CN113307328A - 一种污水处理用引光式光催化组合填料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理用引光式光催化组合填料，属于污水处理领域，一种污水处理用引光式光催化组合填料，包括光催化处理床和固定在光催化处理床上的光触媒纤维载体，光触媒纤维载体上吸附连接有多个光触媒填料球，光触媒填料球外端固定连接有多个引光触凸，可以通过绽放式镜面聚光贴片对太阳光线的多次反射，使太阳光有效进入光触媒填料球内，进而提高了光催化过程的太阳光利用率，提高光触媒填料球光激活的效率，进而有效降低污水处理的成本，在提高污水处理效果的同时，有效提高了污水处理的经济效益，并且引光触凸增加水体的接触面积，提高其分解水内污染物的效率，提高污水处理的速度。

Description

一种污水处理用引光式光催化组合填料

技术领域

本发明涉及污水处理领域，更具体地说，涉及一种污水处理用引光式光催化组合填料。

背景技术

污水处理是目前全民关注的重要的环境问题，其中如何有效的对污染水资源进行治理，去除其内带有的各类污染物，恢复水体的自净化能力，都是受各界广泛关注的重点。随着工业的不断发展，环境污染日益严重，人们对环境的要求不断提高，传统水处理工艺中的物理方法、生物方法往往不能得到满意的结果，现阶段使用对光催化氧化法进行污水治理得到了很好的应用。

光催化降解是指利用辐射、光催化剂在反应体系中产生的活性极强的自由基，再通过自由基与有机污染物之间的加合、取代、电子转移等过程将污染物全部降解为无机物的过程。光催化剂氧化还原机理主要是催化剂受光照射，吸收光能，发生电子跃迁，生成电子-空穴对，对吸附于表面的污染物直接进行氧化还原。

目前在采用光催化降解的方式对污水进行处理时，由于需要光照(紫外线)的作用，为提高光催化降解的效率，往往需要日照和灯照相结合，需要消耗大量的电能，进而增加了污水处理的成本，降低了污水处理的经济性，因此如何充分利用太阳光这样的可再生的清洁能源是目前光催化降解需要解决的重要问题，故本发明提供一种污水处理用引光式光催化组合填料来解决此问题。

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污水处理用引光式光催化组合填料，可以通过绽放式镜面聚光贴片对太阳光线的多次反射，使太阳光有效进入光触媒填料球内，进而提高了光催化过程的太阳光利用率，提高光触媒填料球光激活的效率，减少其他光源的输入量，进而有效降低污水处理的成本，在提高污水处理效果的同时，有效提高了污水处理的经济效益，并且设置引光触凸增加光触媒填料球与水体的接触面积，进而增大光触媒填料球激活后各物质的扩散范围，提高其分解水内污染物的效率，提高污水处理的速度。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种污水处理用引光式光催化组合填料，包括光催化处理床和固定在光催化处理床上的光触媒纤维载体，所述光触媒纤维载体上吸附连接有多个光触媒填料球，所述光触媒填料球外端固定连接有多个引光触凸，所述引光触凸内开设有光贴片孔，所述光贴片孔壁面固定连接有多个呈圆周分布的绽放式镜面聚光贴片，且绽放式镜面聚光贴片与光触媒填料球相配合。通过绽放式镜面聚光贴片对太阳光线的多次反射，使太阳光有效进入光触媒填料球内，进而提高了光催化过程的太阳光利用率，提高光触媒填料球光激活的效率，减少其他光源的输入量，进而有效降低污水处理的成本，在提高污水处理效果的同时，有效提高了污水处理的经济效益，并且设置引光触凸增加光触媒填料球与水体的接触面积，进而增大光触媒填料球激活后各物质的扩散范围，提高其分解水内污染物的效率，提高污水处理的速度。

