CN112875794B - 一种基于复合光催化剂的水源净化装置 - Google Patents

Abstract

本方案属于净水装置领域，具体涉及一种基于复合光催化剂的水源净化装置，包括紫外线灯、进水口、出水口和光催化组件，还包括第一气缸和第二气缸，所述第一气缸和第二气缸分别和进水口连通，所述第一气缸和第二气缸分别和出水口连通，所述第一气缸和进水口连通处与第二气缸和进水口连通处分别设有第一电控阀和第二电控阀，所述第一气缸和第二气缸内分别滑动设有第一活塞和第二活塞，所述第一气缸内设有第一弹簧，所述第一弹簧两端分别与第一活塞和第一气缸固定连接，所述第二气缸内设有第二弹簧，所述第二弹簧两端分别与第二活塞和第二气缸固定连接。本方案在已经被净化过的水未排空之前，不会有新的水进入，避免已经被净化的水被还未净化的水污染。

Description

一种基于复合光催化剂的水源净化装置

技术领域

本方案属于净水装置领域，具体涉及一种基于复合光催化剂的水源净化装置。

背景技术

随着工业化发展，医药废水量逐年增加，抗生素污染成为亟待解决的水环境问题。传统处理方法对含抗生素源水处理存在用量高、选择性差、二次污染等问题，开发光催化剂及新处理方法势在必行。有研究表明，光催化降解技术作为一种高效、安全的环境友好型高级氧化技术，对处理水体有机污染物已得到国际学术界的认可。

现有申请号为CN201621348014.3的中国实用新型专利公开了一种光催化净水器，包括净水器本体、上端固定台、紫外灯光源、微波发生器、进水口、杂质过滤网、光催化组件、固定板和过滤网、滤芯装置、出水口和支撑腿，所述净水器本体的上端设置有上端固定台，上端固定台上设置有紫外灯光源和微波发生器，所述净水器本体的上部一侧设置有进水口，进水口上设置有杂质过滤网，所述上端固定台的正下方设置有光催化组件，光催化组件包括固定板和过滤网，所述光催化组件的下端与滤芯装置的上端连接，所述滤芯装置的下端与出水口连接，所述净水器本体的下端固定有支撑腿。本实用新型的有益效果是净水效果好，使用寿命长，经济效益高。

光催化氧化反应以半导体为催化剂，以光为能量，将有机物降解为二氧化碳和水。在净水的过程中，水分子的运动是杂乱无章的，水源源不断的流入净化装置内，已经净化完毕和还未净化的水混合在一起，很有可能会造成水源净化失败，所以现在需要一种新的水源净化装置，能够解决以上问题。

发明内容

本方案提供一种基于复合光催化剂的水源净化装置，以解决净化装置内已经被净化的水可能会被后进入还未被净化的水污染的问题。

为了达到上述目的，本方案提供一种基于复合光催化剂的水源净化装置，包括紫外线灯、进水口、出水口和光催化组件，还包括第一气缸和第二气缸，所述第一气缸两端分别与进水口和出水口连通，所述第一气缸与进水口连通处设有第一电控阀，所述第一气缸内滑动设有第一活塞，所述第一气缸内设有第一弹簧，所述第一弹簧两端分别与第一活塞和第一气缸固定连接，所述第一弹簧与光催化组件固定连接， 所述第一活塞内设有第一通孔，所述第一通孔设有第三电控阀，所述第二气缸两端分别与进水口出水口连通，所述第二气缸和进水口连通处收入有第二电控阀，所述第二气缸内滑动设有第二活塞，所述第二气缸内设有第二弹簧，所述第二弹簧两端分别与第二活塞和第二气缸固定连接，所述第二弹簧与催化组件固定连接，所述第二活塞内设有第二通孔，所述第二通孔内设有第四电控阀，所述第一电控阀和第二电控阀不同时开启，所述第三电控阀和第四电控阀不同时开启，所述第一气缸内设有用于控制第四电控阀开关的第一压力开关和用于控制第一电控阀关与控制第二电控阀开的第二压力开关，所述第二气缸内设有用于控制第三电控阀开关的第三压力开关和用于控制第二电控阀关与第一电控阀开的第四压力开关，所述第一压力开关和第二压力开关分别设置在第一气缸和第二气缸中部，所述第一压力开关和第二压力开关分别设置在第一活塞和第二活塞下方，所述紫外线灯分别与第一气缸和第二气缸对应设置。

