CN103408166B - 一种复合型便携式节能净水器 - Google Patents
一种复合型便携式节能净水器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103408166B CN103408166B CN201310300087.XA CN201310300087A CN103408166B CN 103408166 B CN103408166 B CN 103408166B CN 201310300087 A CN201310300087 A CN 201310300087A CN 103408166 B CN103408166 B CN 103408166B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium plate
- water
- fiber film
- cup body
- tio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Abstract
本发明公开了一种复合型便携式节能净水器，它包括杯盖、中杯身和下杯身，中杯身内固定有微孔陶瓷滤膜，微孔陶瓷滤膜的下面固定活性碳层；下杯身内固定钛板，钛板上长有Ag/TiO纳米纤维薄膜，紫外发光二级管和电源相连，并均固定在钛板下部的密闭空间内；微孔陶瓷滤膜、活性炭层和Ag/TiO2纳米纤维薄膜可以起到阻截水中悬浮的细小微生物、细菌及胶体有机物等有害物质、去除水中产生臭味的物质和金属离子、降解水中有毒有机物以及抑制病毒活性等净化污染水的作用，从而完善水质、净化水体。本发明便于携带、净水效果卓越。
Description
技术领域
本发明涉及一种饮用水净化装置，尤其涉及一种复合型便携式节能净水器。
背景技术
二氧化钛（化学式：TiO2）的粘附力强，无毒，不易起化学变化，永远是雪白的。半导体二氧化钛的光化学性能已使其可用于许多领域，如空气、水和流体的净化。早期日本和英国的科学家将二氧化钛涂覆在城市马路的铺路石表面，用以清洗路面空气，尤其可以清洁车辆排放物中25%到45%的氮氧化物。与此同时，因为TiO2光催化氧化技术具有无毒、广谱性杀菌的特点，将其应用于饮用水消毒的研究也正日趋受到人们的重视。
中国是一个水资源短缺、水灾害频繁的国家，人均占有量在世界排第110位，已被联合国列为13个贫水国家之一。中国水环境的前景令人担忧。而随着工业进步和社会发展，水污染也日趋严重，成了世界性的头号环境治理难题。水体污染影响工业生产，影响人民生活，破坏生态，直接危害人的健康，损害很大。污水中的酸、碱、氧化剂，以及铜、镉、汞、砷等化合物，苯、酚、二氯乙烷、乙二醇等有机毒物是几种最典型的污染物，而TiO2可以对这些污染物起到很好的清除分解作用，因而对人们的生产生活有着举足轻重的作用。
发明内容
本发明目的是针对现有净水技术的不足，提供一种复合型便携式节能净水器，本发明高效、清洁、实用，利用微孔陶瓷滤膜阻截水中悬浮的细小微生物、细菌及胶体有机物等有害物质；使用活性炭滤膜去除水中产生臭味的物质和金属离子；运用超长Ag/TiO2纳米纤维薄膜处理多种难降解有机污染物以及抑制病毒活性；采用精妙的三截式设计，便于使用者自行组装。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种复合型便携式节能净水器，它包括杯盖、中杯身和下杯身，中杯身的底部与下杯身螺纹旋接；中杯身内固定有微孔陶瓷滤膜，活塞置于微孔陶瓷滤膜的上面，微孔陶瓷滤膜的下面固定活性碳层；下杯身内固定钛板，钛板上长有Ag/TiO纳米纤维薄膜，紫外发光二级管和电源相连，并均固定在钛板下部的密闭空间内。
进一步地，所述Ag/TiO2纳米纤维薄膜通过以下步骤制备得到：
（1）将0.50g的二氧化钛粉末和50ml摩尔浓度为1mol/L的NaOH溶液和一块钛板一起放入聚四氟乙烯内衬高压反应釜；
（2）在240度水热条件下反应10小时，在钛板上生成二氧化钛纤维薄膜，冷却，取出长有二氧化钛纤维薄膜的钛板，用蒸馏水洗涤至中性；
（3）然后将长有二氧化钛纤维薄膜的钛板放入含有25ml乙醇和15ml去离子水的溶液中，然后放到水浴锅中，加热到70摄氏度；
（4）将0.10g硝酸银放入含有5ml质量浓度为28%的氨水和15ml去离子水的溶液中，搅拌均匀，然后将混合溶液加入到步骤3的水浴锅中；
（5）反应持续0.5小时，在钛板上生成Ag/TiO2纳米纤维薄膜3，取出钛板，用蒸馏水洗涤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使用膜技术，减轻了水杯的质量，便于携带；二氧化钛作为一种重要的半导体，在紫外光的照射下，TiO2纳米纤维表面会产生强氧化性的?OH-，?O2 -，可以快速杀灭微生物并可以快速降解迅速上千种有机化合物，特别是当水中有机污染物浓度很高或用其他方法很难降解时，TiO2纳米纤维薄膜有着明显的优势；利用种子诱导方法接枝金属粒子合成银粒子/氧化钛纳米纤维异质结构纳米纤维催化薄膜，该异质纳米膜表现出稳定、过滤和自支撑的属性，有效解决了回收和高活性的问题；同时，纳米TiO2对一些有毒无机物具有光化学活性。使用光催化氧化法，相比传统水煮沸法降低了能耗，且更为安全、适用范围更广泛、价格更为低廉。