进一步的，所述光触媒填料球内壁固定连接有多个纳米催化颗粒，且纳米催化颗粒与引光触凸呈间隔设置，所述引光触凸通过光贴片孔与光触媒填料球相接通。光贴片孔将绽放式镜面聚光贴片反射的太阳光线引导至光触媒填料球内，并对纳米催化颗粒进行激活，使其能够快速的产生光生电子和光生空穴，提高其的激活效率。

进一步的，所述光触媒填料球内开设有聚光通道，所述聚光通道外端与绽放式镜面聚光贴片相配合，所述聚光通道另一端与纳米催化颗粒相配合。通过聚光通道增加纳米催化颗粒与太阳光线的接触强度，减少太阳光线的浪费，进而提高光催化过程中对太阳光的利用率。

进一步的，所述引光触凸外端开设有阶梯环槽，所述阶梯环槽内滑动连接有多个T型滑块，所述T型滑块外端延伸至阶梯环槽外侧，并固定连接有活力浮块，所述活力浮块的材质为过氧化钙。通过活力浮块受水流的作用在阶梯环槽内转动，增加引光触凸附近水体的流动速度，提高光触媒填料球产生各物质的分散效率，并且由于活力浮块采用过氧化钙制成，在与水的长时间接触下能够分解产生氧气，增加了水体中的溶解氧，进而有利于激活水体内的水生物，促进其降解污染物，改善水体自净化的能力，从本质上对污水进行处理。

进一步的，所述活力浮块外端固定连接有多个呈圆周分布的活力推桨，且活力推桨的长度呈一次递减设置。活力推桨增加活力浮块与水流的接触面积，进而增加了活力浮块的转动速度，使得活力浮块能够围绕引光触凸转动，增加引光触凸周侧的水体活力，并且长短不一的活力推桨有效适用于不同水流的作用，进而提高了活力推桨的适用性。

进一步的，所述阶梯环槽内滑动连接有环形滑条，所述环形滑条与多个T型滑块固定连接。环形滑条通过与T型滑块连接，有效对活力浮块之间的间隙进行限制，进而避免由于活力浮块转动不良造成的堆积，影响后续的持续使用，进而提高了活力浮块的实用性。

进一步的，所述绽放式镜面聚光贴片靠近光贴片孔一端固定连接有一对调角弹性件，且两个调角弹性件分别分布在绽放式镜面聚光贴片的中部和下部，所述绽放式镜面聚光贴片靠近光贴片孔一端固定连接有位于中部绽放式镜面聚光贴片上侧的磁力调角球。调角弹性件能够在绽放式镜面聚光贴片产生角度偏移时，带动绽放式镜面聚光贴片进行自主复位，进而有效提高绽放式镜面聚光贴片对太阳光线反射的效果。

进一步的，所述T型滑块靠近光贴片孔一端固定连接有与磁力调角球相配合的强磁长片，所述强磁长片与磁力调角球相靠近一端的磁极相同。在活力浮块不断带动T型滑块转动的过程中，磁力调角球受强磁长片和调角弹性件的作用不断产生倾斜复位动作，进而提高绽放式镜面聚光贴片在光贴片孔内活动效果，使绽放式镜面聚光贴片能够对不同角度的光线进行反射，在增加收集太阳光线效果的同时，还有效避免出现太阳光线的散光现象。

进一步的，所述阶梯环槽远离光触媒填料球一端固定连接有多个呈圆周分布的荧光聚囊，且荧光聚囊与绽放式镜面聚光贴片呈间隔设置。荧光聚囊能够对太阳光线进行吸收，在没有太阳光线照射后将其进行自主散发，对光触媒填料球产生作用，有效起到对太阳光线进行存储的作用，进一步提高了太阳光线的利用率，降低光催化处理的成本。

