CN1236837C - 具有纳米光触媒抗菌效应的水质净化器 - Google Patents

Abstract

一种具有纳米光触媒抗菌效应的水质净化器，其特点是该净化器由机箱(1)和过滤室(2)、带紫外灯室(4)的光触媒室(3)、带灯座的紫外灯(5)组成，通过管路和连接件将各装置和器件连接构成水质净化器整体。光触媒室、过滤室既可单独使用，也可根据水质和使用需求进行不同的组合使用。它具有过滤性能强，杀灭细菌、抑制细菌再生、降解有机物的功能，可应用于家庭、医院、学校和其它公共设施的生活用水或其它用水。

Description

具有纳米光触媒抗菌效应的水质净化器

一、技术领域

本发明涉及一种具有纳米光触媒抗菌效应的水质净化器，属于公共卫生及日常生活领域。

二、背景技术

随着经济的发展，工业生产带来的环境污染日趋严重，人们的生存空间却面临着巨大的挑战。特别是随着都市化的发展，城市居民的饮水问题显得尤为突出。各种含Cr、Pb、Cd、F、Hg、有机物等的工业废水不断排入河中或通过渗透进入地下水，给人们的身体健康带来了极大的伤害。经过初步净化的自来水很难达到直接饮用标准，因此，购买来自远方的桶装纯净水或矿泉水成为城市居民的一大笔开支，而且还相当不便。即使如此，由于众多的中间环节，水质也往往很难得到保证。伴随着物质生活的不断丰富，人们对生活质量的要求也逐渐提高，人们迫切需求一种高效的、便利的水质处理装置。

现有市场销售的饮水机用水质净化器滤芯仍然存在处理量小、过滤能力差、杀菌力不强、使用不便等缺点。

中国专利02136205采用负载TiO₂薄膜的小石英玻璃管或者小石英玻璃片作为催化载体。该方法虽然利用了光催化的原理，但专利中未对TiO₂的晶型、粒度等性能进行说明和权利要求。而且石英玻璃管或玻璃片为实心体，涂膜后比表面积小，因此光催化效果差，杀菌效果不明显。同时该装置只有一段处理，在光催化前后没有其它处理措施，使催化剂的利用率不高。

三、发明的内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提出一种具有纳米光触媒效应的水质净化器，其特点是有过滤性强、杀灭细菌、抑制细菌再生、降解甲醛等有机物的功能，可用于家庭、医院、学校食堂的饮用水处理，实验室用水以及公共设施的自来水处理。

本发明的目的由以下技术措施实现：

具有纳米光触媒抗菌效应的水质净化器，其特点是该净化器由机箱和光触媒室、过滤室、带灯座的紫外灯组成，通过管路和连接件将各装置和器件连接构成水质净化器整体；紫外灯室与光触媒为一整体，光触媒室、过滤室和机箱之间均为活动连接；光触媒室、过滤室既可单独使用，也可根据水质和使用需求进行不同的组合使用。

过滤室有多层多孔复合陶瓷隔板，多孔复合陶瓷隔板与过滤室活动连接，陶瓷隔板之间充填80％以上的多孔吸附抗菌颗粒，颗粒为活性炭、硅藻土、麦饭石或离子交换树脂与纳米银、锐钛型纳米二氧化钛复合而成，过滤室为紫外线透过性好的玻璃或塑料做成。

光触媒室内装有多层多孔复合陶瓷隔板，多孔复合陶瓷隔板与光触媒室活动连接，陶瓷隔板之间充填20-80％的多孔陶瓷颗粒；光触媒室内水由下向上流动，光触媒颗粒填充系数小于80％，颗粒处于悬浮状态，紫外光透过性好。光触媒室为紫外线透过性好的玻璃或塑料做成。

多孔复合陶瓷板均为陶瓷与纳米光触媒材料复合而成。多孔陶瓷颗粒为锐钛型纳米二氧化钛、纳米银和纳米氧化锌与多孔的天然矿物材料硅藻土、海泡石和沸石复合而成。陶瓷颗粒粒径为2-20mm，孔隙率＞50％，孔径为10～1000μm，比表面积＞10m²/g，密度为1.0～2.0g/cm³。

本发明的性能指标：

1、对水中大肠杆菌、葡萄球菌等常见细菌的杀灭率达99％以上。

2、对水中的有机物的降解率在99％以上。

3、对水中悬浮物、颗粒、重金属的吸附率在99％以上。

本发明的水质净化器可用于家庭、医院、学校食堂的饮用水处理，实验室用水以及公共设施的自来水处理。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1)水与光触媒的接触面积大：采用的纳米复合多孔陶瓷颗粒为高活性纳米二氧化钛、纳米银等与多孔天然吸附材料复合而成，颗粒孔径为10～1000μm，孔隙率大于50％，孔隙相互连通，比表面积大＞10m²/g，密度小为1.0～2.0g/cm³，颗粒直径在2-20mm，净化过程中颗粒可悬浮于水中。按200克触媒颗粒、每克触媒颗粒的比表面积10平方米计算，水与触媒总接触面积为：10m²×200＝200m²。而对石英玻璃管或玻璃片来说，其总接触面积也不过几个至十几个平方米。因此其接触面积为现有技术的几十甚至上百倍。

2)过滤室主要起到对自来水进行初步净化的作用，对水中悬浮物、颗粒、重金属的吸附率在99％以上，对水中大肠杆菌、葡萄球菌等常见细菌的杀灭率达90％以上。其净化效果与现有市场销售的净水器滤芯的效果相当。光触媒室主要是对前述过滤后的水在紫外光照射下，经纳米光触媒进行深度净化，进一步杀灭细菌、降解有机物达99％，符合直接饮用水标准。

