CN112960729A - 一种组合式光催化剂污染物净化装置 - Google Patents

Abstract

本方案公开了一种组合式光催化剂污染物净化装置，包括反应箱、紫外灯管和光催化剂本体，紫外灯管固定设置在反应箱箱内，光催化剂本体设置在反应箱箱内，且紫外光灯管位于光催化剂本体上方，反应箱上还设有进水口和出水口；还包括转动机构和用于清洁光催化剂本体的清洁机构；转动机构包括第一转轴和水轮，第一转轴转动设置在反应箱内，水轮与第一转轴同轴设置，且水轮与反应箱上的进水口相对应，光催化剂本体固定设置在第一转轴上。本方案的净化装置能够对光催化剂本体表面自动进行清洁处理，同时本方案光催化剂本体还能够动态的和紫外光接触，装置整体净化、降解污水的效果好。

Description

一种组合式光催化剂污染物净化装置

技术领域

本方案属于净化装置技术领域，具体涉及一种组合式光催化剂污染物净化装置。

背景技术

光催化是藤岛昭教授在1967年的一次试验中，对放入水中的氧化钛单晶进行紫外灯照射，结果发现水被分解成了氧和氢而发现的。通俗意义上讲触媒就是催化剂的意思，光触媒顾名思义就是光催化剂。催化剂是加速化学反应的化学物质，其本身并不参与反应。光催化剂就是在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称。

光催化技术作为一种高效、安全的环境友好型环境净化技术，在污水处理中具有广阔的应用前景。现有技术，光催化剂材料有二氧化钛、氧化锌、氧化锡等种类。在使用光催化剂材料净化污水过程中，光催化剂和紫外光接触才能使光催化剂对污水进行净化、降解。因此，为了保证光催化剂有较好的使用效果，对光催化剂和紫外光的接触时间、接触面积有较高的要求。

公开号为CN109205885A的中国专利公开了一种复合增强光催化剂水净化装置，该装置包括前置过滤器、进水泵、电磁流量计、超声换能器、散热片、超声发射器控制箱、紫外控制器、反应舱；反应舱内设置了紫外灯管、光催化网。

该装置一定程度上能够达到对水体净化、降解的效果，但是该装置在使用过程中存在以下问题：光催化剂容易被水中的杂质污物黏附，这样使得光催化剂不能正常的和紫外光接触；因为减少了光催化剂的紫外光接触的面积，使得光催化剂降解、净化污水的效果不佳；同时，光催化剂和紫外光接触时始终处于静止状态，这样使得紫外光只能和光催化剂的固定位置反应；反应位点过于固定，而一旦光催化剂该位点的基团反应活性不够，这样就会严重的影响光催化剂净化、降解污水的效率。进而使得光催化剂整体上降解、净化污水的效果差。

发明内容

本方案的目的在于提供一种具有自动清洁功能的组合式光催化剂污染物净化装置。

为了达到上述目的，本方案提供一种组合式光催化剂污染物净化装置，包括反应箱、紫外灯管和光催化剂本体，所述紫外灯管固定设置在反应箱箱内，所述光催化剂本体设置在反应箱箱内，且紫外光灯管位于光催化剂本体上方，所述反应箱上还设有进水口和出水口；

所述进水口和出水口分别设置在反应箱箱体的两端；

还包括转动机构和用于清洁光催化剂本体的清洁机构；

所述转动机构包括第一转轴和水轮，所述第一转轴转动设置在反应箱内，所述水轮与第一转轴同轴设置，且水轮与反应箱上的进水口相对应，所述光催化剂本体固定设置在第一转轴上；

所述出水口的位置高度低于光催化剂本体的高度。

本方案的原理在于：使用本装置时，打开紫外灯管，紫外光照射到光催化剂本体后，光催化剂本体能够对水中的抗生素、污染物等进行降解、净化处理，达到净化处理污水的效果。本方案在利用紫外灯光照射光催化剂本体对污水净化处理的过程中，通过转动机构，使光催化剂本体一直处于转动的状态，达到光催化剂本体和紫外光更均匀的接触；通过清洁机构，使得光催化剂本体转动过程中自动实现清洁的效果，达到清洁光催化剂本体上的黏附物。