进一步的，所述荧光聚囊靠近绽放式镜面聚光贴片一侧固定连接有聚光壳，所述聚光壳靠近绽放式镜面聚光贴片一端开设有多个导光孔。通过聚光壳对荧光聚囊存储的太阳光线进行引导，使其在散发时仅能够通过外端和导管孔散发，能够被光触媒填料球和绽放式镜面聚光贴片有效提用，进而降低散发出的光纤损耗率。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过绽放式镜面聚光贴片对太阳光线的多次反射，使太阳光有效进入光触媒填料球内，进而提高了光催化过程的太阳光利用率，提高光触媒填料球光激活的效率，减少其他光源的输入量，进而有效降低污水处理的成本，在提高污水处理效果的同时，有效提高了污水处理的经济效益，并且设置引光触凸增加光触媒填料球与水体的接触面积，进而增大光触媒填料球激活后各物质的扩散范围，提高其分解水内污染物的效率，提高污水处理的速度。

(2)光贴片孔将绽放式镜面聚光贴片反射的太阳光线引导至光触媒填料球内，并对纳米催化颗粒进行激活，使其能够快速的产生光生电子和光生空穴，提高其的激活效率。

(3)通过聚光通道增加纳米催化颗粒与太阳光线的接触强度，减少太阳光线的浪费，进而提高光催化过程中对太阳光的利用率。

(4)通过活力浮块受水流的作用在阶梯环槽内转动，增加引光触凸附近水体的流动速度，提高光触媒填料球产生各物质的分散效率。

(5)由于活力浮块采用过氧化钙制成，在与水的长时间接触下能够分解产生氧气，增加了水体中的溶解氧，进而有利于激活水体内的水生物，促进其降解污染物，改善水体自净化的能力，从本质上对污水进行处理。

(6)活力推桨增加活力浮块与水流的接触面积，进而增加了活力浮块的转动速度，使得活力浮块能够围绕引光触凸转动，增加引光触凸周侧的水体活力，并且长短不一的活力推桨有效适用于不同水流的作用，进而提高了活力推桨的适用性。

(7)环形滑条通过与T型滑块连接，有效对活力浮块之间的间隙进行限制，进而避免由于活力浮块转动不良造成的堆积，影响后续的持续使用，进而提高了活力浮块的实用性。

(8)调角弹性件能够在绽放式镜面聚光贴片产生角度偏移时，带动绽放式镜面聚光贴片进行自主复位，进而有效提高绽放式镜面聚光贴片对太阳光线反射的效果。

(9)在活力浮块不断带动T型滑块转动的过程中，磁力调角球受强磁长片和调角弹性件的作用不断产生倾斜复位动作，进而提高绽放式镜面聚光贴片在光贴片孔内活动效果，使绽放式镜面聚光贴片能够对不同角度的光线进行反射，在增加收集太阳光线效果的同时，还有效避免出现太阳光线的散光现象。

(10)荧光聚囊能够对太阳光线进行吸收，在没有太阳光线照射后将其进行自主散发，对光触媒填料球产生作用，有效起到对太阳光线进行存储的作用，进一步提高了太阳光线的利用率，降低光催化处理的成本。

(11)通过聚光壳对荧光聚囊存储的太阳光线进行引导，使其在散发时仅能够通过外端和导管孔散发，能够被光触媒填料球和绽放式镜面聚光贴片有效提用，进而降低散发出的光纤损耗率。

附图说明

图1为本发明的光催化处理床俯视结构示意图；

图2为本发明的光触媒填料球轴测结构示意图；

图3为本发明的引光触凸轴测结构示意图；

图4为本发明的引光触凸轴测剖面结构示意图；

图5为本发明的引光触凸爆炸结构示意图；

图6为本发明的引光触凸主视剖面结构示意图；

图7为本发明的光触媒填料球光激发跃迁阶段主视剖面结构示意图；

图8为本发明的光触媒填料球反应阶段主视剖面结构示意图；

图9为本发明的光触媒填料球分解有机污染物阶段主视剖面结构示意图；

图10为本发明的光触媒填料球促进水体自净化阶段主视剖面结构示意图。

图中标号说明：

1光催化处理床、2光触媒纤维载体、3光触媒填料球、301纳米催化颗粒、4引光触凸、401阶梯环槽、402光贴片孔、5绽放式镜面聚光贴片、501磁力调角球、502调角弹性件、6荧光聚囊、7活力浮块、701活力推桨、8T型滑块、801环形滑条。

