CN110040879A - 一种基于制氢和量子方法的水处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于制氢和量子方法的水处理设备，包括：过滤装置，用于过滤地下水中的泥沙、细菌、微生物；富氢装置，采用近红外核可量子点进行化学制氢和物理制氢的结合制氢，使得水中氢含量保持在1200PPT以上；量子水处理装置：小分子水不一定是量子水，量子水一定是小分子簇团水，水有很强的退化功能，离开容器或产地会很快恢复大分子簇团，因此采用量子水处理装置形成量子水阻止或延长退化过程。富氢装置为近红外环保型壳量子点制备及光电化学制氢装置或富氢装置为近红外巨型壳量子点制备及光电化学制氢装置或富氢装置为近红外金字塔形壳量子点制备及光电化学制氢装置。

Description

一种基于制氢和量子方法的水处理设备
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，特别是一种基于制氢和量子方法的水处理设备。
背景技术
水是生命之源，没有水就没有生命，但随着经济的快速发展，水资源的污染越来越严重，不仅危害着人类的生命健康，禽畜养殖中因为水的污染也使得养殖质量及成本发生了明显的变化，生命的危险也来源于水源。一般养殖企业都是使用地下水，地下水中化肥、农药残留是比较高的，此外细菌、重金属对禽畜的健康影响也很大，难以达到健康饮用水的标准。健康饮用水通常为小分子水，弱碱性，富含矿物质，处于负电位，同时如果能够含有丰富的氢，成为富氢水并且具有量子能量，则更加能够提升水源的品质。其中小分子水是由5-7个水分子组成，能轻松进入生命体的任意细胞，保障水分的补充。而弱碱水的PH值在7.2-8.5之间，出于对生命体最理想的数值范围7.2-7.8之间，能中和水中的酸性物质，减少细菌病菌的存活与生长。矿物质能充分保障各种微量元素的吸收以及钙、镁等宏量元素的吸收，增强饮用者的体质。负电位中和恶性氧自由基，保持细胞活力，提升免疫力，减少疾病的发生。富氢水都是负电位水，氢是最小的分子，能输送恶性氧自由基缺少的电子，综合成水，保护细胞活性。量子能量利用量子的波粒二象性，与细胞的自由振动频率形成谐振共振，快速、安全的清理体内垃圾毒垢，提高自身免疫功能，恢复自愈系统。
中国有着巨大的禽畜养殖规模，除了管理方面存在问题外，用药问题也比较严重，普通肉鸡养殖平常的单只用药款约为1.6元，小型养殖2万只计算，一期鸡用药方面就消耗约4万元，每年养殖平均为7期，消耗药品28万元，成本非常高。禽畜生病的原因包括呼吸系统感染以及肠胃系统感染。氨气是引发呼吸系统疾病的重要原因，氨气产生的原因是由于氨基酸在体内降解后，在动物肝脏中转变生成尿素或者尿酸，当尿素或尿酸被排放到动物胃肠道后，在腐败微生物脲酶、尿酸酶的催化作用下水解生成氨气。微生物制剂减少氨气的原理在于提高氨基酸消化率，抑制大肠杆菌等有害菌活动增强时会导致蛋白质转腐败物质数量增多，促进营养素的消化吸收，降低氨基酸的存留，降低肠道及粪便中粗蛋白的含量，减少氨气排放。禽畜胃肠疾病主要有1)鸡球虫病，其防治关键在于控制消化道中球虫以及感染球虫后引发的肠道病原菌感染；2)鸡坏死性肠炎，原因是类膜梭状芽胞杆菌导致，该菌的繁衍主要为饲料中淀粉和蛋白质的含量过高，导致肠道中有为消化的饲料存在，另外消化酶的分泌紊乱导致消化率降低，肠蠕动减慢促进该菌的繁殖。因此疾病干扰与禽畜消化功能密切关联，而量子富氢水对禽畜消化功能具有最佳效果。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于制氢和量子方法的水处理设备，生产具备以上特点的洁净健康饮用水。。
本发明的目的在于提供一种基于制氢和量子方法的水处理设备，包括：
过滤装置，用于过滤地下水中的泥沙、细菌、微生物；
富氢装置，采用近红外核可量子点进行化学制氢和物理制氢的结合制氢，使得水中氢含量保持在1200ppb以上；
量子水处理装置：小分子水不一定是量子水，量子水一定是小分子簇团水，水有很强的退化功能，离开容器或产地会很快恢复大分子簇团，因此采用量子水处理装置形成量子水阻止或延长退化过程。