具体实现：水源通过进水口进入到反应箱中，并落到进水口下方的水轮上，这样使得水轮转动，水轮转动过程中，第一转轴相应转动。第一转轴转动的过程中，使得第一转轴上的光催化剂本体同步的转动，这样使得光催化剂本体的表面能够和紫外光均匀接触。光催化剂本体在转动过程中，相应的和清洁机构接触，清洁机构实现对光催化剂本体的表面清洁处理。

本方案的有益效果在于：本方案通过把进水口和出水口设置在反应箱的两端，使得污水从进水口进入反应箱到净化处理完成后，从出水口排出，有较长的路径距离。这样的路径距离可以使得污水在反应箱中的停留时间足够长，能够达到彻底净化和降解污水的效果。同时这样的路径距离，使得本装置在净化、降解污水的过程中，进水口不断的进水、然后水体流向出水口，并且净化完成的水通过出水口不断的排出。这一过程使得本方案的净化装置净化、降解污水的工作连续不断。装置处理污水连续不断、持续进行、工作效率高。

本方案的出水口的位置高度低于光催化剂本体的高度，这样的设置可以使得光催化剂本体在转动的过程中，光催化剂本体可以间歇性的伸出水面，光催化剂本体伸出水面后，再伸入水里过程中，水波还能够对光催化剂本体起到一定的清洁作用。

同时本方案的转动机构，使得光催化剂本体可以更加均匀的和紫外光接触；光催化剂本体所有表面均能被紫外光照射，进而光催化剂本体的所有表面均能参与到降解、净化污水的过程中，从而使得光催化剂本体可以发挥出更加稳定和高效的降解、净化污水的效果。

本方案中的光催化剂本体在第一转轴上转动的过程中，清洁机构能够实现对光催化剂本体的表面自动进行清洁处理。这样每当光催化剂本体上有黏附物时，通过清洁机构能够自动实现对光催化剂本体表面清洁处理，进而保证光催化剂本体的表面一直保持干净、整洁的状态，从而光催化剂本体能够一直正常的和紫外光接触，保证光催化剂本体一直稳定、高效的工作运行。

进一步，所述清洁机构固定设置在光催化剂本体下方；

所述清洁机构包括第一板、第二板和底板，所述第一板、第二板固定设置在底板的两端，所述第一板、第二板和底板构成一个通道；

所述通道内还设有滑动板，所述滑动板滑动设置在底板上，且滑动板垂直于底板的一端与第一板铰接，所述滑动板垂直于底板的另一端上设有若干的弹簧，所述弹簧的一端与第一板固定连接，且弹簧的另一端与滑动板固定连接；

所述通道大小和光催化剂本体的大小相适应。

清洁机构的原理在于：第一板和第二板固定设置在底板的两端，这样形成了一个通道。滑动板滑动设置在通道内，滑动板垂直于底板的一端与第一板铰接，滑动板垂直于底板的另一端和第一板之间设有若干的弹簧。弹簧的一端与第一板固定连接，弹簧的另一端与滑动板固定连接。这样每当光催化剂本体经过通道时，由于通道大小和光催化剂本体的大小相适应，光催化剂本体经过滑动板和第一板铰接的一端时比较容易；而光催化剂本体从滑动板的另一端移出通道时，由于滑动板和第一板之间存在的弹簧，光催化剂本体的移出相对困难，并且光催化剂本体还要和第二板以及滑动板之间挤压、接触等。光催化剂本体在通道内和第二板、滑动板之间的挤压、接触等达到对光催化剂本体表面的清洁处理。当光催化剂本体移出通道后，清洁机构自动的恢复起始状态。

