CN111233074B - 一种光催化纤维污水处理手持杆及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光催化纤维污水处理手持杆，通过光催化纤维净化处理污水，该手持杆包括框体，设置于框体内的若干缠绕杆，以及依次绕过若干缠绕杆的至少一根光催化纤维，所述框体内设置有紫外灯；缠绕杆的两端分别与两背板抵触，若干缠绕杆分两行设置，至少一行缠绕杆能够沿滑槽移动；光催化纤维为皮芯结构，其芯层至少包括弹性材质组分，其皮层至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒，光催化纤维绕过若干缠绕杆，并且光催化纤维由一行缠绕杆向另一行缠绕杆往复交错绕行。本发明通过框体内部设置的光催化纤维处理污水，能够通过手持对小范围内水源进行处理。

Description

一种光催化纤维污水处理手持杆及其使用方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种光催化纤维污水处理手持杆及其使用方法。

背景技术

污水处理为使污水达到特定排放标准，或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。随着水资源的日益短缺和水污染逐渐加剧，污水处理成为目前水资源保护的一种重要方式。

光催化剂是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质。光催化剂是将光能转换成为化学反应的能量，产生催化作用，使周围水分子及氧气激发成极具氧化力的羟基自由基和超氧离子自由基，其能够分解对人体和环境有害的有机物质和部分无机物质，加速反应，不造成资源浪费，且不形成新污染产物。

催化反应的过程为反应物在催化剂周围发生反应，同时外围的反应物不断向催化剂扩散(因为此处反应物不断被消耗而浓度降低)，生成物则不断向外围扩散，即该过程包括七个步骤：①原料分子自主气流中向催化剂扩散；②接近催化剂的原料分子向微孔内表面扩散；③靠近催化剂表面的原料分子被催化剂吸附；④被吸附的分子在催化剂的作用下进行化学反应；⑤生成的产品分子从催化剂上脱附下来；⑥脱附下来的产品分子从微孔内向外扩散；⑦产品分子从催化剂外表面再扩散到主气流中，然后离开反应器。

目前，由于光催化剂的无污染、可持续性，大量实践操作中将其运用在污水处理领域，但主要集中于污水厂大型处理设备中，不利于手持方便地对小区域内水源进行处理。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种光催化纤维污水处理手持杆及其使用方法，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种光催化纤维污水处理手持杆，通过光催化纤维净化处理污水，该手持杆包括框体，设置于所述框体内的若干缠绕杆，以及依次绕过若干所述缠绕杆的至少一根光催化纤维，

所述框体上设置有手持部，所述框体内设置有紫外灯，所述框体还包括相对设置的两背板，以及连接两所述背板的连接杆，所述背板上设置有滑槽；

所述缠绕杆的两端分别与两所述背板抵触，若干所述缠绕杆分两行设置，至少一行所述缠绕杆能够沿所述滑槽移动；

所述光催化纤维为皮芯结构，其芯层至少包括弹性材质组分，其皮层至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒，所述光催化纤维绕过若干所述缠绕杆，并且所述光催化纤维由一行所述缠绕杆向另一行所述缠绕杆往复交错绕行。

优选地，所述缠绕杆上设置有环绕所述缠绕杆的若干导向槽，若干所述导向槽沿所述缠绕杆的长度方向排列，所述光催化纤维设置于所述导向槽内。

优选地，若干所述缠绕杆沿两相互平行的直线排布。

优选地，两行所述缠绕杆在纵向上交错排布。

优选地，位于同一行的所述缠绕杆同步移动。

优选地，所述滑槽内设置有至少一滑块，所述滑块连接有一底板，一行所述缠绕杆与对应所述底板固定连接，另一行所述缠绕杆与至少一所述背板固定。

优选地，靠近所述手持部的所述底板连接有拉绳，所述拉绳的另一端连接有转轴,所述转轴的一端穿出所述手持部,并连接有拨动盘。

优选地，所述光催化纤维的直径为5-10mm。

优选地，两所述背板分别为一固定背板和一活动背板，所述连接杆与所述固定背板固定，并与所述活动背板卡扣连接。

优选地，所述滑槽包括设置于所述活动背板上的第一滑槽，所述滑块包括设置于所述第一滑槽内的第一滑块，所述底板包括与所述第一滑块固定连接的第一底板，一行所述缠绕杆与所述第一底板固定连接，另一行所述缠绕杆位于所述第一底板的下方，并且其一端与所述活动背板固定。

