CN114590868A - 一种螺旋式压电光催化污水处理装置及处理方法 - Google Patents
一种螺旋式压电光催化污水处理装置及处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114590868A CN114590868A CN202210293407.2A CN202210293407A CN114590868A CN 114590868 A CN114590868 A CN 114590868A CN 202210293407 A CN202210293407 A CN 202210293407A CN 114590868 A CN114590868 A CN 114590868A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- spiral
- piezoelectric
- photocatalytic
- water inlet
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 79
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 210
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims abstract description 12
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims abstract description 12
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 12
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 11
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 7
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 7
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000012372 quality testing Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/009—Apparatus with independent power supply, e.g. solar cells, windpower, fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提出的是一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其结构包括进水系统，螺旋式压电光催化系统；所述螺旋式压电光催化系统包括螺旋管道、压电薄膜；进水系统的出水口与螺旋管道的进水口相连通，压电薄膜位于螺旋管道的内部。一种利用螺旋式压电光催化污水处理装置进行污水处理的方法，该方法包括：1、污废水通过进水系统的进水口进入水箱，通过流量调节阀调节到适宜流量速度进入螺旋管道中；2、污废水在重力势能作用下通过螺旋管道，污废水与螺旋管道中的压电薄膜充分接触；3、在紫外灯管的照射下，压电薄膜上的光催化材料与污废水中的污染物进行光催化降解反应。本发明利用水流势能激发材料压电效应，具有节能、环保、易实现的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺旋式压电光催化污水处理装置及处理方法，属于水污染控制领域。
背景技术
随着社会与工业化的发展，化石能源短缺与环境污染对人类社会经济的可持续发展构成了严峻挑战；如何利用清洁可再生的新能源进行污染物净化是保证人民生命健康和社会经济可持续发展的关键；其中，太阳能作为清洁能源产业的重要组成部分，在光催化降解污染物中有着广阔的应用；纳米光催化剂在可见光或紫外光下利用光生电子-空穴对的强氧化还原性，高效、快速的去除水体中的有机污染物；但是，纳米光催化剂在实际水体修复中存在易沉降、利用率低、难以回收等问题，同时由于半导体光催化剂的量子效率较低，使半导体光催化技术难以实现大范围工业化应用。
压电效应利用晶体材料的不对称性，在受到外力的作用发生形变时，一端产生极化的正电荷，另一端产生负电荷，在压电极化场的作用下，光生电子和空穴可以有效地分离并向相反方向迁移，这有利于体电荷向表面活性中心迁移参与到各种光催化反应中，从而显著提高材料光催化活性，诱发压电效应的机械力多选用超声波、球磨、震荡等；然而，高频超声波输入耗能巨大，不适于工业范围上的应用；因此，充分利用自然界广泛存在的水流势能，开发一种适用于各类污染物的、具有广泛普适性的压电光催化降解装置，对缓解城镇生活污水处理问题具有突出的实际意义。
发明内容
本发明提出了一种螺旋式压电光催化污水处理装置及处理方法，其目的在提供通过将光催化技术与压电效应耦合实现对污水的处理。