清洁机构的有益效果在于：光催化剂本体每经过一次清洁机构时，通过清洁机构巧妙的设计，能够实现清洁机构自动的对光催化剂本体表面进行清洁处理。清洁机构清洁光催化剂本体的过程自动化程度高；此过程受光催化剂本体自身转动过程的冲击力，还使得清洁效果好。

进一步，所述通道内第二板上以同样的方式还设有第二个滑动板；且通道内的两个滑动板的一端在通道的中间位置相抵。通过在通道内设置两个滑动板，使得光催化剂本体在通道内能够受到来自两个滑动板、不同方向的擦拭、挤压、抵触，这样能够使得光催化剂本体的表面从不同的方向得到更好的清洁处理，清洁效果更好。

进一步，所述滑动板表面还设有金属钢丝层。在滑动板表面设置金属钢丝层，能够使得光催化剂本体在和滑动板接触的过程中，滑动板上的金属钢丝层可以更好的清洁处理光催化剂本体的表面。

进一步，还包括搅拌单元，所述搅拌单元包括第一锥齿轮、第二锥齿轮和第二转轴；

所述第一锥齿轮固定设置在第一转轴上，所述第二转轴的一端转动设置在反应箱的箱底，且第二转轴的另一端与第二锥齿轮固定连接，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮相啮合，所述第二转轴上还设有若干的搅拌叶片。

在第一转轴转动过程中，相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，使得第二转轴同步的转动，第二转轴的转动，使得第二转轴上的搅拌叶片同步的转动。这样通过搅拌单元，能够使得反应箱中的水的流动性增加。由于光催化剂本体设置在水面的位置，通过这样增加反应箱中水的流动性，可以进一步的使得反应箱中的水可以更加均匀的受到光催化剂本体的降解、净化处理，从而对污水的降解、净化效果可以更好。

进一步，还包括过滤单元，所述过滤单元包括滤网、引流管、水槽和导流管；

所述滤网倾斜设置在进水管道中，所述引流管的一端与进水管道连通，且引流管和供水管道连通的位置位于滤网上方，所述引流管的另一端位于水槽上，所述引流管的端部以可拆卸的方式设有布袋，所述导流管的一端与水槽连通，且导流管的另一端与反应箱连通，且导流管端部位于水轮的上方。

水源进入到进水管中，经过进水管中的滤网可以对水源中的固体杂物进行过滤，保证进入到反应箱中的水没有固体杂质。通过设置引流管可以有效的把滤网上的杂质排送到引流管另一端的布袋内。而引流管中的水进入水槽，并通过导流管输送到反应箱中。与常规的除杂操作相比，这样的设置，既有效的除去了水源中的杂质，还保证了水源向反应箱中的供给过程的连续性、稳定性，水源的供给不受除杂的影响；布袋中的杂质收集满以后，只需要定期更换布袋即可。

进一步，所述光催化剂本体为三氧化二钬和碳纳米管的复合光催化剂本体。三氧化二钬和碳纳米管的复合光催化剂本体具有更好的吸附能力、对紫外光吸收能力更强、晶体结构优良。

进一步，所述光催化剂本体为扇体形，且光催化剂本体设有若干个。扇体形的反应面积大，在水中转动时，和水的阻力小，这样更符合流体力学性能。设置多个的光催化剂本体可以对反应箱中的污水降解、净化效果更好。

进一步，所述紫外灯管上还设有保护罩。通过设置保护罩可以防止反应箱中的水溅到紫外灯管上，损坏紫外灯管相连的电子元件。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明的清洁机构的俯视图。

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：反应箱1、进水管2、出水管3、紫外灯管4、保护罩5、第一转轴6、水轮7、光催化剂本体8、清洁机构9、第二转轴10、第二锥齿轮11、第一锥齿轮12、搅拌叶片13、滤网14、引流管15、布袋16、水槽17、导流管18、底板901、第一板902、第二板903、滑动板904、弹簧905。