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1-10，一种污水处理用引光式光催化组合填料，包括光催化处理床1和固定在光催化处理床1上的光触媒纤维载体2，光触媒纤维载体2上吸附连接有多个光触媒填料球3，光触媒填料球3外端固定连接有多个引光触凸4，引光触凸4内开设有光贴片孔402，光贴片孔402壁面固定连接有多个呈圆周分布的绽放式镜面聚光贴片5，且绽放式镜面聚光贴片5与光触媒填料球3相配合。通过绽放式镜面聚光贴片5对太阳光线的多次反射，使太阳光有效进入光触媒填料球3内，进而提高了光催化过程的太阳光利用率，提高光触媒填料球3光激活的效率，减少其他光源的输入量，进而有效降低污水处理的成本，在提高污水处理效果的同时，有效提高了污水处理的经济效益，并且设置引光触凸4增加光触媒填料球3与水体的接触面积，进而增大光触媒填料球3激活后各物质的扩散范围，提高其分解水内污染物的效率，提高污水处理的速度。

请参阅图7-10，光触媒填料球3内壁固定连接有多个纳米催化颗粒301，且纳米催化颗粒301与引光触凸4呈间隔设置，引光触凸4通过光贴片孔402与光触媒填料球3相接通。光贴片孔402将绽放式镜面聚光贴片5反射的太阳光线引导至光触媒填料球3内，并对纳米催化颗粒301进行激活，使其能够快速的产生光生电子和光生空穴，提高其的激活效率。请参阅图7-10，光触媒填料球3内开设有聚光通道，聚光通道外端与绽放式镜面聚光贴片5相配合，聚光通道另一端与纳米催化颗粒301相配合。通过聚光通道增加纳米催化颗粒301与太阳光线的接触强度，减少太阳光线的浪费，进而提高光催化过程中对太阳光的利用率。

请参阅图3-6，阶梯环槽401远离光触媒填料球3一端固定连接有多个呈圆周分布的荧光聚囊6，且荧光聚囊6与绽放式镜面聚光贴片5呈间隔设置。荧光聚囊6能够对太阳光线进行吸收，在没有太阳光线照射后将其进行自主散发，对光触媒填料球3产生作用，有效起到对太阳光线进行存储的作用，进一步提高了太阳光线的利用率，降低光催化处理的成本。请参阅图3和图4，荧光聚囊6靠近绽放式镜面聚光贴片5一侧固定连接有聚光壳，聚光壳靠近绽放式镜面聚光贴片5一端开设有多个导光孔。通过聚光壳对荧光聚囊6存储的太阳光线进行引导，使其在散发时仅能够通过外端和导管孔散发，能够被光触媒填料球3和绽放式镜面聚光贴片5有效提用，进而降低散发出的光纤损耗率。

请参阅图1-10，在将光催化处理床1投放至需要处理的污水中后，太阳光对光触媒填料球3和引光触凸4进行照射，绽放式镜面聚光贴片5壁面对太阳光线进行反射，使其在光贴片孔402和聚光通道引导下，快速的照射在纳米催化颗粒301上，纳米催化颗粒301在绽放式镜面聚光贴片5和光触媒填料球3的太阳光线作用下产生关继发跃迁，进而产生光生电子和光生空穴(请参阅图7)，光生电子与氧气反应生成超氧负离子，光生空穴与水分子反应生成羟基自由基(请参阅图8)，超氧负离子、光生空穴和羟基自由基这三种活性氧化物质对有机污染物进行分解，使其分解成水和二氧化碳等小分子(请参阅图9)，进而达到水净化的目的；荧光聚囊6对太阳光线进行收集，在没有太阳光时将收集到的太阳光线从其外端和导光孔内散发，从外端散发的太阳光线被光触媒填料球3直接吸收，从导管孔散发出的太阳光线被绽放式镜面聚光贴片5反射后作用于纳米催化颗粒301，进而使得纳米催化颗粒301继续进行光催化反应，达到持续降解的目的。