优选地，所述滑槽还包括设置于所述固定背板上的第二滑槽，所述滑块包括设置于所述第二滑槽内的第二滑块，所述底板包括与所述第二滑块固定连接的第二底板，所述第二底板上设置有与对应所述缠绕杆一一对应的第一凹槽。

优选地，所述固定背板上设置有与对应所述缠绕杆一一对应的第二凹槽。

优选地，所述背板上设置有若干通孔。

优选地，所述导向槽内设置有若干凸点。

本发明还提供了一种光催化纤维污水处理手持杆的使用方法，包括以下步骤：

对所述光催化纤维预先拉伸，使皮层形成沿所述光催化纤维长度方向的表皮延展形变，然后松弛对所述光催化纤维的拉伸，使皮层在收缩过程中形成皮层外表面的褶皱结构；

调整两行所述缠绕杆的行间距至适当距离；

将所述光催化纤维由一行所述缠绕杆向另一行所述缠绕杆往复交错绕行，并将所述光催化纤维的两端固定；

握持所述手持部将所述框体及其内部的光催化纤维置于水中，启动紫外灯；

定时或根据污水处理情况，调整两行所述缠绕杆的行间距以对所述光催化纤维拉伸和收缩，使皮层外表面的褶皱结构产生预定程度的展平或皱缩。

优选地，所述适当距离为使得所述光催化纤维绕行后处于非拉伸状态的距离。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过框体内部设置的光催化纤维处理污水，能够通过手持对小范围内水源进行处理，同时能够通过对光催化纤维的拉伸，使其皮层外表面形成延展形变暴露更多催化面积，不断新暴露出来的皮层外表面避免污物或反应物覆盖光催化纤维表面造成的催化反应放缓或中止的现象，并且通过控制暴露的催化面积也能够在一定程度上控制催化反应进程。

(2)本发明通过皮芯结构光催化纤维，并且芯层具有弹性，而皮层具有延展性，通过对光催化纤维预拉伸,使其皮层塑性形变，芯层恢复后带动皮层外表面产生多层褶皱,褶皱之间部分叠合，使用时，通过控制光催化纤维拉伸，使其褶皱叠合部分展开暴露，从而在一定程度上控制催化反应进程。

(3)本发明通过光催化纤维依次绕过两行缠绕杆，并上下交错绕行，实现对光催化纤维分段拉伸，均匀拉伸程度，控制暴露面积，并进一步通过导向槽，防止光催化纤维聚集造成裸露催化面积减小，以及进一步通过导向槽内的凸点，增加与光催化纤维的摩擦，减小光催化纤维的位移，提高分段拉伸效果。

(4)本发明通过拉绳拉动实现对光催化纤维的拉伸，并且通过转轴进行绕卷，单手在握持手持部的同时可以拨动拨动盘，实现对光催化纤维拉伸的控制，操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的部分立体放大示意图；

图3为本发明的另一部分立体放大示意图；

图4为本发明的手柄部的透视放大示意图；

图5为本发明的光催化纤维依次绕过缠绕杆的主视结构示意图；

图6为本发明的经预拉伸后的光催化纤维的剖视放大示意图。

具体地，100-框体，110-手持部，111-拉绳通道，112-卷绳空间，120-固定背板，121-第二滑槽，122-第二滑块，123-第二底板，124-第一凹槽，130-活动背板，131-扣槽，132-第一滑槽，133-第一滑块，134-第一底板，140-连接杆，141-卡块，150-通孔；

