CN114604932A - 一种多功能水体净化球及其净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水净化技术领域，具体涉及一种多功能水体净化球，包括由透明上半球壳体、透明圆形隔板和设孔下半球壳体组成的上腔室和下腔室。本发明还涉及一种使用多功能水体净化球净化水体的方法，包括以下步骤：测量分析、制作多功能水体净化球、倾倒多功能水体净化球。本发明透明的上半球壳体和隔板，可以使太阳光顺利通过，利于催化光催化剂和杀灭水体病菌，开孔的下半球壳体在进水后形成不倒翁结构，使得净化球更加稳定。当需要净化富营养水体时，可在净化球下腔室内放光催化剂，透明的上壳体和隔板，可以保证光催化剂最大效率运行，且在光催化剂使用寿命结束后可完全回收，不会由于投入的催化剂分解或沉底，对水体造成二次污染。
Description
技术领域
本发明属于水净化技术领域，具体涉及一种多功能水体净化球及其净化方法。
背景技术
随着人类活动、工业化建设的不断深入，水污染问题日益严峻，尤其是含有大量的N、P和其他无机盐类的生活污水和工业污水未经处理直接排放，水体接纳这些废水后，营养物质增多，促使藻类旺盛生长，藻类的过量繁殖会耗掉水中大量溶解的氧气，最终破坏水生态系统的稳定平衡，造成水体富营养化，现有治理水体富营养化的方法多采用生态修复的方法，如公开号为CN1778716A的专利，其净化富营养水体的方法是，在富营养水体中，应用蚌的集约化设置，降低藻类生物量和悬浮物量，这种生态修复水体方法的好处是环保绿色，但是这种治理方法水体治理周期长、效果不可控、治理成本高，如果遇到“黑臭”水体，其并不能起到治理效果，反而容易导致蚌的大量死亡，造成水体二次污染。
同时，现有的遮阳球只具有单一的遮阳功能，并不同时起到净化水体和防止水分蒸发的作用，如公布号为CN105113451A的专利，其技术方案是在空心球体的球面复合一层反光膜，虽然可以遮光，但并不透光，太阳光无法大量照射在水面上，不具有净化水体杀灭病菌的作用，同时外表面附有反光膜造成了光污染，空心塑料球体容易被风吹走，导致遮光效果变差等。
综上所述，提供一种具有净化水体和防止水分蒸发的设备和方法很有必要。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是，如何提供一种制造成本低，治理效果可控的多功能水体净化球。
本发明要解决的第二个技术问题是，如何提供一种净化水体和防止水分蒸发的净化方法。
为了解决本发明的第一个技术问题，本发明提供了一种多功能水体净化球，包括由透明上半球壳体1、透明圆形隔板2和设孔下半球壳体3组成的上腔室和下腔室。上腔室是透明上半球壳体1和透明圆形隔板2围成的空心密封腔室，使整个净化球具有浮力能够浮在水面上，设孔的下半球壳体3和透明圆形隔板2围成的下腔室，在进水后使得净化球具有不倒翁结构，使净化球的透光上壳体始终朝上，同时下壳体内的水体增强了净化球的稳定性，使水体净化球抗风能力增强。
优选地，在下半球3壳体内表面设反光涂层，使得下半球壳体3具有凹面镜的作用。
优选地，圆形隔板2为圆形凸透镜隔板。
优选地，上半球壳体1和下半球壳体3直径为5cm—50cm。
优选地，所述透明上半球壳体1和透明圆形隔板2的制作材料为PET或TPU。
为了解决本发明的第二个技术问题，本发明还提供了一种使用权利要求1多功能水体净化球净化水体的方法，包括以下步骤：
步骤一、测量分析；
测量需要净化水域的面积，根据水域面积换算投入净化水体装置的数量；定性分析净化水体中氮、磷、氨等无机盐类的浓度，根据分析判断是否加入光催化剂以及加入何种催化剂；
步骤二、制作多功能水体净化球；
根据需要净化的水体制作多功能水体净化球；
步骤三、倾倒多功能净化水体球；
用卡车将适量的制作完成的多功能水体净化球拉到指定水域投放，投放小球的数量以漂浮的小球可自由流动为宜。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
