CN111943308A

CN111943308A - 一种表面贴装履带式光催化净污浮床

Info

Publication number: CN111943308A
Application number: CN202010806826.2A
Authority: CN
Inventors: 饶磊; 王沛芳
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2020-08-12
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2020-11-17
Anticipated expiration: 2040-08-12
Also published as: CN111943308B

Abstract

本发明公开了一种表面贴装履带式光催化净污浮床，浮筒（1）平行漂浮于水面（8）上，浮筒（1）通过转轴（4）相互连接，转轴（4）上固定有转筒（9），其中一根转轴（4）与转动装置连接，转动装置固定于一个浮筒（1）上；若干个橡胶毯（3）以履带方式包覆在转筒（9）上，多个陶瓷光催化片（5）阵列式固定于橡胶毯（9）的外表面上，转动装置带动橡胶毯（3）在水面（8）上转动，控制器（7）电连接转动装置。采用履带式结构，使得陶瓷光催化片在水下和水面循环运动，从而实现水面上的光照降解与水面下的对流吸附两个过程的交替进行，可有效的解决光催化材料在水体中因光照不足而导致净化效率低的问题，显著的提高了水质净化效率。

Description

一种表面贴装履带式光催化净污浮床

技术领域

本发明涉及一种表面贴装履带式光催化净污浮床，属于水环境保护净化技术领域。

背景技术

随着我国工业化的飞速发展和农业集约化程度的进一步提高，生活和工农业污水的排放量快速上升，大量污水进入各级河湖水体，造成河湖的污染负荷超过了其环境纳污总量，导致河流湖泊水体水质的全面恶化。特别是工业和农业废水中往往含有高毒性、高浓度、难降解的有机污染物，进入水体后通过生物链的生物富集作用严重威胁居民的身体健康和周边环境的生态安全。因此如何有效处理这类污染物成为现今学者研究工作的重点之一。随着现代化建设进程的不断推进，建设人水和谐水环境成为了增强城市竞争力、提升城市品位、发展经济的一项重要举措。但由于污染物的形成方式及来源不同，水体中溶解或悬浮的污染种类众多、成分复杂、可生化性差，传统的水处理方法如生物降解法、物理吸附法、混凝沉淀法、电解法、一般氧化法等只能有针对性的去除某一类污染物质，而多方法、多道次的串联处理会大幅度提高污水处理成本。

传统的人工浮床技术是通过植物生长过程中从水体中吸收氮、磷等营养物质的特性除去水体中的氮、磷，具有运行成本低、处理效果好、原位修复的优点，但是也存在修复见效慢、时间长、受季节性影响、受污染的植物后续难处理的缺点。同时植物生存环境要求高，难以在高浓度、高毒性的污染物下生存，更无法对这些难降解的有机物进行净化处理。所以如何提升浮床技术的适用范围是该技术面临的难点。

近年来，光催化技术在水环境保护与治理上的应用日益被人们重视，其代表性的纳米TiO₂具有化学稳定性高、耐光腐蚀、难溶于水和无毒性等优点，水体中一些难以降解的化合物在光辐射条件下，可以通过TiO₂的光催化作用降解为H₂O和CO₂，尤其是对水中难降解的有机污染物具有很好的去除效力，因此 TiO₂纳米光催化降解法是一种极具应用前景的水处理新技术。但光催化反应对光照强度要求较高，在光线弱的水下是无法进行有效的净化处理的。

因此如何针对上述问题以及两种技术的优势和不足进行改进耦合，从而取长补短地创造出一种1+1＞2的普适性光催化浮床，以期在我国目前水体复杂的污染状态和环境因素都能得到良好应用，对于我国水质的治理以及浮床和光催化技术的推广应用具有重大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种表面贴装履带式光催化净污浮床，包括若干个浮筒1、若干个橡胶毯3、若干个转轴4、多个陶瓷光催化片5、转动装置、多个转筒9和控制器7，相邻的浮筒1通过转轴4相互连接，转筒9套设于对应的转轴4上，转筒9由转轴4带动转动，其中一根转轴4与转动装置连接，转动装置固定于一个浮筒1上；

若干个橡胶毯3以履带方式包覆在转筒9上，多个陶瓷光催化片5以阵列式固定于橡胶毯9的外表面上，转动装置带动转筒9转动，转筒9带动橡胶毯3转动，控制器7电连接转动装置。

进一步地，所述转动装置包括减速电机11和联轴器12，减速电机11输出轴通过联轴器12与其中一根转轴4固定连接。

进一步地，所述浮筒1为密闭中空结构，其中一个浮筒1上开设有一个电机安装孔和若干个轴承孔，其余浮筒上开设若干个轴承孔，减速电机水平固定于电机安装孔内，所述转轴两端分别转动设置在两侧的浮筒的轴承孔中。

