 流量計調(diào)節(jié)其流量，進(jìn)水依次流過反應(yīng)槽4中的折流水道，充分進(jìn)行光催化反應(yīng)后進(jìn)入出水水箱2。本發(fā)明中的TiO2/ 土工布負(fù)載型光催化劑是按下述方法制得實施例I首先在蒸餾水中滴加氨水，使其pH值為6 ;然后在磁力攪拌下加入鈦酸四正丁酯，經(jīng)攪拌直至完全產(chǎn)生白色沉淀，隨后逐滴加入質(zhì)量濃度為30%的H2O2，并攪拌30分鐘后，得到混合均勻的黃色過氧鈦酸溶膠；其次，將潔凈、干燥的土工布在過氧鈦酸溶膠中采用超聲振蕩，5分鐘后，密閉加熱至30°C，并保溫6h ;最后取出土工布，在通風(fēng)處放置3天，經(jīng)反復(fù)洗滌3 4次后即得TiO2/ 土工布負(fù)載型光催化劑。其中酞酸四正丁酯、蒸餾水和過氧化氫的摩爾比為I : 30 : I。實施例2首先在蒸餾水中滴加氨水，使其pH值為12 ;然后在磁力攪拌下加入鈦酸四正丁酯，經(jīng)攪拌直至完全產(chǎn)生白色沉淀，隨后逐滴加入質(zhì)量濃度為30%的H2O2，并攪拌180分鐘后,得到混合均勻的黃色過氧鈦酸溶膠；其次,將潔凈、干燥的土工布在過氧鈦酸溶膠中采用超聲振蕩，30分鐘后，密閉加熱至95°C，并保溫36h ;最后取出土工布，在通風(fēng)處放置7天，經(jīng)反復(fù)洗滌3 4次后即得TiO2/ 土工布負(fù)載型光催化劑。其中酞酸四正丁酯、蒸餾水和過氧化氫的摩爾比為I : 151 12。實施例3首先在蒸餾水中滴加氨水，使其pH值為9 ;然后在磁力攪拌下加入鈦酸四正丁酯，經(jīng)攪拌直至完全產(chǎn)生白色沉淀，隨后逐滴加入質(zhì)量濃度為30%的H2O2，并攪拌150分鐘后,得到混合均勻的黃色過氧鈦酸溶膠；其次,將潔凈、干燥的土工布在過氧鈦酸溶膠中采用超聲振蕩，20分鐘后，密閉加熱至65°C，并保溫21h ;最后取出土工布，在通風(fēng)處放置5天，經(jīng)反復(fù)洗滌3 4次后即得TiO2/ 土工布負(fù)載型光催化劑。其中酞酸四正丁酯、蒸餾水和過氧化氫的摩爾比為I : 90 : 6。實施例4首先在蒸餾水中滴加氨水，使其pH值為10 ;然后在磁力攪拌下加入鈦酸四正丁酯，經(jīng)攪拌直至完全產(chǎn)生白色沉淀，隨后逐滴加入質(zhì)量濃度為30%的H2O2，并攪拌100分鐘后,得到混合均勻的黃色過氧鈦酸溶膠；其次,將潔凈、干燥的土工布在過氧鈦酸溶膠中采用超聲振蕩，15分鐘后，密閉加熱至70°C，并保溫20h;最后取出土工布，在通風(fēng)處放置6天，經(jīng)反復(fù)洗滌3 4次后即得TiO2/ 土工布負(fù)載型光催化劑。其中酞酸四正丁酯、蒸餾水和過氧化氫的摩爾比為I : 120 4。
權(quán)利要求
1.一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器，包括原水水箱(I)、出水水箱(2)和反應(yīng)器(3)，其特征在于所述反應(yīng)器(3)呈平板式，其內(nèi)設(shè)有反應(yīng)槽(4)，其底部設(shè)有底座(5)，其一側(cè)設(shè)有進(jìn)水口 ￠)，另一側(cè)設(shè)有出水口(7);所述反應(yīng)槽(4)的一面設(shè)有透光面板，其底部背面設(shè)有掛鉤孔和卡位點，其內(nèi)設(shè)有數(shù)個交錯排列的折流擋板構(gòu)成的折流水道(8)；所述折流水道(8)內(nèi)設(shè)有TiO2/土工布負(fù)載型光催化劑，其上部與大氣相通且設(shè)有放空導(dǎo)流槽(9);所述原水水箱⑴與所述進(jìn)水口(6)相連；所述出水水箱⑵與所述出水口(7)相連。
2.如權(quán)利要求I所述的一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器，其特征在于所述底座(5)包括三角架底座(51)、轉(zhuǎn)筒(52)和轉(zhuǎn)軸(53);所述三角架底座(51)上設(shè)有所述轉(zhuǎn)筒(52)，該轉(zhuǎn)筒(52)的中部設(shè)有所述轉(zhuǎn)軸(53)，其頂部設(shè)有角鋼條，該角鋼條與所述 卡位點相接觸；所述轉(zhuǎn)軸(53)的頂部設(shè)有橫向掛架，該掛架上設(shè)有鋼筋掛鉤；所述鋼筋掛鉤與所述掛鉤孔相連。