优选地，所述富氢装置采用半导体光阳极、对电极、参比电极以及电解液构成，其中采用宽禁带半导体或者与所述量子水处理设备配合，采用胶体量子点。
优选地，富氢装置为近红外环保型壳量子点制备及光电化学制氢装置，所使用的近红外环保型量子点为CuInS2、CuInSe2和CuInSexS2-x(CISeS)，可以大规模合成、制备方法简单且成本低、不含重金属元素、可调控光电特性(光吸收包含紫外可见光近红外范围)、高光吸收系数、高效载流子输运和高载流子迁移率，有利于光解水的能带排列。
优选地，所述富氢装置合成近红外环保型胶体CISeS量子点及CISeS/ZnS(Zn-CISeS)核壳结构量子点。
优选地，所述CISeS量子点合成方法为：
利用化学溶液法，在50mL三颈烧瓶中加入并混合1mmol碘化亚铜、1mmol醋酸铟，5mL十二硫醇DDT和1mL油胺OLA。随后将三颈烧瓶加热到90摄氏度并抽真空除气30分钟。升温至140摄氏度并保持15分钟，等待前驱体完全溶解。同一时间开始制备浓度为2M的Se源前驱体：即在氮气氛围下混合2mmol的Se粉，1.5mLOLA和0.5mLDDT。将三颈烧瓶升温至210摄氏度并逐滴加入配置好的Se源。将温度控制在210摄氏度并保持10分钟以进行量子点成核。随后将三颈烧瓶很快地加热到235摄氏度并保持20分钟。然后用冷水将反应淬灭停止。向合成好的量子点中加入乙醇并离心纯化，最后重溶解在甲苯溶剂并储存在-10摄氏度冰箱中备用。
优选地，所述Zn(Cd)-CISeS核壳结构量子点合成的方法为利用阳离子置换法。预先制备好浓度为0.2M的油酸锌(镉)(Zn，Cd-Oleate)溶液，即将1mmol醋酸锌/氧化镉溶解在1mL油酸和4mLODE中，随后加入到50mL三颈烧瓶。加热三颈烧瓶到特定反应温度，如50、100、150摄氏度，注入4mL0.2M的Zn-Oleate溶液并保持反应10分钟。制备Cd-CISeS核壳结构量子点方法为：取5mLCISeS量子点原液纯化并溶于5MlODE，随后加入到50mL三颈烧瓶中。加热三颈烧瓶到65摄氏度，注入4mL0.2M的Cd-Oleate溶液并保持反应5分钟。反应时间到了后用冷水淬灭停止反应。向合成好的核壳结构量子点中加入乙醇并离心纯化，最后重溶解在甲苯溶剂并储存在-10摄氏度冰箱中备用。
优选的，还包括二氧化钛介孔膜制备，将FTO导电玻璃分别放置在丙酮，乙醇和去离子水中超声15分钟并用氮气枪吹干。随后通过设定旋涂仪，在转速为6000rpm，时间为30秒的参数下，使用Ti-Nanoxide BL/SC溶液，在清洁的FTO上涂上一层致密的二氧化钛阻挡层。将旋涂后的样品放置在马费炉饼加热到500摄氏度保持30分钟，随后自然冷却到室温。之后在TiO2BL/FTO样品表面通过胶带刮涂法Tape-casting刮涂上二氧化钛介孔膜：先使用二氧化钛浆料18NR-T刮涂一层二氧化钛透明层，等待12分钟使浆料完全舒展，然后将样品放置在120摄氏度热盘上保持6分钟以干燥样品。随后再在这一二氧化钛透明层上再次利用胶带刮涂法刮涂上二氧化钛散射层浆料18NR-AO并重复舒展和干燥过程。最后，将刮涂好的样品放在马费炉中并加热到500摄氏度保持30分钟，然后自然冷却到室温得到二氧化钛介孔膜。
优选地，利用近红外环保型壳量子点制备及光电化学制氢装置作为富氢装置的情况下，制备量子点染料敏化光阳极以及进行光电化学电池组装，方法为利用电泳沉积(Electrophoretic deposition,EPD)将所制备的CISeS量子点及Zn-CISeS，Cd-CISeS核壳结构量子点沉积到二氧化钛介孔膜中，将一对二氧化钛介孔膜电极垂直插入量子点溶液中，控制其距离为1cm并加上200V电压，沉积时间根据量子点类型不同而改变，即沉积CISeS量子点及Zn-CISeS，Cd-CISeS核壳结构量子点的时间分别为60分钟、20分钟和15分钟。在沉积到一半时间及结束时，将量子点染料敏化光电极取出并用甲苯溶液冲洗以除去吸附在表面的多余量子点。