本方案原理：第一电控阀开启时，第二电控阀处于关闭状态，水从进水口进入第一气缸内，由于第二电控阀关闭，水不能进入第二气缸。水由于重力，使第一活塞向下移动，此时第三电控阀处于关闭状态，第四电控阀处于开启状态。水进入第一气缸内，紫外线灯对第一气缸内的第一弹簧上光催化组件照射，催化水中的有害物质分解，对水进行净化。水持续进入第一气缸内，第一活塞移动的过程中触碰到第一压力开关，第一压力开关关闭第二活塞内的第四电控阀。由于水源源不断的进入，水的重力使第一活塞继续向下移动，当第一活塞触碰到第二压力开关时，第一电控阀关闭，第一气缸内不再进水，第一活塞不再向下移动。此时第一气缸内处于封闭的状态。进水口内的水不会再进入第一气缸内，不会对第一气缸内净化过的水造成污染。第一气缸内的水没有马上排出，不停发生催化反应，提高净化效果。光催化组件设置在弹簧上，能够随着弹簧的拉伸而拉伸，使光催化组件和水的接触面积增大，提高净化效果。

同时第二压力开关打开第二电控阀，水从进水口进入第二气缸内，第二活塞内的第四电控阀处于关闭状态。水推动第二活塞向下移动，第二活塞触碰到第三压力开关，第一活塞内第三电控阀开启，第一气缸内净化完毕的水从排水口排出。第一气缸内的水量逐渐减少，第一活塞在第一弹簧弹力的作用下向上移动。随着第二气缸内进入的水越来越多，第二活塞继续向下移动。第二活塞触碰到第四压力开关，同时第一活塞触碰到第一压力开关，关闭第二电控阀和第三电控阀，打开第一电控阀。第二气缸内不再进水，不断的发生催化反应，进行净化。第一气缸内进水，此时第一气缸内净化完毕的水已经排空，后续进入的水不会对之前的水造成污染，并且第三电控阀已经关闭，水不会从第一通孔直接流下。净化装置重复上述工作循环对水进行净化。因为水净化时需要在气缸内停留一段时间，这段时间气缸内不进水，既能提高净化效果，还能防止已经净化好的水被污染。设置两个气缸的目的是两个气缸轮流工作，在其中一个关闭进水口时，打开另一个的进水口，使另一个开始进水，节省排水、进水和净化的时间，提高净化装置的工作效率。第一压力开关和第三压力开关分别设置在第一活塞和第二活塞的下方，在活塞向下移动时，能够打开和关闭活塞内的电控阀，完成蓄水和排水的动作，保障净化装置的正常运行。

方案有益效果：1.光催化组件设置在弹簧上，使光催化组件和水的接触面积增大，提高净化效果。

2.第一电控阀和第二电控阀能够延长水在净化装置中停留的时间，延长水与光催化剂的接触时间，提高净化效果。

3.两个气缸轮流工作，节省排水、进水和净化的时间，提高净化装置的工作效率。

4.在已经被净化过的水未排空之前，不会有新的水进入，避免已经被净化的水被还未净化的水污染，解决净化失败的问题。

进一步，所述第一通孔和第二通孔为上宽下窄的通孔。能够增加水的流速，加快水从第一通孔和第二通孔排出，提高工作效率。

进一步，所述第一气缸底部和第二气缸底部均为两侧高中间低的斜面。斜面能够增加水的流速，加快水从第一气缸和第二气缸的流出速度，提高工作效率。

进一步，所述光催化组件为过滤网和光催化剂，所述光催化剂吸附在过滤网上，所述过滤网分别套设在第一弹簧和第二弹簧上。光催化剂吸附在过滤网上，过滤网贴合在第一弹簧和第二弹簧上，光催化剂随着第一弹簧和第二弹簧的伸缩而伸缩。增大了光催化剂与水的接触面积，提高净化效果。

进一步，所述紫外线灯设置在第一气缸和第二气缸之间。两个气缸中间设置紫外线灯，两个气缸都能得到紫外线的照射，并且节省成本。

进一步，所述紫外线灯为多个，所述第一气缸和第二气缸之间与另一侧均设有紫外线灯。设置多个紫外线灯，提高光催化剂对水中污染物的分解效率，增强净化效果。

进一步，所述第二压力开关和第四压力开关分别设置在第一气缸和第二气缸的底部。在第一活塞和第二活塞分别和第二压力开关和第四压力开关接触时，第一气缸和第二气缸的进水口关闭。第二压力开关和第四压力开关分别设置在第一气缸和第二气缸的底部，能够延后第一活塞和第二活塞与第二压力开关和第四压力开关的接触时间，使第一气缸和第二气缸能够一次性容纳更多的水进入，提高净化装置单次净化水的量，从而提高工作效率。

