CN112093847A - 一种基于光触媒催化技术的废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光触媒催化技术的废水处理装置，属于废水处理领域，它通过设置不同长度的导光带将光线引导到不同深度的水层中，从而实现对下层废水的催化处理，利用光导纤维的特性将光线逐步引导到发散球上，发散球将光线反射到内壳上，一方面照射光触媒溶液使其产生强氧化性的物质，一方面照射变形密封片使其受热变形，强氧化性物质的溶液进入到废水中，将有害物质氧化还原为无害物质，同时变形密封片发生形变后，压缩气体进入释放出来，以增大催化球的浮力，当光触媒溶液消耗完后催化球上浮到水面，便于及时投放新的催化球，与现有技术相比，它解决了废水透光率低的问题，可以实现对不同深度的废水进行光触媒催化处理。

Description

一种基于光触媒催化技术的废水处理装置

技术领域

本发明涉及废水处理领域，更具体地说，涉及一种基于光触媒催化技术的废水处理装置。

背景技术

光触媒也叫光催化剂，是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的半导体材料的总称。具有代表性的光触媒材料是二氧化钛，它能在光照射下产生强氧化性的物质(如羟基自由基、氧气等)，并且可用于分解有机化合物、部分无机化合物、细菌及病毒等。热力学理论表明，分布在表面的光生空穴因具有很强的吸电子能力，可将吸附在TiO2表面上的OH-和H2O分子氧化成羟基自由基等。羟基自由基的氧化能力极强，可强效分解各种具有不稳定化学键的有机化合物和部分无机物，将其最终降解为H2O、CO2等无害的小分子物质，并可破坏细菌的细胞膜和凝固病毒的蛋白质载体。

光触媒在光照条件下可使水中的羟基、卤代物、羧酸等物质发生氧化还原反应并逐步降解，最终变成无害小分子物质，因此光触媒技术也应用在废水处理上，但是目前在利用光触媒技术处理废水时，由于废水中的各种杂质比较多，导致中部及以下水体的透光率比较低，致使光触媒只能在水体表层起到作用，从而大大降低了处理效果，严重影响了废水处理的效率。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于光触媒催化技术的废水处理装置，它通过设置不同长度的导光带将光线引导到不同深度的水层中，从而实现对下层废水的催化处理，球形的受光球可以接收到不同角度射过来的光线，确保光线的充足，光导纤维将光线引导到发光球上，导光棒进一步将光线引导到发散球上，发散球将光线反射到内壳上，一方面照射光触媒溶液使其产生强氧化性的物质，一方面照射变形密封片使其受热变形，经过吸液延伸体和导流体的传导作用，携带强氧化性物质的溶液进入到废水中，以将废水中的有害物质氧化还原为无害物质，同时变形密封片发生形变后，压缩气体进入到外壳与内壳之间的空腔部分，以增大催化球的浮力，当光触媒溶液消耗完后催化球上浮到水面，便于及时投放新的催化球，与现有技术相比，它解决了废水透光率低的问题，可以实现对不同深度的废水进行光触媒催化处理。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于光触媒催化技术的废水处理装置，包括受光球，所述受光球的下端固定连接有导光带，且导光带远离受光球的一端固定连接有催化球，所述催化球包括外壳和内壳，所述内壳为中空结构，所述内壳的内部镶嵌有发光球，所述发光球的外侧壁固定连接有多个环绕设置的导光棒，且导光棒贯穿内壳，所述外壳的侧壁固定连接有多个环绕设置的发散球，且一个发散球与一个导光棒固定连接，所述内壳的内壁开设有多个储液腔，且储液腔中填充有光触媒溶液，每个所述储液腔上均连通有传输管，且传输管贯穿外壳并延伸至外部，所述内壳的内壁开设有多个储气腔，且储气腔位于储液腔后方，所述储气腔中填充有压缩气体，每个所述储气腔的两侧均连通有通道，且通道贯穿内壳的侧壁。

进一步的，所述传输管包括管体，所述管体内镶嵌有导流体，所述导流体采用导液性树脂材料，导流体将携带强氧化性物质的溶液从储液腔中引导到废水中。

进一步的，所述导流体的内壁镶嵌有吸液延伸体，且吸液延伸体贯穿至储液腔中，所述吸液延伸体的形状为树根状，吸液延伸体吸收光触媒溶液并将其传给导流体，起到引导的作用。

进一步的，所述导光带包括避光包裹带，所述避光包裹带内包裹有光导纤维，且光导纤维贯穿至内壳中并与发光球连接，光导纤维将受光球接收到的光线引导到发光球中，起到导光的作用，所述避光包裹带采用不透光材料，避免光线发散出去。

