一種可用于模擬污染河流治理的凈化器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于環(huán)境化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于模擬污染河流治理的凈化器，這種可用于模擬污染河流治理的凈化器不僅能夠快速降解有機染料，而且能夠通過改變凈化器的組成參數(shù)，成功實現(xiàn)對復(fù)雜的污水河流狀態(tài)的模擬；該凈化器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)在太陽光照射下對污水的有效凈化，更重要的是獲得的實驗結(jié)果對于治理河流時適時調(diào)整光催化劑用量具有參考價值。
【專利說明】
一種可用于模擬污染河流治理的凈化器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于模擬污染河流治理的凈化器 的設(shè)計及組裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 工廠的肆意排污、城市的無限擴張以及各種化肥農(nóng)藥的過度使用，造成中國的水 資源現(xiàn)狀不斷惡化，近半數(shù)河流和湖泊嚴(yán)重污染。據(jù)《第一次全國水利普查公報》報導(dǎo)，截至 2011年底，全國流域面積50平方公里及以上的河流4.5萬條，總長度150.85萬公里;流域面 積100平方公里及以上的河流2.29萬條。與過去了解到的情況相比，河流數(shù)量變化大，總數(shù) 或?qū)⑾б话搿Ｆ渲?，十大流域水質(zhì)總體為輕度污染，但是局部地區(qū)、局部水域的水質(zhì)環(huán)境 污染情況比較嚴(yán)重;七大水系水質(zhì)總體為中度污染，浙閩區(qū)河流水質(zhì)為輕度污染，湖泊（水 庫)富營養(yǎng)化問題突出。河流、海洋、地下水等的污染給人民生活和生產(chǎn)帶來了極大的不便。
[0003] 通過資料調(diào)研發(fā)現(xiàn)，水體嚴(yán)重污染已成為制約我國經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的巨大障礙。其 中紡織品行業(yè)產(chǎn)生的染料廢水已成為水污染的一個重要來源。我國已將染料廢水的處理列 為水資源保護(hù)的一個重要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 調(diào)研發(fā)現(xiàn)，可見光納米催化劑是一種極具開發(fā)前景的高效光催化劑，具有無毒、原 材料來源豐富、價格低廉等優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用于治理有機染料污水。本發(fā)明擬利用市場 上的可見光納米催化劑，設(shè)計一個凈化器，模擬污水流動的過程，在太陽光照射下，實現(xiàn)污 水進(jìn)入，清水流出；同時，要將污水在凈化器中的流動過程模擬自然界中污染河流水流的過 程，包括水流的緩急、污染的程度輕重等。在本發(fā)明中，以染料羅丹明B作為例子，通過實驗 直接驗證這個凈水器處理污水具有極好的效果，而且能夠成功地用于污染河流治理的模 擬。
[0005] 本發(fā)明主要是受了自然界中河流的啟發(fā)，設(shè)計了一種可用于模擬污染河流治理的 凈化器，可以在陽光照射下處理有機染料污水。染料降解所需的能源，全部來自免費的太陽 能。河水流動狀態(tài)受諸多因素的影響，這些因素在進(jìn)行污水處理時都必須考慮清楚;而本發(fā) 明的凈化器卻能夠很好地對這些參數(shù)進(jìn)行模擬，為合理使用催化劑提供實驗數(shù)據(jù)參考。通 過這個可用于模擬污染河流治理的凈化器，不僅能夠完全達(dá)到污水進(jìn)入，清水流出的效果， 更為重要的是，本發(fā)明能夠通過改變凈化器的組成參數(shù)，實現(xiàn)對污染河流的模擬。