CN113213576B - 一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置 - Google Patents
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Abstract
一种应用于水域中的筒车式吸附‑光催化降解微塑料装置，属于微塑料光催化降解技术领域。本发明解决了现有技术中利用可见光降解微塑料的装置结构复杂且需要额外的供能装置，能耗较大且操作复杂的问题。集水转筒及所述吸附转筒分别通过转轴转动安装在支架上，集水转筒的外部沿其周向固装有若干第一击水挡板，吸附转筒的外部沿其周向固装有若干第二击水挡板，且每个击水挡板均沿其所在的转筒径向布置，若干所述水筒均布在集水转筒的内部，且每个水筒上朝向吸附转筒的一端均开设有通水孔，水筒中的水通过通水孔流向吸附转筒，通过击打第二击水挡板带动吸附转筒转动，若干催化剂板沿吸附转筒周向布置且每两个第二击水挡板之间布置一个催化剂板。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置，属于微塑料光催化降解技术领域。
背景技术
据统计，从20世纪50年代至2015年全球生产的塑料垃圾已达63亿吨，其中仅21％～26％得到回收分化、焚化。如今，塑料对环境与健康有重大危害已获得共识，但尺寸较小(小于5微米)的微塑料藏身边于无形而潜在危害巨大。2016年，联合国环境大会就把微塑料与全球气候变化、海洋酸化等并列为全球性重大环境问题。
截至目前，国内外还没有切实可行的针对水域中已存在微塑料污染的治理方法，实验室针对微塑料降解的方法可按原理分为三种：热降解、光降解、生物降解。目前，生物降解法应用于实际时，降解速率低且需要隔离微生物和克隆可降解酶，也就谈不上成本优势了。基于热降解与光降解的物理或物理化学法则可处理混合的塑料污染物，且实际降解速率较高，应用潜力更大。但是，现有技术中利用可见光降解微塑料的装置结构复杂且需要额外的供能装置，能耗较大且操作复杂。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中利用可见光降解微塑料的装置结构复杂且需要额外的供能装置，能耗较大且操作复杂的问题，进而提供了一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置，它包括支架、集水转筒、吸附转筒、若干水筒及若干催化剂板，其中所述集水转筒及所述吸附转筒分别通过转轴转动安装在支架上，集水转筒的外部沿其周向固装有若干第一击水挡板，吸附转筒的外部沿其周向固装有若干第二击水挡板，且每个击水挡板均沿其所在的转筒径向布置，若干所述水筒均布在集水转筒的内部，且每个水筒上朝向吸附转筒的一端均开设有通水孔，水筒中的水通过通水孔流向吸附转筒，通过击打第二击水挡板带动吸附转筒转动，若干催化剂板沿吸附转筒周向呈多边形结构布置。
进一步地，吸附转筒的中心轴线低于集水转筒的中心轴线设置。
进一步地，每个水筒分别通过绳索挂装在集水转筒上。
进一步地，所述集水转筒包括沿转轴轴向同轴布置的两组第一转筒组件，其中每个第一转筒组件均包括若干呈放射性布置的第一支撑肋板以及由内向外依次同轴布置的第一内转筒、中转筒及第一外转筒，所述第一内转筒转动套装在转轴上，第一内转筒、中转筒及第一外转筒之间通过若干第一支撑肋板固定连接。
进一步地，每个水筒分别通过绳索挂装在若干第一支撑肋板上。
进一步地，绳索安装在第一外转筒与中转筒之间的第一支撑肋板上。
进一步地，第一支撑肋板上固装有挂环，绳索通过挂环固装在第一支撑肋板上。
进一步地，所述吸附转筒包括沿转轴轴向同轴布置的两组第二转筒组件，其中每个第二转筒组件均包括若干呈放射性布置的第二支撑肋板以及由内向外依次同轴布置的第二内转筒及第二外转筒，所述第二内转筒转动套装在转轴上，第二内转筒与第二外转筒之间通过若干第二支撑肋板固定连接。
进一步地，第一击水挡板的数量为六个，第二击水挡板的数量为三个。
进一步地，每个转轴均搭设在支架上，所述集水转筒及所述吸附转筒与其对应的转轴之间均为转动连接。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本申请耦合光催化技术与水车技术，保证了光催化剂能有效利用可见光并降解微塑料，增强了微塑料处理效果。