附图说明
图1是本发明复合型便携式节能净水器的结构示意图；
图2是超长Ag/TiO2纳米纤维的表面电子显微镜图；其中，a 为纳米纤维薄膜在低倍下的扫描电镜照片；b中显示薄膜由互相穿插和交错的超长Ag/TiO2纳米纤维形成图；c纳米纤维薄膜在在更高倍的电镜图片；d为银粒子生长在钛酸盐表面的高分辨透射电镜图片；e显示的是AgNO 3 浓度增加到0.5 mol·L-1 时的超长Ag/TiO2纳米纤维形貌图；f 为银纳米粒子典型以钛酸盐纳米纤维为轴生长示意图；
图3是钛板、不锈钢片、钛酸盐钠米纤维薄膜以及银/钛酸盐钠米纤维薄膜的杀菌效率对比图；
图中，杯盖1、下杯身2、Ag/TiO2纳米纤维薄膜3、钛板4、紫外发光二级管5、电源6、中杯身7、微孔陶瓷滤膜8、活性碳层9、电源开关10、活塞11、活塞拉杆12。
具体实施方法
如图1所示，本发明复合型便携式节能净水器包括杯盖1、中杯身7和下杯身2，中杯身7的底部与下杯身2螺纹旋接。中杯身7内固定有微孔陶瓷滤膜8，活塞11置于微孔陶瓷滤膜8的上面，微孔陶瓷滤膜8的下面固定活性碳层9。下杯身2内固定钛板4，钛板4上长有Ag/TiO2纳米纤维薄膜3，紫外发光二级管5和电源6相连，并均固定在钛板4下部的密闭空间内。
上述Ag/TiO2纳米纤维薄膜3的制备过程如下：
1、将0.50g的二氧化钛粉末和50ml摩尔浓度为1mol/L的NaOH溶液和一块钛板（9cm*5cm）一起放入聚四氟乙烯内衬高压反应釜。
2、在240度水热条件下反应10小时，在钛板上生成二氧化钛纤维薄膜，冷却，取出长有二氧化钛纤维薄膜的钛板，用蒸馏水洗涤至中性。
3、然后将长有二氧化钛纤维薄膜的钛板放入含有25ml乙醇和15ml去离子水的溶液中，然后放到水浴锅中，加热到70摄氏度。
4、将0.10g硝酸银放入含有5ml质量浓度为28%的氨水和15ml去离子水的溶液中，搅拌均匀，然后将混合溶液加入到步骤3的水浴锅中。
5、反应持续0.5小时，在钛板上生成Ag/TiO2纳米纤维薄膜3，取出钛板，用蒸馏水洗涤。
图2中，a 为纳米纤维薄膜在低倍下的扫描电镜照片；b中显示薄膜由互相穿插和交错的超长Ag/TiO2纳米纤维形成；c纳米纤维薄膜在在更高倍的电镜图片图；d为银粒子生长在钛酸盐表面的高分辨透射电镜图片；e显示的是AgNO 3 浓度增加到0.5 mol·L-1 时的超长Ag/TiO2纳米纤维形貌；f 显示银纳米粒子典型以钛酸盐纳米纤维为轴生长，当浓度进一步增加到1.0 mol·L-1的时候，密集的银粒子生长在钛酸盐纳米纤维的表面，但粒径仍为700nm左右，没有明显增加。扫描图片所用设备是透射电子显微镜，型号为: JEOL-2100。场发射扫描电子显微镜，型号:日立S4800。X-射线粉末衍射仪：D8 Discover 型。X射线光电子能谱仪。
本发明的工作过程分以下两种情况：
1、当水质较好时，将水由下杯身2的杯口装入下杯身2中，盖上杯盖1，打开开关，紫外发光二级管5点亮，二氧化钛纤维薄膜3在紫外发光二级管5的照射下，进行光催化降解有毒物，达到水净化的目的。
2、当水质较差时，将中杯身7螺纹旋接在下杯身2的顶部，再将水由中杯身7的杯口装入，再盖上并推压活塞11。中杯身7中的微孔陶瓷滤膜8和活性碳层9对水进行初步过滤、吸附，经过滤吸附后的水进入下杯身2。打开开关，二氧化钛纤维薄膜3在紫外发光二级管5的照射下，对水进行光催化降解有毒物，达到水净化的目的。
下面根据实施例进一步描述本发明。
实施例1：各种材料杀菌活性测试
大肠杆菌O157 ：H7是肠出血性大肠杆菌的主要菌群，用它在纯钛板、不锈钢板、钛酸盐纳米纤维薄膜和Ag/TiO2纳米纤维薄膜进行实验；实验结果如图3所示，以低功率紫外光（365m，4W, ZF-6）照射30分钟，大肠杆菌在纯钛板，不锈钢板，钛酸盐纳米纤维薄膜上分别减少89％、99％和99.9％，而在本发明Ag/TiO2纳米纤维薄膜上30分钟减少了99.99％，可见，Ag/TiO2纳米纤维薄膜的杀菌效率远比钛酸盐纳米纤维薄膜要好，表明本发明Ag/TiO2纳米纤维薄膜是一种有效的光催化杀菌材料。
实施例2：Ag/TiO2纳米纤维薄膜在紫外光下光催化降解甲胺磷
在室温下用甲胺磷水溶液分解评测样品光催化效率。实验过程中紫外线汞灯在反应器中间，灯发出的波长范围250-800nm。5层（共计0.8 g）的光催化膜被装在反应器中。浓度为1.0×10-3 mol·L-1的甲胺磷（一种常用的广谱性有机磷农药）水溶液作为被催化物在反应容器通过进行测试。由于PO 4 3-作为甲胺磷最后降解产物之一，所以采用钼蓝法测定PO 4 3-浓度，然后计算催化效率。实验结果如表1所示。
表1 纳米纤维薄膜(CAgNO3=1.0 mol·L-1)在紫外光下光催化降解甲胺磷
由上表可见，纯氧化钛纳米纤维薄膜对甲胺磷降解效率约为54.8％，而在相同条件下，Ag/TiO2纳米纤维薄膜的降解效率增加至87.0％。可见，Ag/TiO2纳米纤维薄膜比纯钛酸盐薄膜催化效率显著增强。此外，对Ag/TiO2纳米纤维薄膜的重复利用性能也进行了研究。每次试验后，该反应器用去离子水冲洗，以去除剩余有机物。然后此催化膜被用来分解同浓度的另一份甲胺磷溶液，这一过程被重复5次。光催化效率并没有明显降低。所以，本发明Ag/TiO2纳米纤维薄膜是一种高效的、稳定的自支撑和可回收重复利用的光催化剂，它在实际处置污染物方面具有很大的应用潜力。