实施例基本如附图1所示：一种组合式光催化剂污染物净化装置，包括反应箱1、紫外灯管4和光催化剂本体8。紫外灯管4固定设置在反应箱1的箱顶上，紫外灯管4上还设有保护罩5，这样可以防止反应箱1中的水溅到紫外灯管4上，损坏紫外灯管4相关的电路元件。光催化剂本体8设置在反应箱1中，且光催化剂本体8位于紫外灯管4的下方，这样才能保证紫外光照射到光催化剂本体8上。

反应箱1上设有进水口和出水口，进水口和进水管2连通，出水口和出水管3连通。进水口和出水口分别设置在反应箱1的两端。本方案的反应箱1长为20米，高为10米、宽为8米。进水管2中的水流速控制在0.2米每秒。这样反应箱1上的进水口和出水口之间有20米长度的路径距离，进水管2的水进入到反应箱1中，从进水口流到出水口，经过这段路径距离需要耗费一定的时间。这为污水在反应箱1中的降解、净化处理提供了充足的时间。从而可以使污水得到更好的降解、净化处理。这样的设置不仅保证了对污水彻底、充分的净化、降解处理，同时还可以一直保持进水管2向反应箱1中输送污水。这样实现了连续不断的处理污水。根据对污水降解、净化的实际需要，可以自行选择反应箱1的长度、宽度和高度，以及设置进水管2中的水的流速。

还包括转动机构和用于清洁光催化剂本体8的清洁机构9。

转动机构包括水轮7和第一转轴6；第一转轴6转动设置在反应箱1内，水轮7与第一转轴6同轴设置，且水轮7位于进水口的正下方。本方案中水轮7的转动方向固定，为逆时针方向转动，进水口流入反应箱1中的水可以使得水轮7相应的转动。水轮7转动，使得第一转轴6同步转动。本方案的光催化剂本体8为扇体形，且光催化剂本体8共设有4个。光催化剂本体8均固定设置在第一转轴6上，这样第一转轴6转动的时候，光催化剂本体8能够同步的转动。扇体形的光催化剂本体8的反应面积更大，在水中的阻力更小，更符合流体力学性能。

本方案的出水口的位置高度低于光催化剂本体8的高度，这样的设置可以使得光催化剂本体8在转动的过程中，光催化剂本体8可以间歇性的伸出水面，光催化剂本体8伸出水面后，再伸入水里过程中，水压还能够对光催化剂本体8起到一定的清洁作用。

如附图2所示，清洁机构9包括第一板902、第二板903和底板901；第一板902和第二板903固定设置在底板901的两端，第一板902、第二板903和底板901形成通道，通道内还设有两个滑动板904。通道的大小和光催化剂本体8的大小相适应。两个滑动板904垂直于底板901的一端分别与第一板902和第二板903的一端铰接，两个滑动板904垂直于底板9014的另一端上分别设有若干的弹簧905，弹簧905的一端与滑动板904固定连接，弹簧905的另一端与相邻的第一板902、第二板903固定连接。滑动板904的表面还设有金属钢丝层，通过设置金属钢丝层，可以当光催化剂本体8与滑动板904接触、挤压时，滑动板904可以更好的对光催化剂本体8进行清洁处理。清洁机构9固定设置在光催化剂本体8的下方，且每个光催化剂本体8的下方均对应设有清洁机构9。

还包括搅拌单元，搅拌单元包括第二转轴10、第一锥齿轮12和第二锥齿轮11，第一锥齿轮12固定设置在第一转轴6的中间位置上，第二转轴10的一端转动设置在反应箱1的箱底，第二转轴10的另一端与第二锥齿轮11固定连接。第一锥齿轮12和第二锥齿轮11相互啮合。第二转轴10上还设有若干的搅拌叶片13。这样在第一转轴6转动的过程中，第二转轴10同步转动，第二转轴10上的搅拌叶片13同步转动。通过第二转轴10上的搅拌叶片13达到增加反应箱1中的水的流动性，这样可以使反应箱1中的水可以更加均匀的受到光催化剂本体8的净化、降解处理，进而使得污水的净化更加的均匀和高效。

