BG1895U1 - Система за пречистване на вода - Google Patents

Abstract

Системата за пречистване на малки количества вода (до 700 ml) е преносима и удобна за многократна употреба и е подходяща за обеззаразяване и получаване на питейна вода, когато водоизточникът е неизвестен или може да се използва в различни ситуации, в които водата не е годна за пиене. Системата се състои от контейнер (1), вътрешните страни на който са покрити с фотокаталитичен слой (2) и капак (5), към който са прикрепени ултравиолетови светодиоди (4), защитени с балон (3). Светодиодите излъчват дозирано ултравиолетово лъчение към водата и фотокаталитичния слой (2), в резултат на което се осъществява фотокаталитична реакция и се постига по-ефективно пречистване на замърсителите. Времето на излъчване на ултравиолетовите светодиоди се задава с таймер (7). Захранването на светодиодите (4) става с батерии (9) и пулсиращо захранване (6), допринасящо за по-голяма енергия на облъчване, които са поместени в капак (5). Системата се включва и изключва с ключ (8).@

Description

Област на техниката

Полезният модел е за система за пречистване на малки количества вода, в която за постигане на обеззаразяване и пречистване се използват миниатюрни източници на ултравиолетова светлинас определена дължина на вълната в комбинация с фотокаталитичен слой. Целта на полезния модел е да се създаде малка, преносима система за пречистване на водата от бактерии, вируси и друга патогенна микрофлора, за да е годна за пиене от хора, имащи проблеми с чистотата й - участници в експедиции, военнослужещи, при изпълнение на мисии, население преживяло природни бедствия и други.

Предшестващо състояние на техниката

Използването на ултравиолетовите технологии за пречистване и обеззаразяване на водата осигурява ефективен дезинфекциращ метод, който може да увеличи своята ефективност чрез прилагане и на фотокаталитично окисление. Процесът на фотокатализа се определя като “изменение на скоростта или възбуждане на химични реакции под действие на светлината и в присъствие на вещества наречени фотокатализатори. Фотокатализаторите поглъщайки светлина, участват многократно в химически взаимодействия с други реагенти, като регенерират своя химически състав след всеки цикъл. Такъв е титановият двуокис (ТЮ,), предизвикал голям интерес в последно време с уникалните си фотокаталитични свойства и електрохимична активност на повърхността и е безопасен за човека и околната среда.

Понастоящем са разработени редица фотокаталитични модули, които се използват в инсталации за пречистване предимно на проточна вода, които използват като източник на ултравиолетова светлина живачни лампи или светодиоди, излъчващи в ултравиолетовия диапазон на спектъра.

Известен е модул за пречистване на вода, описан в патент Κ.Ό 2273914, който се състои от лампов източник на УВ светлина, затворен в прозрачен калъф, на външната повърхност на който е нанесен фотокаталитичен слой. Недостатъкът на този модул е живачната лампа като източник на УВ лъчение, която изисква високоволтово АС захранване. Поради ниската механична якост на лампата, както и по-големият й размер модулът е трудно приложим за малки, преносими системи за пречистване на вода.

Известни са система и метод за пречистване на вода от микробиологични замърсявания и различни съединения, която комбинира ултравиолетово облъчване и фотокатализа в реактор със спираловидна геометрия, описани в патент Ц§ 2009/0145855 А1. За източник на ултравиолетова светлина във фотокаталитичния реактор на тази система може да се използва живачна лампа или ултравиолетови светодиоди, но сложната спираловидна конструкция на реактора не дава възможност за използване в малки, преносими системи.

В патент Ц5 5919422 е описан прибор, който може да се използва като бъркалка, поместена във флуидна среда, преминаваща покрай нея, за да унищожава бактериите и микроорганизмите от това място, състоящ се от стъклена пръчка с определен диаметър, която изпълнява ролята нафотопроводник на светлина и която е поместена в единия край на кутия, а в другия край на кутията е поместен ултравиолетов светодиод и захранването му. На повърхността на пръчката е нанесен титанов двуокис (ТЮ₂) като фотокатализатор, който директно се активира от светлината на ултравиолетовия светодиод. От гледна точка на размера на светлинния източник и електрическата консумация, използването на светодиод решава конструктивните проблеми на прибора и той може да се използва за пречистване на малки количества вода, но недостатък е, че светлината от ултравиолетовия светодиод се излъчва успоредно на повърхността на стъклената пръчка, използвана като фотопроводник и нанесения върху нея фотокатализатор не се облъчва достатъчно ефективно.

Техническа същност на полезния модел

Целта на полезния модел е да се създаде малка, преносима система за ефективно пречистване на малки количества вода (до 700 т1), чрез комбиниране на ултравиолетово облъчване, осигурено от светодиоди и фотокаталитични реакция, която се осъществява на вътрешната повърхност на стените на контейнер, върху които е нанесен фотокаталитичен слой. Ултравиолетовите светодиоди са подбрани да излъчват в диапазона 320-390 нм, така че енергията им да е достатъчна за осъществяване на фотокаталитична реакция. За равномерното

1895 и 1 разпределение на светлината и ефективното облъчване на стените на контейнера и повърхността на водата, ултравиолетовите светодиоди са разположени радиално и под определен ъгъл, а за да се предпазят от измокряне са поместени в балон, направен от материал, пропускащ ултравиолетовите лъчи и е прикрепен към капака на контейнера. Контейнерът е от материал, устойчив на ултравиолетово облъчване, а стените му отвътре са покрити с фотокаталитичен слой оттитанов двуокис (ТЮ,) с кристална структура анатаз, характеризираща се с висока фотокаталитична активност при осветяване със светлина с дължина на вълната ламбда< 390 нм. Препоръчително е слоя от титанов двуокис (ΤίΟ ) да бъде с дебелина по-голямаот 50 нм. което е възможно да се осъществи чрез различни Ρνϋ (физическо отлагане от газообразна фаза) или С\Ю (химическо отлагане от газообразна фаза) технологии. Освен това е добре фотокаталитичния слой да бъде ограничен върху горната част на стените на контейнера, която най-ефективно се осветява от ултравиолетовите светодиоди, за да може неговата активност да е достатъчна за провеждане на реакцията.