本发明的技术解决方案：一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其结构包括进水系统，螺旋式压电光催化系统；所述螺旋式压电光催化系统包括螺旋管道2、压电薄膜13；进水系统的出水口与螺旋管道2的进水口相连通，压电薄膜13位于螺旋管道2的内部。
进一步地，所述螺旋管道2由透明管螺旋绕制而成；所述螺旋管道2整体长度方向的中心线与螺旋管道2的螺旋形外圈边缘切线的夹角为α角，60°≤α≤80°。
进一步地，所述透明管为石英玻璃材质的透明管。
进一步地，所述压电薄膜13位于透明管内侧壁。
进一步地，所述压电薄膜13位于透明管朝向螺旋管道2外侧的侧壁内侧。
进一步地，所述螺旋管道2在工作时，所需要处理的污水经螺旋管道2的进水口进入螺旋管道2后按照右手螺旋的方式螺旋前进。
进一步地，所述螺旋式压电光催化系统还包括紫外灯管11；其中，紫外灯管11的长度方向与螺旋管道2整体长度方向平行，紫外灯管11位于螺旋管道2整体长度方向的中心线位置。
进一步地，所述压电薄膜13为PVDF压电薄膜，压电薄膜13表面负载有光催化材料，光催化材料为纳米光催化材料；所述纳米光催化材料为氧化锌、二氧化钛、钛酸钡中的任一种或任两种的组合或三种的组合；纳米光催化材料负载在压电薄膜13的面向污水侧。
进一步地，所述螺旋式压电光催化系统还包括流量调节阀8、压力监测器9、水质监测器10；所述流量调节阀8串接在进水系统的出水口与螺旋管道2的进水口之间相连接的管道上，压力监测器9位于螺旋管道2的进水口处，水质监测器10安装在螺旋管道2的出水口；所述进水系统包括水箱1、支架台3、进水系统的进水口4、排气阀门5、水位探测器6、检修梯7；水箱1固定于支架台3上方，使用时，通过调整支架台3的高度为水箱1提供高度增大水头；进水系统的进水口4设在水箱1的顶部，通过进水系统的进水口4向水箱1中输送需要处理的污废水；水箱1上方设有排气阀门5，用于调整箱体1内部压强；检修梯7位于水箱1侧面，用于日常检查维修时使用；水箱1内部设有水位探测器6，实时检测水箱内水位；所述水箱1的底部高于螺旋管道2所处高度。
一种利用螺旋式压电光催化污水处理装置进行污水处理的方法，该方法包括：
1、污废水通过进水系统的进水口4进入水箱1，通过流量调节阀8调节到适宜流量速度进入螺旋管道2中；
2、污废水在重力势能作用下通过螺旋管道2，污废水与螺旋管道2中的压电薄膜13充分接触；
3、在紫外灯管11的照射下，压电薄膜13上的光催化材料与污废水中的污染物进行光催化降解反应。
本发明的有益效果：
1）本发明将光催化反应与压电催化反应耦合，提高了污染物的降解效率；
2）本发明利用水流势能激发材料压电效应，具有节能、环保、易实现的特点，其中水箱具有一定的高度，能够提供更大的水头，为管道内产生高速水流提供了前提条件；
3）采用螺旋式反应管道，增加了管道内动态流速的产生，有利于产生更强的压电电场；此外，螺旋形能够延长管道长度，进而延长反应时间，有利于污染物的深度净化；
4）该装置结构简单、成本低，除城镇污水处理外，对于农村生活污水入户处理同样适用。
5）通过进一步设计，可通过太阳能板为紫外灯管提供电力，更加节能、环保。
附图说明
附图1是螺旋式太阳能压电光催化污水处理装置的总体结构示意图。
附图2螺旋式太阳能压电光催化污水处理装置的俯视图。
附图3是螺旋管道的侧面结构示意图。
附图4 是螺旋管道角度α示意图。
附图5是α角为60°时螺旋管道内的流场分布变化示意图。
附图6是α角为70°时螺旋管道内的流场分布变化示意图。
附图7是α角为80°时螺旋管道内的流场分布变化示意图。
附图中1是水箱，2是螺旋管道，3是支架台，4是进水系统的进水口，5是排气阀门，6是水位探测器，7是检修梯，8是流量调节阀，9是压力监测器，10是水质监测器，11是紫外灯管，12是太阳能板，13是压电薄膜。
具体实施方式
一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其结构包括进水系统，螺旋式压电光催化系统；所述螺旋式压电光催化系统包括螺旋管道2、压电薄膜13；进水系统的出水口与螺旋管道2的进水口相连通，压电薄膜13位于螺旋管道2的内壁。
所述螺旋管道2由透明管螺旋绕制而成，所述透明管为管壁能够透过紫外波段和可见光波段的透明管；优选采用石英玻璃材质的透明管，石英玻璃材质的透明管能够较好的透过紫外波段。
如附图4所示，所述螺旋管道2整体长度方向的中心线与螺旋管道2的螺旋形外圈边缘切线的夹角为α角；优选地，60°≤α≤80°。
如附图5-附图7，通过控制不同α角，改变了螺旋管道弯曲度，从而影响了水流在透明管内的流动阻力；α角越小，弯曲度越小，水流流速越大；根据公式（1）：
其中Re是雷诺数，
是流体密度，
是流体速度，
是特征长度，
是流体粘性系
数；可以看出，螺旋管内流场速度越大，雷诺数则越大，表示管道内水流流动无序性越高，即
湍流程度越高；在高速湍流下，水流涡激剪力使压电薄膜13能够发生更剧烈的形变，进而达