进一步。所述第一气缸和第二气缸侧壁分别设有凹槽，所述凹槽内分别设有第三弹簧和第四弹簧，所述第三弹簧两端分别与凹槽底部和第一压力开关底部固定连接，所述第四弹簧两端分别与凹槽底部和第二压力开关底部固定连接，所述第一压力开关顶部和第二压力开关顶部均为锥形。在第一活塞和第二活塞滑动的过程中，第一压力开关和第二压力开关被挤压到凹槽内，不会影响第一活塞和第二活塞的移动，并且不会影响活塞和气缸壁之间的气密性。在第一活塞和第二活塞经过后，在弹簧弹力的作用下，第一压力开关和第二压力开关从凹槽弹出，以备下一次的接触。第一压力开关和第二压力开关的顶部为锥形，方便第一活塞和第二活塞分别与第一压力开关和第二压力开关接触时，更平滑，更顺畅。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为第一气缸开启进水、第二气缸关闭不进水时的状态图。

图3为第一气缸进满水关闭、第二气缸开启进水时的状态图。

图4为第一气缸排水、第二气缸蓄水时的状态图。

图5为第一气缸排空水、第二气缸蓄水时的状态图。

图6为第一气缸开启进水、第二气缸排水时的状态图。

图7为第一气缸蓄水、第二气缸排空水时的状态图。

图8为本发明实施例的局部放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：进水口1、紫外线灯2、出水口3、第一气缸4、第二气缸5、第一电控阀6、第二电控阀7、第一弹簧8、第二弹簧9、第一通孔10、第三电控阀11、第二通孔12、第四电控阀13、第一压力开关14、第三压力开关15、第二压力开关16、第四压力开关17、凹槽18。

实施例基本如附图1所示：

进水口1两端分别与水源和净化装置连通，水源从进水口1流入净化装置内。进水口1与净化装置连通的一端，分别与第一气缸4和第二气缸5连通。水从进水口1流入第一气缸4和第二气缸5内。

紫外线灯2为紫外线灯管，两侧均能发出紫外线灯光。分别设置在第一气缸4和第二气缸5之间与第一气缸4和第二气缸5的一侧。紫外线灯2能够使光催化剂活性加强，在紫外线灯2的照射下光催化剂具有氧化还原能力净化水中的污染物。

出水口3分别与第一气缸4和第二气缸5连通，将第一气缸4和第二气缸5内净化结束的水排出净化装置。

第一气缸4和第二气缸5为密闭气缸，水流经第一气缸4和第二气缸5，经过光催化剂净化后，从出水口3排出。第一气缸4和第二气缸5轮流进行净化工作，提高了净化装置的工作效率。第一活塞与第一气缸4侧壁是滑动密封的，水不会从第一活塞与第一气缸4侧壁之间流下。第二活塞与第二气缸5侧壁是滑动密封的，水不会从第二活塞与第二气缸5侧壁之间流下。

第一电控阀6和第二电控阀7分别固定设置在第一气缸4的进水口和第二气缸5的进水口，并且能够分别控制水进入第一气缸4和第二气缸5。第一电控阀6和第二电控阀7不同时打开。第一电控阀6和第二电控阀7均防水。

第一弹簧8和第二弹簧9为非金属弹簧，防止长时间和水接触锈蚀。第一弹簧8固定设置在第一气缸4内，两端分别与第一活塞和第一气缸4固定连接。第二弹簧9固定设置在第二气缸5内，两端分别与第二活塞和第二气缸5固定连接。光催化组件为过滤网和光催化剂，光催化剂吸附在过滤网上，过滤网分别固定套设在第一弹簧8和第二弹簧9上。过滤网随着第一弹簧8和第二弹簧9的伸缩而伸缩，增大与水的接触面积，提高净化效果。第一弹簧8和第二弹簧9能够分别支撑第一活塞和第二活塞，使其不会随意滑动。并且在第一活塞和第二活塞上的水逐渐减少时，分别拉动第一活塞和第二活塞向上移动。

第一通孔10和第二通孔12分别设置在第一活塞和第二活塞内。在净化结束时，水分别通过第一通孔10和第二通孔12流出第一气缸4和第二气缸5。

第三电控阀11和第四电控阀13分别固定设置在第一活塞和第二活塞内。第三电控阀11和第四电控阀13分别控制水从第一通孔10和第二通孔12流出。第三电控阀11和第四电控阀13不同时打开。第三电控阀11和第四电控阀13均防水。