Claims (1)
1.一种复合型便携式节能净水器，其特征在于，它包括杯盖（1）、中杯身（7）和下杯身（2），中杯身（7）的底部与下杯身（2）螺纹旋接；中杯身（7）内固定有微孔陶瓷滤膜（8），活塞（11）置于微孔陶瓷滤膜（8）的上面，微孔陶瓷滤膜（8）的下面固定活性碳层（9）；下杯身（2）内固定钛板（4），钛板（4）上长有Ag/TiO2纳米纤维薄膜（3），紫外发光二级管（5）和电源（6）相连，并均固定在钛板（4）下部的密闭空间内；所述Ag/TiO2纳米纤维薄膜（3）通过以下步骤制备得到：
（1）将0.50g的二氧化钛粉末、50ml摩尔浓度为1mol/L的NaOH溶液和钛板一起放入聚四氟乙烯内衬高压反应釜；
（2）在240℃水热条件下反应10小时，在钛板上生成二氧化钛纤维薄膜，冷却，取出长有二氧化钛纤维薄膜的钛板，用蒸馏水洗涤至中性；
（3）然后将长有二氧化钛纤维薄膜的钛板放入含有25ml乙醇和15ml去离子水的溶液中，然后放到水浴锅中，加热到70摄氏度；
（4）将0.10g硝酸银放入含有5ml质量浓度为28%的氨水和15ml去离子水的溶液中，搅拌均匀，然后将混合溶液加入到步骤（3）的水浴锅中；
（5）反应持续0.5小时，在钛板上生成Ag/TiO2纳米纤维薄膜（3），取出钛板，用蒸馏水洗涤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310300087.XA CN103408166B (zh) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | 一种复合型便携式节能净水器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310300087.XA CN103408166B (zh) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | 一种复合型便携式节能净水器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103408166A CN103408166A (zh) | 2013-11-27 |
| CN103408166B true CN103408166B (zh) | 2014-11-26 |
Family
ID=49601226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310300087.XA Active CN103408166B (zh) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | 一种复合型便携式节能净水器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103408166B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104429869A (zh) * | 2014-08-29 | 2015-03-25 | 苏州市亿利通机械设备有限公司 | 一种有机水培处理器及其应用 |
| CN106073132A (zh) * | 2016-08-08 | 2016-11-09 | 武汉优炜星科技有限公司 | 户外净水杯 |
| CN108524984A (zh) * | 2017-03-02 | 2018-09-14 | 舒华乐有限公司 | 用于杀灭流体中的细菌和病毒的过滤体 |
| CN108558100B (zh) * | 2018-01-10 | 2024-01-26 | 西安工业大学 | 一种便携式太阳能光热转换水处理净化装置 |
| CN108658176B (zh) * | 2018-05-08 | 2020-04-17 | 厦门理工学院 | 一种净水消毒水两用杯 |
| CN109160649B (zh) * | 2018-10-17 | 2023-10-27 | 北京科技大学 | 一种全天候可见光催化应急净水杯 |
| CN115215499A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-10-21 | 北京师范大学 | 一种家用式多效陶瓷净水器及其制作方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201095605Y (zh) * | 2007-08-31 | 2008-08-06 | 陈凌 | 野外净水器 |
| CN101538098A (zh) * | 2009-04-17 | 2009-09-23 | 海南师范大学 | 一种集成光催化和无机膜过滤技术的饮用水净化装置 |
| CN102219179A (zh) * | 2010-04-19 | 2011-10-19 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种银掺杂二氧化钛薄膜及其制备方法 |