实施例2：

请参阅图1-10，其中与实施例1中相同或相应的部件采用与实施例1相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例1的区别点。该实施例2与实施例1的不同之处在于：请参阅图3-6，引光触凸4外端开设有阶梯环槽401，阶梯环槽401内滑动连接有多个T型滑块8，T型滑块8的数量最多为绽放式镜面聚光贴片5数量的一半，T型滑块8外端延伸至阶梯环槽401外侧，并固定连接有活力浮块7，活力浮块7的材质为过氧化钙。通过活力浮块7受水流的作用在阶梯环槽401内转动，增加引光触凸4附近水体的流动速度，提高光触媒填料球3产生各物质的分散效率，并且由于活力浮块7采用过氧化钙制成，在与水的长时间接触下能够分解产生氧气，增加了水体中的溶解氧，进而有利于激活水体内的水生物，促进其降解污染物，改善水体自净化的能力，从本质上对污水进行处理。

请参阅图3-5，活力浮块7外端固定连接有多个呈圆周分布的活力推桨701，且活力推桨701的长度呈一次递减设置。活力推桨701增加活力浮块7与水流的接触面积，进而增加了活力浮块7的转动速度，使得活力浮块7能够围绕引光触凸4转动，增加引光触凸4周侧的水体活力，并且长短不一的活力推桨701有效适用于不同水流的作用，进而提高了活力推桨701的适用性。请参阅图5和图6，阶梯环槽401内滑动连接有环形滑条801，环形滑条801与多个T型滑块8固定连接。环形滑条801通过与T型滑块8连接，有效对活力浮块7之间的间隙进行限制，进而避免由于活力浮块7转动不良造成的堆积，影响后续的持续使用，进而提高了活力浮块7的实用性。

请参阅图1-10，在水流经过引光触凸4时，通过推动活力推桨701和活力浮块7使活力浮块7带动T型滑块8在阶梯环槽401内滑动，活力浮块7围绕引光触凸4转动，进而提高引光触凸4附近的水体活力，提高纳米催化颗粒301产生的各物质的分散效果，并且在环形滑条801的限制下，有效避免活力浮块7的堆积；由于活力浮块7采用过氧化钙制成，过氧化钙在与水长时间接触后会分解出氧气，进而增加了水体中的溶解氧，进而有利于激活水体内的水生物，促进其降解污染物，改善水体自净化的能力(请参阅图10)。

实施例3：

请参阅图1-10，其中与实施例1中相同或相应的部件采用与实施例1相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例1的区别点。该实施例3与实施例1的不同之处在于：请参阅图4，绽放式镜面聚光贴片5靠近光贴片孔402一端固定连接有一对调角弹性件502，且两个调角弹性件502分别分布在绽放式镜面聚光贴片5的中部和下部，绽放式镜面聚光贴片5靠近光贴片孔402一端固定连接有位于中部绽放式镜面聚光贴片5上侧的磁力调角球501。调角弹性件502能够在绽放式镜面聚光贴片5产生角度偏移时，带动绽放式镜面聚光贴片5进行自主复位，进而有效提高绽放式镜面聚光贴片5对太阳光线反射的效果。请参阅图6，T型滑块8靠近光贴片孔402一端固定连接有与磁力调角球501相配合的强磁长片，强磁长片与磁力调角球501相靠近一端的磁极相同。在活力浮块7不断带动T型滑块8转动的过程中，磁力调角球501受强磁长片和调角弹性件502的作用不断产生倾斜复位动作，进而提高绽放式镜面聚光贴片5在光贴片孔402内活动效果，使绽放式镜面聚光贴片5能够对不同角度的光线进行反射，在增加收集太阳光线效果的同时，还有效避免出现太阳光线的散光现象。