3)由于颗粒孔隙率高，加上颗粒处于悬浮状态，因此紫外光在颗粒间的透过性增强，光活性增加。

4)净化器机箱内壁为金红石纳米二氧化钛涂层，由于金红石纳米二氧化钛具有很强的遮盖力和抗紫外的能力，因此净化器内壁涂覆金红石纳米二氧化钛后既可以防止紫外线外泄造成对人的伤害，同时把紫外线固定在光催化室内，可提高其催化效率，降低能耗。

四、附图说明

图1为具有纳米光触媒抗菌效应的水质净化器的结构示意图，图2为主要零配件图。

1机箱、2过滤室、3光触媒室、4、紫外灯室、5带灯座的紫外灯、6多孔吸附抗菌颗粒、7光触媒颗粒、8多孔复合陶瓷板、9进水管及阀门、10三通及阀门。

五、具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作一些非本质的改进和调整。

实施例：

本发明具有结构简单、制造方便，如图1所示。具有纳米光触媒抗菌效应的水质净化器由机箱1和机箱内的过滤室2、含紫外灯室4的光触媒室3、带灯座的紫外灯5，通过管路和连接件将各装置和器件连接构成水质净化器整体。光触媒室、过滤室既可单独使用，也可根据水质和使用需求进行不同的组合使用

如图1所示，过滤室和光催化室装有多层多孔复合陶瓷板8，陶瓷板分别与过滤室和光触媒室连接。过滤室陶瓷板之间充填多孔吸附抗菌颗粒6，光触媒室陶瓷板之间充填光触媒颗粒7。机箱顶盖可拆下对过滤室或光触媒室进行更换等，顶盖中间设有带灯座的紫外灯5，紫外灯插入紫外灯室4内。

机箱内壁涂有金红石纳米二氧化钛。

多孔复合陶瓷板均为陶瓷与纳米光触媒材料复合而成。多孔陶瓷颗粒为锐钛型纳米二氧化钛、纳米银和纳米氧化锌与多孔的天然矿物材料硅藻土、海泡石和沸石复合而成。陶瓷颗粒粒径为2-20mm，孔隙率＞50％，孔径为10～1000μm，比表面积＞10m²/g，密度为1.0～2.0g/cm³。

本发明是这样实现的：水经进水口9进入过滤室2，然后经过多层多孔复合陶瓷板8和多孔吸附抗菌颗粒6，滤去水中的尘埃、悬浮物、重金属，同时进行杀菌；初步净化后的水再经过三通及阀门10放出可作为做饭、洗菜、洗漱用水，也可进入光触媒室进行深度净化，经含光触媒的多孔陶瓷板8和陶瓷板间的光触媒颗粒7，在紫外光照射下进行光催化杀菌和有机物的降解；处理后的洁净水再经过滤室2过滤后放出，可作为直接饮用水使用。

Claims (6)

1、具有纳米光触媒抗菌效应的水质净化器，其特征在于该净化器由机箱(1)和过滤室(2)、带紫外灯室(4)的光触媒室(3)、带灯座的紫外灯(5)组成，通过管路和连接件将各装置和器件连接构成水质净化器整体；其中过滤室(2)内有多层多孔复合陶瓷隔板(8)，陶瓷隔板之间充填80％以上的多孔吸附抗菌颗粒(6)；光触媒室(3)内装有多层多孔复合陶瓷隔板(8)，陶瓷隔板之间充填20-80％的多孔陶瓷颗粒(7)，多孔陶瓷颗粒(7)为锐钛型纳米二氧化钛、纳米银和纳米氧化锌与多孔的天然矿物载体材料复合而成；水进入过滤室(2)后，经多孔复合陶瓷隔板(8)和多孔陶瓷颗粒(7)初步净化后进入经光触媒室(3)，经光触媒深度净化后，再经过滤室过滤后放出。

2、如权利要求1所述具有纳米光触媒抗菌效应的水质净化器，其特征在于过滤室内的多层多孔复合陶瓷隔板与过滤室活动连接；多孔复合陶瓷隔板之间充填的多孔吸附抗菌颗粒为活性炭、硅藻土、麦饭石或离子交换树脂颗粒与纳米银、锐钛型纳米二氧化钛复合而成；过滤室为紫外线透过性好的玻璃或塑料做成。

3、如权利要求1所述具有纳米光触媒抗菌效应的水质净化器，其特征在于光触媒室内的多孔复合陶瓷隔板与光触媒室活动连接；光触媒室为紫外线透过性好的玻璃或塑料做成。

4、如权利要求1所述具有纳米光触媒抗菌效应的水质净化器，其特征在于多孔复合陶瓷隔板为陶瓷与纳米光触媒材料复合而成；多孔陶瓷颗粒粒径为2-20mm，孔隙率＞50％，孔径为10～1000μm，比表面积＞10m²/g，密度为1.0～2.0g/cm³。

5、如权利要求1所述具有纳米光触媒抗菌效应的水质净化器，其特征在于光触媒室内水由下向上流动，光触媒颗粒填充系数小于80％，颗粒处于悬浮状态，紫外光透过性好。

6、如权利要求1～5所述具有纳米光触媒抗菌效应的水质净化器的用途，其特征在于该净化器能广泛应用于家庭、医院、学校的水净化处理。

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