到更高、更持久的压电电势输出；在压电电势作用下，光生载流子得到更高效的分离，促进
对污染物的光催化降解。
同时，对于整体长度相同的螺旋管道2，对于不同的α角，α角越小，所使用的绕制螺旋管道2的透明管的长度越短，螺旋管道2内对污水在透明管内的有效处理距离则越短，不利于污染物的高效处理；因此，α角的设计高度影响螺旋式压电光催化系统的污染物降解效率。
所述压电薄膜13位于透明管内侧壁；优选地，如附图3所示， 所述压电薄膜13位于透明管朝向螺旋管道2外侧的侧壁内侧上；此设计有助于涡激剪力对压电薄膜13的充分作用，同时也有利于紫外灯管11对压电薄膜13和污水的大范围照射。
所述螺旋管道2在工作时，所需要处理的污水经螺旋管道2的进水口进入螺旋管道2后按照右手螺旋的方式螺旋前进；由于透明管的螺旋绕制，污水顺着透明管的绕制方向呈顺时针螺旋远离螺旋管道2的进水口向前前进，污水在螺旋前进的过程中会对螺旋管道2外侧的内侧壁产生涡激剪力冲击，使得在α角越大时，仍然能够很好使压电薄膜13发生剧烈的形变，进保证达到更高、更持久的压电电势输出。
所述螺旋式压电光催化系统还包括紫外灯管11；其中，紫外灯管11的长度方向与螺旋管道2整体长度方向平行，优选紫外灯管11位于螺旋管道2整体长度方向的中心线位置；螺旋管道2优选采用石英玻璃材质，能够较好的透过紫外波段；工作时，紫外灯管11位于螺旋管道2整体长度方向的中心线位置，使得紫外灯管11的四周被透明管环绕，有利于紫外灯管11照射流经螺旋管道2的污水和照射螺旋管道2内的压电薄膜13。
所述压电薄膜13优选为PVDF（聚偏氟乙烯）压电薄膜，压电薄膜13表面负载有光催化材料，光催化材料优选为纳米光催化材料；所述纳米光催化材料优选为氧化锌（ZnO）、二氧化钛（TiO2）、钛酸钡（BaTiO3）中的任一种或任两种的组合或三种的组合；纳米光催化材料负载在压电薄膜13的面向污水侧。
所述压电薄膜13的表面优选具有多孔结构，多孔结构有利于光催化材料在压电薄膜13的表面分散，并有利于提升污水与催化剂的接触面积和冲击力度。
所述紫外灯管11的电输入端与外部电源的电输出端连接，外部电源提供电能给紫外灯管11工作，紫外灯管11提供光催化反应所需紫外光源。
所述螺旋式压电光催化系统还包括太阳能板12；太阳能板12的电输出端与紫外灯管11的电输入端相连接，通过太阳能板12将光能转换成电能供紫外灯管11工作，提供光催化反应所需紫外光源。
所述螺旋式压电光催化系统还包括流量调节阀8、压力监测器9、水质监测器10；所述流量调节阀8串接在进水系统的出水口与螺旋管道2的进水口之间相连接的管道上，压力监测器9位于螺旋管道2的进水口处，水质监测器10安装在螺旋管道2的出水口；工作时，流量调节阀8用以调控进入螺旋管道2的污废水流量，压力监测器9用以监测螺旋管道2的进水口处污废水压力，水质检测器10与螺旋管道2尾部相连，以实时检测处理后废水达标与否。
所述进水系统包括水箱1、支架台3、进水系统的进水口4、排气阀门5、水位探测器6、检修梯7；水箱1固定于支架台3上方，使用时，通过调整支架台3的高度为水箱1提供高度增大水头；进水系统的进水口4设在水箱1的顶部，通过进水系统的进水口4向水箱1中输送需要处理的污废水；水箱1上方设有排气阀门5，用于调整箱体1内部压强；检修梯7位于水箱1侧面，用于日常检查维修时使用；水箱1内部设有水位探测器6，可实时检测水箱内水位；所述螺旋管道2与水箱1的任意一侧相连，螺旋管道2与水箱1的连接处设流量调节阀8，流量调节阀8用于调控进入螺旋管道的污废水流量。
所述水箱1的底部高于螺旋管道2所处高度。
一种利用螺旋式压电光催化污水处理装置进行污水处理的方法，该方法包括：
1、污废水通过进水系统的进水口4进入水箱1，通过流量调节阀8调节到适宜流量速度进入螺旋管道2中；
2、污废水在重力势能作用下通过螺旋管道2，污废水与螺旋管道2中的压电薄膜13充分接触；
3、在紫外灯管11的照射下，压电薄膜13上的光催化材料与污废水中的污染物进行光催化降解反应。
本发明在工作时，在水流冲击作用下，利用水势能在螺旋管道2内易形成高速湍流，诱导螺旋管道2内的压电薄膜13发生形变，使压电薄膜13内部产生压电场，促进压电薄膜13上光催化材料的降解效果，经过降解后的污废水经过水质监测器10判断处理后污水达标与否，未达标的污水回流输送至水箱1中继续循环处理；达标污水则直接排出。
下面结合实例及附图对本发明技术方案做进一步说明。
实施例1
一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其结构包括进水系统、螺旋式压电光催化系统；
所述进水系统包括水箱1、支架台3、进水口4、排气阀门5、检修梯7，水位探测器6。
所述水箱1置于支架台3上方；水箱1顶部有的进水口4，通过进水口4向水箱1中输送需要处理的污废水；水箱上方设有排气阀门5，用以调整箱体内部压强；检修梯7位于水箱1侧面，用以日常检查维修使用；水箱1内部设有水位探测器6，实时检测水箱内水位。
所述螺旋式压电光催化系统包括螺旋管道2、紫外灯管11、太阳能板12、流量调节阀8、压力监测器9、水质监测器10、压电薄膜13。