进一步的，所述通道靠近其出口的内壁固定连接有支撑杆，所述支撑杆远离储气腔的侧壁通过连接杆固定连接有变形密封片，所述变形密封片采用形状记忆材料，变形密封片自然状态下为圆片状，将通道堵住防止气体泄露，当光线照到变形密封片上时，变形密封片受热弯曲变形，以让气体由通道进入到外壳与内壳之间的空腔中，从而增大催化球的浮力。

进一步的，所述变形密封片的直径略小于通道的内径，且变形密封片的侧边包裹有密封环，是为了提高变形密封片的密封性。

进一步的，所述外壳的内壁开设有多个空腔，且空腔中填充有催化剂，所述空腔远离内壳的一侧连通有出口，所述出口的内端固定连接有单向通液膜，且出口的外端固定连接有水溶胶，当催化球投入到废水中后，水逐渐将水溶胶溶解，单向通液膜让空腔中的催化剂流入到废水中，以提高对废水的处理效果。

进一步的，所述外壳的侧壁镶嵌有多个反光条，且反光条位于空腔的两侧，当催化球上浮到水面上时，反光条反射光线，以引起工作人员的注意，提示其及时更换新的催化球。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过设置不同长度的导光带将光线引导到不同深度的水层中，从而实现对下层废水的催化处理，球形的受光球可以接收到不同角度射过来的光线，确保光线的充足，光导纤维将光线引导到发光球上，导光棒进一步将光线引导到发散球上，发散球将光线反射到内壳上，一方面照射光触媒溶液使其产生强氧化性的物质，一方面照射变形密封片使其受热变形，经过吸液延伸体和导流体的传导作用，携带强氧化性物质的溶液进入到废水中，以将废水中的有害物质氧化还原为无害物质，同时变形密封片发生形变后，压缩气体进入到外壳与内壳之间的空腔部分，以增大催化球的浮力，当光触媒溶液消耗完后催化球上浮到水面，便于及时投放新的催化球，与现有技术相比，它解决了废水透光率低的问题，可以实现对不同深度的废水进行光触媒催化处理。

(2)传输管包括管体，管体内镶嵌有导流体，导流体采用导液性树脂材料，导流体将携带强氧化性物质的溶液从储液腔中引导到废水中。

(3)导流体的内壁镶嵌有吸液延伸体，且吸液延伸体贯穿至储液腔中，吸液延伸体的形状为树根状，吸液延伸体吸收光触媒溶液并将其传给导流体，起到引导的作用。

(4)导光带包括避光包裹带，避光包裹带内包裹有光导纤维，且光导纤维贯穿至内壳中并与发光球连接，光导纤维将受光球接收到的光线引导到发光球中，起到导光的作用，避光包裹带采用不透光材料，避免光线发散出去。

(5)通道靠近其出口的内壁固定连接有支撑杆，支撑杆远离储气腔的侧壁通过连接杆固定连接有变形密封片，变形密封片采用形状记忆材料，变形密封片自然状态下为圆片状，将通道堵住防止气体泄露，当光线照到变形密封片上时，变形密封片受热弯曲变形，以让气体由通道进入到外壳与内壳之间的空腔中，从而增大催化球的浮力。

(6)变形密封片的直径略小于通道的内径，且变形密封片的侧边包裹有密封环，是为了提高变形密封片的密封性。

(7)外壳的内壁开设有多个空腔，且空腔中填充有催化剂，空腔远离内壳的一侧连通有出口，出口的内端固定连接有单向通液膜，且出口的外端固定连接有水溶胶，当催化球投入到废水中后，水逐渐将水溶胶溶解，单向通液膜让空腔中的催化剂流入到废水中，以提高对废水的处理效果。