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 (10)

1.一种污水处理用引光式光催化组合填料，包括光催化处理床(1)和固定在光催化处理床(1)上的光触媒纤维载体(2)，其特征在于：所述光触媒纤维载体(2)上吸附连接有多个光触媒填料球(3)，所述光触媒填料球(3)外端固定连接有多个引光触凸(4)，所述引光触凸(4)内开设有光贴片孔(402)，所述光贴片孔(402)壁面固定连接有多个呈圆周分布的绽放式镜面聚光贴片(5)，且绽放式镜面聚光贴片(5)与光触媒填料球(3)相配合。

2.根据权利要求1所述的一种污水处理用引光式光催化组合填料，其特征在于：所述光触媒填料球(3)内壁固定连接有多个纳米催化颗粒(301)，且纳米催化颗粒(301)与引光触凸(4)呈间隔设置，所述引光触凸(4)通过光贴片孔(402)与光触媒填料球(3)相接通。

3.根据权利要求2所述的一种污水处理用引光式光催化组合填料，其特征在于：所述光触媒填料球(3)内开设有聚光通道，所述聚光通道外端与绽放式镜面聚光贴片(5)相配合，所述聚光通道另一端与纳米催化颗粒(301)相配合。

4.根据权利要求1所述的一种污水处理用引光式光催化组合填料，其特征在于：所述引光触凸(4)外端开设有阶梯环槽(401)，所述阶梯环槽(401)内滑动连接有多个T型滑块(8)，所述T型滑块(8)外端延伸至阶梯环槽(401)外侧，并固定连接有活力浮块(7)，所述活力浮块(7)的材质为过氧化钙。

5.根据权利要求4所述的一种污水处理用引光式光催化组合填料，其特征在于：所述活力浮块(7)外端固定连接有多个呈圆周分布的活力推桨(701)，且活力推桨(701)的长度呈一次递减设置。

6.根据权利要求4所述的一种污水处理用引光式光催化组合填料，其特征在于：所述阶梯环槽(401)内滑动连接有环形滑条(801)，所述环形滑条(801)与多个T型滑块(8)固定连接。

7.根据权利要求4所述的一种污水处理用引光式光催化组合填料，其特征在于：所述绽放式镜面聚光贴片(5)靠近光贴片孔(402)一端固定连接有一对调角弹性件(502)，且两个调角弹性件(502)分别分布在绽放式镜面聚光贴片(5)的中部和下部，所述绽放式镜面聚光贴片(5)靠近光贴片孔(402)一端固定连接有位于中部绽放式镜面聚光贴片(5)上侧的磁力调角球(501)。

8.根据权利要求7所述的一种污水处理用引光式光催化组合填料，其特征在于：所述T型滑块(8)靠近光贴片孔(402)一端固定连接有与磁力调角球(501)相配合的强磁长片，所述强磁长片与磁力调角球(501)相靠近一端的磁极相同。

9.根据权利要求4所述的一种污水处理用引光式光催化组合填料，其特征在于：所述阶梯环槽(401)远离光触媒填料球(3)一端固定连接有多个呈圆周分布的荧光聚囊(6)，且荧光聚囊(6)与绽放式镜面聚光贴片(5)呈间隔设置。

10.根据权利要求9所述的一种污水处理用引光式光催化组合填料，其特征在于：所述荧光聚囊(6)靠近绽放式镜面聚光贴片(5)一侧固定连接有聚光壳，所述聚光壳靠近绽放式镜面聚光贴片(5)一端开设有多个导光孔。

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