还包括过滤单元，过滤单元包括滤网14、引流管15、水槽17和导流管18，滤网14倾斜设置在进水管2内，引流管15的一端与进水管2连通，且引流管15与进水管2连通的位置位于滤网14的上方。引流管15的另一端位于水槽17上方，在引流管15的另一端上还以可拆卸的方式设有布袋16。导流管18的一端与水槽17连通，且导流管18的另一端与反应箱1连通，且导流管18的另一端的端部位于水轮7的上方。

通过设置过滤单元，水源进入到进水管2中，经过进水管2中的滤网14可以对水源中的固体杂物进行过滤，保证进入到反应箱1中的水没有固体杂质。通过设置引流管15可以有效的把滤网14上的杂质排送到引流管15另一端的布袋16内。而引流管15中的水进入水槽17，并通过导流管18输送到反应箱1中。与常规的除杂操作相比，这样的设置，既有效的除去了水源中的杂质，还保证了水源向反应箱1中的供给过程的连续性、稳定性，水源的供给不受除杂的影响；布袋16中的杂质收集满以后，只需要定期更换布袋16即可。布袋16以可拆卸的方式设置在引流管15的端部更换更加的方便。

本方案的光催化剂本体8为三氧化二钬和碳纳米管的复合光催化剂本体8。三氧化二钬和碳纳米管的复合光催化剂本体8具有更好的吸附能力、对紫外光吸收能力更强、晶体结构优良。

具体操作：使用本装置时，开启紫外灯管4，污水源通过进水管2经过进水口输送到反应箱1中。水源经过进水管2时，通过滤网14对水源进行过滤处理，过滤后的杂质通过引流管15进入到布袋16内，引流管15内的水进入到水槽17内，水槽17内的水通过导流管18输送到反应箱1中。

水源落入到水轮7上，水流的冲击力使得水轮7相应的转动，第一转轴6同步转动，第一转轴6转动的过程中，第一转轴6上的光催化剂本体8相应的转动。这样使得光催化剂本体8可以更均匀的被紫外光照射，进而使得光催化剂本体8可以更稳定、高效的对污水净化、降解处理。

光催化剂本体8在转动的过程中，每绕第一转轴6转一次，清洁机构9对光催化剂本体8清洁处理一次。光催化剂本体8通过第一板902和第二板903之间的通道，由于通道的大小和光催化剂本体8的大小相适应。光催化剂本体8经过通道时，光催化剂本体8和通道内的滑动板904挤压接触，滑动板904上的金属钢丝擦拭光催化剂本体8表面，达到清洁光催化剂本体8的效果。

同时再第一转轴6转动的过程中，通过第一锥齿轮12和第二锥齿轮11相互啮合的作用，使得第二转轴10同步的转动，第二转轴10转动时，第二转轴10上的搅拌叶片13同步的转动。本方案中通过使搅拌叶片13转动，达到增加反应箱1中的水的流动性，进而使得反应箱1中的污水能够更加均匀、等机会的受到光催化剂本体8的净化、降解处理。

由于本方案反应箱1上的进水口和出水口分别设置在反应箱1的两端，且反应箱1具有一定的长度，这样使得污水从进水口进入到反应箱1后，需要一段较长的时间才能够达到出水口，这样的时间可以使得污水得到充足的降解、净化处理。本方案的出水口的位置高度低于光催化剂本体8的垂直高度，这样的设置可以使得光催化剂本体8在转动的过程中，光催化剂本体8可以间歇性的伸出水面，光催化剂本体8伸出水面后，再伸入水里过程中，水压还能够对光催化剂本体8起到一定的清洁作用。

本方案的污染物净化装置不仅能够对污水均匀的降解、净化处理，还能够有规律的对光催化剂本体8的表面进行清洁处理，保证光催化剂本体8表面的干净、整洁，保证光催化剂本体8一直持续、稳定、高效的工作。本方案的净化装置整体上净化、降解污水的效果好。

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 (9)