При облъчване и поглъщане на ултравиолетова светлина с дължина на вълната 320-390 нм в слоя титанов двуокис (ΤίΟ,) възникват свободни двойки електрон-дупка, част от които рекомбинират, а друга частдифундират до повърхността наслоя и реагират с кислорода във въздуха и водата, като го превръщат в кислородни аниони и хидроксилни радикали. Потози начин повърхността на титановия двуокис (ΤίΟ,) се превръща в силен окислител и може рязко да ускори химичната реакция като фотокатализатор или да атакува и почисти водата и въздуха чрез фотодеструкция на адсорбираните на повърхността замърсявания.

Системата може да включва таймер за предварително задаване на времето на облъчване, ключ за включване и изключване на системата, пулсиращо захранване на източниците, с което да се постигне по-голяма енергия на облъчване. Компонентите на системата се захранват с батерии.

Предимство на полезния модел е, че при комбиниране на директно ултравиолетово облъчване с фотокаталитичното действие на ТЮ слой, осигуряващ допълнително деактивиране на микроорганизмите, отпада необходимостта от повисоки дози на облъчване и се увеличава ефективността на системата за пречистване на вода.

Прилагането на Р\Ю технология позволява да се формират тънки, фотокаталитични слоеве, здраво прикрепени към вътрешната повърхност на стените на контейнера, които да осигурят подобро фотокаталитично действие.

Използването на ултравиолетови светодиоди като надеждни и устойчиви прибори с ниска енергоемкост, с малки размери, позволяващи монтирането им в малки пространства, дава възможност да се създаде система с опростена конструкция и компактни размери. Наличието на множество светодиоди като светлинни източници разположени радиално и под определен ъгъл осигурява еднородно, равномерно и максимално облъчване както на водата, така и на фотокаталитичния слой.

Балонът, в който са поместени светодиодите ги предпазва от водата. Пулсиращото захранване на светодиодите води до увеличаване енергията на облъчване.

Пояснение на приложената фигура

Фигура 1 представлява схема на системата.

Примери за изпълнение на полезния модел

Полезният модел се пояснява с примерно изпълнение, съгласно което системата включва контейнер 1, вътрешните стени на който са покрити с фотокаталитичен слой 2 от титанов двуокис (ТЮ₂).Системата включва още капак 5, към който са прикрепени определен брой ултравиолетови светодиоди 4, разположени радиално под определен ъгъл и защитени с балон 3, изработен от материал, пропускащ ултравиолетовата светлина. Захранването на ултравиолетовите светодиоди 4 става с батерия 9 поместена в капака 5, заедно с пулсиращото захранване 6, което спомага за постигането на по-голяма енергия на облъчване.

В горната част на капак 5 са разположени таймер 7, с който се задава продължителността на светене на светодиодите и ключ 8, служещ за включване и изключване на системата.

Използване на полезния модел

Системата за пречистване на малки количества вода до 700 гп1 се състои от контейнер, вътрешните страни на който са покрити с фотокаталитичен слой от титанов двуокис (ТЮ₂) и от ултравиолетови светодиоди, излъчващи с определена дължина на вълната (320-390 нм),

1895 υι работи последния начин.

Когато се установи, че водата не отговаря на изискванията за годност за пиене или водоизточникът е неизвестен, към контейнера 1, покрит отвътре с фотокаталитичен слой 2, се завинтва капак 5 с прикрепените към него ултравиолетови светодиоди 4, защитени с балон 3. Чрез таймер 7 се задава необходимото време за работа на светодиодите 4. За захранване на светодиодите 4 от батерия 9 и пулсиращото захранване 6 се включва ключът 8. За осъществяване на фотокаталитична реакция и получаване на по-ефективно пречистване от замърсители, контейнерът 1 с водата се разклаща непрекъснато, докато светят светодиодите 4.

След като изтече зададеното от таймера 7 време за светене, светодиодите 4 се изключват с ключа 8 и капака 5 се отстранява от контейнера 1 с водата. Балонът 3 прикрепен към капак 5 се почиства.

Claims (3)

1. Система за пречистване на вода, която включва фотокаталитичен слой от титанов двуокис и ултравиолетови светодиоди, характеризираща се с това, че се състои от контейнер (1), стените на който са покрити с фотокаталитичния слой от титанов двуокис (2), като в контейнера (1) е поставен капак (5), където радиално са разположени ултравиолетовите светодиоди (4), излъчващи в диапазона 320-390 нм, защитени от балон (3), изработен от материал, който пропуска ултравиолетовото лъчение, като в капака (5) са монтирани батерия за захранване (9), пулсиращо захранване (6), таймер (7) и ключ (8).

2. Система за пречистване на вода съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че контейнерът (1) е покрит отвътре с фотокаталитичния слой (2), получен чрез прилагане на ΡΥΌ технология.

3. Система за пречистване на вода съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че фотокаталитичният слой (2) е нанесен директно върху вътрешните стени на контейнера (1).