随后，利用连续离子层沉积法在量子点光阳极表面沉积2层ZnS保护层防止光腐蚀。以下为沉积1层ZnS的步骤：将沉积好的量子点光阳极浸入浓度为0.1M的醋酸锌-甲醇溶液中保持1分钟，然后浸入浓度为0.1M的硫化钠-甲醇水溶液中保持1分钟。在每次浸完1分钟取出来的时候，用对应的溶剂进行清洗并用氮气枪吹干。在连续离子层沉积完成后，将量子点光阳极用环氧树脂进行封装并留出一定的有效面积，通常大于0.1平方厘米进行测试。最后，将制备得到的量子点染料敏化光阳极与Pt对电极，Ag/AgCl参比电极一起组装为量子点光电化学电池。
优选地，所述富氢装置为近红外环保型巨型壳量子点制备及光电化学制氢装置，制备量子点染料敏化光阳极以及进行光电化学电池组装，方法为利用丙酮、乙醇和去离子水将FTO导电玻璃超声清洗并用氮气枪吹干。然后在转速为6000rpm时间为30秒的参数下，在清洁的FTO上旋涂一层致密的二氧化钛阻挡层(Ti-Nanoxide BL/SC溶液)。将旋涂后的样品加热到500摄氏度保持30分钟，随后自然冷却到室温。之后在TiO2BL/FTO样品表面通过胶带刮涂法Tape-casting刮涂上二氧化钛介孔膜：先使用二氧化钛浆料18NR-T刮涂一层二氧化钛透明层，等待12分钟使浆料完全舒展，然后将样品放置在120摄氏度热盘上保持6分钟以干燥样品。随后再在这一二氧化钛透明层上再次利用胶带刮涂法刮涂上二氧化钛散射层浆料18NR-AO并重复舒展和干燥过程。最后，将刮涂好的样品放在马费炉中并加热到500摄氏度保持30分钟，然后自然冷却到室温得到二氧化钛介孔膜。利用电泳沉积(Electrophoretic deposition,EPD)将所制备的巨型CISeS量子点沉积到二氧化钛介孔膜中，将一对二氧化钛介孔膜电极垂直插入量子点溶液中，控制其距离为1cm并加上50V电压，沉积时间为60分钟。在沉积到一半时间及结束时，将量子点染料敏化光电极取出并用甲苯溶液冲洗以除去吸附在表面的多余量子点。随后，将量子点敏化光电极置于十六烷基三甲基溴化铵CTAB/甲醇溶液中(10mg/ml)进行配体置换并在180摄氏度真空条件下进行退火处理。随后，利用连续离子层沉积法在量子点光阳极表面沉积2层ZnS保护层防止光腐蚀。在连续离子层沉积完成后，将量子点光阳极用环氧树脂进行封装并留出一定的有效面积，通常大于0.1平方厘米进行测试。最后，将制备得到的量子点染料敏化光阳极与Pt对电极，Ag/AgCl参比电极一起组装为量子点光电化学电池。
优选地，所述富氢装置为近红外金字塔形核壳量子点制备及光电化学制氢装置，制备量子点染料敏化光阳极以及进行光电化学电池组装，方法为利用电泳沉积(Electrophoretic deposition,EPD)将所制备的巨型CuInSexS2-x(CISeS)/CdSeS/CdS核壳结构量子点沉积到二氧化钛介孔膜中，将一对二氧化钛介孔膜电极垂直插入量子点溶液中并加上50V电压，沉积时间为30分钟。在沉积到一半时间及结束时，将量子点染料敏化光电极取出并用甲苯溶液冲洗以除去吸附在表面的多余量子点。随后，将两个电极交换正负极并加上75V电压，沉积90分钟；将量子点敏化光电极置于十六烷基三甲基溴化铵CTAB/甲醇溶液中(10mg/ml)保持1分钟进行配体置换并用甲醇溶液冲洗，重复两次置换步骤。随后，利用连续离子层沉积法在量子点光阳极表面沉积2层ZnS保护层防止光腐蚀。在连续离子层沉积完成后，将量子点光阳极用环氧树脂进行封装并留出一定的有效面积，通常大于0.15平方厘米进行测试。最后，将制备得到的量子点染料敏化光阳极与Pt对电极，Ag/AgCl参比电极一起组装为量子点光电化学电池。进一步组装量子点太阳能电池：将制备好的量子点染料敏华光电极置于温度为35摄氏度，浓度为0.01M的正硅酸乙酯/乙醇溶液中，保持2小时以实现光电极表面硅包覆，通过在体积比为1：1的水/甲醇溶液中混合1M的Na2S，1M的S和0.1MNaOH来制备多硫电解液。进一步制备Cu2S对电极，即将黄铜片置于温度为70摄氏度的稀盐酸30％中保持10分钟，随后将处理后的样品浸入多硫电解液以产生Cu2S。最后利用厚度为25微米的塑料垫片将Cu2S对电极何量子点染料敏化光阳极叠在一起组装为量子点太阳能电池。