實驗中以 降解對象為有機染料羅丹明B為例，利用分光光度計檢測出水中是否降解完全，當(dāng)出水口有 機染料濃度不為零時，本發(fā)明就可以通過調(diào)整凈化器參數(shù)實現(xiàn)污染物完全降解的效果。比 如，可以通過調(diào)整透明玻璃珠粒徑的大小以及不同大小玻璃珠的混合使用，實現(xiàn)對水流速 度的調(diào)控，從而改變污染物在凈化器中被催化降解的時間；可以通過改變光強和水溫，實現(xiàn) 模擬季節(jié)對河流的影響，改變催化劑降解污水的速度;如果污染物濃度過大，還可以適當(dāng)調(diào) 整催化劑的用量。
[0006] 污水凈化器可以根據(jù)河流狀態(tài)的不同，對污水凈化器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，來實現(xiàn)對 河流的成功模擬，真實河流與凈化器參數(shù)對應(yīng)關(guān)系如表1所示。
[0007] 表1.真實河流與凈化器參數(shù)對照
將催化劑和透明玻璃珠組成的復(fù)合物填入高20 cm，直徑2 cm的層析柱中，羅丹明B的 濃度為實驗研究常用的濃度（I X HT5 g/L)，關(guān)閉層析柱閥門。將反應(yīng)器垂直放置于太陽光 下，污水凈化器降解所需要的時間如表2所示。由于實驗時的氣溫不同，染料降解所需要的 時間存在一定的差異。氣溫越高，降解速度越快。另外，使用本發(fā)明設(shè)計的污水凈化器不僅 可以實現(xiàn)對有機染料羅丹明B的高效降解，而且還可以降解其他有機染料和四環(huán)素等抗生 素，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
[0008] 表2.凈化器降解羅丹明B所需時間表

本發(fā)明中可用于模擬污染河流治理的凈化器具體組裝步驟為： (1) 購買市場上的透明玻璃珠，需要有O. O Imm~Imm不同粒徑大小的玻璃珠搭配使用;取 可見光納米催化劑與玻璃珠混合在一起，加入適量的水和偶聯(lián)劑，充分?jǐn)嚢韬螅辜{米催化 劑附著在玻璃珠表面； (2) 將上述混合物填入層析柱中，將層析柱垂直放置于太陽光下，即可獲得可用于模擬 污染河流治理的凈化器。
[0009] 本發(fā)明中的一種可用于模擬污染河流治理的凈化器，使用的層析柱的直徑為Icm-10cm，長度為 lOcm-100cm。
[0010] 本發(fā)明中的一種可用于模擬污染河流治理的凈化器，使用的玻璃珠的大小和尺寸 以及不同大小玻璃珠的用量，需要根據(jù)污水的情況進(jìn)行調(diào)整。
[0011] 本發(fā)明中的一種可用于模擬污染河流治理的凈化器，使用的可見光納米催化劑是 碳修飾的納米氧化鋅或者二氧化鈦P25或者磷酸銀納米材料。
[0012] 本發(fā)明中的一種可用于模擬污染河流治理的凈化器，使用的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑 或者鈦酸酯偶聯(lián)劑或者鋁酸酯偶聯(lián)劑。
[0013] 本發(fā)明的凈化器在使用時，將污水從上端倒入，陽光照射下，污水經(jīng)過催化劑降解 后，清水將從反應(yīng)器的底部流出。
[0014] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點： (1)本發(fā)明設(shè)計組裝出的可用于模擬污染河流治理的凈化器，能夠高效地利用可見光 催化降解染料，太陽光照射下，僅僅用十幾分鐘至幾十分鐘時間就可以將有機染料溶液降 解完全，實現(xiàn)對有機染料的快速降解，為污水治理提供了一種小型高效的治理裝置。
[0015] (2)本發(fā)明設(shè)計的可用于模擬污染河流治理的凈化器，通過調(diào)整凈化器的參數(shù)，實 現(xiàn)對河流的模擬，為確定催化劑的用量提供數(shù)據(jù)參考。