通过光催化对微塑料进行降解，其降解产物中没有污染物，对环境不会造成二次污染。
通过本申请，无需额外供能装置，只需借助自然水域中水流的动力，即可满足工作条件，具有无能耗的优点。此外，该装置投入使用后，无需复杂操作与控制，使用简便。
附图说明
图1为本申请的立体结构示意图；
图2为本申请的主视示意图；
图3为本申请的左视示意图；
图4为水筒的立体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～4说明本实施方式，一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置，它包括支架1、集水转筒2、吸附转筒3、若干水筒4及若干催化剂板5，其中所述集水转筒2及所述吸附转筒3分别通过转轴6转动安装在支架1上，集水转筒2的外部沿其周向固装有若干第一击水挡板7，吸附转筒3的外部沿其周向固装有若干第二击水挡板8，且每个击水挡板均沿其所在的转筒径向布置，若干所述水筒4均布在集水转筒2的内部，且每个水筒4上朝向吸附转筒3的一端均开设有通水孔41，水筒4中的水通过通水孔41流向吸附转筒3，通过击打第二击水挡板8带动吸附转筒3转动，若干催化剂板5沿吸附转筒3周向呈多边形结构布置。
催化剂板5的数量为偶数个，即若干催化剂板5可以合围成四边形结构、六边形结构、八边形结构等多边形结构。
第一击水挡板及第二击水挡板对应均布在其所在的转筒上。
吸附转筒3的直径小于集水转筒2的直径，保证水筒4中的水顺利击打至第二击水挡板8，进而保证吸附转筒3正常转动。水位优选在吸附转筒3的1/3高度处。
水筒4的材质优选为竹筒。
支架1优选为三角形架体，以保证装置稳定性。
本申请采用光催化技术，通过负载WO3_TiO2@β-SiC板材对水体中的微塑料进行吸附和光催化降解,通过半导体掺杂二氧化钛的光催化能力降解水中的微塑料。可达到7小时处理近50％微塑料的效率。
本申请耦合光催化技术与水车技术，保证了光催化剂能有效利用可见光并降解微塑料，增强了微塑料处理效果。
通过光催化对微塑料进行降解，其降解产物中没有污染物，对环境不会造成二次污染。
通过本申请，无需额外供能装置，只需借助自然水域中水流的动力，即可满足工作条件，具有无能耗的优点。此外，该装置投入使用后，无需复杂操作与控制，使用简便。
工作原理：
水筒4表面开槽形成槽状的储水结构，随着水流冲击第一击水挡板7，带动集水转筒2转动，实现水筒4在水体中取水。水筒4中的水通过通水孔41流向吸附转筒3，冲击第二击水挡板8，进而带动吸附转筒3转动，位于水位以下的催化剂板5吸附水中的微塑料，再随着吸附转筒3的转动，已吸附微塑料的催化剂板5在光照下将其催化降解。
水筒4在集水转筒2转动过程中实现吸水与跌水的交替，被处理的水在搅动和跌落的过程中实现复氧；固定在吸附转筒3上的催化剂板5随吸附转筒3在跌水冲击的作用下实现公转。淹没在水体中的催化剂板5已完成对微塑料的富集，公转时在光照作用下将微塑料降解为CO2等无污染的小分子，从而实现微塑料的吸附降解。
吸附转筒3的中心轴线低于集水转筒2的中心轴线设置。如此设计，保证水筒4中的水能够顺利的带动吸附转筒3转动。
每个水筒4分别通过绳索9挂装在集水转筒2上。所述绳索9还可以为具有一定弹性的皮筋。
所述集水转筒2包括沿转轴6轴向同轴布置的两组第一转筒组件，其中每个第一转筒组件均包括若干呈放射性布置的第一支撑肋板21以及由内向外依次同轴布置的第一内转筒22、中转筒23及第一外转筒24，所述第一内转筒22转动套装在转轴6上，第一内转筒22、中转筒23及第一外转筒24之间通过若干第一支撑肋板21固定连接。两组第一转筒组件之间通过第一击水挡板7连接。通过设置中转筒23，加强整个第一转筒组件的稳定性。
每个水筒4分别通过绳索9挂装在若干第一支撑肋板21上。如此设计，便于水筒4取水。
绳索9安装在第一外转筒24与中转筒23之间的第一支撑肋板21上。
第一支撑肋板21上固装有挂环10，绳索9通过挂环10固装在第一支撑肋板21上。挂环10的材质优选为铝合金。挂环10通过螺钉安装在第一支撑肋板21上。