| CN102407109A (zh) * | 2011-10-12 | 2012-04-11 | 西北有色金属研究院 | 具有可见光活性暴露晶面的TiO2光催化剂的制备方法 |
| CN103102618A (zh) * | 2013-01-23 | 2013-05-15 | 浙江理工大学 | TiO2@Ag/PVC复合抑菌薄膜及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11209500A (ja) * | 1998-01-28 | 1999-08-03 | Hitachi Chem Co Ltd | スチレン系発泡性樹脂成形品及びスチレン系発泡性樹脂成形品の製造法 |
-
2013
- 2013-07-17 CN CN201310300087.XA patent/CN103408166B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201095605Y (zh) * | 2007-08-31 | 2008-08-06 | 陈凌 | 野外净水器 |
| CN101538098A (zh) * | 2009-04-17 | 2009-09-23 | 海南师范大学 | 一种集成光催化和无机膜过滤技术的饮用水净化装置 |
| CN102219179A (zh) * | 2010-04-19 | 2011-10-19 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种银掺杂二氧化钛薄膜及其制备方法 |
| CN102407109A (zh) * | 2011-10-12 | 2012-04-11 | 西北有色金属研究院 | 具有可见光活性暴露晶面的TiO2光催化剂的制备方法 |
| CN103102618A (zh) * | 2013-01-23 | 2013-05-15 | 浙江理工大学 | TiO2@Ag/PVC复合抑菌薄膜及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP特开平11-209500A 1999.08.03 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103408166A (zh) | 2013-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103408166B (zh) | 一种复合型便携式节能净水器 | |
| Belhouchet et al. | Photocatalytic degradation of tetracycline antibiotic using new calcite/titania nanocomposites | |
| Jia et al. | The BiOCl/diatomite composites for rapid photocatalytic degradation of ciprofloxacin: Efficiency, toxicity evaluation, mechanisms and pathways | |
| Peng et al. | Facile fabrication of hollow biochar carbon-doped TiO2/CuO composites for the photocatalytic degradation of ammonia nitrogen from aqueous solution | |
| Ochiai et al. | Photoelectrochemical properties of TiO2 photocatalyst and its applications for environmental purification | |
| KR100687560B1 (ko) | 크리닝제 및 크리닝 방법 | |
| Ilinoiu et al. | Photocatalytic activity of a nitrogen-doped TiO2 modified zeolite in the degradation of Reactive Yellow 125 azo dye | |
| Rana et al. | An overview on cellulose-supported semiconductor photocatalysts for water purification | |
| CN100427183C (zh) | 填充式球载纳米TiO2气体净化组合装置 | |
| Chavoshan et al. | Photocatalytic degradation of penicillin G from simulated wastewater using the UV/ZnO process: isotherm and kinetic study | |