解决第一个技术问题提供的多功能水体净化球，由于下半球壳体3进水后形成的不倒翁结构会使透光上半球壳体1向上，方便阳光汇聚照入球中，阳光穿过透明隔板2后一部分光直接照在水面上或光催化剂上部，一部分照在下半球壳的反光涂层上反射到光催化剂的侧面和底面，方便光催化剂全面吸收光能；开孔的下半球壳体水体相通，光催化球会随着水体波动，光催化剂在摇晃中全面接触水体，并吸收水体运动的机械能，增加催化效果，同时利于水体交换，更好的杀灭水体表面的病菌。
解决第二个技术问题提供的水体净化方法，可以根据需要向水体加入适量水体净化球。当净化饮用水库水源时，可直接将组装好的多功能净化球投入到水库中，水库水面大量覆盖多功能净化球后会减少水库水分蒸发，吸收并反射一部分太阳光，同时会抑制水库溴酸盐和藻类的生成，透明的上壳体和透明隔板，使得光照顺利通过，继续杀灭水体内的病菌，不会因为净化球覆盖水面，导致光照不足，从而影响水库有益菌落和生态平衡。
当需要净化富营养水体时，可在净化球下腔室内放光催化剂，由于净化球体上壳体和隔板透明，使得光照顺利通过，可以保证光催化剂最大使用效率，且在光催化剂使用寿命结束后可完全回收，不会由于投入的催化剂分解或沉底，对水体造成二次污染。
附图说明
图1为本发明上半球壳体的结构示意图；
图2为本发明隔板的结构示意图；
图3为本发明下半球壳体的结构示意图；
图4为本发明多功能水体净化球的爆炸图；
其中：1—上半球壳体；2—隔板；3—下半球壳体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
见图1—4，本发明提供了一种多功能水体净化球，包括透明的上半球壳体1、透明圆形隔板2和开孔的下半球壳体3，所述上半球壳体1和下半球壳体3密封连接，圆形隔板2固定密封安装在上下半球壳体内3，将球体分为上腔室和下腔室，上腔室为密封腔室，使用时可将多功能水体净化球投入到水中，水流通过下半球壳体3上的孔流入到下腔室内，受到圆形隔板阻挡后形成不倒翁结构，这样就使得透明的上半球壳体1浮出水面，太阳光透过透明的上半球壳体1和透明的圆形隔板2在球体内聚集形成强光，不仅可以分解、杀灭多功能水体净化球内水体的有害物质和病菌，而且蒸发后的水汽在圆形隔板的作用下重新回到水中，有效减少了水分的蒸发。
进一步的，在下半球壳体内侧设反光涂层，使得下半球壳体起到凹面镜的作用，通过聚集的紫外线更容易杀灭水体病菌，同时由于光的反射降低了水体的温度，具有抑制藻类生长和加快水体自我修复的功能。所述反光涂层可以为市售反光防水涂料或者其他具有反光作用的复合材料，如将具有光学原理的材料通过胶粘剂粘贴在下半球壳体内表面上，具体可以选用玻璃微珠或者微棱镜作为光学原理材料；选用具有防水性能的胶粘剂；选用下半球壳体的具体材料可以是聚氯乙烯、PET或者TPU等。
更具体的，本公司防水性能的胶粘剂，是以亲水性木质素磺酸盐为原料，利用油酰氯进行疏水改性，再用环氧氯丙烷环改性，制得油酰化木质素基环氧树脂胶粘剂，再将此胶粘剂与市售环氧树脂共同混合使用。由此方法配置的胶粘剂经过本公司在实践中使用证明，当油酰化改性程度为40%—50%时，所得油酰化木质素基环氧树脂胶粘剂拉伸剪切强度达10MPa左右，油酰化改性使得在羟基位成功接入疏水长链分子，并明显提高了木质素基环氧树脂胶粘剂的防水性能。
需要说明的是本公司配置的木质素基环氧树脂胶粘剂，不仅可以粘结光学原理材料和下壳体基材，还可粘结隔板和球体，具有一定的普适性。
下半球壳体的材料可以是加入炭黑的塑料，如加入炭黑高密度聚乙烯等，这样使得其外表面可以极大地吸收透明上壳体或透明隔板的散光，减小光污染，同时加入的炭黑可以让水体净化球在紫外线的照射下更加稳定，不易产生有害物质，使用寿命大大增强。
进一步的，圆形隔板可以为圆形凸透镜隔板，这样设置的好处是，可以加大多功能水体净化球内水体的曝晒量，更好的杀灭水体的病菌改善水质，同时当多功能水体净化球内设有光催化剂时可以增强光催化剂的反应速率。
进一步的，上半球壳体1和圆形隔板2的材料为塑料或树脂，具体可以是聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇脂（PET)、TPU等，PET具有无毒、耐气候性、抗化学药品稳定性好等特点，很好的适用于饮用水库等水源地使用。