1.一种组合式光催化剂污染物净化装置，包括反应箱（1）、紫外灯管（4）和光催化剂本体（8），所述紫外灯管（4）固定设置在反应箱（1）箱内，所述光催化剂本体（8）设置在反应箱（1）箱内，且紫外光灯管位于光催化剂本体（8）上方，所述反应箱（1）上还设有进水口和出水口；

其特征在于：所述进水口和出水口分别设置在反应箱（1）箱体的两端；

还包括转动机构和用于清洁光催化剂本体（8）的清洁机构（9）；

所述转动机构包括第一转轴（6）和水轮（7），所述第一转轴（6）转动设置在反应箱（1）内，所述水轮（7）与第一转轴（6）同轴设置，且水轮（7）与反应箱（1）上的进水口相对应，所述光催化剂本体（8）固定设置在第一转轴（6）上；

所述出水口的位置高度低于光催化剂本体（8）的高度。

2.根据权利要求1所述的一种组合式光催化剂污染物净化装置，其特征在于：所述清洁机构（9）固定设置在光催化剂本体（8）下方；

所述清洁机构（9）包括第一板（902）、第二板（903）和底板（901），所述第一板（902）、第二板（903）固定设置在底板（901）的两端，所述第一板（902）、第二板（903）和底板（901）构成一个通道；

所述通道内还设有滑动板（904），所述滑动板（904）滑动设置在底板（901）上，且滑动板（904）垂直于底板（901）的一端与第一板（902）铰接，所述滑动板（904）垂直于底板（901）的另一端上设有若干的弹簧（905），所述弹簧（905）的一端与第一板（902）固定连接，且弹簧（905）的另一端与滑动板（904）固定连接；

所述通道大小和光催化剂本体（8）的大小相适应。

3.根据权利要求2所述的一种组合式光催化剂污染物净化装置，其特征在于：所述通道内第二板（903）上以同样的方式还设有第二个滑动板（904）；且通道内的两个滑动板（904）的一端在通道的中间位置相抵。

4.根据权利要求3所述的一种组合式光催化剂污染物净化装置，其特征在于：所述滑动板（904）表面还设有金属钢丝层。

5.根据权利要求1所述的一种组合式光催化剂污染物净化装置，其特征在于：还包括搅拌单元，所述搅拌单元包括第一锥齿轮（12）、第二锥齿轮（11）和第二转轴（10）；

所述第一锥齿轮（12）固定设置在第一转轴（6）上，所述第二转轴（10）的一端转动设置在反应箱（1）的箱底，且第二转轴（10）的另一端与第二锥齿轮（11）固定连接，所述第一锥齿轮（12）和第二锥齿轮（11）相啮合，所述第二转轴（10）上还设有若干的搅拌叶片（13）。

6.根据权利要求1所述的一种组合式光催化剂污染物净化装置，其特征在于：还包括过滤单元，所述过滤单元包括滤网（14）、引流管（15）、水槽（17）和导流管（18）；

所述滤网（14）倾斜设置在进水管（2）道中，所述引流管（15）的一端与进水管（2）道连通，且引流管（15）和供水管道连通的位置位于滤网（14）上方，所述引流管（15）的另一端位于水槽（17）上，所述引流管（15）的端部以可拆卸的方式设有布袋（16），所述导流管（18）的一端与水槽（17）连通，且导流管（18）的另一端与反应箱（1）连通，且导流管（18）端部位于水轮（7）的上方。

7.根据权利要求1所述的一种组合式光催化剂污染物净化装置，其特征在于：所述光催化剂本体（8）为三氧化二钬和碳纳米管的复合光催化剂本体（8）。

8.根据权利要求7所述的一种组合式光催化剂污染物净化装置，其特征在于：所述光催化剂本体（8）为扇体形，且光催化剂本体（8）设有若干个。

9.根据权利要求1述的一种组合式光催化剂污染物净化装置，其特征在于：所述紫外灯管（4）上还设有保护罩（5）。

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