第一压力开关14和第三压力开关15分别固定设置在第一气缸4和第二气缸5内。第一压力开关14和第三压力开关15分别设置在第一活塞和第二活塞的下方，第一气缸4和第二气缸5的中部。第一压力开关14和第三压力开关15在分别感受到第一活塞和第二活塞接触的压力时，分别打开或关闭第四电控阀13和第三电控阀11。第一压力开关14和第三压力开关15分别设置在第一活塞和第二活塞的下方，在活塞向下移动时，能够打开和关闭活塞内的电控阀，完成蓄水和排水的动作，保障净化装置的正常运行。第一压力开关14和第二压力开关15均防水。

第二压力开关16和第四压力开关17分别固定设置在第一气缸4和第二气缸5的底部。第二压力开关16能够关闭第一电控阀6和打开第二电控阀7。第四压力开关17能够关闭第二电控阀7和第一电控阀6。在分别感受到第一活塞和第二活塞接触的压力时，第二压力开关16和第四压力开关17分别做出打开或者关闭阀门的动作。第二压力开关16和第四压力开关17均防水。

如图2所示：

第一电控阀6处于开启状态，第二电控阀7处于关闭状态，水进入第一气缸4内，水不进入第二气缸5内。第三电控阀11处于关闭状态，第一气缸4内蓄水。第一活塞与第一压力开关14接触，第一压力开关14关闭第四电控阀13，此时第二气缸5也能够蓄水。

如图3所示：

第一活塞与第第二压力开关16接触，第二压力开关16关闭第一电控阀6并且开启第二电控阀7，第二气缸5进水。

如图4所示：

第二活塞在水的重力作用下向下移动，接触到第三压力开关15，第三压力开关15开启第三电控阀11，第一气缸4排水。

如图5所示：

第一气缸4内的水排空，第二气缸5内继续进水。此时第一电控阀6仍处于关闭状态，第一气缸4不进水。

如图6所示：

第二活塞与第四压力开关17接触，第四压力开关17关闭第二电控阀7并且开启第一电控阀6。第一气缸4进水，第二气缸5不再进水。同时第一活塞上的水排空，第一活塞不再受到水的重力，在第一弹簧的弹力作用下，第一活塞迅速向上移动，第一活塞接触到第一压力开关14，第一压力开关14打开第四电控阀13，第二气缸5出水。

如图7所示：

第二气缸5排空水，第二活塞迅速向上移动并且接触到第三压力开关15，第三压力开关15关闭第三电控阀11，水不会直接从第一气缸4内流出，第一气缸4蓄水。由此完成了一个循环。

如图8所示：

凹槽18分别设置在第一气缸4和第二气缸5的侧壁上。第一气缸4内的凹槽18内设有第三弹簧，第三弹簧两端分别与第一气缸4内凹槽18底部和第一压力开关14固定连接。第二气缸5内的凹槽18内设有第四弹簧，第四弹簧两端分别与第二气缸5内凹槽18底部和第三压力开关15固定连接。在第一压力开关14和第二压力开关15受压迫时，分别进入到各自气缸的凹槽18内，不会对第一活塞和第二活塞移动造成影响。

具体操作时：

水从进水口1进入第一气缸4，此时第一电控阀6处于打开状态。第二电控阀7处于关闭状态，水不会进入到第二气缸5中。随着第一活塞上的水逐渐增多，水重力大于第一弹簧8的弹力，第一活塞向下移动。紫外线灯2对第一气缸4内第一弹簧8上光催化剂照射，水中的污染物在逐渐氧化分解。第一活塞接触到第一压力开关14后，第一压力开关14关闭第三电控阀13，第一压力开关14被压迫进入凹槽18内，当第一活塞经过了第一压力开关14后，第一压力开关14在第三弹簧弹力的作用下回归原位。

第一活塞继续向下移动至第一气缸4的底部，接触到第二压力开关16，第二压力开关16关闭第一电控阀6并且开启第二电控阀7。第一气缸4内不再进水，已经进入第一气缸4内的水在不断被净化，并且由于第一气缸4内不再进水，已经被净化的水不会被未净化的水污染。