本发明的有益效果：
本发明设备制得的饮用水，在养殖中促进禽畜体免疫力的大幅提高，提升自我修复系统，提高自愈能力，在做好日常管理的前提下，降低了禽畜的四方率，减少防疫次数，减少了用药量，而且肉质、蛋品都有非常明显的改善。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：
附图1为根据本发明实施例的设备结构图。
具体实施方式
富氢水是含有丰富氢气的水。氢是目前国际上公认的最好的抗氧化自由基的物质，由于氢分子是最小的分子，同样具有高渗透、高扩散、高溶解的特点。当富氢水饮用后氢能够在很短的时间内进入身体的各个器官组织，有选择性的中和掉对生命体有很大危害的恶性氧自由基，形成水排出体外。对肠胃的病菌有很好的消除作用，对粘膜有非常好的保护作用。量子技术结合氢技术，产生的量子富氢水有效提高动物的免疫力，对病菌、病毒有明显的杀灭及清理的作用，禽畜饮用量子富氢水后，对蛋白质、营养素能充分吸收，减少了氨气及球虫病、坏死性结肠炎的危害。禽畜健康，用药量明显降低，给养殖户减少很大一笔开支。
参见图1，一种基于制氢和量子方法的水处理设备，包括：
过滤装置，用于过滤地下水中的泥沙、细菌、微生物；
富氢装置，采用近红外核可量子点进行化学制氢和物理制氢的结合制氢，使得水中氢含量保持在1200ppb以上；
量子水处理装置：小分子水不一定是量子水，量子水一定是小分子簇团水，水有很强的退化功能，离开容器或产地会很快恢复大分子簇团，因此采用量子水处理装置形成量子水阻止或延长退化过程。
利用太阳能转换为可再生清洁能源是一种解决全球能源问题的有效途径，光电化学电池制氢是一种有效利用太阳能将水分解产生清洁氢能源的应用，本实施例采用半导体光阳极、对电极、参比电极以及电解液构成，改进半导体光阳极材料以提高光电化学电池的性能。其中采用宽禁带半导体如二氧化钛作为有效、稳定且低成本的半导体光阳极材料。或者与本实施例中的量子水处理设备配合，采用胶体量子点，一般具有较窄的能带间隙，从而更好地匹配太阳光谱，量子点的吸收光谱和能带能够通过调控尺寸和形貌来控制。然而，目前常用的CdS、CdSe、PbS量子点及其核壳结构通常具有重金属元素，不管是量子点合成或器件预处理都会引入这些有毒成分，对自然环境、人类、以及禽畜不利，限制了量子点光电化学电池的实际应用和商业化。
优选地，富氢装置为近红外环保型壳量子点制备及光电化学制氢装置，所使用的近红外环保型量子点为CuInS2、CuInSe2和CuInSexS2-x(CISeS)，可以大规模合成、制备方法简单且成本低、不含重金属元素、可调控光电特性(光吸收包含紫外可见光近红外范围)、高光吸收系数、高效载流子输运和高载流子迁移率，有利于光解水的能带排列。
本实施例合成近红外环保型胶体CISeS量子点及CISeS/ZnS(Zn-CISeS)核壳结构量子点。
其中，CISeS量子点合成方法为：
利用化学溶液法，在50mL三颈烧瓶中加入并混合1mmol碘化亚铜、1mmol醋酸铟，5mL十二硫醇DDT和1mL油胺OLA。随后将三颈烧瓶加热到90摄氏度并抽真空除气30分钟。升温至140摄氏度并保持15分钟，等待前驱体完全溶解。同一时间开始制备浓度为2M的Se源前驱体：即在氮气氛围下混合2mmol的Se粉，1.5mLOLA和0.5mLDDT。将三颈烧瓶升温至210摄氏度并逐滴加入配置好的Se源。将温度控制在210摄氏度并保持10分钟以进行量子点成核。随后将三颈烧瓶很快地加热到235摄氏度并保持20分钟。然后用冷水将反应淬灭停止。向合成好的量子点中加入乙醇并离心纯化，最后重溶解在甲苯溶剂并储存在-10摄氏度冰箱中备用。