[0016] (3)本發(fā)明利用簡易的實驗器材設(shè)計出可用于模擬污染河流治理的凈化器，不僅 能夠?qū)崿F(xiàn)在太陽光光照射下對污水的有效凈化，更重要的是獲得的實驗結(jié)果對于治理河流 時適時調(diào)整光催化劑用量具有參考價值，從而彌補了現(xiàn)有研究高度重視對催化劑的研究， 卻忽視了對污水河流模擬的不足。
【具體實施方式】
[0017] 下面通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0018] 實施例1 以碳修飾氧化鋅基納米催化劑作為光催化劑的污水凈化器的組裝步驟為:購買市場上 的透明玻璃珠，需要有多種不同的粒徑尺寸。取碳修飾的氧化鋅納米催化劑分散到上述材 料中，加入適量的水和鋁酸酯偶聯(lián)劑，充分?jǐn)嚢韬?，使納米催化劑附著在玻璃珠表面;將上 述混合物填入10 cm高，直徑I cm的層析柱中，即可獲得可用于模擬污染河流治理的凈化 器。
[0019] 實施例2 以二氧化鈦P25納米催化劑作為光催化劑的污水凈化器的組裝步驟為:購買市場上的 透明玻璃珠，需要有多種不同的粒徑尺寸。取市場上購買的二氧化鈦P25可見光納米催化劑 分散到上述材料中，加入適量的水和鈦酸酯偶聯(lián)劑，充分?jǐn)嚢韬?，使納米催化劑附著在玻璃 珠表面;將上述混合物填入100 cm高，直徑10 cm的層析柱中，即可獲得可用于模擬污染河 流治理的凈化器。
[0020] 實施例3 以磷酸銀納米催化劑作為光催化劑的污水凈化器的組裝步驟為:購買市場上的透明玻 璃珠，需要有多種不同的粒徑尺寸。取市場上購買的磷酸銀納米催化劑分散到上述材料中， 加入適量的水和硅烷偶聯(lián)劑，充分?jǐn)嚢韬?，使納米催化劑附著在玻璃珠表面;將上述混合物 填入20 cm高，直徑2 cm的層析柱中，即可獲得可用于模擬污染河流治理的凈化器。
【主權(quán)項】
1. 一種可用于模擬污染河流治理的凈化器，其特征在這種可用于模擬污染河流治理的 凈化器的具體組裝步驟為：（1)購買市場上的透明玻璃珠，需要有0.01mm~1mm不同粒徑大小 的玻璃珠搭配使用;取可見光納米催化劑與玻璃珠混合在一起，加入適量的水和偶聯(lián)劑，充 分?jǐn)嚢韬?，使可見光納米催化劑附著在玻璃珠表面；（2)將上述混合物填入層析柱中，將層 析柱垂直放置于太陽光下，即可獲得可用于模擬污染河流治理的凈化器;可用于模擬污染 河流治理的凈化器可以通過調(diào)整透明玻璃珠粒徑的大小以及不同大小玻璃珠的配合使用， 實現(xiàn)對水流速度的調(diào)控，從而改變污染物在凈化器中被催化降解的時間；可以通過改變光 強和水溫，模擬季節(jié)對河流的影響，改變催化劑降解污水的速度;如果污染物濃度過大，可 以增加可見光納米催化劑的用量，實現(xiàn)污染物的完全降解。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于模擬污染河流治理的凈化器，其特征在于使用的 層析柱的直徑為lcm-10cm，長度為10cm-100cm 〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于模擬污染河流治理的凈化器，其特征在于使用的 透明玻璃珠的直徑為〇. 〇1臟_1臟。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于模擬污染河流治理的凈化器，其特征在于使用的 可見光納米催化劑是碳修飾的納米氧化鋅或者二氧化鈦P25或者磷酸銀納米材料。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于模擬污染河流治理的凈化器，其特征在于使用的 偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑或者鈦酸酯偶聯(lián)劑或者鋁酸酯偶聯(lián)劑。
【文檔編號】C02F103/30GK105858797SQ201610324516
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】鐘漪泓, 劉金庫, 盧怡, 蘭賞, 嚴(yán)潔
【申請人】華東理工大學(xué)