3.如權(quán)利要求I所述的一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器，其特征在于所述反應(yīng)槽(4)的底部呈條格狀結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求I所述的一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器，其特征在于所述折流擋板中的單數(shù)擋板與所述反應(yīng)槽(4)的底邊設(shè)有空隙，其雙數(shù)擋板與所述反應(yīng)槽(4)的底邊相接且其頂端與所述單數(shù)擋板的頂端相距I 2cm。
5.如權(quán)利要求I所述的一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器，其特征在于所述原水水箱(I)通過設(shè)有控制閥的管道與所述進(jìn)水口(6)相連，該進(jìn)水口(6)設(shè)有流量計。
6.如權(quán)利要求I所述的一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器，其特征在于所述出水水箱(2)通過管道與所述出水口(7)相連。
7.如權(quán)利要求I所述的一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器，其特征在于所述掛鉤孔和所述卡位點均為數(shù)個。
8.如權(quán)利要求I所述的一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器，其特征在于所述TiO2/ 土工布負(fù)載型光催化劑是按下述方法制得首先在蒸餾水中滴加氨水，使其pH值為6 12 ;然后在磁力攪拌下加入鈦酸四正丁酯，經(jīng)攪拌直至完全產(chǎn)生白色沉淀，隨后逐滴加入質(zhì)量濃度為30%的H2O2,并攪拌30 180分鐘后，得到混合均勻的黃色過氧鈦酸溶膠；其次，將潔凈、干燥的土工布在過氧鈦酸溶膠中采用超聲振蕩，5 30分鐘后,密閉加熱至30 95°C，并保溫6 36h ;最后取出土工布，在通風(fēng)處放置3 7天，經(jīng)洗滌后即得；其中酞酸四正丁酯、蒸餾水和過氧化氫的摩爾比為I : 30 151 I 12。
9.如權(quán)利要求I所述的一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器，其特征在于所述透光面板為亞克力板材。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種平板式太陽能光催化集雨水飲用凈水器，包括原水水箱、出水水箱和反應(yīng)器。所述反應(yīng)器呈平板式，其內(nèi)設(shè)有反應(yīng)槽，其底部設(shè)有底座，其一側(cè)設(shè)有進(jìn)水口，另一側(cè)設(shè)有出水口；所述反應(yīng)槽的一面設(shè)有透光面板，其底部背面設(shè)有掛鉤孔和卡位點，其內(nèi)設(shè)有數(shù)個交錯排列的折流擋板構(gòu)成的折流水道；所述折流水道內(nèi)設(shè)有TiO2/土工布負(fù)載型光催化劑，其上部與大氣相通且設(shè)有放空導(dǎo)流槽；所述原水水箱與所述進(jìn)水口相連；所述出水水箱與所述出水口相連。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、操作簡單、維護(hù)方便，適用于農(nóng)村地區(qū)的分戶式飲用水以及西北農(nóng)村集雨水和微污染水的處理。
文檔編號C02F1/32GK102730786SQ20111009619
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者于學(xué)華, 任學(xué)昌, 張國珍, 武福平, 王雪嬌, 馬學(xué)琴 申請人:蘭州交通大學(xué)