Zn(Cd)-CISeS核壳结构量子点合成的方法为利用阳离子置换法。预先制备好浓度为0.2M的油酸锌(镉)(Zn，Cd-Oleate)溶液，即将1mmol醋酸锌/氧化镉溶解在1mL油酸和4mLODE中，随后加入到50mL三颈烧瓶。加热三颈烧瓶到特定反应温度，如50、100、150摄氏度，注入4mL0.2M的Zn-Oleate溶液并保持反应10分钟。制备Cd-CISeS核壳结构量子点方法为：取5mLCISeS量子点原液纯化并溶于5MlODE，随后加入到50mL三颈烧瓶中。加热三颈烧瓶到65摄氏度，注入4mL0.2M的Cd-Oleate溶液并保持反应5分钟。反应时间到了后用冷水淬灭停止反应。向合成好的核壳结构量子点中加入乙醇并离心纯化，最后重溶解在甲苯溶剂并储存在-10摄氏度冰箱中备用。
二氧化钛介孔膜制备，将FTO导电玻璃分别放置在丙酮，乙醇和去离子水中超声15分钟并用氮气枪吹干。随后通过设定旋涂仪，在转速为6000rpm，时间为30秒的参数下，使用Ti-Nanoxide BL/SC溶液，在清洁的FTO上涂上一层致密的二氧化钛阻挡层。将旋涂后的样品放置在马费炉饼加热到500摄氏度保持30分钟，随后自然冷却到室温。之后在TiO2BL/FTO样品表面通过胶带刮涂法Tape-casting刮涂上二氧化钛介孔膜：先使用二氧化钛浆料18NR-T刮涂一层二氧化钛透明层，等待12分钟使浆料完全舒展，然后将样品放置在120摄氏度热盘上保持6分钟以干燥样品。随后再在这一二氧化钛透明层上再次利用胶带刮涂法刮涂上二氧化钛散射层浆料18NR-AO并重复舒展和干燥过程。最后，将刮涂好的样品放在马费炉中并加热到500摄氏度保持30分钟，然后自然冷却到室温得到二氧化钛介孔膜。
利用近红外环保型壳量子点制备及光电化学制氢装置作为富氢装置的情况下，制备量子点染料敏化光阳极以及进行光电化学电池组装，方法为利用电泳沉积(Electrophoretic deposition,EPD)将所制备的CISeS量子点及Zn-CISeS，Cd-CISeS核壳结构量子点沉积到二氧化钛介孔膜中，将一对二氧化钛介孔膜电极垂直插入量子点溶液中，控制其距离为1cm并加上200V电压，沉积时间根据量子点类型不同而改变，即沉积CISeS量子点及Zn-CISeS，Cd-CISeS核壳结构量子点的时间分别为60分钟、20分钟和15分钟。在沉积到一半时间及结束时，将量子点染料敏化光电极取出并用甲苯溶液冲洗以除去吸附在表面的多余量子点。随后，利用连续离子层沉积法在量子点光阳极表面沉积2层ZnS保护层防止光腐蚀。以下为沉积1层ZnS的步骤：将沉积好的量子点光阳极浸入浓度为0.1M的醋酸锌-甲醇溶液中保持1分钟，然后浸入浓度为0.1M的硫化钠-甲醇水溶液中保持1分钟。在每次浸完1分钟取出来的时候，用对应的溶剂进行清洗并用氮气枪吹干。在连续离子层沉积完成后，将量子点光阳极用环氧树脂进行封装并留出一定的有效面积，通常大于0.1平方厘米进行测试。最后，将制备得到的量子点染料敏化光阳极与Pt对电极，Ag/AgCl参比电极一起组装为量子点光电化学电池。
所述富氢装置为近红外环保型巨型壳量子点制备及光电化学制氢装置，制备量子点染料敏化光阳极以及进行光电化学电池组装，方法为利用丙酮、乙醇和去离子水将FTO导电玻璃超声清洗并用氮气枪吹干。然后在转速为6000rpm时间为30秒的参数下，在清洁的FTO上旋涂一层致密的二氧化钛阻挡层(Ti-Nanoxide BL/SC溶液)。将旋涂后的样品加热到500摄氏度保持30分钟，随后自然冷却到室温。之后在TiO2BL/FTO样品表面通过胶带刮涂法Tape-casting刮涂上二氧化钛介孔膜：先使用二氧化钛浆料18NR-T刮涂一层二氧化钛透明层，等待12分钟使浆料完全舒展，然后将样品放置在120摄氏度热盘上保持6分钟以干燥样品。随后再在这一二氧化钛透明层上再次利用胶带刮涂法刮涂上二氧化钛散射层浆料18NR-AO并重复舒展和干燥过程。最后，将刮涂好的样品放在马费炉中并加热到500摄氏度保持30分钟，然后自然冷却到室温得到二氧化钛介孔膜。利用电泳沉积(Electrophoreticdeposition,EPD)将所制备的巨型CISeS量子点沉积到二氧化钛介孔膜中，将一对二氧化钛介孔膜电极垂直插入量子点溶液中，控制其距离为1cm并加上50V电压，沉积时间为60分钟。