所述螺旋管道2与水箱1相连，采用石英玻璃材质，能够较好的透过紫外波段；螺旋管中心线与边缘切线的夹角α= 60°；螺旋管道2壁面放置负载ZnO的PVDF压电光催化膜（ZnO@PVDF）13；水质检测器10与螺旋管道2尾部相连，以实时检测处理后废水达标与否，未达标的废水通过A口回流输送至水箱1中继续循环处理；达标废水则通过 B口排出；螺旋管道2与水箱1连接处设有流量调节阀8，调节流量至0.5 L/s，管道中设有压力监测器9实时监测管道压力。
实施例2
一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其结构包括进水系统、螺旋式压电光催化系统；
所述进水系统包括水箱1、支架台3、进水口4、排气阀门5、检修梯7，水位探测器6。
所述水箱1置于支架台3上方；水箱1顶部有的进水口4，通过进水口4向水箱1中输送需要处理的污废水；水箱上方设有排气阀门5，用以调整箱体内部压强；检修梯7位于水箱1侧面，用以日常检查维修使用；水箱1内部设有水位探测器6，实时检测水箱内水位。
所述螺旋式压电光催化系统包括螺旋管道2、紫外灯管11、太阳能板12、流量调节阀8、压力监测器9、水质监测器10、压电薄膜13。
所述螺旋管道2与水箱1相连，采用石英玻璃材质，能够较好的透过紫外波段；螺旋管中心线与边缘切线的夹角α= 70°；螺旋管道2壁面放置负载ZnO的PVDF压电光催化膜（ZnO@PVDF）13；水质检测器10与螺旋管道2尾部相连，以实时检测处理后废水达标与否，未达标的废水通过A口回流输送至水箱1中继续循环处理；达标废水则通过 B口排出；螺旋管道2与水箱1连接处设有流量调节阀8，调节流量至0.5 L/s，管道中设有压力监测器9实时监测管道压力。
实施例3
一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其结构包括进水系统、螺旋式压电光催化系统；
所述进水系统包括水箱1、支架台3、进水口4、排气阀门5、检修梯7，水位探测器6。
所述水箱1置于支架台3上方；水箱1顶部有的进水口4，通过进水口4向水箱1中输送需要处理的污废水；水箱上方设有排气阀门5，用以调整箱体内部压强；检修梯7位于水箱1侧面，用以日常检查维修使用；水箱1内部设有水位探测器6，实时检测水箱内水位。
所述螺旋式压电光催化系统包括螺旋管道2、紫外灯管11、太阳能板12、流量调节阀8、压力监测器9、水质监测器10、压电薄膜13。
所述螺旋管道2与水箱1相连，采用石英玻璃材质，能够较好的透过紫外波段；螺旋管中心线与边缘切线的夹角α= 80°；螺旋管道2壁面放置负载ZnO的PVDF压电光催化膜（ZnO@PVDF）13；水质检测器10与螺旋管道2尾部相连，以实时检测处理后废水达标与否，未达标的废水通过A口回流输送至水箱1中继续循环处理；达标废水则通过 B口排出；螺旋管道2与水箱1连接处设有流量调节阀8，调节流量至0.5 L/s，管道中设有压力监测器9实时监测管道压力。
实施例4
本实施例中，使用实施例1所述的螺旋式太阳能压电光催化污水处理装置进行某工厂染料污水处理，污水特征：罗丹明B浓度5 mg/L，：COD浓度为1200mg/L、BOD浓度为100mg/L；步骤如下：
含罗丹明B的染料污水通过进水口进入水箱1，通过流量阀门5调节流量至0.5 L/s进入螺旋管道2中；污水在重力势能作用下通过螺旋管道，与管道中的负载ZnO的PVDF压电光催化膜（ZnO@PVDF）13充分接触，在紫外灯管11照射下，光催化纳米材料ZnO等可对罗丹明B进行光催化降解反应；同时，在水流冲击作用下，螺旋管道内易形成高速湍流，诱导管道内的压电薄膜发生形变，使薄膜内部产生压电场，促进光催化材料对罗丹明B的降解效果；经过数轮降解后，含罗丹明B污水各项指标达到排放标准，安全排出。
Claims (10)
1.一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其特征是包括进水系统，螺旋式压电光催化系统；所述螺旋式压电光催化系统包括螺旋管道（2）、压电薄膜（13）；进水系统的出水口与螺旋管道（2）的进水口相连通，压电薄膜（13）位于螺旋管道（2）的内部。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其特征是所述螺旋管道（2）由透明管螺旋绕制而成；所述螺旋管道（2）整体长度方向的中心线与螺旋管道（2）的螺旋形外圈边缘切线的夹角为α角，60°≤α≤80°。
3.根据权利要求2所述的一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其特征是所述透明管为石英玻璃材质的透明管。
4.根据权利要求2所述的一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其特征是所述压电薄膜（13）位于透明管内侧壁。
5.根据权利要求2所述的一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其特征是所述压电薄膜（13）位于透明管朝向螺旋管道（2）外侧的侧壁内侧。