进一步地，所述转筒套设并固定于转轴上，转筒为中空密闭圆筒；转筒的直径尺寸与浮筒的高度尺寸相同，转筒长度是转筒直径的5~8倍。

进一步地，所述陶瓷光催化片为正方形片体，陶瓷光催化片厚度为1~1.5mm，陶瓷光催化片边长为转筒直径的1/4~1/5，陶瓷光催化片材质为碳化硅陶瓷，陶瓷光催化片表面由内向外依次包覆有机硅树脂层和纳米晶二氧化钛膜层。

进一步地，所述橡胶毯为柔性橡胶片首尾相接的环形结构，橡胶毯厚度为1~1.5cm，橡胶毯宽度与转筒长度相同；转筒位于橡胶毯内侧。

进一步地，包括多个压条，压条外形为“T”形，压条将陶瓷光催化片与橡胶毯固定连接。

进一步地，所述表面贴装履带式光催化净污浮床还包括阳能电池板、电压转换器和蓄电池，太阳能电池板和控制器均固定于浮筒上表面，太阳能电池板通过电压转换器电连接蓄电池，蓄电池电连接减速电机和控制器。

本发明所达到的有益效果：

1.本发明采用履带式结构，使得陶瓷光催化片在水下和水面循环运动，从而实现水面上的光照降解与水面下的对流吸附两个过程的交替进行，可有效的解决光催化材料在水体中因光照不足而导致净化效率低的问题，显著的提高了水质净化效率。

2.橡胶毯在转动过程中增加了陶瓷光催化片与水的接触和反应面积，有效的解决了传统浮床在静水处理过程中由于污染物传质效果差而导致的处理效率低的问题，同时橡胶毯在动作过程中增加了空气和水体反应界面的含氧量，提高了光催化效率。

3.本发明外形美观，且具有动态效果，具有较好的景观效果，可适用于城市、农村等各类水体的净化场合。

4.本发明结构简单，陶瓷光催化片拆装方便，并采用太阳能供电，维护方便，制造成本和维护成本低，适合于大批量生产。

附图说明

附图1是本发明的俯视图；

附图2是本发明的A-A剖面图；

附图3是本发明中安装减速电机一侧的浮筒的示意图；

附图4是本发明中陶瓷光催化片安装示意图；

附图中标记含义，1是浮筒；2是太阳能电池板；3是橡胶毯；4是转轴；5是陶瓷光催化片；6是压条；7是控制器；8是水面；9是转筒；10是轴承孔；11是减速电机；12是联轴器。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种表面贴装履带式光催化净污浮床，包括若干个浮筒1、若干个橡胶毯3、若干个转轴4、多个陶瓷光催化片5、转动装置、多个转筒9和控制器7，相邻的浮筒1通过转轴4相互连接，转筒9套设于对应的转轴4上，转筒9由转轴4带动转动，其中一根转轴4与转动装置连接，转动装置固定于一个浮筒1上；

进一步地，所述浮筒1为密闭中空结构，其中一个浮筒1上开设有一个电机安装孔和若干个轴承孔10，其余浮筒1上开设若干个轴承孔10，减速电机11水平固定于电机安装孔内，所述转轴4两端分别转动设置在两侧的浮筒1的轴承孔10中。

进一步地，所述转筒9套设并固定于转轴4上，转筒9为中空密闭圆筒；转筒9的直径尺寸与浮筒1的高度尺寸相同，转筒9长度是转筒9直径的5~8倍。

进一步地，所述陶瓷光催化片5为正方形片体，陶瓷光催化片5厚度为5~10mm，陶瓷光催化片5边长为转筒9直径的1/4~1/5，陶瓷光催化片5材质为碳化硅陶瓷，陶瓷光催化片5表面由内向外依次包覆有机硅树脂层和纳米晶二氧化钛膜层。

进一步地，所述橡胶毯3为柔性橡胶片首尾相接的环形结构，橡胶毯3厚度为1~1.5cm，橡胶毯3宽度与转筒9长度相同；转筒9位于橡胶毯3内侧。

进一步地，包括多个压条6，压条6外形为“T”形，压条6将陶瓷光催化片5与橡胶毯3固定连接。

进一步地，所述表面贴装履带式光催化净污浮床还包括阳能电池板2、电压转换器和蓄电池，太阳能电池板2和控制器7均固定于浮筒1上表面，太阳能电池板2通过电压转换器电连接蓄电池，蓄电池电连接减速电机11和控制器7。

浮筒1平行漂浮于水面8上，浮筒1材质为工程塑料，转筒9材质为工程塑料，太阳能电池板、联轴器、电压转换器、控制器7和减速电机11在本领域中可采用的型号很多本实施例不一一举例。

本发明的工作原理：

浮筒1和转筒9的浮力使得本装置漂浮于水面8上，橡胶毯3的上表面暴露于空气中，下表面浸没于水中。减速电机11驱动转筒9缓慢旋转，转筒9带动橡胶毯3慢速转动，从而使得橡胶毯上安装的陶瓷光催化片5在空气中和水中循环移动。陶瓷光催化片5在水中移动时，此时由于接受不到光照，无法进行光催化反应，在这个阶段中只进行污染物的吸附。当陶瓷光催化片移动到水面以上位置时，在光照的作用下，吸附在其表面的污染物可快速的被光催化降解成无害的物质。这种“吸附—降解—再吸附……”的过程不断循环进行，从而使得水中污染物不断得到净化去除。

本装置采用太阳能提供能源，可24小时不间断运行。本装置每隔3~6个月应进行维护，清理或更换陶瓷光催化片，以保证整个装置高效运行。本装置采用太阳能提供能源，可24小时不间断运行。本装置每隔3~6个月应进行维护，清理或更换陶瓷光催化片，以保证整个装置高效运行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种表面贴装履带式光催化净污浮床，其特征在于，包括若干个浮筒（1）、若干个橡胶毯（3）、若干个转轴（4）、多个陶瓷光催化片（5）、转动装置、多个转筒（9）和控制器（7），相邻的浮筒（1）通过转轴（4）相互连接，转筒（9）套设于对应的转轴（4）上，转筒（9）由转轴（4）带动转动，其中一根转轴（4）与转动装置连接，转动装置固定于一个浮筒（1）上；

若干个橡胶毯（3）以履带方式包覆在转筒（9）上，多个陶瓷光催化片（5）以阵列式固定于橡胶毯（9）的外表面上，转动装置带动转筒（9）转动，转筒（9）带动橡胶毯（3）转动，控制器（7）电连接转动装置。

2.根据权利要求1所述的一种表面贴装履带式光催化净污浮床，其特征在于，所述转动装置包括减速电机（11）和联轴器（12），减速电机（11）输出轴通过联轴器（12）与其中一根转轴（4）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种表面贴装履带式光催化净污浮床，其特征在于，所述浮筒（1）为密闭中空结构，其中一个浮筒（1）上开设有一个电机安装孔和若干个轴承孔（10），其余浮筒（1）上开设若干个轴承孔（10），减速电机（11）水平固定于电机安装孔内，所述转轴（4）两端分别转动设置在两侧的浮筒（1）的轴承孔（10）中。

4.根据权利要求1所述的一种表面贴装履带式光催化净污浮床，其特征在于，所述转筒（9）套设并固定于转轴（4）上，转筒（9）为中空密闭圆筒；转筒（9）的直径尺寸与浮筒（1）的高度尺寸相同，转筒（9）长度是转筒（9）直径的5~8倍。

5.根据权利要求1所述的一种表面贴装履带式光催化净污浮床，其特征在于，所述陶瓷光催化片（5）为正方形片体，陶瓷光催化片（5）厚度为5~10mm，陶瓷光催化片（5）边长为转筒（9）直径的1/4~1/5，陶瓷光催化片（5）材质为碳化硅陶瓷，陶瓷光催化片（5）表面由内向外依次包覆有机硅树脂层和纳米晶二氧化钛膜层。

6.根据权利要求1所述的一种表面贴装履带式光催化净污浮床，其特征在于，所述橡胶毯（3）为柔性橡胶片首尾相接的环形结构，橡胶毯（3）厚度为1~1.5cm，橡胶毯（3）宽度与转筒（9）长度相同；转筒（9）位于橡胶毯（3）内侧。

7.根据权利要求1所述的一种表面贴装履带式光催化净污浮床，其特征在于，包括多个压条（6），压条（6）外形为“T”形，压条（6）将陶瓷光催化片（5）与橡胶毯（3）固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种表面贴装履带式光催化净污浮床，其特征在于，所述表面贴装履带式光催化净污浮床还包括阳能电池板（2）、电压转换器和蓄电池，太阳能电池板（2）和控制器（7）均固定于浮筒（1）上表面，太阳能电池板（2）通过电压转换器电连接蓄电池，蓄电池电连接减速电机（11）和控制器（7）。