在沉积到一半时间及结束时，将量子点染料敏化光电极取出并用甲苯溶液冲洗以除去吸附在表面的多余量子点。随后，将量子点敏化光电极置于十六烷基三甲基溴化铵CTAB/甲醇溶液中(10mg/ml)进行配体置换并在180摄氏度真空条件下进行退火处理。随后，利用连续离子层沉积法在量子点光阳极表面沉积2层ZnS保护层防止光腐蚀。在连续离子层沉积完成后，将量子点光阳极用环氧树脂进行封装并留出一定的有效面积，通常大于0.1平方厘米进行测试。最后，将制备得到的量子点染料敏化光阳极与Pt对电极，Ag/AgCl参比电极一起组装为量子点光电化学电池。
富氢装置为近红外金字塔形核壳量子点制备及光电化学制氢装置，制备量子点染料敏化光阳极以及进行光电化学电池组装，方法为利用电泳沉积(Electrophoreticdeposition,EPD)将所制备的巨型CuInSexS2-x(CISeS)/CdSeS/CdS核壳结构量子点沉积到二氧化钛介孔膜中，将一对二氧化钛介孔膜电极垂直插入量子点溶液中并加上50V电压，沉积时间为30分钟。在沉积到一半时间及结束时，将量子点染料敏化光电极取出并用甲苯溶液冲洗以除去吸附在表面的多余量子点。随后，将两个电极交换正负极并加上75V电压，沉积90分钟；将量子点敏化光电极置于十六烷基三甲基溴化铵CTAB/甲醇溶液中(10mg/ml)保持1分钟进行配体置换并用甲醇溶液冲洗，重复两次置换步骤。随后，利用连续离子层沉积法在量子点光阳极表面沉积2层ZnS保护层防止光腐蚀。在连续离子层沉积完成后，将量子点光阳极用环氧树脂进行封装并留出一定的有效面积，通常大于0.15平方厘米进行测试。最后，将制备得到的量子点染料敏化光阳极与Pt对电极，Ag/AgCl参比电极一起组装为量子点光电化学电池。进一步组装量子点太阳能电池：将制备好的量子点染料敏华光电极置于温度为35摄氏度，浓度为0.01M的正硅酸乙酯/乙醇溶液中，保持2小时以实现光电极表面硅包覆，通过在体积比为1：1的水/甲醇溶液中混合1M的Na2S，1M的S和0.1MNaOH来制备多硫电解液。进一步制备Cu2S对电极，即将黄铜片置于温度为70摄氏度的稀盐酸30％中保持10分钟，随后将处理后的样品浸入多硫电解液以产生Cu2S。最后利用厚度为25微米的塑料垫片将Cu2S对电极何量子点染料敏化光阳极叠在一起组装为量子点太阳能电池。
本实施例设备工艺科学严谨，是世界上唯一将量子技术与化学制氢、物理制氢结合为一体的智能设备，做工精细，全部采用304不锈钢制作，出水标准达到小分子、弱碱、矿物质和负电位以及富氢的特点，安装方便，只要将进水口和出水口两两相连，接通电源即可操作，每年只要维护和保养一次即可。由于本设备产出的水对禽畜的消化呼吸系统的病毒、细菌有很好的抑制作用，能大大降低用药量，为养殖户节约大笔开支，同时能提高养殖绿色，更多更好的为社会输出绿色无公害肉类、蛋禽，让更多的人身体健康。
虽然本发明已经参考特定的说明性实施例进行了描述，但是不会受到这些实施例的限定而仅仅受到附加权利要求的限定。本领域技术人员应当理解可以在不偏离本发明的保护范围和精神的情况下对本发明的实施例能够进行改动和修改。

Claims (10)

1.一种基于制氢和量子方法的水处理设备，其特征在于包括：
过滤装置，用于过滤地下水中的泥沙、细菌、微生物；
富氢装置，采用近红外核可量子点进行化学制氢和物理制氢的结合制氢，使得水中氢含量保持在1200ppb以上；
量子水处理装置：用于形成量子水阻止或延长退化过程。
2.根据权利要求1所述的一种基于制氢和量子方法的水处理设备，其特征在于：所述富氢装置采用半导体光阳极、对电极、参比电极以及电解液构成，其中采用宽禁带半导体或者与所述量子水处理设备配合，采用胶体量子点。
3.根据权利要求1所述的一种基于制氢和量子方法的水处理设备，其特征在于：富氢装置为近红外环保型壳量子点制备及光电化学制氢装置，所使用的近红外环保型量子点为CuInS2、CuInSe2和CuInSexS2-x(CISeS)。