6.根据权利要求1所述的一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其特征是所述螺旋管道（2）在工作时，所需要处理的污水经螺旋管道（2）的进水口进入螺旋管道（2）后按照右手螺旋的方式螺旋前进。
7.根据权利要求1所述的一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其特征是所述螺旋式压电光催化系统还包括紫外灯管（11）；其中，紫外灯管（11）的长度方向与螺旋管道（2）整体长度方向平行，紫外灯管（11）位于螺旋管道（2）整体长度方向的中心线位置。
8.根据权利要求1所述的一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其特征是所述压电薄膜（13）为PVDF压电薄膜，压电薄膜（13）表面负载有光催化材料，光催化材料为纳米光催化材料；所述纳米光催化材料为氧化锌、二氧化钛、钛酸钡中的任一种或任两种的组合或三种的组合；纳米光催化材料负载在压电薄膜（13）的面向污水侧。
9.根据权利要求1所述的一种螺旋式压电光催化污水处理装置，其特征是所述螺旋式压电光催化系统还包括流量调节阀（8）、压力监测器（9）、水质监测器（10）；所述流量调节阀（8）串接在进水系统的出水口与螺旋管道（2）的进水口之间相连接的管道上，压力监测器（9）位于螺旋管道（2）的进水口处，水质监测器（10）安装在螺旋管道（2）的出水口；所述进水系统包括水箱（1）、支架台（3）、进水系统的进水口（4）、排气阀门（5）、水位探测器（6）、检修梯（7）；水箱（1）固定于支架台（3）上方，使用时，通过调整支架台（3）的高度为水箱（1）提供高度增大水头；进水系统的进水口（4）设在水箱（1）的顶部，通过进水系统的进水口（4）向水箱（1）中输送需要处理的污废水；水箱（1）上方设有排气阀门（5），用于调整箱体（1）内部压强；检修梯（7）位于水箱（1）侧面，用于日常检查维修时使用；水箱（1）内部设有水位探测器（6），实时检测水箱内水位；所述水箱（1）的底部高于螺旋管道（2）所处高度。
10.一种利用螺旋式压电光催化污水处理装置进行污水处理的方法，其特征是该方法包括：
1、污废水通过进水系统的进水口（4）进入水箱（1），通过流量调节阀（8）调节到适宜流量速度进入螺旋管道（2）中；
2、污废水在重力势能作用下通过螺旋管道（2），污废水与螺旋管道（2）中的压电薄膜（13）充分接触；
3、在紫外灯管（11）的照射下，压电薄膜（13）上的光催化材料与污废水中的污染物进行光催化降解反应。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210293407.2A CN114590868A (zh) | 2022-03-24 | 2022-03-24 | 一种螺旋式压电光催化污水处理装置及处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210293407.2A CN114590868A (zh) | 2022-03-24 | 2022-03-24 | 一种螺旋式压电光催化污水处理装置及处理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114590868A true CN114590868A (zh) | 2022-06-07 |
Family
ID=81819999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210293407.2A Pending CN114590868A (zh) | 2022-03-24 | 2022-03-24 | 一种螺旋式压电光催化污水处理装置及处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114590868A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105417711A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-03-23 | 河海大学 | 一种城市景观型旋转雨淋式多层光催化生态净化塔 |
| CN107739116A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-02-27 | 昆明理工大学 | PVDF/ZnO压电超滤膜耦合高级氧化技术深度处理废水的方法和装置 |
| CN111196623A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-05-26 | 暨南大学 | 新型水涡流-压电自驱动污水处理微反应器及其处理方法 |