200-缠绕杆，210-导向槽；

300-光催化纤维，310-芯层，320-皮层；

400-拉绳，410-转轴，420-拨动盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了光催化纤维污水处理手持杆的立体结构示意图。

如图1所示，一种光催化纤维污水处理手持杆，通过光催化纤维300净化处理污水，该手持杆包括框体100，设置于框体100内的若干缠绕杆200，以及依次绕过若干缠绕杆200的至少一根光催化纤维300，通过框体100内部设置的光催化纤维300处理污水，能够通过手持对小范围内水源进行处理，同时能够通过对光催化纤维300的拉伸，使其皮层外表面形成延展形变暴露更多催化面积，不断新暴露出来的皮层外表面避免污物或反应物覆盖光催化纤维300表面造成的催化反应放缓或中止的现象，并且通过控制暴露的催化面积也能够在一定程度上控制催化反应进程。

缠绕杆200的两端分别与框体100两侧抵触(具体地，即与两背板抵触)，若干缠绕杆200分两行设置，至少一行缠绕杆200能够沿滑槽移动，通过光催化纤维300依次绕过两行缠绕杆200，并上下交错绕行，实现对光催化纤维300分段拉伸，均匀拉伸程度，控制暴露面积。

图2示出了光催化纤维污水处理手持杆的部分立体放大示意图；

图3示出了光催化纤维污水处理手持杆的另一部分立体放大示意图。

框体100上设置有手持部110，手持部110上可以设置有防滑条。框体100还包括相对设置的两背板，以及连接两背板的连接杆140，背板上设置有滑槽。

根据本发明的一优选实施例，若干缠绕杆200沿两相互平行的直线排布。

根据本发明的一优选实施例，两行缠绕杆200在纵向上交错排布。

根据本发明的一优选实施例，位于同一行的缠绕杆200同步移动。

根据本发明的一优选实施例，滑槽内设置有至少一滑块，滑块连接有一底板，一行缠绕杆200与对应底板固定连接，另一行缠绕杆200与至少一背板固定。

具体地，两背板分别为一固定背板120(如图2所示)和一活动背板130(如图3所示)，连接杆140与固定背板120固定，并与活动背板130卡扣连接(如图1所示)，具体地，连接杆140的自由端设置有卡块141，活动背板130设置有与卡块141相适应的扣槽131，从而便捷地将两背板分离，以方便将光催化纤维依次绕过若干所述缠绕并固定，以及对光催化纤维进行更换。

如图2所示，滑槽包括设置于活动背板130上的第一滑槽132，滑块包括设置于第一滑槽132内的第一滑块133，底板包括与第一滑块133固定连接的第一底板134，一行缠绕杆200与第一底板134固定连接，本实施例中采用沿第一底板134的长度方向均匀排布的三根缠绕杆200，其中，缠绕杆200的一端与第一底板134固定，另一端能够抵触固定背板120。另一行缠绕杆200位于第一底板134的下方，并且其一端与活动背板130固定，另一端能够抵触固定背板120，本实施例中采用沿第一底板134的长度方向均匀排布的四根缠绕杆200，并且，该行缠绕杆200与位于其上方的缠绕杆200间隔排布。

根据本发明的一优选实施例，缠绕杆200上设置有环绕缠绕杆的若干导向槽210，若干导向槽210沿缠绕杆200的长度方向排列，光催化纤维300设置于导向槽210内(图中位示出)，以防止光催化纤维300聚集造成裸露催化面积减小。进一步地，导向槽210内设置有若干凸点，以增加与光催化纤维300的摩擦，减小光催化纤维的位移，提高分段拉伸效果。

如图3所示，滑槽还包括设置于固定背板120上的第二滑槽121，滑块包括设置于第二滑槽121内的第二滑块122，底板包括与第二滑块122固定连接的第二底板123，固定在第一底板134上的缠绕杆200的另一端能够抵触在第二背板123上。进一步地，第二底板123上设置有与对应缠绕杆200一一对应的第一凹槽124，用以对缠绕杆200的另一端进行限位，以确保第二底板123与第一底板134同步移动，以及对缠绕杆200的另一端提供支撑，以减小缠绕杆200的形变。进一步地，固定背板120上设置有与对应缠绕杆200一一对应的第二凹槽(图中未示出)，用以对位于第一底板134下方的缠绕杆200的另一端进行限位，以对相应缠绕杆200的另一端提供支撑，进而减小缠绕杆200的形变，延长该手持杆的使用寿命。

根据本发明的一优选实施例，背板上设置有若干通孔150，用以增加污水在框体100内的流通性，提高处理效果。

图4示出了光催化纤维污水处理手持杆中手柄部的透视放大示意图，其中，拉绳400未示出。

根据本发明的一优选实施例，如图4所示，靠近手持部110的底板连接有拉绳400(如图2、图3所示)，手持部110内部设置有卷绳空间112，并设置有连通该卷绳空间112与外部的拉绳通道111，拉绳通道111优选沿手持部110的长度方向设置。卷绳空间112内设置有转轴410，拉绳400的另一端连接有该转轴410,转轴410的一端穿出手持部110,并连接有拨动盘420，以方便单手在握持手持部的同时可以拨动拨动盘，实现对光催化纤维拉伸的控制，操作简单。

图5示出了光催化纤维污水处理手持杆中光催化纤维依次绕过缠绕杆的主视结构示意图；图6示出了光催化纤维污水处理手持杆中经预拉伸后的光催化纤维的剖视放大示意图。

根据本发明的一优选实施例，如图6所示，光催化纤维300为皮芯结构，其芯层310至少包括弹性材质组分，其皮层320至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒。具体可采用，芯层弹性材质为氨纶材质，皮层成纤高聚物为涤纶材质，当然不限于此。优选地，光催化纤维300的直径为5-10mm，进一步地，光催化纤维300的皮芯结构径向比例为0.5-1：2：0.5-1，以产生较好的褶皱结构(可以理解的是，该直径以及径向比例为光催化纤维300预拉伸前数据，即未产生延展形变)。在制造过程中，涤纶纤维喷丝液中预先参入纳米二氧化钛颗粒，喷丝时不进行拉伸定形，即使得其内部保持较多的不与纤维长度方向一致的短纤维，使其保持较好的易延展性，使得后续预拉伸容易产生褶皱结构。当然，光催化纤维的横截面可以是圆形，也可以是其他扁片结构，以获得更大的比表面积。通过皮芯结构光催化纤维，并且芯层具有弹性，而皮层具有延展性，通过对光催化纤维预拉伸,使其皮层塑性形变，芯层恢复后带动皮层外表面产生多层褶皱,褶皱之间部分叠合，使用时，通过控制光催化纤维拉伸，使其褶皱叠合部分展开暴露，从而在一定程度上控制催化反应进程。

为更好地响应二氧化钛，框体100内设置有紫外灯(图中未示出)，用于照射光催化纤维，其波长范围为250-380nm。

根据本发明的一优选实施例，如图5所示，光催化纤维300绕过若干缠绕杆200，并且光催化纤维300由一行缠绕杆200向另一行缠绕杆200往复交错绕行。具体在本实施例中，第一底板134上由左至右依次设置了缠绕杆A1、缠绕杆A2和缠绕杆A3，第一底板134下方由左至右依次设置了缠绕杆B1、缠绕杆B2、缠绕杆B3和缠绕杆B4，光催化纤维300依次绕过缠绕杆B1、缠绕杆A1、缠绕杆B2、缠绕杆A2、缠绕杆B3、缠绕杆A3、缠绕杆B4，再由缠绕杆B4沿上述轨迹反向绕行，绕行圈数可根据需求设置，光催化纤维300的两端可与对应的缠绕杆200固定。

本发明还提供了一种光催化纤维污水处理手持杆的使用方法，包括以下步骤：

对光催化纤维300预先拉伸，使皮层形成沿所述光催化纤维长度方向的表皮延展形变，然后松弛对所述光催化纤维的拉伸，使皮层在收缩过程中形成皮层外表面的褶皱结构，也即使其皮层塑性形变，芯层恢复后带动皮层外表面产生多层褶皱,褶皱之间部分叠合；