4.根据权利要求3所述的一种基于制氢和量子方法的水处理设备，其特征在于：所述富氢装置合成近红外环保型胶体CISeS量子点及CISeS/ZnS(Zn-CISeS)核壳结构量子点。
5.根据权利要求4所述的一种基于制氢和量子方法的水处理设备，其特征在于：所述CISeS量子点合成方法为：
利用化学溶液法，在50mL三颈烧瓶中加入并混合1mmol碘化亚铜、1mmol醋酸铟，5mL十二硫醇DDT和1mL油胺OLA。随后将三颈烧瓶加热到90摄氏度并抽真空除气30分钟。升温至140摄氏度并保持15分钟，等待前驱体完全溶解。同一时间开始制备浓度为2M的Se源前驱体：即在氮气氛围下混合2mmol的Se粉，1.5mLOLA和0.5mLDDT。将三颈烧瓶升温至210摄氏度并逐滴加入配置好的Se源，将温度控制在210摄氏度并保持10分钟以进行量子点成核，随后将三颈烧瓶很快地加热到235摄氏度并保持20分钟，然后用冷水将反应淬灭停止。向合成好的量子点中加入乙醇并离心纯化，最后重溶解在甲苯溶剂并储存在-10摄氏度冰箱中备用。
6.根据权利要求4所述的一种基于制氢和量子方法的水处理设备，其特征在于：所述Zn(Cd)-CISeS核壳结构量子点合成的方法为利用阳离子置换法。预先制备好浓度为0.2M的油酸锌(镉)(Zn，Cd-Oleate)溶液，即将1mmol醋酸锌/氧化镉溶解在1mL油酸和4mLODE中，随后加入到50mL三颈烧瓶，加热三颈烧瓶到特定反应温度，注入4mL0.2M的Zn-Oleate溶液并保持反应10分钟，制备Cd-CISeS核壳结构量子点方法为：取5mLCISeS量子点原液纯化并溶于5MlODE，随后加入到50mL三颈烧瓶中，加热三颈烧瓶到65摄氏度，注入4mL0.2M的Cd-Oleate溶液并保持反应5分钟，反应时间到了后用冷水淬灭停止反应。向合成好的核壳结构量子点中加入乙醇并离心纯化，最后重溶解在甲苯溶剂并储存在-10摄氏度冰箱中备用。
7.根据权利要求4所述的一种基于制氢和量子方法的水处理设备，其特征在于：还包括二氧化钛介孔膜制备，将FTO导电玻璃分别放置在丙酮，乙醇和去离子水中超声15分钟并用氮气枪吹干。随后通过设定旋涂仪，在转速为6000rpm，时间为30秒的参数下，使用Ti-Nanoxide BL/SC溶液，在清洁的FTO上涂上一层致密的二氧化钛阻挡层。将旋涂后的样品放置在马费炉饼加热到500摄氏度保持30分钟，随后自然冷却到室温，之后在TiO2 BL/FTO样品表面通过胶带刮涂法Tape-casting刮涂上二氧化钛介孔膜：先使用二氧化钛浆料18NR-T刮涂一层二氧化钛透明层，等待12分钟使浆料完全舒展，然后将样品放置在120摄氏度热盘上保持6分钟以干燥样品，随后再在这一二氧化钛透明层上再次利用胶带刮涂法刮涂上二氧化钛散射层浆料18NR-AO并重复舒展和干燥过程，最后，将刮涂好的样品放在马费炉中并加热到500摄氏度保持30分钟，然后自然冷却到室温得到二氧化钛介孔膜。
8.根据权利要求3所述的一种基于制氢和量子方法的水处理设备，其特征在于：利用近红外环保型壳量子点制备及光电化学制氢装置作为富氢装置的情况下，制备量子点染料敏化光阳极以及进行光电化学电池组装，方法为利用电泳沉积(Electrophoreticdeposition,EPD)将所制备的CISeS量子点及Zn-CISeS，Cd-CISeS核壳结构量子点沉积到二氧化钛介孔膜中，将一对二氧化钛介孔膜电极垂直插入量子点溶液中，控制其距离为1cm并加上200V电压，沉积时间根据量子点类型不同而改变，即沉积CISeS量子点及Zn-CISeS，Cd-CISeS核壳结构量子点的时间分别为60分钟、20分钟和15分钟，在沉积到一半时间及结束时，将量子点染料敏化光电极取出并用甲苯溶液冲洗以除去吸附在表面的多余量子点，随后，利用连续离子层沉积法在量子点光阳极表面沉积2层ZnS保护层防止光腐蚀。以下为沉积1层ZnS的步骤：将沉积好的量子点光阳极浸入浓度为0.1M的醋酸锌-甲醇溶液中保持1分钟，然后浸入浓度为0.1M的硫化钠-甲醇水溶液中保持1分钟。在每次浸完1分钟取出来的时候，用对应的溶剂进行清洗并用氮气枪吹干。在连续离子层沉积完成后，将量子点光阳极用环氧树脂进行封装并留出一定的有效面积，通常大于0.1平方厘米进行测试，最后，将制备得到的量子点染料敏化光阳极与Pt对电极，Ag/AgCl参比电极一起组装为量子点光电化学电池。