(8)外壳的侧壁镶嵌有多个反光条，且反光条位于空腔的两侧，当催化球上浮到水面上时，反光条反射光线，以引起工作人员的注意，提示其及时更换新的催化球。

附图说明

图1为本发明的催化球工作状态示意图；

图2为本发明的催化球上浮状态示意图；

图3为本发明的催化球剖面结构示意图；

图4为本发明的传输管剖面结构示意图；

图5为本发明的通道关闭状态示意图；

图6为本发明的通道打开状态示意图；

图7为本发明的空腔主视结构示意图。

图中附图标记说明：

1受光球、2导光带、201避光包裹带、202光导纤维、3催化球、301外壳、302内壳、4发光球、5导光棒、6发散球、7储液腔、8传输管、801管体、802导流体、803吸液延伸体、9储气腔、10通道、1001支撑杆、1002变形密封片、11空腔、1101单向通液膜、1102水溶胶、12反光条。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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；可以是直接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-7，一种基于光触媒催化技术的废水处理装置，包括受光球1，请参阅图1-3，受光球1的下端固定连接有导光带2，导光带2的长度可以设置成不同的长度，这样可以对不同深度的废水进行处理，导光带2包括避光包裹带201，避光包裹带201内包裹有光导纤维202，且光导纤维202贯穿至内壳302中并与发光球4连接，光导纤维202将受光球1接收到的光线引导到发光球4中，起到导光的作用，避光包裹带201采用不透光材料，避免光线发散出去，且导光带2远离受光球1的一端固定连接有催化球3；

请参阅图2和图7，催化球3包括外壳301和内壳302，外壳301的内壁开设有多个空腔11，且空腔11中填充有催化剂，空腔11远离内壳302的一侧连通有出口，出口的内端固定连接有单向通液膜1101，且出口的外端固定连接有水溶胶1102，当催化球3投入到废水中后，水逐渐将水溶胶1102溶解，单向通液膜1101让空腔11中的催化剂流入到废水中，以提高对废水的处理效果，外壳301的侧壁镶嵌有多个反光条12，且反光条12位于空腔11的两侧，当催化球3上浮到水面上时，反光条12反射光线，以引起工作人员的注意，提示其及时更换新的催化球3；

请参阅图3，内壳302为中空结构，内壳302的内部镶嵌有发光球4，发光球4的外侧壁固定连接有多个环绕设置的导光棒5，且导光棒5贯穿内壳302，外壳301的侧壁固定连接有多个环绕设置的发散球6，且一个发散球6与一个导光棒5固定连接，内壳302的内壁开设有多个储液腔7，且储液腔7中填充有光触媒溶液，每个储液腔7上均连通有传输管8，请参阅图4，传输管8包括管体801，管体801内镶嵌有导流体802，导流体802的内壁镶嵌有吸液延伸体803，且吸液延伸体803贯穿至储液腔7中，吸液延伸体803的形状为树根状，吸液延伸体803吸收光触媒溶液并将其传给导流体802，起到引导的作用，导流体802采用导液性树脂材料，导流体802将携带强氧化性物质的溶液从储液腔7中引导到废水中，且传输管8贯穿外壳301并延伸至外部，内壳302的内壁开设有多个储气腔9，且储气腔9位于储液腔7后方，储气腔9中填充有压缩气体；

请参阅图5-6，每个储气腔9的两侧均连通有通道10，通道10靠近其出口的内壁固定连接有支撑杆1001，支撑杆1001远离储气腔9的侧壁通过连接杆固定连接有变形密封片1002，变形密封片1002的直径略小于通道10的内径，且变形密封片1002的侧边包裹有密封环，是为了提高变形密封片1002的密封性，变形密封片1002采用形状记忆材料，变形密封片1002自然状态下为圆片状，将通道10堵住防止气体泄露，当光线照到变形密封片1002上时，变形密封片1002受热弯曲变形，以让气体由通道10进入到外壳301与内壳302之间的空腔中，从而增大催化球3的浮力，且通道10贯穿内壳302的侧壁。

本装置工作时将受光球1和导光带2投放到废水中，受光球1能接收到不同角度照射来的光线，光导纤维202将受光球1接收到的光线引导到发光球4中，球形的发光球4向各处发散光线，导光棒5进一步将发光球4发出的光线引导到发散球6上，发散球6将光线反射到内壳302上，一方面照射光触媒溶液使其产生强氧化性的物质，一方面照射变形密封片1002使其受热变形，吸液延伸体803吸收光触媒溶液并将其传给导流体802，导流体802将携带强氧化性物质的溶液从储液腔7中引导到废水中，实现对废水的氧化还原处理，变形密封片1002自然状态下为圆片状，将通道10堵住防止气体泄露，当光线照到变形密封片1002上时，变形密封片1002受热弯曲变形，以让气体由通道10进入到外壳301与内壳302之间的空腔中，从而增大催化球3的浮力，随着光触媒溶液的不断消耗，催化球3的浮力越来越大，当光触媒溶液消耗完时催化球上浮到水面，此外当催化球3投入到废水中后，水逐渐将水溶胶1102溶解，单向通液膜1101让空腔11中的催化剂流入到废水中，以提高对废水的处理效果。