| CN112202360A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-08 | 长春工业大学 | 一种基于水流激励作用下的压电发电装置 |
| CN114057257A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-18 | 河海大学 | 一种基于水力发电的压电-光催化污染物降解装置 |
-
2022
- 2022-03-24 CN CN202210293407.2A patent/CN114590868A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105417711A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-03-23 | 河海大学 | 一种城市景观型旋转雨淋式多层光催化生态净化塔 |
| CN107739116A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-02-27 | 昆明理工大学 | PVDF/ZnO压电超滤膜耦合高级氧化技术深度处理废水的方法和装置 |
| CN111196623A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-05-26 | 暨南大学 | 新型水涡流-压电自驱动污水处理微反应器及其处理方法 |
| CN112202360A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-08 | 长春工业大学 | 一种基于水流激励作用下的压电发电装置 |
| CN114057257A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-02-18 | 河海大学 | 一种基于水力发电的压电-光催化污染物降解装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205740430U (zh) | 超声波协助光催化降解有机废水的装置 | |
| CN206705734U (zh) | 光催化降解有机污染物废水处理装置 | |
| CN102553406B (zh) | 直流电晕放电协同催化氧化脱硝方法及其装置 | |
| Wei et al. | Experimental study on direct solar photocatalytic water splitting for hydrogen production using surface uniform concentrators | |
| CN101385964A (zh) | 一种管状光催化反应器 | |
| CN112774348B (zh) | 一种工业废气净化用高效处理装置 | |
| CN103523855A (zh) | 负载型光催化降解方法及负载型光催化实时在线降解装置 | |
| CN114057257B (zh) | 一种基于水力发电的压电-光催化污染物降解装置 | |
| CN203668160U (zh) | 一种双螺旋光催化污水处理装置 | |
| CN114590868A (zh) | 一种螺旋式压电光催化污水处理装置及处理方法 | |
| CN213294771U (zh) | 一种高效旋转式光催化反应装置 | |
| CN211141590U (zh) | 一种多相催化氧化实验室废水处理设备 | |
| CN110803737B (zh) | 一种太阳能降解-发电一体化模块装置 | |
| CN108083382A (zh) | 一种光伏光催化反应器 | |
| CN111807461A (zh) | 一种基于光催化与超声空化的一体式抗生素废水降解装置 | |
| CN201268597Y (zh) | 管道式超声除藻反应器 | |
| CN206142977U (zh) | 超声波紫外线联合废水处理装置 | |
| CN208617458U (zh) | 一种光催化氧化处理废水装置 | |
| CN109293095A (zh) | 一种节能环保污水处理设备 | |
| CN210410204U (zh) | 一种高效VOCs光催化氧化设备 | |
| CN209957569U (zh) | 一种光电催化氧化复合式水处理装置 | |
| CN208617420U (zh) | 一种废水处理光催化氧化装置 | |
| CN112377888A (zh) | 用于工业污水处理的新型耐腐蚀锅炉 | |
| CN102689940A (zh) | 一种流化床光催化反应器及其气体分布器 | |
| CN208617456U (zh) | 一种臭氧反应池有效分割气泡装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220607 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |