CN106379957A - 光催化净水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光催化净水装置，其能使被封装的陶瓷超滤膜能够发挥自清洁的功能。一种光催化净水装置，包括进水仓体和净化仓体，所述进水仓体具有一空腔，空腔具有进水口和出水口，在空腔内还设有叶轮，叶轮相对于进水仓体可转动连接，叶轮还与发电机的转轴传动连接，所述净化仓体具有腔室，在腔室内还设有过陶瓷超滤膜，陶瓷超滤膜上的内腔仅通过陶瓷超滤膜上的膜孔与腔室相连通，陶瓷超滤膜上的内腔与具有出口的集水腔相连通；陶瓷超滤膜包括陶瓷过滤板以及附着在陶瓷过滤板上的氧化钛纳米孔膜；在腔室内还设有LED灯，所述发电机向LED灯提供电源。
Description
技术领域
本发明属于净水装置的技术领域，具体地说是涉及一种光催化净水装置。
背景技术
目前，已有一种具有自洁功能的陶瓷过滤板装置，其包括陶瓷过滤板和氧化钛孔膜。这种陶瓷过滤板装置安装在壳体内部，通常，壳体是由非透明材料制成，陶瓷过滤板装置封装在壳体内部后，壳体内部没有光源而无法发挥出的陶瓷过滤板装置中氧化钛孔膜的对高分子污染物的降解功能，对此，需要将陶瓷过滤板装置拆出曝晒。这样给使用造成不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种光催化净水装置，其能使被封装的陶瓷超滤膜能够发挥自清洁的功能。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
一种光催化净水装置，包括进水仓体和净化仓体，所述进水仓体具有一空腔，空腔具有进水口和出水口，在空腔内还设有叶轮，叶轮相对于进水仓体可转动连接，叶轮还与发电机的转轴传动连接，所述净化仓体具有腔室，在腔室内还设有过陶瓷超滤膜，陶瓷超滤膜上的内腔仅通过陶瓷超滤膜上的膜孔与腔室相连通，陶瓷超滤膜上的内腔与具有出口的集水腔相连通；陶瓷超滤膜包括陶瓷过滤板以及附着在陶瓷过滤板上的氧化钛纳米孔膜；在腔室内还设有LED灯，所述发电机向LED灯提供电源。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述在空腔内还设有导流板，导流板与空腔的内壁固定连接，叶轮位于导流板的下方，并且叶轮仅局部暴露在导流板外侧，叶轮的其余部位被叶轮遮盖住。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：氧化钛纳米孔膜由氧化钛纳米片或氧化钛纳米线形成。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：陶瓷超滤膜按以下方式制备：将陶瓷过滤板浸入含有钛源、水解促进剂、水解抑制剂和溶剂的混合溶液中，进行水热反应，反应结束后，取出反应产物，烘干、煅烧，得到陶瓷超滤膜；所述钛源为草酸钛氧钾和硫酸氧钛中的至少一种；所述水解促进剂为尿素；所述水解抑制剂为浓盐酸。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
本发明的光催化净水装置，采用了叶轮的结构，使其在水流的作用下带动发电机的转轴转动，发电机向LED灯提供电源，LED灯通电后产生光源，以对陶瓷超滤膜催化，以使实现其自清洁的功能。
附图说明
图1为实施例1制备的陶瓷超滤膜的扫描电镜（SEM）照片；
其中，A为片状TiO2形成的纳米孔薄膜形貌；B为片状TiO2形成的纳米孔薄膜的放大图。
图2为实施例3制备的陶瓷超滤膜的扫描电镜（SEM）照片；
其中，A为TiO2纳米带形成的纳米孔薄膜形貌；B为TiO2纳米带形成的纳米孔薄膜形貌放大图。
图3为光催化净水装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—图3；
需要说明的是，下述实施例中涉及的LED灯、叶轮、发电机等为现有技术，LED灯在通电时可产生光源，可转动的方式装的叶轮在水流的冲击下可转动，发电机在转轴转动时可产生电压，这种结构的叶轮、发电机均为常规部件，并且上述技术特征也不是本发明的发明点，因此，对于上述技术特征的结构不作进一步的详述。
在本实施例给出了一种光催化净水装置，其在使用时可以安装在水龙头上以对水龙头的出水进行净化。当然，该光催化净水装置也可以与其它具有出水压力的设备匹配使用。一种光催化净水装置包括进水仓体1、净化仓体2、陶瓷超滤膜3、叶轮4、发电机5、LED灯。
所述进水仓体1具有一空腔11，空腔具有进水口12和出水口13。如图中所示，进水口和出水口均与空腔相连通，水从进水口进入后经空腔从出水口流出。
在空腔11内还设有叶轮4，叶轮4相对于进水仓体1可转动连接，叶轮4还与发电机5的转轴传动连接。在一实施例中，发电机的转轴伸入空腔内，并且转轴与进水仓体形成密封连接，叶轮安装在转轴的端部。这样叶轮在水流的冲击下，叶轮可带动转轴转动，继而发电机产生电压。
所述净化仓体2具有腔室21，在腔室21内还设有陶瓷超滤膜3。陶瓷超滤膜3上的内腔31仅通过陶瓷超滤膜上的膜孔与腔室相连通，陶瓷超滤膜上的内腔31与具有出口的集水腔相连通。在一实施例中，集水腔采用如下结构：如图中所示，在腔室21中设有一隔板7以在腔室中隔离出一接纳腔6，并且在隔板上设有供陶瓷超滤膜的端部插入的装配槽，陶瓷超滤膜还通过密封胶与隔板形成密封连接；在净化仓体2上还设有出口61，作为集水腔的用于出水的出口。当然，集水腔还可以采用其它的结构，例如：集水腔的腔壁与净化仓体分体结构，在集水腔的腔壁上设有供陶瓷超滤膜的端部插入的装配槽，陶瓷超滤膜还通过密封胶与腔壁形成密封连接，在净化仓体上还设有通槽，该通槽供集水腔的出口与外界相连通。
陶瓷超滤膜包括陶瓷过滤板以及附着在陶瓷过滤板上的氧化钛纳米孔膜。通常，氧化钛纳米孔膜由氧化钛纳米片或氧化钛纳米线形成。在腔室内还设有LED灯，所述发电机向LED灯提供电源。
在使用时，发电机向LED灯提供电源后，LED灯通电后产生光源，以对陶瓷超滤膜催化，以使实现其自清洁的功能。
上述的陶瓷超滤膜按以下方式制备：将陶瓷过滤板浸入含有钛源、水解促进剂、水解抑制剂和溶剂的混合溶液中，进行水热反应，反应结束后，取出反应产物，烘干、煅烧，得到陶瓷超滤膜；所述钛源为草酸钛氧钾和硫酸氧钛中的至少一种；所述水解促进剂为尿素；所述水解抑制剂为浓盐酸。具体地说，陶瓷超滤膜可以按如下方式制备：
实施例1
一种具有自清洁功能的陶瓷超滤膜，其制备方法如下：
（1）将0.1 g草酸钛氧钾K2TiO(C2O4)2和0.1 g硫酸氧钛TiOSO4加入总体积为40 mL、体积比为1 : 4的去离子水和二甘醇的混合溶液中，得到混合液I，再加入1 g尿素和1.5 mL浓盐酸，充分搅拌后，放入容积为50 mL的高压釜中，得到混合液II。
（2）将尺寸为2 cm×3 cm的平板式氧化铝微米滤膜放入高压釜中，在220℃下水热反应27.5小时；反应结束后，取出附着纳米层的平板式氧化铝微米滤膜湿品，冷却，用去离子水冲洗，再在80℃下烘干2小时，得到附着有纳米层的陶瓷膜支撑体。
（3）将步骤（2）得到的附着有纳米层的陶瓷膜支撑体放入马弗炉中，在氮气气氛下，300℃煅烧16小时，得到所述陶瓷超滤膜。
经检测，该陶瓷超滤膜的纳米孔薄膜由氧化钛纳米片组成，纳米孔薄膜的厚度为100 μm，孔径为250 nm，陶瓷膜支撑体的膜孔径为15μm；纳米孔薄膜的扫描电镜照片如图1所示。
利用上述6 cm2的陶瓷超滤膜，进行每小时3 kg的甲基橙模拟污水（200 mg/L）过滤通量的污水过滤；使用15分钟后，用30 W的高压汞灯照射10分钟，陶瓷超滤膜表面吸附的甲基橙可以全部去除，超滤膜颜色完全恢复，说明了表面吸附的污染物能够在紫外光下实现降解，从而实现自清洁的功能。
实施例2
一种具有自清洁功能的陶瓷超滤膜，其制备方法如下：
（1）将0.6 g硫酸氧钛TiOSO4加入总体积为40 mL、体积比为1 : 1的去离子水和二甘醇的混合溶液中，得到混合液I，再加入1 g尿素和3 mL浓盐酸，充分搅拌后，放入容积为50 mL的高压釜中，得到混合液II。
（2）将尺寸为2 cm×3 cm的平板式氧化铝微米滤膜放入高压釜中，在170℃下水热反应5小时；反应结束后，取出附着纳米层的平板式氧化铝微米滤膜湿品，冷却，用去离子水冲洗，再在80oC下烘干2小时，得到附着有纳米层的陶瓷膜支撑体。
（3）将步骤（2）得到的附着有纳米层的陶瓷膜支撑体放入马弗炉中，在氮气气氛下，400℃煅烧9小时，得到所述陶瓷超滤膜。
经检测，该陶瓷超滤膜的纳米孔薄膜由氧化钛纳米片组成；纳米孔薄膜的厚度为250 μm，孔径为20 nm，陶瓷膜支撑体的膜孔径为2μm；纳米孔薄膜的结构与实施例1所得的结构相似，堆积更加紧密，孔径更小。
利用上述6 cm2陶瓷超滤膜，进行每小时0.6 kg的甲基橙模拟污水（200mg/L）过滤通量的污水过滤；使用15分钟后，用30 W的高压汞灯照射10分钟，陶瓷超滤膜表面吸附的甲基橙可以全部去除，超滤膜颜色完全恢复，说明了表面吸附的污染物能够在紫外光下实现降解，从而实现自清洁的功能。
实施例3
一种具有自清洁功能的陶瓷超滤膜，其制备方法如下：
（1）将1 g草酸钛氧钾K2TiO(C2O4)2加入总体积为40 mL、体积比为4 : 1的去离子水和二甘醇的混合溶液中，得到混合液I，再加入1 g尿素和1.5 mL浓盐酸，充分搅拌后，放入容积为50 mL的高压釜中，得到混合液II。
（2）将尺寸为2 cm×3 cm的平板式氧化铝微米滤膜放入高压釜中，在120℃下水热反应50小时；反应结束后，取出附着纳米层的平板式氧化铝微米滤膜湿品，冷却，用去离子水冲洗，再在80℃下烘干2小时，得到附着有纳米层的陶瓷膜支撑体。
（3）将步骤（2）得到的附着有纳米层的陶瓷膜支撑体放入马弗炉中，在氮气气氛下，500℃煅烧2小时，得到所述陶瓷超滤膜。
经检测，该陶瓷超滤膜的纳米孔薄膜由氧化钛纳米线组成；纳米孔薄膜的厚度为250 μm，孔径为80 nm，陶瓷膜支撑体的膜孔径为30μm；纳米孔薄膜的扫描电镜照片，如图2所示。
利用上述6 cm2陶瓷超滤膜，进行每小时3.5 kg的甲基橙模拟污水（200mg/L）过滤通量的污水过滤；使用15分钟后，用30 W的高压汞灯照射30分钟，陶瓷超滤膜表面吸附的甲基橙可以全部去除，超滤膜颜色完全恢复，说明了表面吸附的污染物能够在紫外光下实现降解，从而实现自清洁的功能。
在本实例例中，发电机由叶轮驱动，而叶轮被水流冲击而转动。为使叶轮更有效地被水流驱动，所述在空腔内还设有导流板8，导流板8与空腔11的内壁111固定连接，叶轮位于导流板的下方，并且叶轮仅局部暴露在导流板外侧，叶轮的其余部位被叶轮遮盖住。
在使用过程中，水流在导流板的导向作用下，水流仅局接触到叶轮，减少了水在进水仓体内的阻滞，利于水流穿过流经进水仓体。此外，这种设计结构，水流更易驱动叶轮。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种光催化净水装置，其特征在于，包括进水仓体和净化仓体，所述进水仓体具有一空腔，空腔具有进水口和出水口，在空腔内还设有叶轮，叶轮相对于进水仓体可转动连接，叶轮还与发电机的转轴传动连接，所述净化仓体具有腔室，在腔室内还设有过陶瓷超滤膜，陶瓷超滤膜上的内腔仅通过陶瓷超滤膜上的膜孔与腔室相连通，陶瓷超滤膜上的内腔与具有出口的集水腔相连通；陶瓷超滤膜包括陶瓷过滤板以及附着在陶瓷过滤板上的氧化钛纳米孔膜；在腔室内还设有LED灯，所述发电机向LED灯提供电源。
2.根据权利要求1所述的光催化净水装置，其特征在于，所述在空腔内还设有导流板，导流板与空腔的内壁固定连接，叶轮位于导流板的下方，并且叶轮仅局部暴露在导流板外侧，叶轮的其余部位被叶轮遮盖住。
3.根据权利要求1所述的光催化净水装置，其特征在于，氧化钛纳米孔膜由氧化钛纳米片或氧化钛纳米线形成。
4.根据权利要求3所述的光催化净水装置，其特征在于，陶瓷超滤膜按以下方式制备：将陶瓷过滤板浸入含有钛源、水解促进剂、水解抑制剂和溶剂的混合溶液中，进行水热反应，反应结束后，取出反应产物，烘干、煅烧，得到陶瓷超滤膜；所述钛源为草酸钛氧钾和硫酸氧钛中的至少一种；所述水解促进剂为尿素；所述水解抑制剂为浓盐酸。
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