它通过设置不同长度的导光带将光线引导到不同深度的水层中，从而实现对下层废水的催化处理，球形的受光球可以接收到不同角度射过来的光线，确保光线的充足，光导纤维将光线引导到发光球上，导光棒进一步将光线引导到发散球上，发散球将光线反射到内壳上，一方面照射光触媒溶液使其产生强氧化性的物质，一方面照射变形密封片使其受热变形，经过吸液延伸体和导流体的传导作用，携带强氧化性物质的溶液进入到废水中，以将废水中的有害物质氧化还原为无害物质，同时变形密封片发生形变后，压缩气体进入到外壳与内壳之间的空腔部分，以增大催化球的浮力，当光触媒溶液消耗完后催化球上浮到水面，便于及时投放新的催化球，与现有技术相比，它解决了废水透光率低的问题，可以实现对不同深度的废水进行光触媒催化处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于光触媒催化技术的废水处理装置，包括受光球(1)，其特征在于：所述受光球(1)的下端固定连接有导光带(2)，且导光带(2)远离受光球(1)的一端固定连接有催化球(3)，所述催化球(3)包括外壳(301)和内壳(302)，所述内壳(302)为中空结构，所述内壳(302)的内部镶嵌有发光球(4)，所述发光球(4)的外侧壁固定连接有多个环绕设置的导光棒(5)，且导光棒(5)贯穿内壳(302)，所述外壳(301)的侧壁固定连接有多个环绕设置的发散球(6)，且一个发散球(6)与一个导光棒(5)固定连接，所述内壳(302)的内壁开设有多个储液腔(7)，且储液腔(7)中填充有光触媒溶液，每个所述储液腔(7)上均连通有传输管(8)，且传输管(8)贯穿外壳(301)并延伸至外部，所述内壳(302)的内壁开设有多个储气腔(9)，且储气腔(9)位于储液腔(7)后方，所述储气腔(9)中填充有压缩气体，每个所述储气腔(9)的两侧均连通有通道(10)，且通道(10)贯穿内壳(302)的侧壁。

2.根据权利要求1所述的一种基于光触媒催化技术的废水处理装置，其特征在于：所述传输管(8)包括管体(801)，所述管体(801)内镶嵌有导流体(802)，所述导流体(802)采用导液性树脂材料。

3.根据权利要求2所述的一种基于光触媒催化技术的废水处理装置，其特征在于：所述导流体(802)的内壁镶嵌有吸液延伸体(803)，且吸液延伸体(803)贯穿至储液腔(7)中，所述吸液延伸体(803)的形状为树根状。

4.根据权利要求1所述的一种基于光触媒催化技术的废水处理装置，其特征在于：所述导光带(2)包括避光包裹带(201)，所述避光包裹带(201)内包裹有光导纤维(202)，且光导纤维(202)贯穿至内壳(302)中并与发光球(4)连接，所述避光包裹带(201)采用不透光材料。

5.根据权利要求1所述的一种基于光触媒催化技术的废水处理装置，其特征在于：所述通道(10)靠近其出口的内壁固定连接有支撑杆(1001)，所述支撑杆(1001)远离储气腔(9)的侧壁通过连接杆固定连接有变形密封片(1002)，所述变形密封片(1002)采用形状记忆材料。

6.根据权利要求5所述的一种基于光触媒催化技术的废水处理装置，其特征在于：所述变形密封片(1002)的直径略小于通道(10)的内径，且变形密封片(1002)的侧边包裹有密封环。

7.根据权利要求1所述的一种基于光触媒催化技术的废水处理装置，其特征在于：所述外壳(301)的内壁开设有多个空腔(11)，且空腔(11)中填充有催化剂，所述空腔(11)远离内壳(302)的一侧连通有出口，所述出口的内端固定连接有单向通液膜(1101)，且出口的外端固定连接有水溶胶(1102)。

8.根据权利要求7所述的一种基于光触媒催化技术的废水处理装置，其特征在于：所述外壳(301)的侧壁镶嵌有多个反光条(12)，且反光条(12)位于空腔(11)的两侧。

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