增加了水在净化装置中的停留时间，提高了净化效果。

水从进水口1进入第二气缸5中，在水重力的作用下，第二活塞向下移动。第二活塞触碰第三压力开关15时，第三压力开关15打开第三电控阀13，第一气缸4内净化结束的水从第一通孔10流出。第一活塞上水的重力逐渐减小，在第一弹簧8弹力的作用下，第一活塞逐渐向上移动。第二气缸5内继续进水，第二活塞继续向下移动，触碰到第四压力开关17时，第四压力开关17在关闭第二电控阀7的同时打开第一电控阀6，第二气缸5不再进水，第一气缸4已经被净化过的水放完并且重新开始进入待净化的水。第一活塞接触到第一压力开关14，第一压力开关14打开第四电控阀13，第二活塞上的水从通孔12流出。第一电控阀6的开启和第三电控阀11的关闭是同时进行的，第二电控阀7的开启和第四电控阀13的关闭也是同时进行的，一方面为了保障设备能正常运行，另一方面为了防止净化过的水被后流入的水污染。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种基于复合光催化剂的水源净化装置，包括紫外线灯（2）、进水口（1）、出水口（3）和光催化组件，其特征在于：还包括第一气缸（4）和第二气缸（5），所述第一气缸（4）两端分别与进水口（1）和出水口（3）连通，所述第一气缸（4）与进水口（1）连通处设有第一电控阀（6），所述第一气缸（4）内滑动设有第一活塞，所述第一气缸（4）内设有第一弹簧（8），所述第一弹簧（8）两端分别与第一活塞和第一气缸（4）固定连接，所述第一弹簧（8）与光催化组件固定连接，所述第一活塞内设有第一通孔（10），所述第一通孔内（10）设有第三电控阀（11），所述第二气缸（5）两端分别与进水口（1）出水口（3）连通，所述第二气缸（5）和进水口（1）连通处设有第二电控阀（7），所述第二气缸（5）内滑动设有第二活塞，所述第二气缸（5）内设有第二弹簧（9），所述第二弹簧（9）两端分别与第二活塞和第二气缸（5）固定连接，所述第二弹簧（9）与催化组件固定连接，所述第二活塞内设有第二通孔（12），所述第二通孔（12）内设有第四电控阀（13），所述第一电控阀（6）和第二电控阀（7）不同时开启，所述第三电控阀（11）和第四电控阀（13）不同时开启，所述第一气缸（4）内设有用于控制第四电控阀（13）开关的第一压力开关（14）和用于控制第一电控阀（6）关与控制第二电控阀（7）开的第二压力开关（16），所述第二气缸（5）内设有用于控制第三电控阀（11）开关的第三压力开关（15）和用于控制第二电控阀（7）关与第一电控阀（6）开的第四压力开关（17），所述第一压力开关（14）设置在第一气缸（4）中部且在第一活塞下方，所述第三压力开关（15）设置在第二气缸（5）中部且在第二活塞下方，所述紫外线灯（2）分别与第一气缸（4）和第二气缸（5）对应设置，所述第二压力开关（16）和第四压力开关（17）分别设置在第一气缸（4）和第二气缸（5）的底部。

2.根据权利要求1所述的一种基于复合光催化剂的水源净化装置，其特征在于：所述第一通孔（10）和第二通孔（12）为上宽下窄的通孔。

3.根据权利要求1所述的一种基于复合光催化剂的水源净化装置，其特征在于：所述第一气缸（4）底部和第二气缸（5）底部均为两侧高中间低的斜面。

4.根据权利要求1所述的一种基于复合光催化剂的水源净化装置，其特征在于：所述光催化组件为过滤网和光催化剂，所述光催化剂吸附在过滤网上，所述过滤网分别套设在第一弹簧（8）和第二弹簧（9）上。

5.根据权利要求1所述的一种基于复合光催化剂的水源净化装置，其特征在于：所述紫外线灯（2）设置在第一气缸（4）和第二气缸（5）之间。

6.根据权利要求1所述的一种基于复合光催化剂的水源净化装置，其特征在于：所述紫外线灯（2）为多个，所述第一气缸（4）和第二气缸（5）之间与另一侧均设有紫外线灯（2）。

7.根据权利要求1所述的一种基于复合光催化剂的水源净化装置，其特征在于：所述第一气缸（4）和第二气缸（5）侧壁分别设有凹槽（18），所述凹槽（18）内分别设有第三弹簧和第四弹簧，所述第三弹簧两端分别与凹槽（18）底部和第一压力开关（14）底部固定连接，所述第四弹簧两端分别与凹槽（18）底部和第三压力开关（15）底部固定连接，所述第一压力开关（14）顶部和第三压力开关（15）顶部均为锥形。

Images