| Peighambardoust et al. | Sono-photocatalytic activity of sea sediment@ 400/ZnO catalyst to remove cationic dyes from wastewater | |
| KR102184694B1 (ko) | 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터 및 이의 제조방법 | |
| Ali et al. | Solid-supported photocatalysts for wastewater treatment: Supports contribution in the photocatalysis process | |
| CN102626584B (zh) | 一种复合式室内空气净化器 | |
| Saleh et al. | The use of basalt powder as a natural heterogeneous catalyst in the Fenton and Photo-Fenton oxidation of cationic dyes | |
| Chen et al. | Templated fabrication of graphitic carbon nitride with ordered mesoporous nanostructures for high-efficient photocatalytic bacterial inactivation under visible light irradiation | |
| US20030211022A1 (en) | Method and apparatus for decontaminating water or air by a photolytic and photocatalytic reaction | |
| CN103341356A (zh) | 陶瓷电气石负载二氧化钛薄膜的水质净化剂的加工方法 | |
| CN102698734B (zh) | 一种降解苯系污染物的无定形钽酸光催化剂及其制备方法 | |
| CN110776079B (zh) | 一种利用有机砷类污染物原位促进酚类污染物高效光催化氧化的方法 | |
| CN102531100A (zh) | 一种基于分子印迹功能化TiO2纳米管的污水消毒净化装置 | |
| Petronella et al. | Photocatalytic application of Ag/TiO2 hybrid nanoparticles | |
| Sasidharan et al. | Nanochitosan impregnated polyurethane foam in the removal of phosphate and coliforms from greywater | |
| Divya et al. | Nano-photocatalysts in the treatment of colored wastewater-a review | |
| Zhao et al. | The effect of Ni 2+ and Cu 2+ on the photocatalytic degradation of dyes by the chitosan–TiO 2 complex |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180119 Address after: Room 204, room 17, lanli, Beijing, Haidian District, Beijing Patentee after: Shang Xiaodong Address before: 310018 Hangzhou economic and Technological Development Zone, Jianggan District, No. 2 Poplar Street, No. 5, No. Patentee before: Zhejiang Sci-Tech University |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230627 Address after: 201306 Building 1 and building 2, No. 333, Haiyang 1st Road, Lingang New District, Pudong New Area pilot Free Trade Zone, Shanghai Patentee after: Shanghai East eight Energy Technology Co.,Ltd. Address before: Room 204, Building 17, Lanxiangou Nanli, Haidian District, Beijing, 100089 Patentee before: Shang Xiaodong |
|
| TR01 | Transfer of patent right |