所述吸附转筒3包括沿转轴6轴向同轴布置的两组第二转筒组件，其中每个第二转筒组件均包括若干呈放射性布置的第二支撑肋板31以及由内向外依次同轴布置的第二内转筒32及第二外转筒33，所述第二内转筒32转动套装在转轴6上，第二内转筒32与第二外转筒33之间通过若干第二支撑肋板31固定连接。两组第二转筒组件之间通过第二击水挡板8连接。
第一击水挡板7的数量为六个，第二击水挡板8的数量为三个。
每个转轴6均搭设在支架1上，所述集水转筒2及所述吸附转筒3与其对应的转轴6之间均为转动连接。
Claims (9)
1.一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置，其特征在于：它包括支架（1）、集水转筒（2）、吸附转筒（3）、若干水筒（4）及若干催化剂板（5），其中所述集水转筒（2）及所述吸附转筒（3）分别通过转轴（6）转动安装在支架（1）上，集水转筒（2）的外部沿其周向固装有若干第一击水挡板（7），吸附转筒（3）的外部沿其周向固装有若干第二击水挡板（8），且每个击水挡板均沿其所在的转筒径向布置，若干所述水筒
（4）均布在集水转筒（2）的内部，且每个水筒（4）上朝向吸附转筒（3）的一端均开设有通水孔（41），水筒（4）中的水通过通水孔（41）流向吸附转筒（3），通过击打第二击水挡板（8）带动吸附转筒（3）转动，若干催化剂板（5）沿吸附转筒（3）周向呈多边形结构布置，吸附转筒（3）的中心轴线低于集水转筒（2）的中心轴线设置，所述催化剂板（5）通过半导体掺杂二氧化钛的光催化能力降解微塑料。
2.根据权利要求1所述的一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置，其特征在于：每个水筒（4）分别通过绳索（9）挂装在集水转筒（2）上。
3.根据权利要求2所述的一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置，其特征在于：所述集水转筒（2）包括沿转轴（6）轴向同轴布置的两组第一转筒组件，其中每个第一转筒组件均包括若干呈放射性布置的第一支撑肋板（21）以及由内向外依次同轴布置的第一内转筒（22）、中转筒（23）及第一外转筒（24），所述第一内转筒（22）转动套装在转轴（6）上，第一内转筒（22）、中转筒（23）及第一外转筒（24）之间通过若干第一支撑肋板（21）固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置，其特征在于：每个水筒（4）分别通过绳索（9）挂装在若干第一支撑肋板（21）上。
5.根据权利要求4所述的一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置，其特征在于：绳索（9）安装在第一外转筒（24）与中转筒（23）之间的第一支撑肋板（21）上。
6.根据权利要求5所述的一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置，其特征在于：第一支撑肋板（21）上固装有挂环（10），绳索（9）通过挂环（10）固装在第一支撑肋板（21）上。
7.根据权利要求1所述的一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置，其特征在于：所述吸附转筒（3）包括沿转轴（6）轴向同轴布置的两组第二转筒组件，其中每个第二转筒组件均包括若干呈放射性布置的第二支撑肋板（31）以及由内向外依次同轴布置的第二内转筒（32）及第二外转筒（33），所述第二内转筒（32）转动套装在转轴（6）上，第二内转筒（32）与第二外转筒（33）之间通过若干第二支撑肋板（31）固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置，其特征在于：第一击水挡板（7）的数量为六个，第二击水挡板（8）的数量为三个。
9.根据权利要求1所述的一种应用于水域中的筒车式吸附-光催化降解微塑料装置，其特征在于：每个转轴（6）均搭设在支架（1）上，所述集水转筒（2）及所述吸附转筒 （3）与其对应的转轴（6）之间均为转动连接。
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