调整两行缠绕杆200的行间距至适当距离；

将光催化纤维300由一行缠绕杆200向另一行缠绕杆200往复交错绕行，并将光催化纤维300的两端固定；

握持所述手持部将所述框体及其内部的光催化纤维置于水中，启动紫外灯；

定时或根据污水处理情况，调整两行缠绕杆200的行间距以对光催化纤维300拉伸和收缩，使皮层外表面的褶皱结构产生预定程度的展平或皱缩。

根据本发明的一优选实施例，适当距离为使得光催化纤维300绕行后处于非拉伸状态的距离。

综上所述，本发明通过框体内部设置的光催化纤维处理污水，能够通过手持对小范围内水源进行处理，同时能够通过对光催化纤维的拉伸，使其暴露更多催化面积，避免污物或反应物覆盖光催化纤维表面造成的催化反应中止的现象，并且通过控制暴露的催化面积也能够在一定程度上控制催化反应进程。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种光催化纤维污水处理手持杆，通过光催化纤维净化处理污水，其特征在于，该手持杆包括框体，设置于所述框体内的若干缠绕杆，以及依次绕过若干所述缠绕杆的至少一根光催化纤维，所述框体上设置有手持部，所述框体内设置有紫外灯，所述框体还包括相对设置的两背板，以及连接两所述背板的连接杆，所述背板上设置有滑槽；

所述缠绕杆的两端分别与两所述背板抵触，若干所述缠绕杆分两行设置，至少一行所述缠绕杆能够沿所述滑槽移动；所述滑槽内设置有至少一滑块，所述滑块连接有一底板，一行所述缠绕杆与对应所述底板固定连接，另一行所述缠绕杆与至少一所述背板固定；

所述光催化纤维为皮芯结构，其芯层至少包括弹性材质组分，其皮层至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒，所述光催化纤维绕过若干所述缠绕杆，并且所述光催化纤维由一行所述缠绕杆向另一行所述缠绕杆往复交错绕行；

其中，所述缠绕杆上设置有环绕所述缠绕杆的若干导向槽，若干所述导向槽沿所述缠绕杆的长度方向排列，所述光催化纤维设置于所述导向槽内；若干所述缠绕杆沿两相互平行的直线排布；两行所述缠绕杆在纵向上交错排布。

2.根据权利要求1所述的光催化纤维污水处理手持杆，其特征在于，位于同一行的所述缠绕杆同步移动。

3.根据权利要求1所述的光催化纤维污水处理手持杆，其特征在于，靠近所述手持部的所述底板连接有拉绳，所述拉绳的另一端连接有转轴,所述转轴的一端穿出所述手持部,并连接有拨动盘。

4.根据权利要求1所述的光催化纤维污水处理手持杆，其特征在于，所述光催化纤维的直径为5-10mm。

5.根据权利要求1-4中任一所述的光催化纤维污水处理手持杆的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：对所述光催化纤维预先拉伸，使皮层形成沿所述光催化纤维长度方向的表皮延展形变，然后松弛对所述光催化纤维的拉伸，使皮层在收缩过程中形成皮层外表面的褶皱结构；

调整两行所述缠绕杆的行间距至适当距离；

将所述光催化纤维由一行所述缠绕杆向另一行所述缠绕杆往复交错绕行，并将所述光催化纤维的两端固定；

握持所述手持部将所述框体及其内部的光催化纤维置于水中，启动紫外灯；

定时或根据污水处理情况，调整两行所述缠绕杆的行间距以对所述光催化纤维拉伸和收缩，使皮层外表面的褶皱结构产生预定程度的展平或皱缩。

6.根据权利要求5所述的光催化纤维污水处理手持杆的使用方法，其特征在于，所述适当距离为使得所述光催化纤维绕行后处于非拉伸状态的距离。

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