进一步的，上下半球壳体的直径可设为5CM—50CM，优选为10CM。
本发明还提供了一种用上述装置净化水体的方法，包括以下步骤：
步骤一、测量分析。
测量需要净化水域的面积，根据水域面积换算投入净化水体装置的数量；定性分析净化水体中氮、磷、氨等无机盐类的浓度，根据分析判断是否加入光催化剂以及加入何种催化剂。
步骤二、制作多功能净化水体球。
当水体营养弱不需要光催化剂时，圆形隔板的直径可为净化球的直径至净化球1/2处直径的任意值，且根据制作的圆形隔板直径安装圆形隔板，可将圆形隔板用热熔或防水胶粘合的方式任意安装在上半球壳体或下半球壳体内，然后再将上下半球壳体用热熔或防水胶粘合；当水体富营养化需要光催化剂时，可将光催化剂放入下半球壳体中，此时分两种情况：
第一种，当选用的光催化剂密度低于水时，将透明圆隔板装入透明上半球壳中，边缘用热熔或防水胶粘合，形成密闭的小半球体空腔，然后将透明上半球壳体与下半球壳体用热熔或胶水粘合，多功能水体净化球制作完成。
第二种，当选用的催化剂密度大于水体时，先将光催化剂装入下半球壳体，将透明圆隔板装入下半球壳体，用热熔或胶水粘合，再将上下两半球壳体用热熔或胶水粘合，此时形成密闭的大半球体空腔，多功能水体净化球制作完成。
需要注意的是：在制作多功能净化水体球时，加入圆形隔板的位置并不固定在球体内的某一位置，是由光催化剂或者载有光催化剂的载体与水的比重决定，其设置位置要始终保证整个水体净化球的重心在水面以下，以使透光面始终向上，能接收到充足阳光照射。
本发明的光催化剂可选用二氧化钛等市售光催化剂。
步骤三、倾倒多功能水体净化球。
用卡车将适量的制作完成的多功能水体净化球拉到指定水域投放，投放小球的数量以漂浮的小球可自由流动为宜。
可以理解，本发明的主要改进是使用透明材料制作上半球壳体和圆形隔板，以及在下半球壳体内表面设反光涂层，下半球壳体设多孔，这样使得多功能水体净化球具有防止水份蒸发和净化水体的作用，设置的反光涂层进一步加快了光催化剂的催化效率，多孔设置使得水体净化球具有不倒翁结构。本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，任何对其透明材料、反光涂层或多孔的等效替换都属于本发明的保护范围。另外，在本发明的教导下，可以对本实用发明所述的特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料，而不会脱离本发明的精神和范围。
Claims (6)
1.一种多功能水体净化球，其特征在于：包括由透明上半球壳体（1）、透明圆形隔板（2）和设孔下半球壳体（3）组成的上腔室和下腔室。
2.根据权利要求1所述的多功能水体净化球，其特征在于：在下半球壳体（3）内表面设反光涂层，使得下半球壳体具有凹面镜的作用。
3.根据权利要求1所述的多功能水体净化球，其特征在于：所述圆形隔板（2）为圆形凸透镜隔板。
4.根据权利要求1所述的多功能水体净化球，其特征在于：上半球壳体（1）和下半球壳体（3）直径为5cm—50cm。
5.根据权利要求1所述的多功能水体净化球，其特征在于：所述透明上半球壳体（1）和透明圆形隔板（2）的制作材料为PET或TPU。
6.一种使用权利要求1多功能水体净化球净化水体的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、测量分析
测量需要净化水域的面积，根据水域面积换算投入净化水体装置的数量；定性分析净化水体中氮、磷、氨等无机盐类的浓度，根据分析判断是否加入光催化剂以及加入何种催化剂；
步骤二、制作多功能水体净化球
根据需要净化的水体制作多功能水体净化球；
步骤三、倾倒多功能水体净化球
用卡车将适量的制作完成的多功能水体净化球拉到指定水域投放，投放小球的数量以漂浮的小球可自由流动为宜。
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