9.根据权利要求2所述的一种基于制氢和量子方法的水处理设备，其特征在于：所述富氢装置为近红外环保型巨型壳量子点制备及光电化学制氢装置，制备量子点染料敏化光阳极以及进行光电化学电池组装，方法为利用丙酮、乙醇和去离子水将FTO导电玻璃超声清洗并用氮气枪吹干。然后在转速为6000rpm时间为30秒的参数下，在清洁的FTO上旋涂一层致密的二氧化钛阻挡层(Ti-Nanoxide BL/SC溶液)，将旋涂后的样品加热到500摄氏度保持30分钟，随后自然冷却到室温。之后在TiO2 BL/FTO样品表面通过胶带刮涂法Tape-casting刮涂上二氧化钛介孔膜：先使用二氧化钛浆料18NR-T刮涂一层二氧化钛透明层，等待12分钟使浆料完全舒展，然后将样品放置在120摄氏度热盘上保持6分钟以干燥样品，随后再在这一二氧化钛透明层上再次利用胶带刮涂法刮涂上二氧化钛散射层浆料18NR-AO并重复舒展和干燥过程。最后，将刮涂好的样品放在马费炉中并加热到500摄氏度保持30分钟，然后自然冷却到室温得到二氧化钛介孔膜。利用电泳沉积(Electrophoretic deposition,EPD)将所制备的巨型CISeS量子点沉积到二氧化钛介孔膜中，将一对二氧化钛介孔膜电极垂直插入量子点溶液中，控制其距离为1cm并加上50V电压，沉积时间为60分钟，在沉积到一半时间及结束时，将量子点染料敏化光电极取出并用甲苯溶液冲洗以除去吸附在表面的多余量子点，随后，将量子点敏化光电极置于十六烷基三甲基溴化铵CTAB/甲醇溶液中进行配体置换并在180摄氏度真空条件下进行退火处理，随后，利用连续离子层沉积法在量子点光阳极表面沉积2层ZnS保护层防止光腐蚀，在连续离子层沉积完成后，将量子点光阳极用环氧树脂进行封装并留出一定的有效面积，通常大于0.1平方厘米进行测试，最后，将制备得到的量子点染料敏化光阳极与Pt对电极，Ag/AgCl参比电极一起组装为量子点光电化学电池。
10.根据权利要求2所述的一种基于制氢和量子方法的水处理设备，其特征在于：所述富氢装置为近红外金字塔形核壳量子点制备及光电化学制氢装置，制备量子点染料敏化光阳极以及进行光电化学电池组装，方法为利用电泳沉积(Electrophoretic deposition,EPD)将所制备的巨型CuInSexS2-x(CISeS)/CdSeS/CdS核壳结构量子点沉积到二氧化钛介孔膜中，将一对二氧化钛介孔膜电极垂直插入量子点溶液中并加上50V电压，沉积时间为30分钟，在沉积到一半时间及结束时，将量子点染料敏化光电极取出并用甲苯溶液冲洗以除去吸附在表面的多余量子点，随后，将两个电极交换正负极并加上75V电压，沉积90分钟；将量子点敏化光电极置于十六烷基三甲基溴化铵CTAB/甲醇溶液中保持1分钟进行配体置换并用甲醇溶液冲洗，重复两次置换步骤，随后，利用连续离子层沉积法在量子点光阳极表面沉积2层ZnS保护层防止光腐蚀。在连续离子层沉积完成后，将量子点光阳极用环氧树脂进行封装并留出一定的有效面积，通常大于0.15平方厘米进行测试，最后，将制备得到的量子点染料敏化光阳极与Pt对电极，Ag/AgCl参比电极一起组装为量子点光电化学电池。进一步组装量子点太阳能电池：将制备好的量子点染料敏华光电极置于温度为35摄氏度，浓度为0.01M的正硅酸乙酯/乙醇溶液中，保持2小时以实现光电极表面硅包覆，通过在体积比为1：1的水/甲醇溶液中混合1M的Na2S，1M的S和0.1MNaOH来制备多硫电解液，进一步制备Cu2S对电极，即将黄铜片置于温度为70摄氏度的稀盐酸30％中保持10分钟，随后将处理后的样品浸入多硫电解液以产生Cu2S，最后利用厚度为25微米的塑料垫片将Cu2S对电极何量子点染料敏化光阳极叠在一起组装为量子点太阳能电池。
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